2016年5月11日 (水)

最近思ったこと(2)

周波数カウンタは一定時間内のパルス数をカウントする測定器。PICマイクロコントローラの内臓カウンタは2進数カウンタ。表示するには10進数に変換しなければならない。はじめに2進数を10進数に変換するプログラムを考える。

6502というCPUはBCD(2進化10進数)演算が可能だった。PICにはその機能がない。

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2016年4月 1日 (金)

最近思った事

野良に出ると野鳥が目にとまる。
畑に立てた杭や支柱に留って獲物を探したり待ったりしている。何度も同じ所に留るから、カメラを近くにセットしてリモコンでシャッターをきるようにしたら面白かろうと思う。一眼レフの高級機ならアクセサリーでリモコン装置が使えるが、我が、一世代前の入門機の一眼レフでは使えない。

無線送受信機とアクチュエータを作ろうと思い立つ。冬の間は野良仕事もなく、寒いし、暇だから家の中に居る事が多いのでそんな事を考えてしまう。以前、井戸水の導伝度を測定しようと実験をしたがまだまとまっていない。
測定器がないので最初に周波数カウンタを作ろうと思う。手持ちのMicrochip社のマイクロコントローラPIC16F628Aは50MHzくらい迄カウント出来るらしい。
コンピュータを綺麗にしようと外してしまった、CコンパイラSDCC,IDE(統合開発環境)MPLAB X、Cコンパイラ XC8 を再インストールした。

SDCCは 3.4.3 #9180 (Feb 14 2015) (Mac OS X i386)、MPLAB XはMPLAB X IDE v2.30 最新版は Mac OS X 10.6.8 では使えない 。
MPLAB X( CコンパイラはXC8)はフリーで使用できるが、アセンブラにコンパイルされたリストを見ると、Cの行間にことごとくgoto命令の行が挿入される。せっかくインストールしたMPLAB Xだが、再びアンインストールした。

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2014年3月27日 (木)

井戸水の導電率を測定しよう(8)

ウィーンブリッジ発振器の実験(2)

発振波形に歪の多いことに不満で、秋葉原まで出かけてオペアンプやほかの材料を購入した。早速ブレッドボードを改造し実験。

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オペアンプをNJM4558DDに変更。波形にギザギザが見えるがオッシロスコープの問題だろう。サイン波に近い波形だ。

Img_0381
   NJM4558DDの出力波形

こちらはLM324Nの発振波形。

Img_0380
   LM324Nの出力波形

LM324Nではクロストーク歪がはっきり見える。

R3,R4を15kΩにし、発振周波数を3.3kHzにする。

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2014年3月 7日 (金)

井戸水の導電率を測定しよう(7)

ウィーンブリッジ発振器の実験

ブレッドボードに部品を配置し配線をした。

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  実験回路図

帰還回路の電界効果トランジスタは2SK163に、抵抗器はトリマーポテンショメータに、シミュレーション時とかえた。2SK163は25年くらい前の製品。オーディオマニアの友人からいただいたもの。

電池をつなぎ火入れ。

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iPhone用のオッシロスコープiMSO-104(OSCIUM製)を使い、トリマーポテンショメーターをまわし発振する点を探す。上図のような変な波形が表示され、悩む。原因は安物のデジタル・オッシロスコープだからサンプリングの関係でこんな形に表示されるものと思う。時間軸を広げると

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  帰還回路のコンデンサ 0.01µF

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  帰還回路のコンデンサ 3300pF

かなりひずんだ波形。LM324Nは、小信号ではA級増幅、大信号ではB級増幅で動作するというから仕方ないか。実は3kHzの発振器を作りたかったのでまだカットアンドトライが必要。

参考文献

LM324/LM2902低消費電力クワッド汎用オペアンプ
http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/lm324-n.pdf

【回路】Wien Bridge oscillator
http://ja9ttt.blogspot.jp/2013/09/wien-bridge-oscillator.html

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2014年2月21日 (金)

井戸水の導電率を測定しよう(6)

発振器の電源にこだわる

電源スプリッター(レール・スプリッター)の簡単な回路は図の左側のように2個の抵抗で分圧し、中点を仮想GNDとする。

Wien3

R7、R8に流れる電流は、主回路の消費電流より多くなるように抵抗値を設定する。電池の寿命を考えると良い方法とはいえない。

オペアンプによる電源スプリッター

インターネット上のお手本の回路をLM324でシミュレーションした。

Test2

左はLT1001、右はLM324。正電源側だけ1kΩの負荷を接続し電圧を測定した結果。

Test2raw

LT1001では(v1+) 4.5V (v1-) -4.5V、LM324では(v2+) 1.4V (v2-) -7.6V。
LM324は正常に分割できていない。そこで次の図でシミュレーションした。

Test3

Test3raw

GND点を変更しただけだが電圧を分割できている。LM324のシミュレーションモデルにバグがあるのだろうか。前回の回路をシミュレーションすると発振する。オペアンプの選択の問題なのか。とりあえずブレッドボードに配線し実験しよう。

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2014年2月18日 (火)

井戸水の導電率を測定しよう(5)

発振器の電源

9Vの電池を±4.5Vにするため仮想GNDを作る、レールスプリッターという技術がある。色々な回路がありLTspiceでシミュレーションしてみたが不安定な結果だった。とりあえず下記の回路で実験してみることにする。

Ps

負荷が軽いとシミュレーションが上手くいかない。最悪の場合、電池を2個使おう。

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2014年2月10日 (月)

井戸水の導電率を測定しよう(4)

ウィーンブリッジ発振器

ホイートストン・ブリッジの電源となるAC電源としてウィーンブリッジ発振器を検討する。LTspiceをインストールすると書類ホルダーにLTspiceホルダーが出来る。ウィーンブリッジ発振器のサンプルファイルが LTspice/examples/Educational/Wien.asc にある。

Wien

手持ちのオペアンプLM324Nに部品を置き替えて試験する。LM324Nは単電源用のオペアンプだが正負の2電源方式で使用する。Q1の電界効果トランジスタとD1のダイオードは外国製だが、とりあえずこのままシミュレーションする。発振器の電源は9Vの電池を使用する予定。

Wien2_2

LM324Nのspiceモデルはテキサス・インスツルーメンツのホームページからダウンロードした。

Run!ボタンを押すとかなり時間が経ってからView画面が標示された。

Wien_raw

時間軸の一部をzoomしてみる。

Wien_raw1

綺麗な正弦波が観測できる。歪みをみるためView画面を右クリック、View -> FFT を選択する

Wien_fft

2次、3次の高調波がほとんどない。歪みの少ないよい波形だ。

参考文献

LTspiceの入手先
http://www.linear-tech.co.jp/designtools/software/#LTspice

LM324Nのspiceモデルの入手先
http://www.tij.co.jp/tihome/jp/docs/homepage.tsp

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2014年2月 8日 (土)

井戸水の導電率を測定しよう(3)

ホイートストン・ブリッヂ

電気抵抗の測定にはディジタル・マルチメータやテスターが用いられる。電源は直流である。直流では分極作用が起こり、これらの測定器は不向きである。その他の測定器にホイートストン・ブリッヂがある。電源は電池を使うのが一般的だが、交流を使えば、溶液の電気抵抗を測定できそうだ。

Wheatstone_bridge

RX 水の電気抵抗、仮に25kΩとした。
R3 ダイヤル付き10回転精密ポテンショメータ
R1,R2 基準抵抗器
V1 ウィーンブリッジ発振器

     R1 / R2 = RX / R3

の条件で平衡するといわれ、 out 点の電圧は0になる。ホイートストン・ブリッヂは図の out GND 間に検流計と呼ばれる高感度の電流計(ガルバノメータ)が接続される。電極を水中に入れ、R3 を可変し out の電圧が0になる点のダイアル値を読む。

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2014年2月 7日 (金)

井戸水の導電率を測定しよう(2)

どれくらいの電気抵抗を測定するのだろうか。面積 A(cm2) の電極を距離 L(cm) で対向させた場合、電気抵抗 Rc は

     Rc = r • L / A

r は比抵抗(Ω•cm)
導電率は比抵抗の逆数
導電率を K(S/cm) とすると

     K = J / Rc

J はセル定数

     J = L / A

セル定数を1と仮定して前記の井戸水の測定値で電気抵抗を計算すると

     Rc = 1 / 372 x 10-6 = 2688

1mm 位のステンレス棒で電極を作ると断面積が1/10だから27kΩ。よい水は100µS/cm 位だから 100kΩ 。

参考文献

https://www.yokogawa.co.jp/an/faq/sc_isc/sc_isc_general.htm#Q01

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2014年2月 6日 (木)

井戸水の導電率を測定しよう

昨年11月、井戸水の導電率を測定してもらったら 372uS/cm とのことだった。普通の井戸よりは高目とのこと。区画整理事業の地盤改良や、残土処理業者が産廃残土の埋め立てが家の周りでされている。既にガス給湯機のフィルターの目詰まりなどが頻繁におこっている。地下水の劣化が進んでいる。
身の危険を感じ、飲料水は市販のPETボトル入りの天然水にした。だが週に一度の水の買い出しも面倒だし、浄水器を使ってみたいと思った。浄水器の効果を確認するためには導電率計が必要、導電率は水の電気抵抗を測定すれば判る。抵抗測定なら自作もできそうなので検討した。

水などの電気抵抗を測定するには交流電源が要る。手持ちのオペアンプが使えるか、電子回路シミュレータでシミュレーションしてみた。使えそうだ。

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