ラズパイとラズピコで分電盤センサを作成④

ADCの測定精度を上げる。

まずはシャントレギュレータTL431とパスコンを使ってみる。定番らしい。
MCP3208のデータシートにも書いてある。

ラズパイでアナログ電圧を扱う (3) 使用するパーツ

現場で役立つ パスコンの容量値選定方法

パスコンの容量選びは難しそうだな。

面倒な計算や理解をするほど意識は高くないので、パスコンは0.1μF～10μFを試してみる。

→どうも、シャントレギュレータにパスコンはつけないほうが良いようだ。付けてもよいが、きちんと容量計算をしないと、発振？してしまうらしい。上のパスコンも3端子レギュレータに対して計算をしている。

シャントレギュレータの大元の抵抗rはどうするかだが、いろいろ調べてみて下記の計算か。

電圧リファレンスを使用した 設計のヒントとコツ

MCP3208のVrefに流れる電流は、データシート上2行書いてあってどちらを採用してよいかわからなかったが、Iref_min=0.001uA, Iref_max=150uAとした。Vddは4.5～5.5Vの範囲とした。グラウンド側に流れる電流はどうしたらよいか書いていなかった（読み取れなかった）ので、1mAとした。すると、Rは1.74kΩ～3kΩとなる。
→別のTL431データシートをみると、カソード電流1～100mAとあった。この範囲に入るように外部抵抗を調整する。

もともとブレッドボードに刺してあった抵抗4.7kΩでやってみた。それっぽく動いている。まずはこれで統計を取ってみよう。負荷に変動がなければ抵抗の範囲に収まっていなくてもいいのかもしれない。

シャントレギュレータ効果は表れたようだ。明らかに分散が減った。相変わらず最大値や最小値は結構幅があって、これの発生理由がよくわからない。本当にこのくらい電圧が変動しているのだろうか。シャントレギュレータにパスコンは要注意であるが、入り口と出口側にコンデンサをつけてみるか。

これが結果。1秒間隔で10分プロットしたので、サンプル数は少ないが、0.1μFはあまりよくないように見える。そして、パスコンを入れても入れなくても結果が変わらないようにも見える。

次は、抵抗4.7kΩを、当初予定の抵抗に変えて実験してみる。

外部抵抗2kΩでも問題なさそう。このとき外部抵抗に1.2mA流れてた。概ね設計内か。ちなみにデジタルマルチメータでははかれず、アナログ電流計を使用。

外部抵抗を0.968kΩにすると2.5mA。こちらの方が安パイだな。