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LPC用のコイルをクラップ発振回路で調整しようとしたが失敗

NOAA用アンテナ(137MHz)とBCL用アンテナ(HF),地デジ(UHF)とBS用アンテナ(SHF)を混合して宅内に引き込んだので少しでもノイズ除去のため専用の分波器を作りたいのと,SDRのHF受信用クリスタルコンバーターを作るためにフィルター(LPF,HPF)が必要となるが,そのフィルターのパーツであるコイル(ソレノイド・コイル)が市販品にはない(探せばあるのか?)ので手作りとなる

そこで手作りのためのサイトを参考に作ってみた

IMG_20211116_182521.jpg

毎回,必要インダクタンスで巻き数を計算するのも面倒なのでスプレッドシート化

SC_20211112_03.png

手巻きだけど,それなりのインダクタンスになるらしいが,やっぱり正しいのか確認したいので手持ちのLCテスターで計測してみた

IMG_20211116_190504.jpg

が・・・このテスターの最小単位が1μHなんで,今回作りたい最大コイル400nHも測れない

どうしたもんか・・・安い計測器ないかも探してみたがnHまで計測できる機器だと高価なのしかない(秋月に7Kで良いのがあるけど)

ここは安価に済ませたいので探してみると「クラップ発振回路」を使って計測ってのがあって簡単な部品でできるので採用(クラップ発振なのは安定度が高いからである)

計測したいのは50nH~500nHなので,このインダクタンスで発振して計測できるようコンデンサを調整

SC_20211112_01.png

実際に動作させてみるが発振しない・・・何故?

IMG_20211116_191812.jpg

LTspiceで確認してみるとちゃんと発振しているので回路の問題はないと思われる(以下は0.1μFだが3300pFでも発振している)

SC_20211112_02.png

尚,クラップ発振回路の出力はエミッタでも可能だが(トランジスタの場合)波形の歪みが大きくなる

試しに手持ちの市販コイルを使って確認すると発振した(以下は1mH)

IMG_20211116_191737.jpg

その他,47μH,100μH,220μH,470μH,680μHで発振を確認

このオシロでは(帯域200kHzなんで)周波数は正確にカウントできないため,この前ケース化した周波数カウンタで確認したところ(そこそこ)計算上のインダクタと一致したのでインダクタ計算に使えそうだと思う

SC_20211112_04.png

しかし(設計)nHあたりでは発振していないようなので更に調整もしくは回路変更が必要

5V昇圧DCDCを評価の続きの続き

ダイソー モバイルバッテリーのリップルが多かったのを出力側へコンデンサ追加で改善できるはずなので試してみた

バッテリーの充電等なら問題にならないが,マイコンの電源では基準電圧等の影響もあるため簡単に解消できるなら試しておこうと思うし,折角簡単に手に入る5V昇圧DCDCを見捨てるのも勿体ないためである(中華DCDCよりコンパクトというのも理由の1つ)

先ずは不要なパーツを外し付けられていたパーツを付け直してみた

IMG_20180224_182950283.jpgIMG_20180224_183003718.jpg

早速オシロで計測したが結果は変わらず

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そこで出力側に1μFを付けてみたがほとんど変化なし

IMG_20180318_171600036_BURST000_COVER.jpgIMG_20180318_171609473.jpg

10μFにしたところ少しは改善

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22μFにアップして効果あり

IMG_20180318_171758250.jpgIMG_20180318_171815650.jpg

もう少しなんとかなるか細かい波を小で押さえるため22μF+1μFにしてみるが変わらず

IMG_20180318_171940031.jpgIMG_20180318_171950983.jpg

22μF+0.1μFで少しの変化はあったが影響するほどではない

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出力に22μFを付ける位で良さそうで,もう少し頑張るなら22μF+0.1μFとする

大抵はマイコン側の電源ラインの違いところで0.1μFを付けているので22μFだけで十分と思われる

5V昇圧DCDCを評価の続き

前回の低価格で入手可能な5V昇圧DCDCの続きでオシロスコープで観た結果を追加

環境

入力3.6Vで5Vの昇圧出力,負荷はセメント抵抗で100Ω(50mA)と50Ω(100mA)の出力波形を観察した

IMG_20180218_164655.jpg

出力波形

オシロスコープの表示は縦目盛りを0.5Vにして5Vが中央になるように(0Vは画面下方外)スクロールしている

尚,左が100Ω(50mA),右が50Ω(100mA)の結果

(1)セリア USB charger

IMG_20180218_171101.jpgIMG_20180218_171348.jpg

(2)ダイソー モバイルバッテリー

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(3)中華 DCDCボード

IMG_20180218_171910.jpgIMG_20180218_172020.jpg

結果

セリアのリップルは問題になる程ではないが100mAになると大きくなっているのが判る

ダイソーはリップルが多く(0.30V位だけど)出力500mAまで使えるのは良いが使うのにためらいを感じる

ダイソーのボードを観るとコイルが基板から浮いているので影響しているのかもしれない

IMG_20180218_182658.jpg

中華はオシロスコープのノイズのみで実質リップルは観られない(50mA→100mAで電圧降下もない)

 

低価格で入手できる5V昇圧DCDCを評価してみる

拙者はAVRを3.3Vで使用すること多いが稀に5Vで使うことがある

単純に5Vを用意すれば良い訳だが運用でなるべく以下のバッテリ(2種)を組み込んで利用したい

(1)秋月のNiMHバッテリ3.6V(使用電圧範囲3~3.8V位)

IMG_20180211_205856.jpg

  • コンパクトながら830mAhと容量があるので長く使用できる

(2)100均ライターから取り出したリポ(使用電圧範囲3~4.2V位)

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  • 基板ごと取り出してヒーター部を外す
  • タクトスイッチは付け替え電源スイッチとする
  • このままUSB充電できるので便利
  • 容量は少ないので低消費電力運用時利用となる

そこでポータブル用途として使うのを前提に扱い易い5V昇圧DCDCを検討してみた

昇圧回路の自作

最初に思いつくのは基板上に昇圧回路を組み込んでしまうことだ

そのためのパーツとしてHT7750Aを購入してあるのだがデータシートのように性能がでないようである

WS000028.png

気の迷いさん,電気の迷宮さんを参考にさせてもらっても面倒そうに思える

なので今回は(HT7750A版を含めて評価してみようと思ったが止め)100均の昇圧商品や既に購入してある中華のDCDCボードなど出来合いの物だけで評価する

チョイスした昇圧ボード

評価してみる昇圧ボードは以下の3つ

(1)USB charger

IMG_20170701_134325.jpgIMG_20170701_135725.jpgIMG_20180211_205629.jpg

  • セリアの商品
  • 単3アルカリ乾電池または充電池×2個使用
  • DC5.0/最大出力不明(おそらく100~200mA位)

(2)モバイルバッテリー

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  • ダイソーの商品
  • 単3アルカリ乾電池×2個使用
  • DC5.0/500mAh(最大出力)

(3)中華のDCDCボード(Rasbee DC-DC 2A Boost ステップアップ 転換モジュール)

IMG_20180211_205731.jpg

  • 中華製品
  • 1個(税込み)100円(以下)
  • 最大出力電流:2A
  • 入力電圧:2V~24V,最大出力電圧:>28V
出力5V50mA固定で入力電圧を変動させ効率の測定

WS000029.png

  • AVRで使用される電力での効率測定
  • 中華は2Vから動作仕様
  • 使用するバッテリの電圧範囲である3~4V間で中華は90%近く優秀だがダイソーは75%で電圧が高い程よろしくない
入力電圧3.0V,3.6V,4.2Vでの負荷変動による出力電圧と効率の測定

(1)セリア USB charger

WS000030.png

  • 3.6Vと4.2Vは値が同じ
  • 140mAを超えると電圧が保てないので止め

WS000031.png

  • 140mAを超えると電圧が保てないので止め

(2)ダイソー モバイルバッテリー

WS000032.png

WS000033.png

(3)中華 DCDCボード

WS000034.png

WS000035.png

  • 出力電圧は無負荷で5.03Vにしてある
  • 安定した出力電流が得られていた
評価結果

ダイソーのモバイルバッテリーは500mAまで出力できるのだが効率が悪いので入力に余裕が必要

50mA位の出力ならどれを選択しても出力電圧は問題はないだろう

出力電圧を調整でき安定した電流を流せる中華のDCDCボードがコストパフォーマンスも高く抜けている

その他

IMG_20180212_100633.jpg

オシロによる波形測定を忘れていたので後で追加する

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