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自動車とＵＰＳやポータブルバッテリ用にデサルフェータ―を新規に考えてみようと思いデサルフェータ―３号機を検討

まずはこれまで作製したデサルフェータ―について検証してみた

• パルス発生部とバッテリー接続部の波形をオシロで再確認
• 消費電力としてバッテリー接続時の消費電流を計測

１号機

元記事に近い形の回路でＰチャネルのＦＥＴを用いて作製してある

設計では１２ｋＨｚ動作であるがコイルやダイオード類の発熱がもの凄いため６ｋＨｚ動作にした（切り替えで１２ｋＨｚも残してある）

６ｋＨｚ時の波形（上：パルス発生部，下：バッテリー接続部）

ＦＥＴのＯＮ－ＯＦＦ間隔となるパルス幅は約７μｓ，ピーク電圧は約４０Ｖである

掃引時間を高速に変えるとリンギングが見え，パルス発生部も出力に影響してなのかＦＥＴをＯＮした部分（０Ｖになったところ）から電圧が上がっている

消費電流（６ｋＨｚ時）は３２ｍＡで低消費

参考までに１２ｋＨｚ時の波形（上：パルス発生部，下：バッテリー接続部）は６ｋＨｚの倍になる

若干６ｋＨｚ時より波形の上下が増えて派手になっている感じはする

消費電流はクロックが倍になっただけで１０倍以上となり，パーツの発熱のせいかしばらくすると７００ｍＡを超えた

２号機

５５５を正論理出力にしてＮチャネルのＦＥＴを用いた

パルス幅の調整に半固定を付けた

万が一のバッテリー上がりを避けるためエンジン始動中のみ動作させるようにしている（短絡ピンで常時動作も可能）

波形（上：パルス発生部，下：バッテリー接続部）

ＦＥＴのＯＮ－ＯＦＦ間隔となるパルス幅は約５μｓ，ピーク電圧は約４０Ｖである（後に判明したがオシロを購入した時に計測した２号機デサルのデータは電圧／ＤＩＶの倍率が間違っていたため正確ではない）

右は掃引時間を高速に変えてリンギングの状態を観ると，パルスの立ち上がり途中でリンギングが発生しているのが判る

消費電流は２２５ｍＡで多いと考える

考察

• 出力電圧に関しては１，２号機ともにピークが約４０Ｖであり十分と考える
• 出力クロックとリンギングについてはどうなのか（判らないため）判断できない
• 消費電力については，エンジン始動中のみ動作だと普段の利用状況だと短すぎるため効果が薄いのではないかと思い，消費電力を極力少なめにして一週間位の常時動作を可能にしたい（低消費電力化，電圧検知によるインテリジェント化）
• 掃引時間を低速に変えて１，２号機の出力の違いを比べる

１，２号機ともにクロック毎に同じ出力電圧ではなくバラツキがあるのが判る

出力パルスは２号機のほうが多く良さそうにみえる

低消費電力化

低消費電力にするためには効率良いパルスの発生を行いたい

そこでパルス調整できる装置をArduinoで作製し調整中

スケッチ

//ＰＷＭ出力で周波数・デューティ比をダイナミックに変更
//
#include <avr/io.h>
#include "rotary.h"
#include "Wire.h"
#include "AQMI2CLCD.h"

#define PWMPin 10
#define BTNPin 8

#define SELFreq 0
#define SELDuty 1

Rotary r = Rotary(2, 3);
AQMI2CLCD lcd;

unsigned int freq = 20000;    //周波数
int duty = 10;                //指定したいデューティ比

int select = 0;               //変更値選択（０：周波数，１：デューティ比）
boolean forced = false;

ISR(PCINT0_vect) {
    if(digitalRead(BTNPin) == HIGH) {
        select = (select == SELFreq)? SELDuty: SELFreq;
        forced = true;
    }
}

ISR(PCINT2_vect) {
    unsigned char result = r.process();
    if(result) {
        if(select == SELFreq) {
            freq += (result == DIR_CW)? 1000: (-1000);
            if(freq < 1000) freq = 1000;
            if(freq > 50000) freq = 50000;
        } else {
            duty += (result == DIR_CW)? 1: (-1);
            if(duty < 0) duty = 0;
            if(duty > 100) duty = 100;
        }
        forced = true;
    }
}

void setpwm() {
    // TOP値指定（周波数設定となる）
    OCR1A = (unsigned short)(1000000 / freq);

    // Duty比指定 : 1000000 / freq * duty / 100;
    long val = (long)10000 * duty / freq;
    OCR1B = (unsigned short)val;
}

void setup() {
    //LCD初期化
    lcd.setup();

    //pin設定
    pinMode(PWMPin, OUTPUT);
    pinMode(BTNPin, INPUT_PULLUP);

    //調整用ロータリーエンコーダ割込み設定
    PCICR |= (1<<PCIE2) | (1<<PCIE0);
    PCMSK0 |= (1<<PCINT0);
    PCMSK2 |= (1<<PCINT18) | (1<<PCINT19);

    // モード指定
    TCCR1A = 0b00100001;
    TCCR1B = 0b00010010;

    forced = true;
}

void loop() {
    char str[20];

    for(;;) {
        if(forced) {
            forced = false;
 
           //１行目
           lcd.setLocate(0, 0);
           if(select == SELFreq) {
               lcd.putString((char *)"[ Freq ] Duty ");
           } else {
               lcd.putString((char *)" Freq [ Duty ]");
           }
 
           //２行目
           sprintf(str, " %2dkHz %2d%% \0", freq/1000, duty);
           lcd.setLocate(0, 1);
           lcd.putString(str);

           setpwm();
        }

        noInterrupts();
        delay(100);
        interrupts();
    }
}

ＰＷＭ操作の覚書

• ＰＷＭ出力の周波数をダイナミックに変更するためには直接レジスタを操作するしかない
• ＰＷＭの周波数はインターバルタイマでカウントアップされたカウンタ値の上限設定で決定する（上限設定しない場合はＭＡＸ）
• インターバルタイマは最大がＣＰＵクロックで分周比の設定もできる
• デューティ比となるパルスのＨＩＧＨ（もしくはＬＯＷ）時間はカウントアップされた値の上限値が立ち上がりとなる
• 下がりはカウンタのＭＡＸもしくはカウンタＭＡＸからマイナスされカウンタ値の上限設定と同じなった時となる（２種選択）
• 上のスケッチは１６ＭＨｚの分周比８で２Ｍカウント／秒となりサイクル１Ｍとして作成している
• 詳細はこちらを参照