だめですね。ソフトにBUGがありました。V2.2版です。
前の記事のV2.1のソフトは消します。
・ソフトのBUG取り
AD変換器からのデータを繰り返し数だけ加算してゆく変数がOverFlowしていましたので、Longにしました。電源電圧を上げてゆくとゼロに戻る、というとても恥ずかしいBUGです。
・繰り返し回数を1000回に
あと、データの繰り返し数を1000回にしました。繰り返し数が100回だとチラチラするので、思い切って1000回にしたらちょうどよい感じです。(秒5回位のUpdateになりました。)
・5Vレギュレータの追加とノイズ退治
PICやOpeAMPの電源をPICkit3から取っていたのですが、これを入力電源から取るように、5Vのレギュレータ(LP2950L-5.0V)を入れました。このレギュレータ、秋月で低損失のレギュレータがあったので購入したのですが、結構Noisyです。あちこちにコンデンサを入れましたが完全には取れませんでした。多少数値が暴れますが、まぁｍVくらいなので良しとします。これにより、5V以下は測定できなくなりましたが、必要に応じて別電源で動かすことも可能(例えばPICkit3のICEを接続すれば良い)なので、これも良しとします。
・シャント抵抗が逝った話、、ステンレスの針金シャント
完成! と思ってオートバイから外したバッテリーに接続して、ダミーの抵抗をつないだりして遊んでいたのですが、何の拍子にShortさせてしまったようで、これまでは安定化電源で、電流の上限値を設定していたのでなんともなかったのですが、バッテリーはだめですね、、、、。ぷちっ、ん?でR050のシャント抵抗が逝かれてしまったようです、、、。どれだけ流れたのでしょうね、、、。(2021/3/22追記：バッテリはバイクから外したもので、6.3Ah、なんとCCAが130Aと書いてありました、、、、だめですね、これでは、、、。）
でも、電流の数値がむちゃくちゃでかい(数A)だけで動いていることは動いてい状態です。破断では無いようです。外して抵抗値を測ってみると、1.010kΩとおっしゃる。なんだコレ状態です。
シャント抵抗として使っていたR050(50mΩ)は、壊れた電源から外して使っていたので交換部品がありません。
脱力感の中、どうしようかと一晩考えました。購入するにしても1個2個は売っていないし、、、。どうせだから抵抗のアソートでも買うか、とか。結局、ステンレスの針金を使って、50mΩを作りました。ステンレス針金のなかでも抵抗値が高いそうで、手元にあった0.9mmΦの針金の抵抗を計測して、所望の抵抗値を計測して計算、4cm弱で50mΩになることが判明。既知の抵抗を使って電流値がちょうど合うように多少調整をして、ほぼ?所望の数値になるようにしました。アマチュアが使うので、数%の誤差であれば上出来でしょう。
求め方は、長いステンレス針金に既知の電流を流して、両端の電圧を計測して抵抗値を求め、その長さに比例した必要抵抗を求める、あとは現地合わせ、です。
一番上の写真は、逝ってしまったR050と、ステンレスの針金シャント50mΩです。
下の写真は、ステンレス針金シャント抵抗を5Vに5Ωをつないだ時の結果です。5V、5Ω、1Aですね。
回路図: 5VレギュレータをLP2950L-5.0Vにしたのと、あちこちにコンデンサを入れました。
環境: MPLAB-X IDE v5.35 XC8/PICkit3 C99 PIC16F88
以下、V2.2です。
/*
* File: main.c
* Author: tomoharika
* 2021/1/16 V1.5
* 2021/1/23 V1.5a Power表示で32kでOverFlowを修正
* 2021/2/13 V2.0a Serial Outを追加 @9600bps,8N Fosc=8Mに変更
* それに伴い、16F88 pin8をSerial Inのために空けて、ピン15(RA6)をLCD D6へ接続変更
* needs "LCDlib2a.c"(pin変更に伴う修正)
* 2021/2/14 V2.1a sprintf 周りのBUG修正とそれに併せた表示制御の整理(17points/sec)
* 2021/3/13 V2.2 bug対応 変数adをint->long
*
* 設計目標:16V,5A電源を計測
* 16x02のLCDに測定電圧(mV)、電流(mA)、消費電力(mW)を表示
* PIC16F88、TL431、LM358、LCD:SC1602コンパチ?を使用
*
* ・TL431シャントレギュレータを用いて、2.906V(2.495Vから作成)を
* 標準電圧とし、この2.906をPICでVref+として1024分割したもの用いる
* (電源電圧、電流、OpeAmpの増幅率などを勘案して決定した)
* ・電圧計測: 電圧@16V で、47kohm+10kohmで分圧したものをLM358
* VoltageFollowerでPICのAN0に入力
* ・電流計測: 50mOhmの両端電圧を測定電圧として電流を測定、LM358
* で11倍(10kOhm/100kOhm)に増幅してPICのAN1に入力する
*
* 環境:
* MPLAB X IDE/5.35, XC8/2.20, C99, LCDlib, C99
*
* 調整、設定方法:→ソフト側で係数を微調整する
* 1)電源を入れた際に、電圧、電流ともにゼロになるように、offsetを設定する
* Line1の右側の4桁x2が、Volt,CurrentのAD変換後の数値:0-1023
* 2)電圧:例えば、外部から外部計測した12.000Vを加えて、その時のAD変換後の数値XXXXを読む
* →係数Vcoef=(12.000/XXXX)*1000, if XXXX=734 then 12/734*1000=16.3487=Vcoef
* 3)電流:同様に、抵抗値のわかっているLoadを接続し、電流を計算、
* →係数Icoef=(Current/YYYY)*1000, で係数を得、#define に両者を設定する
*/
#include \<stdio.h\>
#include \<xc.h\>
#include "LCDlib2a.h"
//--------------------------------------
// このアプリに必要な設定
//--------------------------------------
#define INITIAL_CREDIT1 "Power Mon v2.2"
#define INITIAL_CREDIT2 "JN1RAC 20210313"
#define offset 0 //印加電圧=0V、電流=0の時に表示がゼロになるように設定
#define repeat_num 1000 //繰り返し計測数。電圧、電流ともに効く
#define Vcoef 16.3043 //例えば、12Vを印加した時には、12.0/adconv()*1000で求めた乗算係数
//Over Allでの調整
#define Icoef 5.2215 //電圧と同様、Over Allでの調整係数
//--------------------------------------
// コンフィグレーションビットの指定
//--------------------------------------
// CONFIG1
#pragma config FOSC = INTOSCIO // Oscillator Selection bits (INTRC oscillator; port I/O function on both RA6/OSC2/CLKO pin and RA7/OSC1/CLKI pin)
//#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (INTRC oscillator; port I/O function on both RA6/OSC2/CLKO pin and RA7/OSC1/CLKI pin)
#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = ON // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)
#pragma config MCLRE = ON // RA5/MCLR/VPP Pin Function Select bit (MCLR enabled)
#pragma config BOREN = OFF // Brown-out Reset Enable bit (BOR disabled)
#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)
#pragma config CPD = OFF // Data EE Memory Code Protection bit (Code protection off)
#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off)
#pragma config CCPMX = RB3 // CCP1 Pin Selection bit (CCP1 function on RB3)
#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)
// CONFIG2
#pragma config FCMEN = OFF // Fail-Safe Clock Monitor Enable bit (Fail-Safe Clock Monitor disabled)
#pragma config IESO = OFF // Internal External Switchover bit (Internal External Switchover mode disabled)
///////////delay関数を使うために発振周波数を定義 1Mhz////////////
#define _XTAL_FREQ 8000000
#define LED RA4 //動作確認用のLED。初期ディスプレイ表示、変換動作中に点灯
//**********************************************************************
/*
＜電圧・電流計＞
■コンフィグ設定
LVP_OFF
MCLR_OFF
WDT_OFF
EXTCLK
■ピンアサイン (16F88)
Pin-01 open
Pin-02 Vref
Pin-03 RA4/LED
Pin-04 /MCLR to VDD(+5V) via 10kohm
Pin-05 Vss to GND
Pin-06 RB0/LCD D4
Pin-07 RB1/LCD D5
Pin-08 RB2/ →SerialIN (SPEN=1するとTX/RXともにEnableになる) open
Pin-09 RB3/LCD D7
Pin-10 RB4/LCD:E
Pin-11 RB5/SerialOUT →未搭載、拡張予定
Pin-12 PGC/LCD:RS
Pin-13 PGD
Pin-14 Vdd to +5V
Pin-15 RA6/LCD D6 2021/2/13 modified
Pin-16 open
Pin-17 AN0/Vvmon
Pin-18 AN1/Vimon
*/
//**********************************************************************
// ADconv function
unsigned int adconv()
{
ADON = 1; //AD変換
__delay_us(20);
GO_nDONE = 1; //AD変換開始
while(GO_nDONE); //完了待ち
// return ((ADRESH<<8)+ADRESL); //右詰め
return (ADRESH*256+ADRESL-offset);
}
//**********************************************************************
void send_char(unsigned char byte) //for serial transmission test
{
while(!TXIF){
continue;
}
TXREG = byte;
}
void send_text(char * text) //for serial transmission test
{
int i;
for (i = 0; text[i] != 0; i++)
send_char( text[i] );
}
//**********************************************************************
void main()
{
// static unsigned long // 32bit 0...4294967295
// static unsigned int // 16bit 0...64k
static unsigned long Power, ad ; //mV*mAなのでlongが必要
static unsigned int Vmon, Imon, count, Vad, Iad;
static char fmtbuf[16];
OSCCON = 0b01110000; //内部周波数8MHz
// OSCCON = 0b01110000; //111:内部周波数8MHz,101:2M,110:4M
// アナログの設定
ANSEL = 0b00000011; //AN0:Vvmon, AN1:Vimon
// ポートの設定 1=input
TRISA = 0b00001011; //RA0:AN0,RA1:AN1, RA2:opn, RA3:Vref RA4:LED
TRISB = 0b00000000; //RB0-RB4:LCDout RB6+PGC RB7:PGD
//ADCON0
//bit7:ADCS1
//bit6:ADCS0
//bit5:CHS2
//bit4:CHS1
//bit3:CHS0
//bit2:GO_nDONE
//bit1:not used
//bit0:ADON
ADCS2 =0; //ADCON1のbitです
ADCS1 =0;
ADCS0 =0; //000->ACDのclock:1.6usec
CHS2 = 0;
CHS1 = 0;
CHS0 = 0; //000->AN0,001->AN1
//ADCON1
//bit7:ADFM
//bit6:ADCS2
//bit5:Vref+
//bit4:Vref-
//bit3-0:not used
ADFM = 1; //ADC結果の格納方法、右詰め
//ADCS2はADCON0で設定
VCFG0 =0; //ADCを行うポートの基準電圧をVref+に設定
VCFG1 =1; //Vref- ->Vss
// serial initial set 2021/2/11 added
TXSTA = 0x24; //Set High Baud rate
RCSTA = 0x80; //RX do not use
SPBRG = 51; //clock:8MHz, 9600bps, ={8000000/(16*9600)}-1
LED = 0;
// LCD初期化
lcd_init();
// LCD画面クリア
lcd_cls();
LED = 1;
// LCDにstart-up messageを出力
lcd_locate( 0, 0 );
// lcd_puts( fmtbuf );
lcd_puts( INITIAL_CREDIT1 );
lcd_locate( 1, 0 );
lcd_puts( INITIAL_CREDIT2 );
__delay_ms(2000);
LED = 0;
lcd_cls();
__delay_ms(2000);
//*** start loop ***
while (1) {
LED = 1; //動作中表示の点灯
// Voltage ...
// Vmon計測@AN0
CHS0 = 0; //select AN0
// TL431シャントレギュレータを使ってVref+に2.906Vを供給
// 最小分解能:2.906/1024=2.837mV、これ以上にする場合は複数回で平均を取る
// 入力電圧を分圧してVref+(2.906Vを設定済)以下にしてAN0に入力する
// max入力電圧を16Vとして
// 10k+47kohm(→16*10/(10+47)=2.807V)を設定 max:16.5V
// Vmon = (2.906/1024)*adconv()*(47+10)/10;
// Vmon = 0.016176*adconv(); //単位は"V"
// 計算上は上記だが、Over Allでの誤差があるので、表示とadconv()の数値でVcoef,Icoefを算出する
ad = 0;
for (count=repeat_num;count>0;count--)
ad = ad + adconv();
Vad = ad / repeat_num ;
Vmon = Vcoef/repeat_num * (float) ad ;
//表示係数をかけたものの整数部分 単位は"mV"
if (Vmon <= 1) Vmon = 0;
LED = 0;
// Current ...
CHS0 = 1; //select AN1 for Current...
// 非反転増幅回路による電流計測
// TL431シャントレギュレータを使ってVref+に2.906Vを供給
// 最小分解能:2.906/1024=2.837mV、これ以上にする場合は複数回で平均を取る
// Imon = {R1/(R1+R2)}*adconv()*{(2.906/1024)}*{1000/50ohm};
// Imon = {R1/(R1+R2)}*adconv()*0.056757812
// @ R1=10kohm, R2=47+47+4.7kohm=108.7kohm(100kohmがなかったので、、)
// Imon = 5.2215098896*adconv(); //mA maximum:5.2215*1024=5346mA
// 最終的には実際の数値を求めて、Icoefの割り戻しする。1Aで234とか。
ad = 0;
for (count=repeat_num;count>0;count--)
ad += adconv();
Iad = ad / repeat_num;
Imon = Icoef/repeat_num * (float) ad ; //単位は"mA"
if (Imon <= 1) Imon = 0;
// send to RS-232C
sprintf(fmtbuf, "%6d,%6d\r", Vmon, Imon );
send_text( fmtbuf );
// LCD一行目
sprintf(fmtbuf, "%6dmV%4u%4u", Vmon, Vad, Iad ); //電圧とAD値
lcd_locate( 0, 0 );
lcd_puts( fmtbuf );
// Power ...
Power = (float) Vmon * (float) Imon / 1000 ; //単位は"mW"
// LCD二行目
sprintf(fmtbuf, "%6dmA%6ldmW", Imon, Power ); //倍精度long "ld"
lcd_locate( 1, 0 );
lcd_puts( fmtbuf );
// LCD:16x02 display map
// 0123456789012345
// Line1: 123456mVXXXXYYYY XXXX:Voltage ADconved, YYYY:Current ADconved.
// Line2: 123456mA123456mW
}
}
//**********************************************************************