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カテゴリー「電子工作」の検索結果は以下のとおりです。

ESP8266で電圧ロガーを作製

計測した電圧をWEBから確認するESP8266を使用したプロトタイプを作っておこうと先ずはESP8266を使用した電圧ロガーを作製

これが簡単にできると思っていたが使い物になるまで日数が掛かってしまった

IMG_20201217_203851.jpg

仕様
  • 定間隔で電圧を計測してDBに登録
  • 計測電圧は0~15V
  • 高低電圧を設定でき範囲外となった場合計測を終了(同時にリレーをON/OFF)
  • DBの登録データはブラウザでグラフ表示
  • LOG ON/OFF,UP,DOWNの3ボタン
操作(UI)
  • LOGボタンでログのON/OFF
  • LOGボタンの長押しで最大/最小電圧の選択切替
  • UP,DOWNボタンで選択電圧の変更
  • LOGボタンでを押しながらUP/DOWNボタンでログ間隔を変更
回路図

voltMonitor_回路図.png

  • 2つのボタンはBOOT時HIGHで使用するIO0とIO2を利用
  • ADCの分圧は多回転半固定で調整できるようにした
  • 現在リレーは未実装
作製

いつものとおりブレッドボードで試作

IMG_20201122_194106.jpg

ADCの精度

ESP8266にはアナログ入力が1PinあるがADCの精度があまり良くないという情報を得ていたので外部ADCも検討したが手持ちのADC(MCP3002)がSPI接続だったためとりあえずは内部ADCで作製することにした

0~15Vでの測定なので分圧し,いつものように割合をソフトで調整しようとしたのだが,測定電圧がブレてしまい電圧が定まらない

ブレッドボード上のせいか?と思われたので基板に載せて調整しようとしたが同じ結果だったためソフトでの調整を諦め多回転半固定でハード的に調整することにした

IMG_20201129_205914.jpg

結果,そこそこマシにはなったが精度が悪くロガーとしては問題がある

不明のスタックエラー

プログラム開発の途中で原因不明のExceptionによる異常終了に陥った

--------------- CUT HERE FOR EXCEPTION DECODER ---------------

Exception (0):
epc1=0x402030dc epc2=0x00000000 epc3=0x00000000 excvaddr=0x00000000 depc=0x00000000

>>>stack>>>

ctx: cont
sp: 3ffffab0 end: 3fffffc0 offset: 0190
3ffffc40: 3ffe8c85 40104dc3 3ffec6c0 feefeffe
3ffffc50: 401026af 3ffec6c0 3fffc248 4000050c
3ffffc60: 400043e6 00000030 00000017 ffffffff
3ffffc70: 400044ab 3fffc718 3ffffd60 08000000
3ffffc80: 60000200 08000000 08000000 00000000



3fffff90: feefeffe feefeffe feefeffe feefeffe
3fffffa0: 3fffdad0 00000000 3ffeeae4 40206c80
3fffffb0: feefeffe feefeffe 3ffe8510 401012c9
<<<stack<<<

--------------- CUT HERE FOR EXCEPTION DECODER ---------------

WiFi接続時に発生していることが判明したが原因は判らなかった

最終的にI2Cの初期化と順番を変えることで解決

×
  //I2C初期化
  Wire.begin();
  u8g2.begin();
  u8g2.clear();

  //WiFi接続
  WiFi.begin(ssid, password);
    unsigned long timeout = millis();
  while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
  if(millis() - timeout > 30000) halt();
delay(100);
    }
-------------------

  //WiFi接続
    WiFi.begin(ssid, password);
unsigned long timeout = millis();
while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
if(millis() - timeout > 30000) halt();
delay(100);
}

    //I2C初期化
Wire.begin();
   u8g2.begin();
   u8g2.clear();
チャタリング

ボタンを3個にしたため,電圧を上下させる際の最大/最小切り替えるボタンをLOGボタンの3秒長押しにしたのだが,LOGボタンを長押しした後ボタンを離すとチャタリングが発生しているようでソフトで対策したが完全に解決しない

static volatile unsigned long btnintrtm;

void ICACHE_RAM_ATTR logsw_intr() {
if(millis() - btnintrtm <= 50) {
//チャタリング防止
return;
}
btnintrtm = millis();
 noInterrupts();



interrupts();
}

LOGボタンの不良または内部プルアップであることが原因かもしれない(未確認)

懸案事項
  • 現行では3分記録ログで約200mAhの消費電力なので100mAh以下を目指す
  • 測定電圧の精度が良くないので外部ADC化
  • チャタリングのハード的な原因調査
  • リレーの実装
参考までに

DBテーブル(FUNCIDは現在未使用)

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `FUNCID` (
`ID` char(2) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT 'ID',
`NAME` char(32) NOT NULL COMMENT '名称',
`SUMMARY` text NOT NULL COMMENT '概要',
PRIMARY KEY (`ID`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='装置機能別名称';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `HISTORY` (
`ID` char(2) CHARACTER SET utf8 NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT 'ID',
`CTIME` datetime NOT NULL DEFAULT '0000-00-00 00:00:00' COMMENT '初期日',
`INTERVAL` decimal(2,0) NOT NULL COMMENT 'ログ間隔(分)',
`MINVOLT` decimal(4,2) NOT NULL COMMENT '最小終止電圧',
`MAXVOLT` decimal(4,2) NOT NULL COMMENT '最大終止電圧',
PRIMARY KEY (`ID`,`CTIME`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='履歴';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `LOG` (
`ID` char(2) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT 'ID',
`CTIME` datetime NOT NULL COMMENT '初期日',
`MTIME` datetime NOT NULL COMMENT '適用日',
`VOLTAGE` decimal(4,2) NOT NULL COMMENT '測定電圧',
`VALIDITY` char(1) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT 'データ有効性',
UNIQUE KEY `ID` (`ID`,`CTIME`,`MTIME`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='電圧監視ログ';

以下は現在版で将来的には十分に改版あり(現在のブラウザのデフォルトがSJISのようなのでUTF8からSJISに変換している)

DB登録(regVolt.php

ログ表示(gLogVolt.php

ESP8266ロガープログラム(voltMonitor.ino

な!百葉箱の復旧

連続して対応する日も取れなかったのもあるが,原因が複数同時に発生していたため復旧するまで3Wも掛かってしまった

①まずは解体して外観確認

IMG_20200909_175328.jpg

雨が侵入したのだと思われるが痕跡を見つけることはできなかった

電源リセットで問題なく再稼働したため組み立てて再設置

②太陽電池による充電が行われないようなのでパネルを確認

表面のカバーをアルコールで拭き取って数日観たが変化ないので(ようやく晴れた日に)出力電圧を計測すると4Vだったのでカバーを更新することにした

IMG_20200921_153403.jpg

今回もカバーはフォトフレームを利用して安価に仕上げるためダイソーで購入してきたがサイズが異なる

IMG_20200921_154202.jpg

どうやら元はSeria(セリア)製だったようで,少し大きめになったが問題ないだろう

IMG_20200921_160425.jpg

太陽電池の出力電圧も問題なし

③バッテリーが空だったので再充電して再設置したが充電できない(秋雨で天候が良くないため判断に時間が掛かる)

WS_001.png

④また分解して電源部の導通試験を行う

次の問題を発見

  • 太陽電池からの受け側のピンが錆びて接触不良(断線状態)→ 鑢掛けして回復
  • 充電用の基板までの線が接続部で断線 → 半田し直し
  • 何度も分解したためかFANに接続のPHコネクタも断線

問題部分は全て対処

IMG_20200928_194343.jpg

基板の結線部も再度半田し直して,今度こそは・・・

⑤ようやく復旧

WS_002.png

雨天日にデータ異常が発生しているようなので最初に行ったレベルの防水加工を施行しておかないと駄目のようだ(内部構造を見直すかな)

(追加 10/11)

これまでビス穴はコーキングしていたが外すことも考慮して板ゴムをカットして挟み込んだ

→ 雨でも問題なくなった

な!百葉箱がコケる

拙者の住まいを台風10号が僅かながらかすめたためか,な!百葉箱がコケてしまった

コケたと表現したが,風で飛んでいったという訳ではなく,通知されている情報が異常になってしまったということ(通信は生きているようだ)

WS000000.png

6日の22時頃から完全にダウンしている

台風9号の方が風は凄かったのだけど,台風10号の方が雨が多かったせいで浸水でもしたのだろうか?と推測(未調査)

WBGT表示装置の作製

ブレッドボードで実装確認できるまでは楽勝だったが・・・使い物になるまで随分と時間が掛かってしまう

ポータブル化編

ブレッドボードで確認できたのでケースに入れてポータブル化する

3Dプリンタがあれば都合の良い入れ物が作れるのだが・・・ちょっと3Dプリンタの購入には躊躇(最大の懸案は置き場所)していて都合の良いケースは作れない

なので・・・周りの物から考えて,ダイソーのUSBバッテリーケースを流用することにした

IMG_20200810_140043.jpgIMG_20200810_140239.jpg

元々ポータブルバッテリーなので持ち運び可能なサイズである

IMG_20200811_094156.jpg

充電基板はリポ用だが電圧的にニッケル水素の直3の充電でも問題ないので流用できそうだ

問題は入り切るか・・・である

流石に1枚基板では厳しかったので2段の2枚にして,1段目に電源・OLED・センサー,2段目にCPUを実装した

IMG_20200813_171416.jpgIMG_20200813_171443.jpg

IMG_20200813_171515.jpg

バッテリと組み合わせた全体は以下

IMG_20200813_171322.jpg

ケースの加工を行う(柔いプラなので加工は簡単)

IMG_20200814_132203.jpgIMG_20200815_194219.jpg

基板を嵌め込んで蓋をすれば完成

IMG_20200814_133132.jpg

この状態でしばらく実働確認する

IMG_20200815_193424.jpg

1W実証したところ以下の2点の致命的問題が発覚

①電源が1日持たない

②ボタン操作でリセットすることがある

調査・改善編

(問題①)

ニッケル水素バッテリの劣化は無いことは先に確認していたので容量不足はないと思うが,充電回路がリポの上限の約4.1Vで切られるためMax.40mAhは使えないからではないかと思われる

ニッケル水素用に充電部を変更するのは簡単ではあるが,ニッケル水素電池×3個の収まり具合が悪いこともあり最適と思われるボタン型電池を調べてみると,直径20mmのボタン型リポをAmazonで見つけた(4個で約1Kで他でも使えると思い購入)

IMG_20200823_170337.jpgIMG_20200823_170900.jpg

1.5日は十分持つことを実証している

(問題②)

調査のため操作を繰り返しているとOLEDの表示も無くなり動作不良になってしまう

そして障害の解明までかなり費やすことになる

まずは各パーツの調査を行う(以下順)

①電源電圧を各所で確認したが問題なし

②CPUをArduinoボードで確認したが問題なし

③OLEDの表示チェック(Arduinoでテストプロ実行)も問題なし

④センサ確認のためCPUとOLEDを取り除いたボードにArduinoを接続して確認したが動作した

⑤④のArduinoに利用していたCPUを使うが問題なし

⑥⑤に利用していたOLEDを接続して問題なし

(ここで全てのパーツと1段目基板の接続は異常無しが確認できた)

⑦2段目基板の導通試験をした結果ピン間の半田不良?が発覚

IMG_20200823_163512.jpg

導通しなかったので半田不良と思い再度半田して導通を確認して再度組み上げたが解決しない・・・

もうかなり悩む

ここで基盤を疑い基板を変更して作り直す

利用した基板は安物で何しろ柔らかいため加工がしやすいので使った → 後の解釈だが基板に圧力をかけると接触が外れる?のか

作り直した基板はもともと厚みが1.5mmではギリギリだったため薄い0.7㎥mを利用

IMG_20200823_163456.jpg

まずはこれで解決

実証編

IMG_20200823_171936.jpg

ポータブルで運用中

(判明している問題)

  • 結構コンパクトだと思ったが持ち歩くとなると大きい → 薄い方が良いかな
  • 軽い・・・のでぶら下げだとブラブラしすぎる → ベルトに固定できるようにした方が良いか
  • OLED部と隙間を保護するため液晶保護フィルムを付けてみたが簡単に取れた → 最初に考えていたアクリル樹脂でカバーするのを再検討
  • 中がガタガタでリセットされることあり → スポンジ素材で抑える(空間に少し余裕ができたようで気圧センサの追加も模索中)

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