ミニ電圧低下検出ユニット

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====== ミニ電圧低下検出ユニット ======

===== 概要 =====
電源に商用電源(ACアダプタ、トランスなど)を利用している場合は特に気にしなくても良いのですが、電池やバッテリーを利用している場合には、電圧の低下が気になります。

そこで事前に、設定した電圧(閾値)よりも、電圧が下がると、ブザーやリレー、LEDなどで通知するユニットを製作しました。

<仕様>
  * 入力電圧範囲は、0V~27Vとする。
  * 閾値は、スイッチで設定(変更)できる。
  * ヒステリシス特性(閾値+100mV)を持たせ、制御のバタツキを防止する。
  * 電池2本(3V)駆動とする。
  * 出力は、ブザーと電圧の2種類とする。

===== 動作原理 =====
対象とする、装置の電源とは別に、本ユニットの電源は電池(2本:3V)で動作させる。

<入力電圧の測定>
  - 抵抗で分圧し、0V~約27Vまでを入力電圧範囲とする。(分解能は約27mV)
  - A/D変換用の基準電圧は、2.5Vとする。
  - PIC内臓のA/D変換モジュールで、電圧をデジタルデータに変換する。
  - デジタルデータを分解能で換算し、入力電圧(V)も求める。

<閾値の設定>
  - 入力電圧(V)を測定する。
  - 設定スイッチが押下されると、入力電圧(V)を閾値(V1)として設定する。
  - この閾値は、PICのEEPROMに記憶し、電源投入後に記憶した値を使用する。

<閾値との比較(1)>
  - 入力電圧(V)を測定する。
  - 閾値(V1)と比較し、V<V1であれば、出力信号をONにする。\\ ※出力信号によって、LEDの点灯、リレーの駆動、PICへの入力などが考えられる。

<閾値との比較(2)>
  - 入力電圧(V)を測定する。
  - (閾値(V1)+100mV)と比較し、V>(V1+100mV)であれば、出力信号をOFFにする。\\ ※このようにヒステリシス特性を持たせることによって、制御のバタツキを防止する。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105420.png?500}}

===== 回路図 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105433.png}}

===== ソースコード =====
<code c VoltageDrop.c>
//********************************************************************** 
/*
　　＜電圧低下検出ユニット＞ 
*/
//********************************************************************** 

#define		SW			GPIO.F3

//********************************************************************** 

void	Pwm_Change_DutyEx(unsigned int duty_ratio)
{
    CCPR1L = duty_ratio >> 2;
    CCP1CON.F6 = duty_ratio & 0b00000001;
    CCP1CON.F7 = (duty_ratio & 0b00000010) >> 1; 
}

//********************************************************************** 

void main()
{
	static	double				ad;
	static	unsigned	int		threshold;
	static	short				cnt, mode;
	//
	TRISIO = 0b00001011;
	OSCCON = 0b01010000;	// クロックは2Mhz 
	CMCON0 = 0b00000111;	// コンパレータは使用しない。 
	ANSEL  = 0b00000001;	// Ａ／Ｄ変換を使用する。 
	ADCON0.VCFG = 1;
	//
	GPIO.F4 = 0;
	//
	Pwm_Init(1200);
	Pwm_Change_DutyEx((PR2 * 4) / 2);
	Pwm_Stop();
	//　保存されている閾値の取り込み 
	threshold = Eeprom_Read(1);
	threshold = threshold << 8;
	threshold = threshold | Eeprom_Read(0);
	//
	mode = 0;
	GPIO.F4 = 0;
	//
	for (cnt = 0; cnt < 5; cnt++) {
		Pwm_Start();
		Delay_ms(100);	
		Pwm_Stop();
		Delay_ms(500);
	}
	//
	while (1) {
		//電圧を測定する。 
		ad = 0.0;
		for (cnt = 0; cnt < 100; cnt++) {
			ad += Adc_Read(0);
		}
		ad = (ad / 100) * 11 * 2.44140625;
		//閾値との比較を行う。 
		switch (mode) {
		case 0:
			if (ad < threshold) {
				mode = 1;
				GPIO.F4 = 1;
			}
			break;
		case 1:
			if (ad > (threshold + 100.0)) {
				mode = 0;
				GPIO.F4 = 0;
			}
			break;
		}
		//電圧が低下したらブザーを鳴らす。 
		if (mode == 1) {
			Pwm_Start();
			Delay_ms(100);	
			Pwm_Stop();
			Delay_ms(500);
		}
		//
		if (SW == 0) {
			threshold = ad;
			//　閾値の保存 
			Eeprom_Write(0, (threshold & 0xFF));
			Delay_ms(20);
			Eeprom_Write(1, ((threshold >> 8) & 0xFF));
			Delay_ms(20);
		}
	}
}

//**********************************************************************
</code>

===== 動作確認 =====
左側より、分圧抵抗、TL431、PIC12F683、2SC1815、LED、圧電スピーカ、電池2本
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105642.png?500}}

左側上下:閾値を12.0Vに設定する￫LEDは点灯
中央上下:入力電圧が11.9V(閾値よりも下がる)￫LEDは点灯
右側上下:入力電圧が12.1V(閾値よりも上がる)￫LEDは消灯
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105704.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105708.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105712.png}}
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105718.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105722.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105728.png}}

左側上下:閾値を24.0Vに設定する￫LEDは点灯
中央上下:入力電圧が23.9V(閾値よりも下がる)￫LEDは点灯
右側上下:入力電圧が24.1V(閾値よりも上がる)￫LEDは消灯
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105749.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105755.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105758.png}}
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105804.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105807.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105812.png}}

左側上下:閾値を1.0Vに設定する￫LEDは点灯
中央上下:入力電圧が0.9V(閾値よりも下がる)￫LEDは点灯
右側上下:入力電圧が1.1V(閾値よりも上がる)￫LEDは消灯
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105828.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105831.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105834.png}}
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105840.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105845.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-105849.png}}

如何ですか?
これで電池駆動型の製作物も安心して使えますね ^_^

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