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♪ 電流計作製と測定回路
さあ この工作での一番の目玉 電流計の作製をはじめます♪

ちょっとややこしいところもありますが、分かりやすく
書いていきますので 頭を柔らかくして見て下さいね

まずはデジタルパネルメーターの作製からです。

電圧計の時と同じ 秋月電子通商のLEDデジタルパネルメータ
PM-129Eを使います。

パネルの詳細は電圧計作製の時に書いているので割愛します

ではさっそくはじめましょう~

まず必要な工具・・・
SANY0091.jpg
ハンダごて ハンダ ニッパー ラジペン ドライバー 平行線

ここも 電圧計の時と同じです。

※電気工作は苦手だ と言う方のために、値段は高くなると思うのですが
ある程度組み上げた 半完成のキットも用意する予定にしていますが一応
勉強をしてみて下さいね。

今回 ほとんど電圧計とやることは同じです。 2ヶ所違うだけですが
とりあえず この下の画像だけは見ておいて下さい。

今回の手を付けるカ所です。
denryuu.jpg
正直なところ 電圧計の時と違うのは

 小数点ジャンパー 
 測定値ジャンパー
 
の2カ所です。


と言うことで、ここから先は 電圧計の時とほぼ同じ内容です。
明確に違うところ(小数点と測定値のジャンパー部)は

********** ここ電圧計の時と違う **********

と書いておきますので そこは必ず見て下さいね。

まずは パネルをひっくり返します
SANY0093.jpg


平行線を10~15センチでカットして 片方の皮を剥き
中の線をグリグリねじって、その後、ハンダで固めておきます。
SANY0099.jpg

そして3ミリから5ミリ残して チョッキンします
SANY0100.jpg

これを 基盤の 5V電源+ と 5V電源- の所にハンダ付けします

赤が+ 黒が- です。

+-間違えるとパネルメーターが壊れるので 絶対に 間違えないように!

SANY0101.jpg
基盤に小さな穴が空いているので、そこに線を突っ込んでハンダ付けするのが
理想ですが、苦手な方は、先に基盤にハンダだけ付けて、そこに線をあてて
付けても大丈夫ですが、いわゆる「天ぷらハンダ」にご注意ください。

※天ぷらハンダ・・・ハンダ付けしようとする基盤や配線の表面にハンダが
          乗っかっているだけの状態、爪とかで引っかけると
          すぐにポロッととれてしまいます。
          ハンダごての熱でしっかり熱を入れて付けると防げます

続いて 5Vジャンパーのハンダ付けです。

ジャンパーの意味ですが、電気工作では、あらかじめ作っている回路で
基盤上のあるポイントとポイントを使用状況によって つなげるような
回路にしてある物があり、そこのポイントを「ジャンパー」と言います

写真のマイナス線をつないだすぐ右に「5V」と白い字で書いてあるのが
分かりますでしょうか?
SANY0105.jpg
その文字の上に かまぼこ状の上下になって間が少しあいている金色の
端子がジャンパーポイントです。

これをハンダでつなげてやれば終わりです。
SANY0106.jpg
こんな感じですね。

ただ、ハンダが少なすぎると繋がらないし、多いと変な所と
繋がってしまいますので ハンダの量の加減がポイントです。


********** ここ電圧計の時と違う **********

同じように 次は小数点ジャンパーです

分かりにくいですが、さっきと同じような かまぼこ状のジャンパー
ポイントが縦に3つ並んでいるのが見えますでしょうか?
SANY0165.jpg
その横に P1 P2 P3 と書かれていますよね

これのP3(小数点3桁目を点灯させる)ポイントをハンダで繋げます
SANY0289.jpg
こんな感じですね

続いて 電流種別ジャンパーです

基盤の右端 VIN と書かれた文字のもう少し下に 分かりづらいですが
DC AC と書かれた文字があるのが分かりますか?
SANY0115.jpg
今回は かまぼこ状ではなく 四角いジャンパーポイントです。
これを 横に繋げます(縦じゃないですよ~)

SANY0116.jpg
こんな感じですね


続いては 測定線のプラスと マイナスです

配線の長さはこのメーターを取り付ける場所から、サブバッテリーまで
となります。(キットでは1~2mを目安に配線を用意します)

あまり長い距離(4m以上)引き回すと、配線自体の抵抗やロスがでるので
長くてもサブバッテリーから3m以内で収まる場所に付けてくださいね

配線の片側を5V電源線と同じように皮を剥きハンダを付けて3~5ミリ
残してカットします。

そして 基盤に差し込んでハンダ付けするか、基盤にハンダつけておいて
配線をハンダ付けをします。
SANY0159.jpg

VINが+ GNDが- ですので間違えないようにしてください

********** ここ電圧計の時と違う **********

最後に 測定値ジャンパーです

先ほどハンダ付けした 電流種別ジャンパーの左横に
 2V
 200mV
 200mA
と 縦並びに3つのジャンパーが並んでいます
SANY0233.jpg
少し画像が暗いですが分かりますでしょうか?

これの 200mV ミリボルトですよ~ これをつなげます。

SANY0236.jpg
こんな感じです


これにてハンダ付け作業は終わりです。


~~~~ テストと調整方法 ~~~~~

さてここでテストとなりますが、今回は電圧計のようにはいきません
ここで初登場 シャント抵抗です♪

SANY0225.jpg
結構デカイです。 とはいえ大電流を測るための物ですので
これは仕方ありません。

横から見たら
SANY0226.jpg
こんな感じで 隙間が空いている薄い板状の物がシャントの命です
この板を曲げたり、穴開けたり、大きな傷を付けると 正しい測定が
できなくなります
のでご注意ください

土台にボルト付きなので 比較的簡単に取り付けできますが
ものすごく大切で重要で命にかかわる注意点があります。

見ての通り シャント抵抗はその装置そのものが土台以外は
全て金属でできています。

これに電気を流して測定するわけですが、簡単に言うと

中身むき出しの配線状態です

しかも 時には大電流が流れます。

とはいえ、このシャントはむき出しでは危ないからと言って
ビニテなどでグルグル巻きにするようなこともできません。

あえて言うなら 何かケースのような物に入れて取り付けるか
他の配線が触れないような場所に設置して下さい

私は裸で付けてます・・・

シャント抵抗自体は熱を発するようなことはありませんので
(厳密にはほんの少しは熱を出します)大丈夫です。

要は マイナス配線むき出し状態なので、他の工作をする時に
プラス配線を当ててしまったり、 シャントの上に乗っかるような
配線をしないで下さいね。

ある意味 このテストの時が一番ゴチャゴチャして危ないかも(笑)

なので

作業台上でのテストは 台の上をきれいにしてからやって下さい

で、これを使ってテストしますが、このシャント抵抗はどこに付けるの?
と言う問題があります。

これは 色々な方法がありますが 基本的にロウサイドシャントで使います。

ロウサイドシャント とは回路のマイナス側にシャントを付けると言うことで
図で書きますとこうなります。
denryuu2.jpg
イメージとしたら こんな感じで、逆に全ての負荷の前
(バッテリーのプラスの直前)に付けることを ハイサイドシャントと言います

今回はロウサイドシャントですので 間違えないようにしましょう

ということで、今回は何かテストするのに負荷が必要なのですが
あまり電気食いな物は面倒なので、まだ取り付けていないLED
テープライトを使いましたが、みなさんもテストの時には
とりあえず12Vの電球などを使ってくれたらと思います。

モーターとかは電流が安定しないので電球がいいですよ~

では実際につなげてみましょう
SANY0229_20100403003424.jpg
シャントの両端は 2本のネジがそれぞれ付いていますが
大きい方は いわゆる本線でございまして、ぶっとい電線に取り付けた
圧着端子を取り付けるところです

小さいネジは パネルメーターの測定線を繋ぐところです。

とはいえテストでは小さな電流が流れるだけですから
(テストで55Wのヘッドライト球使うような人はいないでしょうから)

とりあえずは 上記の図のようになるようつないで、電球を光らせましょう!
シャント抵抗には極性などありませんので気軽につなぎましょう♪


電球が光ったら、まずはOK! ここで どこでも良いので線を外して
いったん電球を消しておいて それから電流計をセットしましょう。

電流計のセット方法は こうなります。
denryuu3.jpg

5V電源は 高級な完成品の絶縁型DCDCコンバーターを使ってください
+-間違えないようにつないでくださいね 壊れちゃいますから。

3端子レギュレーターの組み立てた5V電源は電圧計を動かすのに使います
電圧計のテストの時はこの3端子の方を使ってください。

ここで1つ重要な コツ があります

図を見ると 分かる人はすぐ分かりますが、電流計の測定線が
シャントに対して+-逆なんです。

図にも書いてありますが 電気の流れ(電流は)図のシャントだと
右から左に流れますから、シャント単体で見たら、右が+左が-なんです。

ではどうして反対に付けるかというと、よ~く考えてみましょう。
私たちは何が知りたくて この計器を付けるのでしょうか?

そうです 消費電流(もしくは充電電流)を見たいからですよね。

なので 目で見て分かりやすく表示させるなら、サブを消費している時は
マイナス表示が出て、充電されている時は マイナス表示が消えている
という表示の方が 一目で分かりやすいですよね

ということは・・・・
上記の図はどういう状態かというと、サブを消費している時の図です
この時に マイナスと表示させるには +-を逆につながなければなりません

もう少し踏み込んで書くと

バッテリーが充電されている時(消費電流より充電電流が勝っている時)は
上記図の電気の流れは反対向きになります。

また、電流計の-表示は、電流の流れの向きを単に表しているだけです。

おまけで、シャント抵抗は電流に対して一定の電圧を発生させる物で
電流の向きはどちらでも同じ事になります。
電流の向が反対になったからと言って シャントがマイナスの電圧を
発生させるわけではない
のです。

なので この電流計は2つの仕事をしています。
電流の向の検知と、シャントに発生した微弱な電圧の測定の2つです

本来この上記図の回路に流れている電流そのものを測るだけなら
+-は正しくつなげばいいです。

しかし、私たちは上記の図ではバッテリーを消費している
と言うことを知りたいので 視覚的に分かりやすくマイナスを表示
させるために 意図的に+-を逆につなぐのです。

ややこしかったですが これが肝ですので 良く理解していただけると
幸いでございます。

回路はつながずに、電流計の電源だけ入れたら電流計に数字が出ます
00.0 と表示されれば正解です。

何も測定していないのに 1とか2が表示されることがありますが
電圧計の時にも書きましたが、1000円なので許してあげてください
故障ではありません。

ここで表示が出ない人は
・5V電源は正しくつなげていますか?
・5V電源は壊れていませんか?
・パネルメーターのハンダはきちんとできていますか?
・パネルメーターへの5V電源供給の+-は正しいですか?
・測定線の方に5V電源つないでいませんか?
このあたりを調べてみてください。
これでもダメな時は・・・ 壊れている可能性があります・・・

さて やっとこれで調整ができるようになります。
SANY0277.jpg
テスターも+-逆につながないといけません。

あれ テスターが変わってる~ と思った人 あなたは鋭いですね~
今までのテスターは200mVのレンジがなかったので新しく新調しました
ある意味これが一番高い部品代でした(笑)

拡大してみると
SANY0279.jpg
ちょいと誤差があるようです。

調整カ所は電圧の時と同じです。
SANY0185.jpg
この半固定の抵抗です。

チョロッと回して調整しましょう。
グイって動かすとものすごく変わります

電流計の表示調整が終わったら この状態で電圧計もつないでみましょう。
SANY0284_20100403010815.jpg

正確にはこの状態(電流計が動いている状態)で 電圧表示も調整した方が
良いですので テスターでバッテリーの電圧測定をしますと・・
(テスターのレンジ切り替え忘れないでね)
SANY0286.jpg
若干狂ってますよね 

これも調整してあげてください。

調整ができたら・・・

完成でございます♪

おつれさまでした~

あとは実際に車に組み付ける作業だけです♪
これも ちゃんと記事にしますので少々お待ち下さいませ

最後に1つお知らせ・・・
気が付いた人もいるでしょうが、100A 100mV もしくは
200A 200mV のシャントと このパネルメーターを使った場合

1A単位の測定ではなく 0.1A単位での測定ができます♪

さ~て 最後は実車への組み付け記事を書いてこのシリーズも終わりです
あと一息 がんばるじょ



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この記事に対するコメント
凄い!
まったく理解不能ですが、やっぱりオリジナルってカッコイイですね~♪
【2010/04/04 23:03】 URL| 救迷士#- [ 編集]

なるほど
たしかに、バッテリーが減ってるときに「マイナス」って方が解りやすいかも知れませんね。φ(・_・”)メモメモ
【2010/04/05 08:52】 URL| hoso#C5FWslJw [ 編集]

Re: 凄い!
救迷士さん こんばんは~

ある意味 寄せ集めオリジナルですが(笑)
つなぎ方1つでお安く便利な物ができちゃいます。

電流計お持ちでなかったら ぜひチャレンジしてみてくださいね
【2010/04/05 22:41】 URL| やまもと#- [ 編集]

Re: なるほど
hosoさん こんばんは~

私は はじめてコレを作った時、この逆つなぎが理解できず
延々と悩んでました

そんなときに一言 シャントはマイナスの電圧出すわけじゃねーぞ
と言われ 全てが解決しました(笑)

分かってしまえば簡単ですが、分からない間は、夜も寝られません(爆)
まるでいじわるクイズの世界でした
【2010/04/05 22:44】 URL| やまもと#- [ 編集]


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