電子負荷の製作（その3）

 電子負荷ですが多少の問題は残るものの、ある程度形になりました。


 まずは回路図です。
 
前回の問題として、電流量の逆転現象がありましたがオペアンプの選択がまずかったようです。
前回は4580DDを使いましたがレール・トゥ・レールではないオペアンプでした。
今回オペアンプをLMC662CNに変更したところ逆転現象は少なくなりました。

ただ低い電圧（5V位）で電流を増やしていくと突然電流量が急激に増える現象が出るようになりました。
5Vですと2Aを過ぎたあたりで突然3A以上流れてしまいます。（これを電流ジャンプ現象とします）
おそらくこれもオペアンプ自体の問題ではないかと思います。
一応フィードバック・ループによる発振も考えR6やC2を追加したり、リファレンスとなる電圧のノイズ軽減のためC1を追加したりしました。
シャント抵抗も電流計よりもGND側にすることでより正確に制御できるように変更しました。
これらのことを行っても電流ジャンプは改善しませんでした。
オペアンプを変えてみて現象を精査しようかとも思いますが、不都合が出てからにしようかと考えてます。

もう一つの問題として最大でも2.3A程度しか電流が流れないというものがありました。
これはFETのゲートにかかる電圧が足りないためと考え、オペアンプ周りの電源を5V（Vdd）→12V（Vcc）に変更したところ解消しました。
これに伴いLEDの電流制限抵抗やリレー駆動側にR21の追加などを行いました。

PICによるFANコントロール周りではFETをローサイド側に移しました。
FANにはVcc（12V）を供給するのでハイサイド側だとFETのソースがVdd（5V）よりも高くなってしまいます。
それと、今回採用したFANにはPULSE用と思われる線が出ているのですが、データシートを見ても何も書かれておらず、Vccがそのまま出てきてしまうし、回転数を検出しなくとも問題ない制御ソフトウェアとしたので結線を外しました。
あとFANの制御状態を表示するLEDの制御用回路はPIC以外の回路をVcc（12V）にしたのでQ3を介して制御するようにしました。


さて、機構としてFANをどう取り付けるか少々悩みましたが、1mm厚のアルミ板にFANを取り付けヒートシンクと共締めすることにしました。
まずはボール紙で大きさとFAN穴をどれ位にするか確認します。
 
3cm四方の正方形とし、ネジ穴分5mmほど斜めに残すと良いようです。
本体にボール紙を当てて確認し、問題がなさそうなのでアルミ板を切り出します。
 
FANの穴はディスクグラインダーと糸ノコを使って切り抜き、ヤスリがけしました。
ネジはアルミ板をできるだけヒートシンクに密着させる必要があるので皿ネジを使うこととし、穴を開けた後に8mmのドリルで浅く掘りました。
 
FANをネジで固定してヒートシンクと本体シャーシの間に挟み、共締めします。
 
FANのコードは不要な部品を取り除いたシャーシの穴から内部に引き込みました。
 

PICによるFANの制御ですが、以下のようにしました。

• 最低デューティは実験の結果ぎりぎりFANが回る30％とする
• 温度計測は250ms毎に行う
• 温度が35℃未満の場合はFANは回さずLED表示は緑点灯
• 45℃以上はデューティ100％でLEDは250msで点滅（ヤケド注意表示）
• 35〜45℃の間は温度に比例してデューティを30〜100％に制御しLEDは500msで点滅（FAN制御表示）
  温度センサに応じたデューティで直接制御するとFANの回転数が安定しないため以下の制御とした
  • 設定済みデューティ＜現在の温度から算出したデューティの場合、設定済みデューティ＋2を新たなデューティとする
  • 設定済みデューティ＞現在の温度から算出したデューティの場合、設定済みデューティ−1を新たなデューティとする

実際の動作確認は18V2.5A（45W）で行いました。
ちなみにポリスイッチが2.7A程度で切断となってしまうため連続運転は2.5A MAXになりました。
ヒートシンクの温度上昇にともなってFANが起動し徐々に回転数も上がっていきますが、全開（デューティ100％）になることはありませんでした。

回路図のpdf版とプログラムはここにおいておきます。

↓押していただけると嬉しいです。