【パワーメーター2019】クランク基板SPI動作不良＜Xbee電流食いすぎ＞

ＡＴＭＥＧＡ３２８ＰとμＳＤカード書き込みとＸｂｅｅ送信の動作をブレッドボードで確認した後、クランクへ実装基板の仕上げに入りました。
実装基板とＣＲ２４５０　３５ｘ３５で抑えましたが、未だ、大きいです。実験評価用だから我慢して使いますが、サイクリングで実際に使う気にはなれません。

これに、モニター用にXbeeをコネクタで追加できるようになってます。
ＳＤカードだけでログしても、SeatTubeのひずみ信号とPowerTapのデータとの同期をとらないといけないので、無線でタイミングだけでもとったほうがデータ解析時の精度が上がるという点であったほうがいいと考えてます。

●μＳＤカード書き込み動作不良
一発目は、何とか書き込みできたのですが、回を追うごとに、書き込みが中途半場になってついには、書き込みできなくなってしまいました。
現象１：ＳＤカードにファイルがつくられてない
現象２：ＳＤカードにファイルが作られているが空っぽ
現象３：ＳＤカードにファイルがつくられてデータがあるが数個で止まっている

●原因解析と対策でやったこと
①実装基板のノイズ
オシロでみると、MISOがぐちゃぐちゃでした。

再度ブレッドボードで正規動作させた場合は、下記のような信号がでてました

これはいけないということで対策しました。
対策１：プルアップ抵抗４．７ＫΩ追加（ＭＩＳＯ，ＭＯＳＩ、ＳＣＬＯＣＫ）
＝＞これでも波形はまともなりませんでした。
対策２：配線でつかっているＥＵＷ線が細すぎて怪しいので、カラーリボン線AWG２８に変更

＝＞これは効果がありました。黄色の、MISOがまともに信号がでてません。

②電池の電流容量不足が怪しい
現象を何回もオシロで眺めていると最初の瞬間にはＭＩＳＯが出ているのがみえましたので、電池の電圧降下が怪しいということで

確認１：Ｘｂｅｅをはずしたら
＝＞正常に動作しました。
黄：ＭＩＳＯ青：ＭＯＳＩピンク：ＳＳ

確認２：電池をＣＲ２４５０から単4アルカリ2本で
＝＞Ｘｂｅｅ有でも正常動作しました。

●考察
当初の狙い通り、無線を使わずにμＳＤカードへ高速サンプリングデータをログすることはＣＲ２４５０で可能であることが確認できましたが、モニター用にＸｂｅｅを使うとＤｕｔｙを下げて瞬時使用でも電圧降下が大きく動作しないことが判りました。
①クランクモニターは必要か？
踏力と他の信号を同期しないといけないので、モニター信号はあったほうがいいですが、一瞬でもＸｂｅｅを使うとＣＲ２４５０ではダメなので
単４電池2本がチェーンリングにおさまるかどうか確認してみます。
②Ｘｂｅｅ以外の無線モジュール
無線でＸｂｅｅより低電力のものを検討、
Ａ案：BLEとかANTは３ｍＡ程度
＝＞送信速度とデータ量が小さいですがデータのタイミングを合わせるだけなら使えるかもしれませんが、モジュールの使い方が判りません。
Ｂ案：モノワイヤレス社のTwe-Lightが10mA前後
＝＞使い方が簡単そうでＸｂｅｅより安いので注目してます
・ＸｂｅｅとかクラシックBlueTooth等
＝＞30mA前後となってますが、タイミング合わせの数msecだけ通電して電池の電圧降下を抑えられるかの可能性はあります。本来、Ｘｂｅｅは長距離性能が売りですので、電力を食うのはしかたがないので、クランク用途にＸｂｅｅを使っているのが悪いと言えばそういうことになります。