PICAXE ニッケル水素電池放電器にログ機能を追加

    PICAXE
    02 /14 2015
    ロギング機能といってもPCにシリアルでデータを流し続けるものです。
    シリアル通信とロギングについては下記記事を参照願います。
     PICAXEでシリアル出力
     PICAXEでデータロガー(もどき?)
      連続動作時間はプログラムの都合で18.2時間までです。

    話は簡単なのだが途中
    放電を止めて素早く電圧を測り、接触抵抗、電池の内部抵抗を無視するのを入れたが、素早く(高く)電圧が回復する物、放電電流によって変わるなどありダメだった。
    PICAXE 14M2を1個壊してしまった。
    と失敗続きで時間が掛かってしまいました。orz

    回路図
    Discharger20.png
    回路の変更点はADCの入力に0.1uFを入れたこと。 ハンダ面に2012を入れた。
    理由は下記。

    複数回サンプリング・積算して平均化する場合の問題点
    細かい連続したノイズをキャンセリングできるのがメリットだが電圧が高いパルスが入った事が分からない。
    定格内なら問題ないのだが、定格以上のパルスが入っていても分からないのが問題。
    例えば100回サンプリングに1回だけ10Vパルス(測れるのは4Vまで)が入ると0.04Vである。
    これだとノイズにしか見えないかもしれない。
    そして、壊れてもどうして壊れたのか分からない。

    その為、入力にCRフィルターを入れてパルスをならすることにした。
     時定数0.47mS、カットオフ339Hz
    手持ちの関係で0.1uFにしたが1uFの方が良いだろう
    注:ADCの入力から電源、GND方向にダイオードを入れる場合は低リーク (ピコアンペア)なものにする必要がある。
    また、積算では取り切れないノイズをカットする意味合いもある。

    この放電器には関係ない話に思えるかもしれないが、放電開始時と間欠放電時に放電している電池フォルダーの両隣の回路にノイズが発生してデータの積算では取りきれない現象が出ていた。

    真っ先にGNDを疑うが、回路図の通り放電経路は各回路で独立しているし、普通に放電している時には問題ない。 スイッチングした時なのである。
    色々考えたが誘導電流ではないかと思う。
    放電するための回路の配線がループ(コイル一巻)になっているので、放電ON/OFF時にこのループが隣の回路のループに電磁誘導するためと思われる。
     1AT(アンペアターン前後)である。
    手持ちのなんちゃってオシロで観測したが観えなかった。
     細いパルスなのか、取り方が悪いのか、プローブの容量のせいか不明。

    何V発生しているのか分からないうちに14M2を1個壊してしまいました。
     どうも少しずつ劣化していき壊れたようだ。
    そのような訳でADCの入力にCを追加した。
     間欠放電をやめても放電の開始と終了時にも発生するので必要。
     結果ノイズは取れた。

    プログラム
    Discharger23.png
    左がch0。
    ログの分解能は10mVとした。例、1.20V
     理由はPICAXEの変数の数を節約するためにログ用データをバイトにしたため。
     (放電電圧のチェック自体は10ビットデータで行うので表示だけの問題である。)
     変数の余りはゼロ。
    ADCで複数回サンプリング・積算する部分は変数不足でfor~next文が使えないのでベタ。
     積算する回数はプログラム容量に収まる14回まで増やした。(以前は3回)
     Memory used = 2023 bytes out of 2048
    シリアルの設定はマルチタスクでCPUが16MHzになるので下記のようになる。
     hsersetup B38400_16, %10010
    PCとの接続にはダウンロードケーブルを使う。
     38400bps 8ビット、ノンパリ、ストップ1、フロー制御なし、信号反転。

    測定例
    4年近く使ったダイソーのReVOLTES。 充電後1時間位のもの。 単三(1300mAh)4本。
    放電終了電圧の設定は0.9V。
    Discharger22.png
    黄色の動きがおかしいが、この電池は不活性化し易いし少し日数が経つと最大でも1.05V位しか出なくなるへたれなものである。
    青は正常、緑とピンクは少しヘタってきている。
    使っていて何となくおかしいと思っていた電池がやはりNGなのがはっきりと分かる。

    なお、本当に厳密に電池の特性を比較したい場合は1個の電池フォルダーで測った方がよい。
     電池フォルダーの接触抵抗、放電抵抗値が微妙に異なる為。

    注意
    14M2のSI入力(2ピン)が10kΩのプルダウンで済んでいるのは通信に独自の下記アダプターを使っているためです。
     PICAXEへの書き込み環境(その1)
     PICAXEへ232Cで書き込むアダプター
    通常(独自アダプターなし)は下図のように直列に22kΩも入れて下さい。
    picaxe_Data_logger25.png

    以上
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