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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。

ラズパイピコに3.3VLDOレギュレータをつけてみた。

リンクさせていただいているラジオペンチさんが
ラズピコを外部の電源レギュレーターで動かす
という記事を書いておられたので同じことをやってみました。
使ったLDOレギュレータはシリコンハウス共立で買った LP2950L-33 を使いました。
出力電流が最大 100mA なので足りないのではと思いましたが、前記事のラズパイピコオシロで実測してみたところ約30mA程度でしたので大丈夫でしょう。

pico電流オシロ動作時

実験の様子(クリックで拡大)
3.3Vを二個の10KΩで分圧しています。詳しいことはラジオペンチさんの記事をお読みください。


LDOレギュレータをつけた時とつけない時で測定し、グラフに重ね合わせました。
スケッチはラジオペンチさんのをそのまま使いました。
(クリックで拡大)
picoADCノイズ

列AがLDOのある時、列BがLDOのない時です。(ちなみにある時・ない時でニヤッとした人は関西人)

フルスケールの半分の2048より低めですが、使った抵抗の誤差によるものと思います。
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ラズパイピコでオシロスコープ

ラズパイピコでオシロスコープが作れるという記事をよく見かけるので試してみました。
参考にしたのはピコらぼさんの
【部品代1000円】Raspberry Pi Picoで オシロスコープという動画です。説明が簡潔でわかりやすいです。
改良版もあります。

Androidタブレットにつないでみました。
アナログディスカバリー2で Vmin 0.5V Vmax 2.5V の信号を入れました、入力電圧のシフト回路をまだ組んでないからです。
(クリックで拡大)
picoオシロスコープ

サンプリングレートは最大500Ksps 2チャンネル時は最大250Kspsですのでオーディオ領域なら使えるでしょう。

1KHzサイン波(クリックで拡大)
pico1KHz_Sine.png

20KHzサイン波(クリックで拡大)
pico20KHz_sine.png

50KHzサイン波(クリックで拡大)
一周期のサンプル数が10個なのでどうしても角ばってしまいます。
50KHz_sine.png

1KHz三角波(クリックで拡大)
1KHz_tri.png

20KHz三角波(クリックで拡大)
20KHZz_tri.png

スマホでも動作確認しましたが、手持ちのOPPO Reno5では最初OTGが使えませんでした。
設定画面からシステム設定を選び、下のスクリーンショットの赤線で示したようにOTGをオンにする必要がありました。
でも10分使わないとオフになっちゃいます。ちょっと面倒。(クリックで拡大)
OPPO RENO5 OTG setting





ラズパイピコでPWM

ちょっとした実験です。
twotone実験

次のようなコードを動かしてみました。
GP0には周波数fLのPWM、GP2には周波数fLとfHのPWMをtD(ms)ごとに繰り返します。
while True: 以下がなぜかインデントしてません(汗)
-------------------------------------------------------------
# ラズパイピコでPWM2 2022/11/03
#
# 参考記事 RaspberryPi PicoでPWMを使う方法
# https://tech-and-investment.com/raspberrypi-pico14-pwm/
import machine
import time
from machine import PWM

fL=1000
fH=fL*2
tD=10

Led = PWM(machine.Pin(0, machine.Pin.OUT))
Led.duty_u16(32768)
Led.freq(fL)

Led1 = PWM(machine.Pin(2,machine.Pin.OUT))
Led1.duty_u16(32768)

while True:
Led1.freq(fL)
time.sleep_ms(tD)
Led1.freq(fH)
time.sleep_ms(tD)
-------------------------------------------------------------

アナログディスカバリーで測定しました、(クリックで拡大)
1KHzが10波、2KHzが20波になっているのが分かります。

twotone.jpg

Raspberry Pi Pico 買ってみた

機を逸して買いそびれていました。ようやく手に入れたけど結構苦労しました。

Arduino IDE それとも Python IDEか ?
Pythonはインタープリタです、半世紀近く前にクロック数MHz(間違いではない)の8bit CPU でBASICインタープリタを動かしてたのでインタープリタは遅いというイメージしかなかったのですが、クロック100MHz超で32ビットだと感じないですね(今のところ)
Arduino IDEはコンパイルに時間がちょっとかかるのに対しPythonだと感じません。
ラズパイピコの公式サイトでもArduino IDEには言及していないようなのでPythonで遊んでみます。

Thonny をインストールしました、詳しいことはネットで沢山出ているので省略します。

今やってるのがラズパイピコでPWM
PWM周波数がどれぐらいまで出せるのか実験しました。GP0に出力してます。
ラズパイピコはあっちこっちにGNDが出てるのでありがたいです、クロック100MHz超なので当然かもしれませんが。
PWMtest.jpg

------------------------------------------------------------------
# ラズパイピコでPWM 2022/10/23
#
# 参考記事 RaspberryPi PicoでPWMを使う方法
# https://tech-and-investment.com/raspberrypi-pico14-pwm/
import machine

from machine import PWM

Led = PWM(machine.Pin(0, machine.Pin.OUT))

Led.duty_u16(32768)

Led.freq(100000)
------------------------------------------------------------------

周波数を1MHzに設定してみました。(クリックで拡大)
ちゃんと出てます。
PWM1MHz.jpg

ところが周波数を1000001Hzに設定してみると(クリックで拡大)
ジッタ出てます、内部でどういった処理をしてるんでしょうか?DDSかな?
PWM1MHz_1Hz.jpg

無理を承知で20MHzに設定したら(クリックで拡大)
さすがに無理でした。
PWM20MHz.jpg

でも1MHzぐらいのパルスジェネレータなら簡単に出来そうです。

サンハヤト実験用電源DK-911

オークションでサンハヤト実験用電源DK-911を落札しました。
DK911外観

LM317を使い出力電圧は1.5V、3V、3.3V、5V、6V、9V、12V、15Vをロータリースイッチで切り替えます。
問題なのはロータリースイッチがノンショーティングタイプで、電圧を切り替えるたびに一瞬出力電圧が跳ね上がるという恐ろしい仕様。(欠陥というべきかも)
こんなに跳ね上がります(クリックで拡大)
DK911出力電圧
場合によっては使ってる部品(特にIC)を破壊しかねません。

とりあえず対策しました。
回路の一部ですがC1はついていませんでした(D1、D2もついてません)。
対策としてC1に手持ちの35V47μFのコンデンサを追加してみました。
DK911回路図(一部)

対策後(クリックで拡大)
DK911出力電圧改良

これでほぼ問題なしと言いたいところですが、ロータリースイッチをわざとゆっくり回すと電圧が上昇します。コンデンサで支えきれなくなるからです。
ロータリースイッチが接触不良になっても電圧が跳ね上がります。
でも接触不良を起こすほど頻繁には使わないと思うのでとりあえずヨシ。


LM10を使った電子負荷の実験

LM10は 0.2Vの基準電源と 1.1Vから動作するオペアンプの入ったICです。
とてもマイナーなICでネットで使用例を見たことがありません(私の記事以外は)
これを使って電子負荷の実験をしました。
電子負荷は以前の記事に書いたようにXY-FZ25/FZ35を持っているのですが、0.5A以下の特性がよくないのでそれを補うのが今回の実験です。
回路図(クリックで拡大)
LM10の3pinとR5(1Ω)の電圧が等しくなるように制御します。最大で約520mAまで設定できます。電圧としては30Vまでを想定したので手持ちのパワートランジスタをインバーテッドダーリントン接続しました。
LM10電子負荷回路図
インバーテッドダーリントン接続は発振しやすいということなので回路図上ではC2を入れてますが、実際はなくても発振は確認できませんでした。帯域40MHzのボロオシロでは見えなかったのかもしれませんが。

実験の様子(クリックで拡大)
LM10電子負荷実験中2
手持ちの放熱器を使いました。
電圧15V、電流0.5Aの時トランジスタの表面温度は65度程度(MLX90614を使った自作の表面温度計で測定)

回路電源(Vbatt)を変えたときの特性(クリックで拡大)
LM10電子負荷特性
幾つかの電流値で測定しましたがVbatt=1.4V以上で安定します。
電池二本で十分動作します。動作電流は1mAほどです。

レジンリングをインダクタにしてみるテスト

ツイッターでフォローしている人が面白いことをしているので真似てみました。
レジンでリングを作り電線を巻いてインダクタにするんですが、砂鉄を入れたらインダクタンスはどうなるのか?
ノリでやってみました。手持ちのレジンモールドの下側中央を使ってレジンリングを作ります。(クリックで拡大)
レジンコイル材料

右側が砂鉄を混ぜたもの、見た目は黒いんですがちょっと混ぜただけです。
レジンは紫外線で固まるんですが、過去の経験から言ってあれこれ混ぜすぎると固まらないことがあります。(クリックで拡大)
レジンコイルコア

手持ちのポリウレタン線を巻いてみました。雑な巻き方ですが巻き数はそろえてます。(クリックで拡大)
レジンコイル

自作のインダクタンスメーターでは測定限界に近いのでうちの最強兵器・アナログディスカバリー2のインピーダンスアナライザーを使いました。(クリックで拡大)
レジンコイル測定

測定結果、オープン・ショート補正はしてあります。(クリックで拡大)
レジンコイル測定結果

上の黄色いグラフが砂鉄無し、下の青いグラフが砂鉄入り。
砂鉄が入ってる方がインダクタンスが小さい。なんで?

砂鉄の量が少なすぎたか、でももっと入れたらレジンが硬化しないだろうし。

せっかく買った砂鉄がたっぷり残ってるんでなんか考えます。(多分)

CDT7350でLチカ

シリコンハウス共立で見つけた10LEDシグナル部品パック
(クリックで拡大)
CDT7350部品パック

ユニバーサル基板に自分で部品を配置して作るんだけど、このユニバーサル基板がねぇ。
左が部品パックに入ってた基板(フラックス除去し忘れてる。)右がサンハヤトのユニバーサル基板。
ランドが大きい。困ったことにエッチングに問題でもあったのか、あるランドが隣のランドと導通があるなんて恐ろしいことがあった。
拡大して見ると細いひげみたいなのが隣のランドとつながってる。当然動作がおかしくなる。
Pカッターで削りまくりましたよ。(クリックで拡大)

CDT7350ユニバーサル基板

ちょっと変わったことをしています。
RESET (1pin)と20pinをつなぐようになってますが、RESETを他のpinにつないだらどうなるかICクリップをつけてやってみました。
下の動画では16pinにつないでます。予想通りナイトライダーモード(往復点灯)で六つ目のLEDで折り返してます。
ところが電源電圧を上げていくと途中リセットが効かなくなります。私の場合は3.8V以上で効かなくなりました。


動作モードはいくつかありますが、ナイトライダーモード(往復点灯)ぐらいですかね、ちょっと面白いのは。



TL431を使った定電流回路

TL431のデータシートにある定電流回路(図39)を試してみました。
(クリックで拡大)
TL431定電流回路

実際にはエミッタ・グランド間抵抗には680Ωを二本並列にしたのと四本並列にしたので実験しました。
白色ダイオードをコレクタにつないで電圧を変えながらLED電流を測定しました。(クリックで拡大)
TL431定電流回路実験

電圧を4Vから10Vまで変えた時の測定結果です。(クリックで拡大)
TL431定電流回路測定

5.6V以上で安定した電流になってます。
TL431用の電源とLED用電源を一緒にしたのですが、別々にすればV1はもっと低い電圧(例えば5V)でいいはずです。
TL431定電流回路2

TL431の基準電圧は2.5V、もっと低いのはないかと探したらDigi-KeyでTLV431が見つかりました、Vref = 1.24 Vと半分です。

でもこれは使いません。別のICがあるので。

CRDを使った定電流回路(LEDチェッカー)案だけ

少し前にLEDを大量に買ってしまったので、LEDチェッカーを作ることにしました。(クリックで拡大)
LEDs.jpg

当初は定電流ダイオード(CRD)を使ってこのような回路を考えました。(クリックで拡大)
LEDチェッカー
複数のCRDを使って1mA~15mAまで1mAステップで変えられるように考えました。
LEDが一個なら抵抗で十分でしょうけど、複数のLEDを直列につないだ時の光具合も見たいのでCRDにしました。
CRDに並列に入っている抵抗は補償抵抗で自己発熱による電流値の低下を補償するものです。
詳しいことはsemitecのカタログに記載されています。

CRDはあまり使ったことがなかったので予備実験。(クリックで拡大)

CRD測定写真
2mAのCRD(E-202)を二個並列にして電圧-電流特性を測ってみようとしました、補償抵抗はつけていません。
電流値がなんか落ち着かない、自己発熱の影響か?
データシートによると温度係数は -0.15%/℃~-0.42%/℃ で10℃温度が変化すると-1.5%~-4.2% 電流値が変化することになります。
LEDのチェックぐらいなら問題になりません。
それより電流値ですがE-202はデータシートでは1.68mA~2.32mA と 2mA±16%のバラツキがあることになります。
これもLED用ならまず問題ないでしょうが、他の用途も考えていたのでCRDの採用は見送り、TL431を使った定電流回路に変更します。

せっかくなので測定結果を載せておきます。(クリックで拡大)
CRD_2022081507450185a.gif
二回測って平均をとりました。Y軸を拡大しているので変化が大きいように見えますがCRD電圧4V~10Vで電流値の変動は0.04mA すなわち1%程度です。
補償抵抗をつけた場合を計算で出してみました。E-202の補償抵抗は240KΩ、二個並列にしているので120KΩをつけたと仮定して計算したのが緑色のグラフです。5V以上でよく補償が効いているといえます。

さて、前半終了。次はTL431使います。

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