Baumkuchen’s Workshop

バイオリンと電子工作、DIY、ジョギングなど。

バイオリンタイマーの製作#12-ハード改善(USB回り+α)

ソフトウエアも大体形になって来て、改善すべき事項は大体把握できたので、ハード回りで残っていたUSBコネクタの実装と、いままで気づいたハードの改善点を盛り込みます。

baum-kuchen.hatenablog.com

USBコネクタの実装

マイクロUSB端子に、ピンヘッダを付けて、デバッグ時に分解し易い様に工夫。

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ケースに装着したところ。

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ピンヘッダからの配線(写真は仮配線)もしてみた所。かなり、きつきつになってしましましたが、ちゃんと裏蓋もしまるので、これが、ハードの完成形になります。

ちなみに、USBのソフトはなぜか動きません(CDCデバイスとして認識せず。)

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USBコネクタへの配線が仮なのは、USB接続の判定用の回路を追加するか否かで迷っているためです。PICマニュアルによれば推奨回路としての記述があり、一方、MLA*1のUSB用サンプルプログラムのコメントには、なくても動くような記述があるし。ただ、実際にUSBソフトが動いていない状態なので、判断できないでいます。

ADCアンチエイリアシングフィルタ変更

ADCのサンプリングを3000Hzとした事で、アンプのカットオフ周波数を見直します。今は、1MΩ・100pFで、約1590Hzですが、さすがにエイリアシング周波数と同じという訳にも行かないで、手持ちの部品と相談して、1MΩ・220pFで、約720Hzとしました。エイリアンシング周波数で、約6dBと未だ減衰は少ないですが仕方ないです。2次フィルタにするにも実装スペースがないので。

720Hz、3Vppの信号を入れた結果です。理論上は、2.1Vppの出力(グラフ上は3.8DIV)になるはずですが、大体のところはあっているので、これで良しとします。

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ちなみ、1440Hz信号のサンプリングでは、エイリアシングの影響が出ています。振幅が大きくなったり、小さくなったりしてます。

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LCD輝度調整用抵抗の変更

テスト中もバッテリーで動作させてますが、意外と消耗が速いです。現時点での消費電流を測って見ました。消費電流の多くを占めるLCDのバックライトLEDも個別に測りました。やはり、LEDの消費は大きいです。消灯時の小電力化は、別途考えるとしても最低輝度のところを手当てします。

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過電圧で壊してしまったLCDを実験台としてどの位の輝度が有れば良いかを確認したところ、半分の2mA以下でも、室内で有れば見える事が確認出来たので、PIC出力で約2mA程度になる様に100Ω抵抗を220Ωに変えるとこにしました。

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見た目は、写真では、ほぼ分からないので、消費電流の測定結果です。Dim時のLEDバックライト電流が2.6mAに低減しました。副作用として、見た目、MiddleとBrightの差が余り無くなった感じです。

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ちなみに、これで、平日1時間、土日3時間練習とし、表示以外のスタンバイ時は電流を1mAに抑えるとしても、20日しか電池が持たない試算になりました(750mAhの電池を使っても)。それも、スタンバイ電流の1mAが全体の約半分を占める結果となり、LEDバックライト電流の低減の効果は限定的です。

これは、あくまで試算なので、それぞれの状態で消費電流が少ないことは決して無駄ではないでしょう。また、スタンバイ時の電流低減は、いろいろ手があるようですが、もう少し後に回して考えていきます。

省電力化ノウハウ

http://www.picfun.com/lowpower/lowpowerframe.html

 

バッテリ残量表示用ハード追加

消費電流のこともあり、単四Ni-MH電池×2の出力電圧(公称2.4V)を計測し、バッテリ残量の表示ができるようにします。IOは、RA3がデバッグ用にとってあったので、ここに入力して表示します。

とりあえず、テスト用に作ったデバッグ画面で電圧を確認できるようにしました。3行めのBAT:がそれで、充電したてなので、2.65Vもあります。

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最終的な回路図

USB回りはまだ予定のところがありますが、現時点における最終回路図です。USB回りを少しいじっていますので、以前のものとLED電源供給が変っています。これは、USB接続検出を5V入力可能なPC6に変更したためです。

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今後の計画

今回はここまで。一番の課題は、使うかどうかもまだ決めていないUSBのソフト。次いで、電池寿命延長のための消費電流低減、本体機能の練習時間積算タイマーも、一旦、使える形に仕上げて行きます。できたら、FFTのさらなる高速化もです。

まだ、完成までいろいろありますが、よろしかった、お付き合い願います。

*1:Microchip Libraries for Applications v2017-03-06