Arduino電源制御センター:N-FET/P-FET/リレー/RTC搭載キット
必要な部品と材料
| 部品 | 数量 | 備考 |
|---|---|---|
| IRF6201 N-FET | 1 | ロードスイッチ用 (データシート参照、汎用品で可) |
| IRF9310 P-FET | 1 | 電源スイッチ用 (データシート参照、汎用品で可) |
| 8A ソリッドステートACリレー | 1 | |
| NPNトランジスタ | 1 | P-FETゲート駆動用 |
| 0.1A ホールド リセッタブルPTC | 1 | Arduino電源保護用 |
| 2.2A ホールド リセッタブルPTC | 1 | テスト電流保護用 |
| ショットキーダイオード 1206 SMA 60V/2A | 2 | |
| RTCモジュール | 1 | データログ用実時計 (任意) |
| SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz | 1 | メインMCU (3.3V版でも可) |
| Adafruit ハイサイド電流/電圧モニター | 1 | 高精度ハイサイド電流・電圧監視用 (任意) |
| 0.96" OLEDディスプレイ (SPI) | 1 | Adafruit品ならレイアウト微調整必要 |
| OSH Park製 カスタムPCB | 1 | 自作PCB設計 - OSH Parkで発注可能 ($30/3枚) - オープンハードウェア! |
| 0.1Ω パワー抵抗 (1W) | 1 | 電流/電圧分解能を決定。1W品のため3.16Aまで。より大電流なら抵抗値を下げる |
プロジェクト概要
定期的に直面する制御・計測・自動化タスクを一括処理するためにこのボードを設計しました。できるだけモジュール化・柔軟に構成し、様々なプロジェクトに対応できるようにしています。これが3回目のメジャーリビジョンで、初めて公開に値すると判断した版です。
このボードはDCとACの両電源を制御可能です。DC側は最大40V/6Aまで対応し、電源側と負荷側を独立制御できます。負荷は抵抗性・誘導性の両方に対応。Arduinoがボード上の全要素を制御し、アナログ入力で直接測定するほか、Adafruitハイサイドセンサーで高精度な電流・電圧監視も可能です。AC制御はソリッドステートリレーで実装しています (用途は未定ですが、完全性のため搭載)。
ユースケース例: IoTデバイスのバッテリーランダウンテスト
- バッテリーをソースコネクタに接続
- IoTデバイスの電源入力をテストコネクタに接続
- 「最悪ケース」負荷をロードコネクタに接続
- コンバーターチップとアナログヘッダーにTMP-36温度センサーをテープ固定
- Arduinoに負荷プロファイル (送信/起動/スリープ) をPWMでプログラミング
- テスト実行: 電圧・電流・温度をログ記録
- 重要: 設定した性能/安全ルールに基づきArduinoがテスト自動終了
その他の活用アイデア
- Wi-Fi/Bluetoothモジュール接続でリモート制御化
- テスト完了後にAC電源をON/OFF
- ロード側FETでDC/ACモーター制御
- 3.3Vロジックデバイス対応 (Pro Miniを3.3V版に換装)
- 新電源の自動テストで設計仕様適合を検証
アップロードしたEAGLEファイルで基板カスタマイズ可能。またはOSH Parkから直接発注できます。
ソースコード
サンプルコード - GitHubリポジトリ
このスケッチでは、TESTポイント間に接続したDC-DCコンバーターをテストしています。コンバーターチップにTMP-36を接着し、単セルLiPoを電源として使用。負荷PWMを0→100%へ徐々に増加させながら特性を計測します。
https://github.com/chipmc/Battery_Rundown_Test
カスタムパーツ・エンクロージャ
Tester%20Board%20v3a.sch
Tester%20Board%20v3a.brd
回路図
OSH Park
- PCB発注
- BRDファイルダウンロード
- OSH Parkでプロジェクト表示
- Via OSH Park
全部品の接続関係
製造プロセス
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