184円のデジタル電圧計で温度計を作る(KKHMF 赤 DC3.2V-30V デジタル電圧計 適用6V 12V 電気自動車オートバイ)

184円のデジタル電圧計で温度計を作る(KKHMF 赤 DC3.2V-30V デジタル電圧計 適用6V 12V 電気自動車オートバイ)


アマゾンで売っていた送料無料の184円のデジタル電圧計。
電源は被測定物から取るという電圧計で主にバッテリーなどの電圧を測定する為のものです。

送料込みで184円であまりに安いのと、きっと電源と測定端子は切り離せると踏んで2個購入しました。



184円のデジタル電圧計で温度計を作る(KKHMF 赤 DC3.2V-30V デジタル電圧計 適用6V 12V 電気自動車オートバイ)
到着した物(右側)の裏面はこんなものです。
ケースの両端を広げて、下側から7セグLEDを押すと簡単に外れます。
上の写真の左側が外れた中身です。



184円のデジタル電圧計で温度計を作る(KKHMF 赤 DC3.2V-30V デジタル電圧計 適用6V 12V 電気自動車オートバイ)
(1)上の写真で赤丸のチップ抵抗が電圧測定用の分圧とLPFを兼ねた部分です。
(2)ピンクの丸のチップコンデンサー(1uF)はLPF用です。
(3)青矢印は電圧測定の為の入力端子です。
(4)緑矢印は電圧測定端子を電源に繋いでいるプリントパターンです。
※したがって、ここを切り離せば任意の電圧測定が出来ます。
(5)白矢印はICの入力端につながっていて、ICはここの電圧を測っています。
(6)黄矢印はICのGND端です。
※したがって、正確に言うと、ICは黄矢印(ICの一番ピン)と白矢印の間の電圧を測っている事になります。
※ICは測定した電圧の12.35倍を7セグLEDに表示しています。(という事は感度は10倍以上上げられると言うことになります)
(7)赤丸のチップ抵抗「6201」は本来、トリマ抵抗で表示電圧を校正する目的だったと思われます。コスト削減の為固定抵抗になったようです。
※従って、この6201を10Kのトリマー抵抗に変えればICの性能をフルに引き出す事が出来そうです。ただし、後述するように単にトリマーに変更し倍率を調整しても、オフセットがあるのでフルにICの性能は引き出せません。



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上の写真は前述の緑矢印部分のプリントパターンを切断し、入力端子部分を開放した時の表示の様子です。
(1)入力端子部を開放しても、GNDに落としてみても、写真のようにテスターに接続しても0.03Vを表示します。
※ここでいうGNDとは電源コネクタの(-)端子のハンダ付け部分を基準としています。
(2)入力端子部とGND間に接続されたテスターは3.8mVを表示しています。本来なら0.0mVのはずです。
※したがって、この入力回路の何れかで起電力が発生している事になります。



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IC、電源、入力回路付近を拡大したものです。ただし、入力回路の一部チップ抵抗「1202」(12Kオーム)は取り外してあります。
(1)上述の0.03V(30mV)のオフセットはICの入力端子では、30/12.35=2.43mVです。
(2)そのオフセットはICのGNDピン(青丸印)と入力ピン部(黄丸印)に掛かっている事になります。
(3)要因1は基盤のGNDパターンの導体抵抗と本機器の回路全体に係る電流による起電力です。
(3-1)関連するGNDパターンを黒矢印で示しています。
(3-2)黄丸印とその上部のランドの間に取り外した抵抗が入っているのですが、厳密にはその抵抗以外に黒矢印のGNDパターンで発生する抵抗も含まれています。
(3-3)しかも、そのGNDパターンは電源回路のGNDでもあるので大きな電流が流れている事になり、大なり小なり起電力が発生します。
(3-4)上部のGNDパターンに流れる電流では結果的にマイナス方向へのオフセットが発生し、下部のGNDパターンではプラス方向へのオフセットが発生します。
(4)もう一つの要因2はICの入力端からのリーク電流によるオフセットです。
※結論を先に述べるとリーク電流によるオフセットも発生しますが、この回路では12Kの抵抗を使いギリギリリークによるオフセットを1デジット以下になるように設計してありました。



温度計化


以前秋月で買ったLM35を組み合わせて温度計にしました。

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お見苦しい図ですみません。

オフセット問題を解決する為、センサー部分のGNDは前出の写真にある青丸印のICの一番ピンに無理矢理ハンダ付けしました。
VRの摺動子端子は黄丸印に接続しています。
電源の+5Vは基板の電源用コネクタの後部から取り出しています。
ちなみに、電源は単三4本です。

184円のデジタル電圧計で温度計を作る(KKHMF 赤 DC3.2V-30V デジタル電圧計 適用6V 12V 電気自動車オートバイ)
上の写真は、温度計用の分圧用VRと温度センサー接続用のヘッダーピンです。

写真ではVRが100Kとなっています。当初100Kで試しましが、オフセットが6デジット出たのでICのリーク電流と判断し10Kに変更しました。



184円のデジタル電圧計で温度計を作る(KKHMF 赤 DC3.2V-30V デジタル電圧計 適用6V 12V 電気自動車オートバイ)
無事、オフセット対策は完了しました。


184円のデジタル電圧計で温度計を作る(KKHMF 赤 DC3.2V-30V デジタル電圧計 適用6V 12V 電気自動車オートバイ)
温度センサーを接続してゲインを調整しました。
因みにこのセンサーは10mV/℃(←あっ、手書きの図は丸の位置が違うゴメン)なので小数点の位置は違いますが
光っている点を黒シールで隠し、赤点のシールを然るべき所に貼ればいいじゃん。


感想


送料込みで184円なので、色々組み込みに使えます。
中国も何時迄もこの値段で出せなくなるでしょうから、今のうちに使えそうなものは買い込んでおくに限ります。

オフセットについては設計者も承知の上だと思われます。入力回路の抵抗値をみてもそれは伺えます。
本来の用途であれは最低3V程度からの使用が前提なので0.03は1%の誤差と言うことになるのでGOとしたのではないでしょうか。
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No title

送料が無料なので、思わず買ってしまいました。
使わずに無くしそうですが(^^ゞ

Nexus 7は直りましたか。

爺爺の手習いさんへ

コメント有難うございます。

いったい原価はいくらなんでしょうね。

Nexus 7は対応するLCDがまだ見つからないので寝かせたままです。
それに、バックライトが点灯しないのが原因のように思われるのでLCD購入には踏み切れません。本体かもしれませんしね。

ZenFone Go ZB551KLの方は最近LCDがアマゾンで出たので注文しました。
でも修理できるかどうかわかりません。果敢なる挑戦をしてみます。
挑戦したらまた記事にする積りです。成功談になる事を祈るばかりです。
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