３．４．18 乾電池電源マイコン装置の実験
１．作成時期
2014/10/下旬～2014/12/上旬 ２．作成日数 4週間 ３．実験,作成 1.部品,回路について 乾電池(1.5V * 3)で動作するマイコン装置(アラームクロック)の実験の為、乾電池電圧をカバーするパーツを探したのですが、 LCDパネルのパーツが見つからなかった為、LCDパネルは、"３．４．17 5V昇圧コンバーターの実験"の5V昇圧コンバーターを 使用して、5Vで駆動することにしました。尚、PICマイコンは動作電圧範囲が2.0V～5.5VのPIC18F2580を使用しました。 又、外部オシレータと、外部リセット回路をなくして外付け部品を減らしました。実験では、いくつかの条件(PICマイコンの 内臓クロック変更, LCDバックライトON/OFF, 5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル/全てのパーツ))で、消費電流測定と 動作確認をしました。 
2.マイコンプログラムについて プログラミングツールはFEDのWIZ-C Pro(Ver.17)を使用しました。プログラム処理は、"３．５．1 アラームクロックの作成"を元にして、 PICマイコン, コンフィギュレーション定義, 使用ポート等を変更しました。又、コンパイルについて、割り込みタイプ, スタックオプションの 変更を行なわずに、"Generate Application"でコンパイルしました。 ○クロック数の変更について PIC18F2580の内臓オシレータのクロックは、8通り(8MHz,4MHz,2MHz,1MHz,500kHz,250kHz,125kHz,31kHz)に変更できます。 クロックの変更方法は、"ALARMCLOCK_PIC18F2580_User.c"のUserInitialise()中のOSCCONの変更と、タイマー割り込みの設定 (アプリケーションデザイナのTimer 1エレメントのTimer 1 prescalarの値と、Compare Module 1(x=y 1)エレメントのInitial Value Compare Registers:の値の変更)です。又、掲載プログラムのPICマイコンの内蔵クロックは4MHzです。尚、500kHz以下のクロックは、 処理速度が全体的に遅く、短周期の割り込み生成もできず、プログラム処理等の変更が必要になる為、消費電流測定と動作確認は、 行なっていません。 ・8MHz OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0xFF; Timer 1 prescalar：8 Initial Value Compare Registers：25000 ・4MHz(掲載プログラム) OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0xEF; Timer 1 prescalar：8 Initial Value Compare Registers：12500 ・2MHz OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0xDF; Timer 1 prescalar：8 Initial Value Compare Registers：6250 ・1MHz OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0xCF; Timer 1 prescalar：8 Initial Value Compare Registers：3125 ※参考：500kHz以下は、以下の設定でPICマイコンのクロックを変更できます。 ・500kHz -- OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0xBF; ・250kHz -- OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0xAF; ・125kHz -- OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0x9F; ・31kHz -- OSCCON = (OSCCON & 0x7F) | 0x8F; ○消費電流測定, 動作確認について PICマイコンの内蔵クロックを8MHz,4MHz,1MHzに変更して消費電流測定と動作確認をします。 1.内蔵クロック8MHzの場合の消費電流 ①バッテリー電圧 4.5V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 7.2mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 25.5mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 10.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 28.5mA ②バッテリー電圧 3.5V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 6.3mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 30.0mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 13.0mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 37.1mA ③バッテリー電圧 2.7V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 6.4mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 38.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 17.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 49.1mA 2.内蔵クロック4MHzの場合の消費電流 ①バッテリー電圧 4.5V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 4.8mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 23.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 6.4mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 24.6mA ②バッテリー電圧 3.5V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 4.5mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 28.2mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 8.1A ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 31.9mA ③バッテリー電圧 2.7V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 5.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 36.7mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 10.6mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 42.9mA 3.内蔵クロック1MHzの場合の消費電流 ①バッテリー電圧 4.5V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 3.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 21.4mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 3.7mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 22.0mA ②バッテリー電圧 3.5V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 3.3mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 27.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 4.9mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 28.7mA ③バッテリー電圧 2.7V ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 4.1mA ・5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 35.9mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトOFF + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 6.2mA ・5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ) + LCDバックライトON + アラームクロック表示モード(アラームOFF) ----- 37.9mA ※その他、上記マイコン装置のバッテリー電圧をさらに下げていくと、約2.35Vでマイコンが動作しなくなりました。 又、アラーム音発生時、実験基板の圧電ブザーは、3.5V(内蔵クロック4MHz)の場合、5V昇圧コンバーター切替(LCDパネル)で約1.5mA、 5V昇圧コンバーター切替(全てのパーツ)で約6mAの消費電流が増えました。 4.動作確認について 上記の内蔵クロックが8MHz,4MHz,1MHzについて、特に問題なく動作しました。但し、8MHzと比べて1MHzでは、少し動作が 遅くなりました。 5.上記実験について 上記の実験について、内蔵クロックを低くすると、消費電流は減るが、処理速度が低下します。又、5V昇圧コンバーターは、 乾電池数本で5V電圧を発生できるので便利ですが、消費電流が増えます。作成する回路によって、検討する必要があります。 ○アプリケーションデザイナ設定 
○マイコンプログラム ・プログラムリスト(ALARMCLOCK_PIC18F2580_User.c) ・プログラムリスト(I2C.c) ・プログラムリスト(I2C.h) ・WIZ-C(Ver.17)プロジェクト(ALARMCLOCK_PIC18F2580：03041801P.LZH) 3.以下の写真について 1枚目の写真は、乾電池電源マイコン実験基板の表面で、2枚目は裏面です。 3,4枚目は、消費電流測定と動作確認の状態です。5枚目は乾電池での動作確認の状態です 
４．感想 今回は、乾電池(1.5V * 3)で動作するマイコン装置(アラームクロック)の実験をしました。 乾電池でマイコン装置を駆動するには、消費電力を少なくする必要があります。 今後は乾電池で動作するマイコン装置の作成も行ないます。 トップページヘもどる |