Hobby & Work ~ キャンピングカーZIL520とグライダー日記~

思いつくままに色々書いてます
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やってみよう 1万円de電流計♪ その2
意外に早く 部材の調達ができそうなので 用語解説や仕組みを
今日は書いていこうと思います。

ただ、一部納期が2ヶ月と言われたので一個部品を変更していますが
説明して行くには問題がないので 進めていこうと思います。

それでは 今日は電流計の仕組みと用語解説いってみよう~♪

今回 電流計を作るのに必要な物は
・デジタルパネルメーター
・シャント抵抗(分流器)
・25sq程度の配線
・DCDCコンバーター
・平行線少々
と書きました。

これらをどう使って電流が計れるかを理解すれば 組み付けが楽に
できるようになります

う~んと たぶん中学校2年生理科?程度の内容ですので
頭を柔らかくして読んでくださいね

まずは デジタルパネルメーター
paneru.jpg
知っている人は知っている 秋月で売っているデジタルパネルメーターです

見ての通り 4桁のデジタル表示のパネルです。
正確には 一番左端は「1」と「-」しか表示しないので 表示可能な
文字の最大値は「1999」となりますがこれで充分です。

今回は電流計と電圧計を並べて表示させようと思うのでこれを2個使います
基本的にこれは電圧計です。

なので 電圧を測るのは変な話バッテリーにちょんとつなげば計れますので
特にこのシリーズでは扱いませんが、電圧計のつなぎ方(測定方法)は
分かっておく必要が 大変重要 ですので ちょっとだけ説明します。

電圧計は 計りたい物と並列につなぐ

これでOK! バッテリーの+と-にそれぞれメーターの+と-をつなぐ
と言うことですね。
zu1.jpg

では このパネルメータは電圧計なのに どうやって電流を計るのでしょうか?
その前に 電流計のつなぎ方は分かりますか?

電流計は計りたい回路の中に直列でつなぐ

です

zu2.jpg

こんな感じでつなぐのが正解です

ただし、くどいようですが、このパネルメーターは電圧計です。
また、このようなつなぎ方で計る電流計は せいぜい数十A程度です。
それ以上は あったとしてもどえらい高い物になります。

これでは1万円では作れません

なので 次に出てくるブツが大変重要な役割をします。


その名も シャント抵抗(分流器) です。

ここで とんでもないことを言いますが、先ほどの電流計のつなぎ方は

全て忘れてください

なんで? それはちょっと後に書きます。

シャント抵抗とは 色んな形をした物がありますが

こんなのや
syanto1.jpg
こんなのがあります
syanto2.jpg

あまり見慣れない物ですよね 何をする物なんだ??? と思うでしょう
これは 簡単に言うとその名の通り 抵抗 です。

これを電流を計りたい回路に直列でつなぐんですが

zu3.jpg

直列につなぐと どういう仕事をコヤツがしてくれるのかというと・・・・

電気的な理屈は割愛するとして、電流がこの回路を流れるとき
シャント抵抗の両端にわずかながら電圧が発生します。

おおっ! 感の良いあなたは 何かひらめきましたか?
ピンと来たあなたは 若い! 素晴らしい! エクセレント~!

そうです パネルメーターでこのシャント抵抗に発生する電圧を測るんです

電流を計るのに直列ではなく 並列につなぐんです・・・
ヘンテコな話でしょ~ でもこれが今回は正解なのです。

なんでそんなものはかるんじゃ~ そんなんで電流がわかるんか~
と思いますよね。

これにはもう少し続きがあって シャント抵抗には規格があります

例えば 300A 60mv とか 200A 100mv という規格です。
これは何を意味するかというと

シャント抵抗に

300Aの電流が流れると

そのシャント抵抗の両端に

60mvの電圧が発生
 します。

と言う意味なんです。

同じく200A 100mv だと 200A流れたら 100mvの電圧が発生します

本来これらのシャント抵抗はかなり精密な工業機械などを作るときに
使われる物なので、ものすごく精巧にできています。
なので 高い!! これが電流計が高くなる原因の1つです。

キャンピングカーに使うので 少しぐらい大雑把でいいから
安いの作って と言うわけにもいきません(笑)


ここで 1つ大きなヒントです!

今回使うデジタルパネルメーターで計ることのできる電圧の種類の中に
DC(直流)+-200mv というレンジ(測定範囲)があります。

おっ おおおおおっっっ!!!!!

見えてきましたか~~~? 電圧計で電流を測る理屈が

そうです! この規格特性を生かすことで電圧を電流に置き換えて
読むことができるんです

例えば このシャント抵抗の規格で 100A 100mv があるとしましょう
100A流れたら 100mv発生します。
50A なら 50mvです
・・・
・・・・・
・・・・・・
1A なら 1mvです

これに 200mvまで測れる電圧計を付けたらどういう表示をしますか?

1mv なら 001 と表示します
50mv なら 050 と表示します

分かりましたか? 正確に言うとパネルメーターは50mvというような
「mv」の値を表示しているのですが、この規格の場合だと なんと!

電流と電圧表示の値が同じ 数字なんです

1mv と理解せずに 1A と理解すれば良いんです。

これが電圧計とシャント抵抗を使った電流測定の仕組みです。

つなぎ方のイメージとしてはこんな感じです
zu4.jpg
シャント抵抗を回路に直列に入れて その両端の電圧を測ると言うことです

ただしこの方法で気を付けないといけないのが、100Aの100mvとか
200Aの200mvと言うような規格だと良いのですが

100Aの50mvみたいな規格だと 100A流れたときにはパネルメーターは
50と表示してしまいますので 全く意味をなしません。

こういう場合は、シャント抵抗からパネルメーターの間に それを補正するための
回路が必要になります。

これが倍率器とか倍率回路というのですが、こんな物を付けていたら これまた
1万円ではできませんので シャントの規格をきちんと選んで作っていきます。


~~~ ここで話題変わって ~~~~

ここで プチ問題が発生しました・・・。
部材調達するのに 200A 200mv をオーダーしたら 納期が2ヶ月って
言われちゃいました トホホホホ これじゃ企画成り立たないよ~~・・・(涙)

なので 100A 100mv なら在庫であるとのことだったので
とりあえず今回は 100A MAX の電流計を見本として作ることにします。

作り方は同じで、付けるシャント抵抗が変わるだけなので作製解説に関しては
全く問題ありませんので ご了承下さい。


~~~ 私的な考え ~~~

あと、正直思うのが、100A以上計る必要があるのか?(そんなに使うか?)
と言うことも出てくるのですが、シャント抵抗は通常その定格の80%を目安に
選択する必要があります。

100Aに100Aピッタリ流すような芸は普通できません。
たいていオーバーしちゃいます。
規格を越えるとシャントは その精度が著しく低下し壊れちゃいます。
なので 80%程度を目安にとなるわけでして・・・・

ということは 80Aを上限と考えた場合、私が自分で付けている
状態で言いますれば、DC12V冷蔵庫、ベバスト、インバーターを介して
60W消費のテレビその他諸々付けても、正直30A台の表示さえ
見たことがないんです。

だいたい多い時で15A程度 悪くても20A台前半です
通常は10A前後を行ったり来たりしています。
冷蔵庫もコンプレッサーが止まってたら 5A前後まで落ちます。

なのに私の電流計の仕様は MAX300A仕様~(爆)
しかもインバーターは1500Wだから180A以上流れようがない(大爆)

ということで100A電流計で普通は充分大丈夫です。

ただし インバーターを介して電子レンジとか電気炊飯器
ドライヤー、コーヒーメーカー果てやエアコンという物を使う場合は
注意が必要です。

100V電気製品の1000W前後の物を使う場合、100A流れます。
しかも電気製品は一番最初に動く時 突入電流 といって定格電流より
多い電気を消費します。

700Wの電子レンジのスイッチを入れた瞬間は1000W以上瞬間的には
消費しています。

なので 大食らい家電を使う人(付けている人)は200A規格が必要です


~~~~ はい ここらでいっぷくしましょう ~~~~

ゼーハー ゼーハー 手が疲れてきた(笑)
読んでいるあなたも 疲れてきてませんか? あと一息ですよ~



~~~~ 休憩終了(笑) ~~~~

ここまで来れば ほとんど終わったも同然です あとは超難しいことと
ごく簡単なことなので サラッと読んでくださいね。

25sq程度の配線

これはシャント抵抗をバッテリーにつなぐのに必要な ふっとーーい線です
大電流が流れるから太くしないといけません。
25sq とは 25スケア と読みます 配線の断面積のことです
たしか日本風に言うと25平方ミリメートルだったはずです。

正確にはスクエアの英語のつづりの短縮でsqと書くので 25スクエア
と言うのが正しいのかな?

通常電気工事士さんなんかは もっと短縮して 25スケ とか言います

たぶん今回は自動車用低電圧電線(AV線)の30sqを使うことになりそうです
許容電流170Aの物ですので 200Aのシャントで80%使用ですから
160A MAXで考えると 大丈夫な範囲です。

ただ これが値段がまだ出ていないので、高ければ他の線に変えますが
他の線は固いんですよね~ できればこの柔らかめの太い線を使いたい・・・


続いては

DCDCコンバーター

これは デジタルパネルメーターに供給する電源に使う物でこのメーターは
DC5Vで動きますので、12Vを5Vに変換しなければいけません。

その変換器のことを コンバーターと言い DC同士での変換なので
DCDCコンバーターと言います。

ここから先は ちょっと難しい話をします。

このDCDCコンバーターですが、今まで述べてきた方法で電流を測定する場合
パネルメーターに供給する電源と測定しようとする回路の電源のアース(マイナス)
が共通(同じ)だと(これをコモングランドと言います)うまく電流が表示されません

最悪パネルメーターがご昇天します。


図で書くとこういう事です

zu5.jpg

駆動用電源がDCDCコンバーターです。
そのコンバーターを動かすの電源と測定しようとする回路の電源が同じです
特に、アース(マイナス)が同じというのが問題です。

電流を測定するパネルメーターは測定しようとする回路の物とは違う電源から
電気の供給を受けなければ 正しく表示されません。


これが大原則です。そうでないと メーターが最悪壊れると言うことです。

でも 乾電池買って動かすわけ? メインバッテリーからでも引いてくるか?
そんな面倒な事したくないですよね

そこで登場するのが DCDCコンバーターでも 絶縁型DCDCコンバーター
と言う物を使います。

通常無線パーツやさんなどで 3端子レギュレーター(部品名です)
を使ってコンバート(電圧降下)する場合、アース(マイナス)は共通ですので
上記の図と同じになるのですが これらを総称して 非絶縁型 といいます

それと違い 絶縁型は これを分離させて電源を作り出すので
実質的には電源が同じでも、違うところから電気の供給を受けているのと
同じ事になるんです。

ここが ミソ です。

ただ 絶縁型は少々お高いのが難点ではありますが1万円以内で収まると
思うので、これは使ってみようと思っています。

オーバーするなら・・・・ メインバッテリーから? イヤイヤ走行充電があるから
結局アースが共通になるんで ダメですな・・・ やはり絶縁型が必要だ・・・


最後は 平行線少々

これは シャント抵抗とか電源をつなぐ普通の配線のことです
特に説明することはないですね(笑)


ということで これらを使って電流を測定します。
この理屈が分かっていると、実際に電流計の組み付けをする時に
悩まなくていいですし、接続ミスもなくなると思います。

次からは 実際に現物を使って 組んでいく作業の説明をしていきます

長編の朗読 誠に誠にお疲れさまでした~~

今日はさすがの私も 手がだるかった~~~~

これ みんな最後まで読んでくれるかな???
次回の組み方だけ見れば作れなくはないもんな~ハハハ・・・

半分は説明しきったじょ~っていう自己満足かな?

何はともあれ お付き合い ありがとうございました~

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この記事に対するコメント

詳しい解説ありがとうございま~す。

キャンピングカーの用品って、結構なんでこれがこんな値段に?
っていうのが多い気がしますが、電流計が高いのには訳があったんですねぇ。
【2010/03/20 00:21】 URL| ノムさん#mQop/nM. [ 編集]

な~んとなく
分かった様な....分からない様な.....
大体の事は、詳しく説明して頂いたので分かりました!
が取り付けの際にシャント抵抗をラインの何所に入れるのかが???です。
これから分かるでしょ!
大変勉強になります。
アザ~ッス!
【2010/03/20 08:26】 URL| がんちゃん#.1VPsCm. [ 編集]

なるほど!!
パネルへの電源供給が???で
『自作したら電池起動かなぁ~?』なんて思ってました・・・・・・

3端子でOKなんですか~、勉強になります!!

【2010/03/20 22:58】 URL| 平八郎#JalddpaA [ 編集]

Re: タイトルなし
ノムさん こんばんは~

キャンピングカーのバッテリー電流をはかる程度の
簡単な物を作る場合、他の部品達に比べシャントの
部品代が占める割合がすごく多いです。

変な話数千万円する工業機械に使われるような
部品ですから1万円以下の製品使うとなると
その存在感は抜群ですね(笑)
【2010/03/21 00:19】 URL| やまもと#- [ 編集]

Re: な~んとなく
がんちゃんさん こんばんは~

何となく分かることが大事ですよ~

シャントの位置 いいですね~ その着目点が素晴らしい~
実演の時に説明しようと思っていましたが ちょっと
先取りしますと

ロウサイドシャントでつなぎます。

ロウサイド・・負荷の一番最後バッテリーマイナス端子の
直前になります。
いわゆる解説の図のまんまなんですが、だから全ての電流が
シャントに流れるから配線の太いのが必要なんですよ。

ちなみに 負荷の前に付けるのはハイサイドシャントと言います
【2010/03/21 00:23】 URL| やまもと#- [ 編集]

Re: なるほど!!
平八郎さん こんばんは~

真反対ですよ~ 3端子だとご昇天コースです~

3端子は端子一個で簡単だし安いのですが
アースが共通になるので、非絶縁型です。

なので今回は絶縁型にしないといけませんが
絶縁型は端子一個というわけには行かず、いわゆる基盤実装で
3端子に比べたら でかくなります。

値段も・・・ でかくなります(涙)
【2010/03/21 00:26】 URL| やまもと#- [ 編集]


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19日のブログに、「電圧計と電流計」について書きましたが、電圧計は簡単に取り付ける事ができます。 電圧計は並列に繋ぎます。 と... hosoのアストロタイガー日記【2010/03/21 18:29】

  
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