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2016年3月 8日 (火)

電源基板の製作

今回から電気周りに入ります。まずは電源基板からです。これが完成写真です。(セメント抵抗の値が4.3ohmになってますが、最終的には回路図にある3ohmに落ち着きました)

Pcb

回路図を下記からダウンロードし、これを見ながら以下の説明を読んでください。なおこの回路図にはroombaとラズパイを接続するインターフェィスケーブルの図面も入っています。

「Hanabot2POW.pdf」をダウンロード

回路はこのような構成になっています。

J2 BATT INからバッテリーの12Vを入力します。メインスイッチのSW1を通った後kinect、roombaへDCジャックDIP化基板で分電するとともに、DCDCコンバータV7805-1000でラズパイ用の5V/1Aを作ります。WiFiモジュール込みで0.4A程度の消費電流なので十分でしょう。これはブレットボード用のオスーメスケーブルでラズパイのピンヘッダに接続します。ここは普通の三端子レギュレータではなく、ぜひともDCDCコンバータを使いたいところです。バッテリーライフに影響します。

メインスイッチのもう一つの回路は、バッテリーをデジタル電圧計に接続します。電源ONで電圧を表示するためです。この回路にはリレー接点が並列に入り、電源OFFでもJ1 CHARGER INに15VのACアダプターを挿して充電が始まると、リレーが働いて電圧を表示するようになっています。電源ONの時は放電電圧のチェック、充電中は充電状態のチェックに使います。リレーは12用でちょっと電圧低めですが、このくらいなら問題ありません。電圧計は青色が一番消費電流が少ない(10mA以下)ので採用しています。

充電回路は15Vを逆接防止用の電力用ショットキーダイオード3ohm/10Wのセメント抵抗を経由してバッテリーに接続しているだけです。ダイオードは必ず準方向電圧降下の小さいショットキーを使ってください。普通の整流用ダイオードだと準方向電圧降下が大きいのでバッテリーが十分に充電できません。セメント抵抗は余裕のある10W型を使ってください。これは充電初期はかなり発熱します。手の触れにくい場所に実装してください。この回路の詳しい説明はずいぶん昔のこの投稿にあります。

バッテリーケーブルにはヒューズホルダを挟みます。基板がむき出しなので、ショートしたときのための最低限の対策です。ヒューズ容量は3〜5Aにします。

Dscn3282

ユニバーサル基板は秋月電子のものを使います。基板の端まで部品ランドがあるので、基板を有効に使えます。基板の取り付けにはペテットを使います。ステッカー式に貼付け出来るので工作が楽です。ラズパイの取り付けにはこの専用ケースを使いました。もちろん、別のケースでも使えます。

Dscn3124

基板の組み立ては特に難しい所はありません。デジタル電圧計には取り付けタブがありますが、2mmのビスが必要なので、タブをホットボンドでユニバーサル基板に固定しました。唯一注意すべきなのは、セメント抵抗の実装です。前に書いたように発熱するので、冷却効果が出るように基板から浮かして取り付ける必要があります。完成したら入念に12V-GND間のショートとDCジャックの極性を確認しておきます。

Dscn3203

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