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ソーラーカー用ネットワーク計測システム

ソーラーカーに搭載するための、ネットワークを用いた柔軟で省電力な計測システムです。

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基本構想

システムの基本構想として、記録するデータ数に自由度を持たせ、またセンサごとにサンプリング周期の設定できるものとしました。また同時に配線の簡素化のため1本のデータ線にすべてのセンサを接続できるようにしセンサの近くでA/D変換、デジタルでデータのやりとりを行えるようにします。以上の構想をもとに、ネットワークを使った計測システムの開発を行いました。

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ネットワーク計測システム

ネットワークのインターフェースとしてはワンチップマイコンを用います。これにより、ソフトウェアによる柔軟性を持たせると共に、回路の小型化、高機能化が可能となります。

ワンチップマイコンはMicrochip Technology IncorporatedのPIC16F84とPIC16C71を使用しました。表はワンチップマイコンの仕様です。

ワンチップマイコンの仕様

PIC16F84

PIC16C71

ピン数

18pin DIP

18pin DIP

ROM容量

EEPROM 1kB

UVEPROM 1kB

RAM容量

64B

32B

入出力ポート数

13本

13本

(4本はA/D入力兼用)

A/D分解能

なし

8bit

動作電圧

2〜6V

3〜6V

消費電流

1.8mA Typ

1.8mA Typ

at 5.5V 4MHz

at 5.5V 4MHz

動作スピード

10MHz Max

20MHz Max

これらはRISC-CPU,EPROM,RAM,PIO,OSCが、ワンパッケージ化されたICで、しかも、消費電力が非常に小さいという特徴を持ちます。またPIC16C71には、サンプルホールド付き4ch A/Dコンバータも内蔵されています。 

システムの仕様:

システムの仕様

通信方式

シリアル4800bps データフレーム長12bit

サンプリング周期

2秒、1/4秒 個別に設定可能

記録するデータ

変更可能

センサ接続数

最大32個

ネットワークケーブル

4線式(ツイストペア2組)

データの転送は、シリアル4800bpsで行い、図のようにデータフレームは12bitです。

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センサへのサンプリングや、データ転送命令は、ネットワークコントローラがすべて管理し、各設定は、ボタンにより変更ができます。メータは、ネットワークを流れているデータの中から、表示したいIDのデータのみを取り込み表示し、IDは自由に変更できます。ネットワークにすることで、測定データが、すべての端末で参照できるようになり、端末自身が現在の状態を判断し、制御することができます。。このようなネットワークを使った制御システムは、実際にController Area Network(CAN)として、乗用車の各装置の制御に使用されています。

システムの消費電力:

 製作したネットワーク計測システム・各装置の消費電流・寸法です。

システムの消費電力・寸法

装置名

消費電流(mA)

寸法 (mm)

ネットワークコントローラ

5.6

100×80×20

センサ(電圧測定)(3ch分)

3.6

45×50×20

センサアンプ回路(1ch分)

0.1

45×20×20

センサ(パルス計測)

3.7

60×50×20

メータ

3.7

80×40×25

シーケンサ(現システム)

20

170×115×30

ネットワークを用いた計測システムの研究論文公開!!
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