TI（テキサス・インスツルメント）社製の電流電圧モニタ専用IC、INA226を使用したモジュールです。
INA226はすばらしいICなのに、モジュールはちょっと残念な設計でした。
進行中の「マイ・パワーウォール プロジェクト」の電流電圧モニタの部分できるまでの試行錯誤を書いてみます。

#パワーウォール #powerwall

INA226というIC

• 測定可能電圧：プラスマイナス36V
• 測定可能電流と精度：シャント抵抗の値により、
  100mΩ ⇨ 測定範囲＝± 0.82A、分解能＝0.025mA 
  25mΩ   ⇨ ± 3.2A、0.1mA
  2mΩ     ⇨ ± 44.23A、1.25mA
• 電流測定は、ハイサイド、ローサイドいずれでも測定可能
• 出力：I2C （アドレス設定可）
• 電源：3.3V（2.7～5.5V） ／ 0.42ｍA
• 単体の価格：1.5～2 USD
• データシート：http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/ina226.pdf

現在実験中のリチウムイオン電池（Li-ion）による充放電システムは、当面、21V～29V、1～2A程度となりそうなので、測定範囲は合致しています。
ただし、パッケージが VSSOP (DGS) という0.5mmピッチの10ピンなので手ハンダは難しく、なんらかのブレークアウトボードが必要となります。それでこのモジュールを入手しました。

このモジュール

機械実装されたハンダ精度のことを考えると、比較的安価（500円くらい）で入手できるので手軽です。

ところが、シャント抵抗として実装されているのが100mΩで、しかも汎用SMD（面実装）のものでした。

100mΩだと、電流測定の分解能は上がるのですが、測定範囲が狭くなります。抵抗器としての誤差はおそらく5%くらいかと思われますが、測定回路では誤差がさらに拡大する可能性があります。

実際、仮組み時に測定データが、いくつかのマルチメータの値やアナログ電流計の値と異なっていました。ソフトウエア的に補正することも考えましたが、納得できる策とはいえません。

INA226を100mΩのシャント抵抗で使用する場合は仕様上0.8A程度までしか測れないことになっているのですが、1.2Aくらい流れたとき、ICがポンと音をたて少し発煙して いとも簡単にはぜてしまいました。もう少し耐性があるかと思いましたが、入力レベルは厳密に管理する必要がありそうです。

それではと、新しいモジュールで抵抗を同じく汎用タイプの2ｍΩに換装したところ、ICが破壊する心配はなくなりましたが、やはり精度には不満が残りました。

ちなみに、後述のストロベリーリナックス製では、2mΩの高精度抵抗が使用されていて、基板パターンや実装方法にも配慮がされているようです。

シャント専用の抵抗

そんななか、なにやら良さげなシャント抵抗を見つけたので入手してみました。（ヤフオクにて約300円/個）

調べてみると、ドイツのイザベレンヒュッテ社製です。

・日本の代理店による テータシート

・１個売り時の国内価格は 1,800円くらい（定価？）

仕様上、ヒートシンクなしなら、1.5W（28Aくらい）、ありだと10W（70Aくらい）流せます。

今回の規模ではたぶん不要なヒートシンクも付けて実装・接続してみました。

元のSMDの抵抗は撤去して、外付けにしたシャント抵抗の電圧出力をモジュールの入力端子に接続しました。

するとどうでしょう！と言いたくなるくらい、正しく測れているようです。

オーバースペックではありますが。

表示・クラウドへ送信

私的に進めている「My Power Wall（マイパワーウォール）プロジェクト」では、IoTの考えも取り入れたいので、単体で表示する他、クラウドへも接続してみます。

I2Cで出力されたデータは、ESP8266の開発ボード（ESP8266MOD = ESP-12E とシリアルチップ CH340G 搭載の D1 mini V1、ArduinoIDEを使用するとポートに制約あるもののArduinoとプログラム互換あり）で受け取り、

• 同一I2C上に接続したOLEDディスプレイに表示
  
  

  
  [電流・電圧を交互に表示します]
  
  

• Wi-Fiからクラウドサービスの Cayenne に送りブラウザからリアルタイムに確認
  
  

  

  [左のインジケーター：電流（充電中ならプラス、放電中ならマイナスで表示）、右：電圧]

できるようにしました。

マイパワーウォール（実験版）の電流電圧モニタ部
バッテリー直近のプラス側で測定しています。

いつまでもブレッドボードで、というわけには行かないですが、なんとなく手が回りません。

電流電圧モニタ部の仕様

• 測定電圧範囲：±36V
• 測定電流範囲と精度：± 44.23A、1.25mA
• シャント抵抗は、70Aまで可
• 測定間隔：5秒
• 電源：5V（Micro-USB B）  約60ｍA

参考にした情報

このモジュールの他にも、

・ストロベリーリナックス（国内）が販売しているモジュール

などがあり、こちらは製品説明など日本語で充実しているので、参考にさせていただきました。

ただ、ちょっとコスト高です。（1個 1,000円、税別・送料別）

また、先達の足跡 や
Arduino用のライブラリを書いてくれたポーランド人（？）の記事 を

見つけたので活用させていただきました。

こちら も 少し参考になりました。

購入先：aliexpress

価格：4.35 USD・shipping free