迷走の果て・Tiny Objects

迷走する日々の覚え書きです。自分で分かってることは省略してますので、念のため。

AC電力計(2)

AC電力計(1)の続き。
いまだにCQ出版のページからAC電力計のソフトがダウンロードできない。
乗算ICで作るつもりでしたが、検索してみたら使えそうなソフトがありました。

須田さんのサイト --> 過去の雑記一覧 --> 逆襲の電力計にあります。感謝!
使い方は読めばわかります。

手持ちの300W電熱器を繋いでみました。
ニクロム線を巻いているのだからインダクタなのかもしれませんが、60Hzでは無視できます。
電力計ソフト

最初に電圧と電力の校正が必要です。右クリックでコンテキストメニューを出して校正します。
電力計ソフトコンテキストメニュー

R2は1KΩから200Ωに戻しました。
トランス

USBオーディオインターフェースには手持ちのUA-1EXを使いました。
電力計トランス

なお 過去の雑記一覧の他の記事も教えられることが多いので一読をお勧めします。
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クリスマス電飾(2)


リースとツリーダイソーで見つけたリースに共立電子の電池式LEDワイヤー白を結わえました。
前回書いた百圓領事館のツリーにこれまた共立電子のコイン電池LEDワイヤー/青色のLEDを押し込みました。


リース電池式LEDワイヤーは5メートルあります、10センチ間隔でLEDが50個ついてます。
結わえるのには、もう出番の無いラッピング用ワイヤーを切って使いました。
ひたすら地道な作業でした、ちょっと離れるとラッピングワイヤーは目につきません。


青ツリーツリーに押し込んだコイン電池LEDワイヤーの色は青にして正解でした。いい感じに光ります。


リースとツリー制御回路点灯したままでは面白くないので当然点滅させます。
これには以前作った電飾コントローラーを流用します。
前回は12VのLEDテープを使ったので電源も12Vなのですが、今回使ったLEDワイヤーは共にLED全並列なんです、当然動作電圧は3~4V、これでは電圧レベルが合いません。
新たに作るのも面倒なので電流制限抵抗を計算しなおしました。リース側のLEDは300mAほど流れるので30Ω2.5Wほど必要なのですが、うまい具合に手持ちに10Ω5Wのセメント抵抗が三つあったので直列に入れました。
数時間動作させた後セメント抵抗を触ってみましたがほんのり温まっている程度、これなら大丈夫でしょう。でも念のため空気穴はあけておきます。


それにしてもLEDの並列接続はVfにばらつきがあるからやっちゃダメ、と雑誌には書いてあったのですが、最近のはばらつきが抑えられてるんでしょうか?

これで店の電飾はおしまい。



クリスマス電飾(1)

百圓領事館ツリー緑外見近くの百圓領事館で見つけたので思わず買ってしまいました。高さ12.5センチのツリー。
緑色ですが、透明なのもあります。


百圓領事館ツリー緑底底、電池カバーは外してあります。
ボタン電池三個で12時間点灯できるようですが、確認してません。即バラしたので(汗

百圓領事館ツリー緑中内部、自動点滅LEDが一個だけ。

百圓領事館ツリー改造内部改造、単二電池ボックスを裏返し、竹串をホットボンドでくっつけます。
自動点滅LEDを三個つけて光量アップを狙います。
この自動点滅LEDはデジットで買いました。
リンクしたページの一番下にある自動点滅LED マルチカラー(RGB) 乳白色フラット型です。これには点滅の早いのと遅いのがあります。早いタイプは以前ハローウィンのかぼちゃで使いました。
ツリーには遅いタイプを使いました。早いタイプだと点滅がどうにもせわしないのでクリスマスの雰囲気にそぐわないというのが私の考えです。


百圓領事館ツリー改造色違いで二つ作りました、なかなか良いできです(自画自賛^^;;)
光拡散キャップをつければよかったかも、でも店に飾るのですが全部自腹ですのでこれ以上の出費は抑えたいところです。でも多分買っちゃうでしょうね。まぁ喜んでもらえればそれでいいんです。

簡単な工作でしたが、今もっと大掛かり(と言うほどではありませんが)な飾りを作る予定。ちょっと時間がかかりそうです。


AC電力計(1)

トランジスタ技術2017年10月号に面白そうな記事が載ってました。
133ページの「ワンコインAC100V電源アナライザ」
AC100Vの電圧と電流を計測し、パソコン上でモニタできるというものです。
必要なソフトは

筆者のご厚意により本誌Webページからダウンロードできます

ということですが、(今現在)ありません。
トラ技ダウンロードページ
クリックしても 404 が出ます。

がっかりですが、手持ちの乗算IC MPY534を使って電圧と電流を掛け算して電力を求めることにしました。

電圧測定用トランスは記事にあるZMPT101B、電流測定には手持ちのCTL-10-CLSを使いました。

とりあえずトランス部だけ作りました。
電力計1
トランス

上電圧_下電流負荷に300Wの電熱器を使いました。
正弦波のはずですが、頭がつぶれてます。コンデンサインプット型の電源が多いためでしょうか。


AC100V.jpgスペクトル、奇数次高調波が多いです。


位相差位相差を調べるためのリサージュ図形。
参考Webページ
リサジュー図形で位相差を測る
位相差は
arcsin(0.3/10)=1.7度


上電圧_下電流2ZMPT101Bの二次側抵抗を1KΩに変更。
オリジナルの記事ではパソコンのオーディオ入力のレベルに合わせるため低めになっているようですが、乗算ICを使う場合は電源を±15Vでつかうとして±10Vまで入力できるのでレベルは大きいほうがいいのです、これでもまだ低いぐらいでしょう。


位相差R2K位相差を見ましたが、変わりなし。
2度程度のずれなら問題ないと考えてます。



micro:bit(2)Arduino IDEで使う。

micro:bitにはオンラインでのブロックプログラミングとJavaScriptによるプログラミングがありますが、Arduino IDEでも使えるということなので試してみました。

こちらを参考にさせていただきました。
BBC micro:bit
書かれているとおりに進めたましたが、

5. [ツール | シリアルポート:] で "COMxx (BBC micro:bit)" になっているものを選ぶ。

で、シリアルポートにCOMxx (BBC micro:bit)が出ません。

さらに検索して、こちらのサイトにたどり着きました。
I2C接続AQMシリーズのキャラクタ表示LCDをMicro:bitで使う (1) AQM0802
このページに書かれているadafruitのページに解決法がありました。
Install board and blink!
私はWindows 7を使ってるので、ドライバをさらにインストールする必要がありました。
インストール時にはmicro:bitをUSBに繋いでおく必要があります。

これでArduino IDEで使えるようになりました。
先のBBC micro:bitにあるサンプルスケッチが動くようになりました。

micro:bit(1)

ユニバーサル基板を買うために仕事帰りデジットに寄ったのですが、誘惑に負けてmicro:bit買ってしまいました。(汗

Komaino_microbit.jpg写真上:KOMAINO1号機
左下:KOMAINO2号機、7月のメイカーズバザール大坂の共立電子ブースで1000円也で特売されていた幻(?)の黄色バージョン、そして右下がmicro:bitです。
小さいですねぇ、micro:bit。


KOMAINOについては今年の2月から3月にかけて記事を書きました。

Wi-Fi搭載マイコンボードKOMAINO(1)

オムニメントさんのサイトは6月23日のボードデータのアップデートを最後に更新がありません。どうしたんでしょうか?

micro:bitに話を戻します。

全点灯まずは消費電流、電源電圧3Vで全LED点灯で10mAでした。
ちなみにプロジェクトはこれだけです。BLEを使うともっと増えるかもしれません(未確認)
電圧を落としていくと1.8Vまで動作しましたが、LEDはわずかに点灯しているのがわかる程度です。
これは私の買ったmicro:bitでの結果ですので多少のばらつきはあると思います。
とはいえ電池二本で十分動作しますね。

micro:bitの日本語開発環境にはいろんなサンプルプロジェクトがあります。

plotLightLevel.jpg試してみて驚いたのが Plot Light Level です。
サイトから プロジェクト -> サンプル -> Plot Light Level でダウンロードできます。
プロジェクトはこれだけ。LEDを明るさセンサーとして使ってます。

LEDは発光素子ですが、受光素子にもなります。光を当てると電圧を発生します。
ELMさんの記事。
LEDを光センサとして使ってみる

PN接合があれば光を当てると電圧が発生します。
昔々のトラ技ですが、ソーラーカーの制御回路にガラス封印のシリコンダイオード使っていたら、太陽光があたると誤動作した、なんて記事を読んだことがあります。原因追求しにくいですね、これは。

micro:bitのLEDは当然ダイナミック点灯でしょうが、点灯していない時のLED電圧を読んで明るさを測っているのでしょう。とはいえAD変換まではやってないでしょう。入力ポートをコンパレーターとして使ってるのだろうと推測します。

以下の写真は明るさを変えて撮りました。
明るさ1

明るさ2

明るさ3

実に面白いです。
これをイギリスでは11歳〜12歳の子供に配ったというのですからねぇ。


ブリッジドT発振回路(3)光るランプ

光るランプ以前の記事でランプは光るのか?というコメントに、光らないと返事したんですが、光りました。
ランプ電圧を4V位にしてやると光っているのがわかるようになります。
前の回路定数ではランプ電圧はオペアンプ出力の1/2になります。ランプ電圧を4V以上にするにはオペアンプ出力は8V以上必要です。
発振回路だから出力は交流なのでピークで8*√2=11.3V以上です。
電源は±15Vですが、レールtoレールでは無いオペアンプでは飽和が心配な電圧です。
前の回路ではそこまで出力は上げませんでしたので、光らなかったというわけです。



bridgedT発振回路2今回、回路定数を変更しました。
C!=3300pF、C2=15nFとしました。これによって発振周波数は約2.2KHzになります。
C2/C1≒4.55となりますので、ピークで4.55/2+1≒3.27倍のゲインを持ちます。
ランプ抵抗:VR1=2.27:1となるので当然 ランプ電圧:VR1の電圧=2.27:1です。
V1=(1/2.27+1)*ランプ電圧≒1.44*ランプ電圧 となり、ランプが光るまで出力を上げても飽和の心配が減ります。
上の写真では光ってるのがわかりやすくなるように電圧を高めにしてます。


回路図でC2からバッファ出力しているOUT2があります。高調波を減らせるかも知れないと考えたました。
上がOUT1、下がOUT2です。
高調波が減っていますが、その出方は出力レベルによって変わるので、こういう小細工が必要かどうか・・・。
NJM4580DD_out1_5V.jpg
NJM4580DD_out2_5V.jpg

ダイソーのかぼちゃで電飾


ダイソーかぼちゃ2ダイソーの蓋付きかぼちゃ、200円也(税別)。
大きいです、最大直径17センチ。
手前のは百均で買ったUSB接続LEDランプの基板。
以前記事にしたことがあります。左のがダイソー右がミーツ
これを組み込んで、またまた店の電飾にしようというわけです。


LED基板1今回はミーツの基板を使いました、スペーサーと電流制限用の抵抗をL金具で取り付けます。


LED基板2以前に店の電飾用に作ったコントローラーを流用します。
前は12VのLEDテープを使ったのでACアダプタに12Vのを使いましたが、今回のLED基板は5V動作です。
電圧が高すぎるんで5VのACアダプタを探しましたが、全部使用中。やむなく抵抗でドロップすることにしました。
39ΩでLED電流は200mA程度になります。10Wのセメント抵抗を使ったのは発熱がどれぐらいになるかわからなかったためです。
店に飾るので当然手元に無いわけですから、万が一のトラブルがあっては大変です。
ですので表面積の広い10W抵抗を使い、ケースの後ろには通気用の穴を開けておきました。


LED取り付け取り付けの様子。
蓋をして数時間動作させました。抵抗は熱くなってましたが、触れないほどではありませんでした。
連続点灯ならセメント抵抗の消費電力は1.6Wほどですが、実際は点滅を繰り返すので1W以下になるはずです。
これなら5Wの抵抗でもよかったかも、まぁいまさら変える気はありませんが。


ブリッジドT発振回路(2)オペアンプとっかえひっかえ

先の回路でオペアンプをいろいろと取り替えて、スペクトルを見ました。

VR1を調整してV1を5Vrmsに設定しました。

C2=2*C1としているためブリッジドT発振回路のためのシミュレーションの記事で書いたようにピークで2倍のゲインがあります。
そのためランプとVR1で1/2に分圧して発振の振幅条件を満たします。ということはランプの電圧は2.5Vrmsになります。

前に調べたランプの特性グラフより、電圧2.5Vの時のランプ抵抗は約290Ω、電流は8mArmsと読めます。ランプの消費電力は20mWということになります。
またVR1はランプ抵抗と同じになるはずです、実測で285Ωでした。

V1のピーク電圧は5*√2=7.07V、電流は8*√2=11.3mAです、使うオペアンプはこれ以上のドライブ能力が必要です。

bridgedT発振回路

試したのは
OPA2134、NJM4580DD、LF412、LM833、NJM4558DD、NJM2082、LM358です。

bridgedTout2_LM833_3.jpgOPA2134、NMJ4580DD、LF412、LM833 ではほとんど差がありませんでした。
LM833のだけ載せます。
2次高調波 -100dB程度。


bridgedTout2_NJM4558DD_3.jpgNJM4558DD、2次高調波 -95dB程度。


bridgedTout2_NJM2082_3.jpgNJM2082、2次高調波 -90dB程度。


いずれもちょっとした実験には十分なレベルだと思いますが、
bridgedTout2_LM358_3.jpgLM358の場合はクロスオーバー歪が発生するのでこういう回路では使えません。


ブリッジドT発振回路(1)

DABP発振回路に続き、今度はブリッジドT発振回路を実験してみました。
振幅制御はDABP発振回路と同じランプです、まだたくさんあるので^^;;

ブリッジドT発振回路はだいぶ前に試したことがあります。

ブリッジドT発振回路の実験
ブリッジドT発振回路のためのシミュレーション
ブリッジドT・伝達関数

回路図です、C2はC1の4倍にしている例が多いのですが、DABP発振回路との比較のため2倍にしてあります。
bridgedT発振回路

実験基板、回路図ではLF412となってますが写ってるのはOPA2134です、他にはNJM4580も試しました。
bridgedT発振回路実験基板

さてスペクトルですが、USBオーディオデバイスの入力設定に問題がありました。
前から2次高調波が多いように思ってたのですが、どうやらUSBオーディオデバイスの歪のようです。

入力レベルのピーク 約-2dB。
bridgedTout2-2dB.jpg

入力レベルのピーク 約-4dB。
bridgedTout2-4dB.jpg

入力レベルのピーク 約-10dB。2次高調波は見えなくなりました。これぐらいにしておかないといけないようです。
bridgedTout2-10dB

今までの測定結果を見直さなければなりません。何やってんだか^^;;

WaveSpectraの設定。レベルメーターは常時表示するようにし、縦軸のシフトはNormにしておきます。
以後これで統一します。
WaveSpectra設定

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