色々と電圧を長時間に渡り測定する実験をしていますが、アルカリ電池測定コーナーで紹介しているＤＶＭ＋ＣＭＯＳカメラでは同時に１つの対象しか測定できません。

　同時に４チャンネルくらいは測定できないと、周囲の温度差などで実験結果に差が出るかもしれないし、なにより時間のムダが多いのでなんとかしようと色々と物色していました。

　秋月電子の８ＣＨ(10Bit)データロガーキットなんかが良い感じですが、残念ですが秋月は東京・秋葉原で大阪・日本橋には支店はありません。
　根っからの「通販嫌い」で、実物(とかパッケージ)を自分の目で見て、じっくり考えてからでないと買い物をしない主義なので秋月のネット通販でキットを買うことはあきらめ、大阪日本橋のデジットで前から目を付けていた４ＣＨデータロガーを購入することにしました。

　これはベルギーのVellemanという会社のＵＳＢ接続型・４ＣＨ・８Ｂｉｔ(表に全然書いて無いけど)・最高100サンプル/秒・3/6/15/30Vレンジ測定のデータロガーです。
　電源はＵＳＢポートから取るので、本体が非常に小型で、別に電池やＡＣアダプタという付属品が必要無いのも魅力です。そのかわり測定中は常にＰＣの電源を入れておく必要があります。(24時間動いてるサーバ機があるのでそれに繋ぐ予定)

　完成品(PCS10)とキット(K8047)の二種類のパッケージがあり、今回はキットを購入しました。完成品より２０００円ちょっと安いです(^^;


【注意】
* 一回の記録動作で１７００サンプルしか記録されないとは外装・ＨＰ等にはどこにも書いていません。(連続記録ファイルのみ適用外、ってかその説明も…)
* ＰＣ側ソフトのアナロググラフモード／ＤＶＭモードは記録中は切替できないとはどこにも…(以下省略)
* ソフトの使用方法、ＵＳＢドライバのインストールについて、のみＣＤ−Ｒで日本語版マニュアルが同梱されています。
* チップのＡ／Ｄコンバータは１０Ｂｉｔですが、記録ソフトで記録されるデータは８Ｂｉｔです。(データ解像度に少々難アリ)

　さっそく組み立て組み立て〜。

　プリント基板に部品をはんだ付けするだけです。

　回路はＰＩＣが１つと、入力のバッファ用にクワッドタイプのオペアンプが１つという至ってシンプルな設計。
　ＵＳＢＩ／ＦやＡ／Ｄコンバータが全部入ってしまっているＰＩＣのおかげでたったこれだけで電圧測定器が出来てしまいます。

　測定レンジを切り替える為に、ＰＩＣのポートからオペアンプの負帰還増幅回路の定数を切り替える為の抵抗が各チャンネルに３本づつ付いているので、回路内容の割には抵抗がやたら多く感じられます。
　オペアンプまわりの抵抗は全て１％誤差の物を使用していますが、載せる前に１つづつテスターで抵抗値を計ってみたところけっこうなバラツキがあり、少し不安になりました。

　ところで、このキットには「日本語組み立てマニュアル」といった説明書が印刷物でもＰＤＦでもどこにも入っていません！

　ヨーロッパ各国語と英語で同じ事が延々と書かれた欧州・米国用の説明書は入っていますが、日本語の説明書は入っていないので簡素な英語の説明文を読むか、部品表のページだけ見て基板に適切に部品を載せられる人でないと製作は困難でしょう。
　普通に日本製の電子回路キットのつもりで買ったら痛い目にあいます。

・・・いやまぁ、こんな物ふつーの人(素人さん)は買わないでしょうけど

　約１時間ほどで完成。

　付いていた組み立てマニュアルはＡ６ほどの大きさのコピー誌で、画質が荒く部品番号なんかが読めない所も多々ありました。

　Ａ４サイズに拡大コピーした基板部品図に、部品表から定数を書き込んで部品を載せる場所を間違わないように１つ１つ確認しながら作業をしましたので少し余分に時間がかかりましたが、サクサクと進めれば４５分もあれば完成します。

　付属のＣＤ−ＲＯＭからソフトウェアをインストール。

　マニュアルではＵＳＢドライバを求められたら・・・と書かれていましたが、すんなりとＯＳ標準の「ヒューマンインタフェースデバイス」と認識されてＵＳＢ接続は完了。

　測定用ソフトを立ち上げて本体が見えているかどうかをテストし、各チャンネルがちゃんと電圧を計れるかのテストをします。


　上の画面は、２．７０Ｖの電圧を全チャンネルに並列に入れた時の測定画面です。
　うわっ、結構バラつきがある！
　１つとして正確な電圧を示しているチャンネルはありません。
　入力電圧を測定しているＤＶＭとて誤差があるものなので、必ず２．７０Ｖを表示しないとおかしいというわけではありませんが、実験で使う測定器ごとにデータにバラつきがあっては集計時などに正確な比較ができません。

　このバラつきは、やはり組み立て時に感じた抵抗値のバラつきが如実に現われている感じです。
　一応この数値だと＋−１％誤差程度ですから、製品スペックの３％誤差の範囲内なので不良品ではありませんが、やはり気になります。

　放電試験の際などでは０．０１Ｖの差も見逃したくは無いので、なんとかしなければなりませんね。

　このソフトのどこを見てもキャリブレーションデータを本体に送って補正する機能や、逆に受け取ったデータを数値補正する機能は全く見当たりません。
　回路自体も調整箇所は一箇所も無く、全て１％抵抗の誤差範囲内で収めてそれでおしまいという感じです。(ＰＩＣチップ内のＡ／Ｄコンバータの誤差も)

　ということは・・・

　回路図を眺めて、改造ポイントを決定します。

　今回は入力フロントエンドで１ＭΩと９１ＫΩで入力電圧を分圧している部分を改造することにしました。
　（オペアンプの増幅率を決定している部分の改造は実はまた後で・・・ごにょごにょ）
　入力電圧を可変にして、入力電圧の分圧状態を全てのチャンネルで同じ数値を出すように調整できるようにすれば良いのです。(多分)

　とゆーことでサクっと改造してテストを・・・と思ったら、今週は共立電子・デジット共に週末まで長期休業です。
　追加パーツを買うことができません。(マルツは開いてるけど…)
　手持ちのストックでは１〜２ＣＨぶんは改造できますが、４ＣＨ全部を同じ部品でとなるとちょっと足りません。

　とゆーことで、この記事は次回につづきます。

　回路図を眺めて、改造ポイントを決定します。

　今回は入力フロントエンドで１ＭΩと９１ＫΩで入力電圧を分圧している部分を改造することにしました。
　（オペアンプの増幅率を決定している部分の改造は実はまた後で・・・ごにょごにょ）
　入力電圧を可変にして、入力電圧の分圧状態を全てのチャンネルで同じ数値を出すように調整できるようにすれば良いのです。(多分)

　９１ＫΩのＧＮＤ側を外し、そこに５ＫΩの半固定抵抗を直列に接続します。

　半固定抵抗は基板のＧＮＤパターン部にドリルで穴を開けて１番ピンを半田づけして固定しています。２・３番ピンはあわせて抵抗側です。
　４ＣＨの所だけ、５ＫΩではギリギリ調整範囲が足りなかったので２．４ＫΩを直列に入れて追加調整しています

　全チャンネルに同一の電圧を加え、半固定抵抗を調整して電圧表示を整えてゆきます。


　こんな感じになりました。

　右上の１．２０Ｖのところだけ１ＣＨが１．２１Ｖの表示になっていますが、加えている電圧が１．２０５Ｖ前後のため各チャンネルのバラつきで敷居値の上か下かの数値に振られますので、誤差は＋−０．０１Ｖ範囲となります。
　画面の表示上はそうなのですが、測定データを記録したファイルではレンジ値の３Ｖを８ビット(255諧調)で割った値が最小単位となりますので、記録データ上の測定値は11.7647Ｖ単位で計算されます。画面表示はこの数値を０．００１Ｖの桁で四捨五入したものです。

　これくらいにまで測定誤差を小さく出来れば、電池の放電試験での電圧計測器としてじゅうぶん使用できますね。

　今回は上記の試験用途の為に０．８〜１．５Ｖ範囲で最も誤差が小さくなるように調整しました。
　ある電圧で全てのチャンネルの表示を統一しても、別の違う電圧にすると表示にバラつきが大きくなります。(レンジ内の下限近くと上限近くとか…)
　これは分圧抵抗の誤差以外に、分圧後の電圧をオペアンプで増幅してからＰＩＣのＡ／Ｄポートに入力しているのですが、その増幅率を決めている抵抗や、測定レンジによって増幅率を変更するしくみに使用している抵抗のバラつきなどが影響しているものと思われます。
　このへんまで全部改造と調整をして、全レンジ・全電圧範囲で正しい表示にしようとすると・・・・１０万円くらいするもっと立派なデジタルデータロガーを買ったほうがいいような気がします。
　それとも、ＰＩＣや汎用ワンチップマイコンで自作するか、秋月の１０ビット計測できるＰＩＣデータロガーを買って調整した上で、更にデータ数値を補正する補正曲線を計算して集計前にデータに適用するとか・・・・上を見ればキリがありません。

　キットで７０００円もしない安価(完成品でも９０００円弱)な装置ですから、改良して微調整するまでは値段相応の単なるオモチャ程度の機器ということですね。

　半固定抵抗５５円×４個、抵抗１本５円。合計２２５円の追加部品でたぶん１万円くらいの値打ちのある測定器には改良できたと思いますが・・・・はてさて。