【パワーメーター2019】Xbee電源ノイズに弱い<DCDCリップル影響>

STM32F103C8T(BluePill)は72MHzと今までのATMEGA328P8MHzの9倍の速度なので、サンプリング周波数を従来の9msecからどれだけ上げられるか試してみたら、意外と途中でデータ飛びが発生してしまって4msecでもデータ飛びが発生するので、おかしいと思って解析を始めました。
●現象
マイコンの3.3V電源から供給した場合は1分間4msecループを15000回まわした時のTeraTermタイムスタンプが60.05sec程度で収まっているのですが、電池でドライブするときは、1分ループで55secとかデータの読み飛ばしが頻繁に発生する現象を発見しました。Xbeeのバッファ処理かUSBシリアルのバッファ処理が破綻する場合があるのかと思います。
確認1:Xbeeへの転送プログラム
115200bpsは固定(4msecサンプリング以下を目標にしている)で、TIcker割り込みで4msec毎に下記flip関数を
実行させてます。printf後転送遅延があるので、waitをいれてありますが、これも無いより在ったほうがいい程度でした。
void flip(){
n++;
pc.printf(“%d,%d\n\r”,n,t.read_ms());
wait_us(3000);
if(n>15000){
flipper.detach();
}
}

確認2:オシロでDCDC出力波形をみてみると
①中華DCDC

GAOHOUDC-DC昇圧コンバータモジュールT2005

これの出力をオシロでみると

PtoPで170mVと大きな三角波形です。
②コンデンサでリップル減らし
 220μFでは足りなかったので470μFまで大きくしました。

折角小さな基板にしようとしたのに、こんなデカいコンデンサを付加しないとないのが残念ですが、データが欠落してはしょうがないです。

周波数が40KHzと倍増して、PtoPが100mVになりました。
=>これでXbeeのデータの1分ループ測定すると60.053secとなったので、データの欠落はマイコン電源と同程度までなったので、この470μFコンデンサ対策を採用することにしました。

●他のDCDCではどうか?
秋月で買っておいたHT7733Aも基板作って確認してみたのですが、同程度のリップル波形でしたので、面積の小さい中華DCDCを採用しました。世の中の皆さんもどうやってHT7733Aを使っているのかをみたら、
やはり100mV超えのリップルがでてコンデンサでつぶされている事例がありました。

http://mamanarazu.jugem.jp/?page=2&month=201510

DCDCコンバータのテスト

 

●結論
CPUのクロックが速くなったおかげ、今まで見えてなかった原因がみえてきてよかったです。

今まで、クランクのXbee転送データ全然同期してなかった原因の一つとして、Xbeeが電源リップル波形に弱いということです。最も良いのは、電源をステップアップDCDCにしないで、
高い電圧の電池で、レギュレータで降圧するのが最も安定した電源波形がでるのでないかと思います。今回は、単四2個使いのスペースしかないのですが、5Vでこのスペースに入る電池をさがしておきます。

●以後
CPUが9倍速くなったので電池寿命が気になるので、
何時間もつか測定してみます。その際のデータ欠落も測定してみます。

 

 

 

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