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#17-大方針変更

大夫、間が空きました。そろそろ、完成させないと。

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問題を難しくしているのが、スイッチレスの仕組みにトライしていることだとは分かってます。まずは、この路線で行くのか決めます。

消費電流の測定

基準となる消費電流を測定。考えてみると、トータルでの計測は初めてだったかも。条件は、スタンバイモードかつバックライトDIMとしました。計算上は、4.7mAですが、どうか。結果は、4.9mAでしたので、大体計算通りでした。

ただし、これはDCDCコンバータの出力にあたるところなので、実際に電池の消費電流であるDCDCコンバータの入力電流を調べてみると、なんと、倍近くの8.4mAも流れていました。カタログ上は、効率90%以上とあったので安心してました。電池は充電直後のものを使ったので約2.8Vもありましたが、これが、時間とともに電圧が落ちてくることを考えると、最終的には10mAも超えそうです。DCDCコンバータの効率がこんなに悪かったとは。

DCDCコンバータ特性

DCDCコンバータの特性を測ってみることにしました。Amaznonで買ったのは5個入りだったので、計測したものは、別のサンプルになります。

DCDCコンバータの出力を3.3Vに調整して、負荷抵抗として330Ω(10mA用)と680Ω(4.9mA用)をそれぞれつなげた状態で、DCDCコンバータの入力電圧を変更し、入力電流と出力電流の比率を効率として出しました。

結果は、グラフの様になりました。

効率は出力電流にはあまり左右されず、入力電圧依存の様です。また、電池の電圧に相当する2.3~2.6V程度では、効率が約60~70%と低いことが分かりました*1。試しに、Voutを5Vとして計ったデータもプロットしてますが、やはり効率は入力電圧依存でした。それと、設定電圧以上の入力電圧を入れると電源の安定化が全くできませんでした。ステップアップコンバータって、こういうものなのでしょうか*2
あと、今更ですが、このDCDCコンバータは、出力が5V-28V用となってました。ポテンショの調整で3.3Vが出ていたたので、気にせず使ってしまいました*3

継続時間計測

何はともあれ、この状態で実際にどの位の時間作動するか確認してみることにします(ViolinTimerの作動条件は、同じです)。作動時間が3日程度となると思われるので、以前作ったデータロガーで電池の電圧レベルを測りながら作動させてみました。データロガーは、USB電源アダプターからの電源供給です。

計測結果、約86時間作動しました。

計算上は、消費電流8.4mAとすると約89時間となるので、ほぼ合ってます。なので、DCDCコンバーターの効率を加味すると、

 元々の試算32.5日x(4.7/8.4)x(86/89)=17.6

約18日です。3週間持ちません。

やっぱり、電源スイッチは必要なようです。

  付けますかっ! 

今後の計画

今回は、長期間放置の作動時間の確認ということで、方針決定までです。

電源スイッチを付けるとなると、SLEEPモードの様な複雑な処理も不要ですし、スタンバイでクロック周波数を可変とする事も不要になります。一方、時計ICには継続的に通電する必要があったり、いつ電源OFFになっても異常なデータが残らない様にするなど、工夫が必要になります。

ここら辺は、追って考えるとして、まずは、ケースを加工してスイッチをつけてみます。あとから、消費電流が低減できてもスイッチがあっても困りませんから。

 

*1:電力の効率はもっと高くなります

*2:Webでステップアップコンバータの説明を探してみましたが、どうも、こういう特性のようです

*3:使っているICを調べるとSDB628らしいですが、データシートを見ても5V用とは書いていないので、使えそうですが、入力電圧が低いと効率が極端に悪いデータは載ってました