【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。

 


●以後
電池は、CR2450と単4二本の両方を接続できるようにしていくことにして、クランクへ基板を固定する方法を作り始めます。
    

 

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