2018/12/11

Slip21 が同じ値の外れ値

Slip21 のプログラムを変更して走らせている。07:10 と 17:00 on 2018-12-10 に奇妙な外れ値が観測された。
07:00 #4 114 4hum 0000 #6 107 476 0001  
07:10 #4 113 4hum 2621 #6 106 477 0001  
07:20 #4 111 4hum 0000 #6 105 478 0000    
...                                                          ...
16:50 #4 151 4hum 0000 #6 143 465 0000  
17:00 #4 149 4hum 2621 #6 141 467 0001  
17:10 #4 153 4hum 0034 #6 144 475 0014
多分,バグなのだろうけど,原因が皆目見当もつかない。値は照度で同一である。1日に2回起きたけど,定常的に起きる訳でもないのでデバッグが困難だ。
2018/11/26

DSO の LCD 不具合と兵士用暗視装置

カラー液晶の顧客はパチンコ台 
Tektronix 製 DSO が参考に示した写真のように縦方向に筋が入るようになった。検索したら,FPC コネクタをこてで加熱して治る事もあるようだ。症状が悪化したらためしてみようと思う。

A4サイズの液晶が出始めの頃,LCD 表示部を売りにした機器開発プロジェクトに関わった。営業からカラーにできへんかとの要望があった。当時のカラー LCD はべらぼうに高かった。プロジェクトリーダがあっても,高価でしかも入手すらできませんと回答したそうだ。ばか高いカラー液晶を調達していたのはパチンコ台メーカだった。余りに高価で廃棄されたパチンコ台の液晶を回収して販売する業者もでてきたくらいだった。

当時は CRT TV の画王とかを日本メーカが販促していた時代だった。合衆国のカラーTVとビデオ機器は日本の独占状態だった。この状況を三星電子はウォチングしていただけでなく,戦略的決断をした。大型カラー液晶の自社開発製造だった。日本独自のデジアナハイブリッド規格は合衆国が採用せず,日本勢は多額の投資を回収できなかった。パナは関西のデジタル画像技術者を根こそぎかき集めていた。後知恵で考えると,サムスンに多額の投資をしていたのは合衆国資本であった。今から思えば,日本勢は中途半端なハイビジョン規格を採用してしまった。自動車の電池駆動とAI標準化はどうなるだろうか。その前に画期的なロボットが出てきて日本式生産ラインの陳腐化の方が先のような気もする。そのロボットは FANUC でも安川でもない。中韓台勢でもないかもしれない。軍用技術の転用の気がする。まあ,ソニーの CCD は安泰だろう。

ロボット自動制御の最初のアイデアは合衆国の戦時研究であった事を思い起こそう。日独の兵器も自動制御を取り入れていたが,一般化された概念はなかった。抽象化すれば普遍的になり,その知識は応用を飛躍的に拡大する。怖ろしい合衆国。

電卓TVと用途を広げ,スマホの高精細画像をみると技術の進歩は凄まじい。サムスンの創業者が代えられない妻と何だったか以外を全て変えろと言ったそうな。少しずつ改良を加えるのは日本人は得意だが,ジャンプは不得意のようだ。この DSO の奥行は先代の 1/4 である。価格も安くなった。Tektro は合衆国発祥のソニーの子会社だった。計測器とミニコンメーカだったHPはアジレントとして分離され,名跡を継いだ本家の計算機部門はパッとしない。かつては世界中でTVといえばソニーだったが,見る影もない。金融とゲームと CCD カメラが稼ぐ。エリクソンから買収したモバイルホンは多額の赤字を出し続けている。

兵士用暗視装置
米海兵偵察大隊のイラク侵攻作戦をドラマ化したミニシリーズがある。兵士が暗視機器のバッテリ切れをしきりに嘆く。撮像素子はおそらく日本製だろうと思う。無灯火でイラクの乾燥地帯を車列を組んで移動する。陸自のゴーグルは米海兵の物に比べかなりでかい。これを装着してトラック,ジープの運転,散開しての索敵はしんどいと思う。多分,いろんな機能がついているのだろうと思う。価格も高そう。下の写真と比較すると,防衛省調達本部は実戦そして兵士の事を本当に考えているのだろうか。所詮,特別公務員向けか。英語だと兵士は Soldier,公務員は Public Servant だ。半ば公の奴隷だ。
Google.jpg

参考
2018/10/10

充電流波形による電池劣化判定

 充電流の微小AC成分をカットしたら,CH1 と CH2 間でノイズが目立つようになった。下図は無負荷時のオフセット電流というかバックグラウンドノイズ信号をチャートにした。
CurrentBGch1ch2.png

CH2 は増幅せずスルーなのでノイズ抑制はないようだ。

Evolta を充電した様子を示す。E1は充電2時間後,充電流が流れ出した。奇妙な結果だ。やはり CH2 のノイズが目立つ。
CurrentEvolta.png 

今度は 3個の Eneloop を示す。劣化の程度の違いがわかる。
CurrentEneloop.png 

最後は6個の NiCd を示す。明らかに使い物にならない NiCd2 と NiCd4 を除いたのが最後のチャートだ。NiCd5 の充電流が一旦ゼロになっているのはコネクタの接触不良による。最大電流が小さくなると,CH2 を増幅してみたものの NiCd6 にノイズ電流が目立つ。
CurrentNiCd.png 
CurrentNiCdExcept.png 
波形を観察すると,NiCd1 と NiCd3 および NiCd5 と NiCd6 の組み合わせが特性が揃っていて良さそうだ。劣化度を判定するのに初期電流と一定時間を経過した後の充電流もしくは定電流のカットオフ時間が考えられる。この例だと,120 mA 時のカットオフ時間が NiCd3 NiCd1 NiCd5 そして NiCd6 の順になっているのがわかる。

思いつきで ありあわせの部品で泥縄式に充電器の製作を進めた結果,充電流の測定とトラブルシューティングがメインになってしまった。後日 反省をまとめるつもり。
2018/10/03

見落としていた定電流回路

定電流と定電圧を併用した自作充電器を使用している。最初定電流回路が機能し,設定値 200 mA を流す。実際は交番波形で実効値が 200 mA で波高値は 400 mA である。時間とともにデューティが下がり,200mA 以下になるとフラットになる。電流値をマイコンの ADC を用いて測定しており,極端に言うと測定値が零か 400mA になってしまい5分おきに測定しているものの測定値零の欠損が生じる。

CH2 の可変電流回路を止め,固定定電流回路に戻した。可変定電流回路の特性を採ってないと思い出し,CH1に電池のダミーとして 0.3Ω を接続して,可変電流特性をみたらほぼ 0 - 350 mA まで流せる。しかし何気なく出力電圧をみたら 40mV しかない。これは電池負荷ではあり得ない状態だ。

電池の負極を接地して,電流測定抵抗を浮かしたせいである。OPアンプの入力インピーダンスが大きいのだから電池印加電圧測定回路の方を浮かして置くべきだった。電流検出抵抗を接地するのは回路設計では多分,常識ではなかろうか。この現象を見逃した原因として,定電圧回路の発振傾向があった。今回 350 kHz の微弱交流分をデカップリングしたせいで発見したのかもしれない。

定電流を可変にするOPアンプ参照電圧と出力電流の特性をとろうと,トリマで何回か 100 mAに設定しても直,電流値が下がる。充電器に応用すると,充電されてあたかも充電流が減少する状態を呈しているかのように都合よく騙されてしまういい加減な定電流回路であった。下図はデカップリング後の電流変化を示す。対象はもう使用頻度が下がった ReVoltes である。
CurrentR1R3Rename.png 
一見すると,どちらがより劣化しているのか不明だ。200 mA 以上の部分が いい加減だから,60分後に急激に充電流が低下しているR3の劣化が酷いのではないかと思う。

検索したら,吐き出し電流回路にゲートを単にプルアップしているのがあった。これに変更すると,0.35A の定電流になった。当然,悩ませていた 39Hz の交番電流波形はなくなった。下図は自作放電器により,放電させ30分静置後 R1 1.153V,R3 1.119V を再充電した充電波形である。放電時間はR3の方が7分ほど長かったけど,内部抵抗も関係していそうだ。R1の電流上限が定電流回路によりクランプされている。R3は実際,設定定電流 315 mAを流せないのかもしれない。CH1 の差動増幅回路のゲインを実測して修正したので低電流域での両者間の差が減少している。充電流波形から劣化を推測するのは簡単ではなさそうだ。100 とか 150 mA におけるカットオフ時間を参考にするのもいいかもしれない。しかし,それでは継ぎ足し充電の場合,判定できない。自作 TWE には定電圧回路を搭載していないので不便だ。やはり内部抵抗を測るのが王道か。
CurrentR1R3RenameDischarged.png 
ゲート駆動回路
極めて緩慢に変化する充電流を 50mA のゲート電流で切れ味を良くしても無意味であった。モータの PWM ドライバ経験を元にする必要もなかった。モータドライバは kHz オーダで24Vをオンオフしていた。

 FET発熱
ゲート電圧を上げていくと閾値は4Vになった。実際は 4.3V で動作させている。固定抵抗をダミー負荷として,動作確認すると,0.3 1.5Ω はOKだが,10ΩはNG。3Ωは動作するときもある。大充電流を流せる内部抵抗は2Ωくらいだ。充電流制限抵抗 6.8Ω と 電流検出抵抗1Ωが電圧降下分となるので,6Ωまでの負荷が期待できる筈だが,FETのオン抵抗は印加電圧が低いと高くなるのだろうか。結構 発熱するので熱損失を測ったら,
1.773*0.315 = 0.56 [W]

1W未満であるのに熱い。等価オン抵抗は 5.6Ω にもなった。熱くなって当たり前か。データシートにある熱抵抗 62.5 [K/W] はパルス負荷の場合だろう。ケース温度 25℃ からディレーティングとなっている。固定抵抗器と異なり半導体は極端に発熱に弱い。このような定電流源として使用するならヒートシンクは必要になる。もしくは熱抵抗の少ない大容量 FET にするか。しかし実際にタニタのデジタル温度計でケース表面温度を計ると なかなか 50℃ を越えない。FET は破壊に至るとオープンになると聞いていたが,過熱は短絡だそうだ。短絡しても,電流制限抵抗があるので最大 0.64A しか流れない。電源は2A定格だ。燃える事はないだろう。

POWER MOS FETの破壊モードは、「アバランシェ破壊」「ASO破壊」「ゲート静電破壊」の3つがありまして、 アバランシェ破壊:過電圧 ASO破壊:過電流(が原因によるチャネル温度増大) ゲート静電破壊:過大なゲート電圧(印加による酸化膜破壊)  それぞれについて、簡潔に解説します。
 【アバランシェ破壊】  ソースードレイン間にかかった過大な電圧によって、ドレイン近傍の空乏層内の電子がリークとなり、その衝突によって発生する熱エネルギーが寄生サイリスタ現象をおこす。  -->各電極がショート  
【ASO破壊】 一口に過熱です。  -->各電極がショート  
【ゲート静電破壊】 (1)ゲート過電圧による酸化膜破壊で生じたゲート―ソースショート  -->FETとして動作せず。(マクロで見れば、ソースードレインがオープンとも言えなくもない) (2)ゲート過電圧による酸化膜破壊で生じたゲートードレインショート  -->FETとして動作せず。(これもオープンと言えなくもない…かな) (3)酸化膜の不完全な破壊によるリーク電流の増加  -->ゲートインピーダンスが低下した状態でFETが動作ーー>Rdsが増加して過熱ーー>ASO破壊

自己責任の電子工作なら放熱板なしのチンチン設計もありかな。そして充電器は年中,通電しているわけでもない。以下は実験の様子。右側にダミー抵抗 1.5Ω が見える。CH1 のバッテリホルダの負極配線を CH2 同様,直接半田付けに変更した。このホルダの電極は鉄系材料である。
ChargerKai.jpg 

下の写真は自作放電器による当該充電池の放電の様子。
Discharger.jpg 

参考
2018/09/19

シリアルコンバータ誤接続

 製作した TWE と XBee  シリアル通信端子配列が違うのに誤接続してしまった。コンバータが壊れたかどうか検討してみた。FTDI オリジナルの USB シリアルコンバータのピン配列に合わせて TWE も配線してある。XBee は私独自である。
USBserial.jpg

Converter XBee
1 GND     1 Din
2 CTS#   2 DTR#
3 VIO      3 RTS#
4 TxD      4 Dout
5 RxD      5 GND
6 RTS#    6 CTS#

コンバータの RxD と XBee の Din が短絡してしまった。記憶を取り戻し,XBee 用に設定した秋月のコンバータを接続すると XBee を認識したから,Din は動作している。FTDI のデータシートをみたら,200kΩ でプルアップされていたので大丈夫だった。コンバータの RxD  も大丈夫だろう。

VIO は  RTS# に接続されて短絡する可能性はどうだろう。XBee の X-CTU はデフォルトだとフロー制御なしだから,多分 大丈夫だろう。

前回,XBee の設定を変更したのは3箇月前だ。記憶が中途半端な期間かそれとも加齢か。USB シリアルコンバータが正常に動作する最終確認は,次回 TWE の設定だ。

OPアンプなら入力に電源を接続すると,簡単に壊れる。デジタルならその心配はない。コンバータの VIO を短絡したら,多分壊れる。誤接続対策に XBee の3番ピンの RTS# を開放しようと思う。