J_PIC24_3rd / GPS Data Logger 3rd

PIC24F

　GPS Data Logger - 3rd Project

　概要
 ハードウェア
　ソフトウェア　
　ソフトウェアソースコード
　参考文献

変更履歴
2010年2月27日新規作成
2010年2月28日　更新

データロガー外観

　　　　　　　　　　2010/3/6　　　　　LPC1768に優先順位を移している為、少し遅れ気味！

	製作中

データロガーの組立工程


ケースは秋葉原ラジオデパート２F エスエス無線で入手可能	かなり厳しそうだが部品は並べられる	液晶がケース高さが無いので苦しい	GPSは今まで使用した中で一番小型で省電力

秋月電子通商で購入した 1.27mmピッチBタイプを加工	液晶は蓋側に穴をあけて	表から見た取付状態ガラスとケースの厚みがほぼ同じ	GPSには直接ワイヤをハンダ付け

左からGPS用DC-DC Gセンサー2個、GPS	PIC24USB（オプティマイズ）	SDカードは電池と蓋の隙間に	スタンバイスイッチはスライド式液晶表示切り替えはプッシュ式

スイッチは高さ調整してなんとか固定	スイッチと温度センサ筺体の外にセンサーが出る	部品配置はほぼ完了 (クリック拡大で部品名称が読めます）

Data Logger ----- 概要

＜3rdの位置付け＞

更なる低消費電力化を
　　2ndで製作したロガーに対して更に省電力化を計画
　　eneloop単四３個にて駆動
　　スタンバイモードで各デバイス（GPS、Gセンサー、基準電圧）の電源制御を実施。CPUも低電力モードへ
更なる小型化
　　このGPS Loggerを拝見して、何としても小型化実現したかった
Gセンサーを再びアナログタイプに
　　2ndでは、どうもディジタルタイプのGセンサデータの動きが理解できません
　　　(プログラムのバグの可能性もあり、上手くデータが採取出来ていない可能性があります）
　　２つの違うタイプを比較できるように
温度センサーを外部に
　　2ndでは、外気温でなくケース内温度を測定していた

Data Logger ----- ハードウェア

製作中

１）PIC24USBの配線先

２）個別部品の接続先

３）パワーセーブの方法
今回の目標の一つに省電力化を挙げています。目標の達成のために下記のようなハードウェア上の検討をしました。

---- 2010年2月28日時点での設計方針です。下記仕様が既に実現されているわけではありません ----------------

（１）GPS
今回使用するGPSはチップにSiRFを使用したGM-316で、通常動作時２７ｍA前後（起動時５０ｍA）ということで、過去に使用したGPS-52D(60mA)、GM-318(40mA)に比べて消費電力が少なくなっています。
スタンバイ時にはPICのポートを使って、GPS専用に用意したDC-DCコンバータ（TPS61200使用、ストロベリーリナックス）のEN(イネーブル)端子を制御して電源をON/OFFします。
これによって、バックアップ電源(これは単四ｘ3本の電源に直結）のみが生きる状態にします。

（２）Gセンサー
2つのGセンサーは共にパワーセーブモードを持っています。
MMA7361Lは、SLEEP端子の制御で３μAまでに下げる事が出来ます。但し、通常動作電流も400μAですから、元々省電力仕様となっています。
KXM52-1050 は、PS端子（パワーセーブ）の制御で10μA以下となります。
両Gセンサー共に、スリープ／パワーセーブモードから通常モードへの復帰時間が、2msMax（MMA7361L)と1.6ms(KXM52)となっており、通常動作時にも両モードの切り替えを動的に制御することも可能かもしれません。

（３）温度センサー
電源をPICのポートから供給することで、動的に制御することにしました。
LM60は、チップ自体での消費電流は125μA程度と読み取れます。

（４）シャントレギュレータ
TL431は、Vref=2.495Vを安定に発生するためには、電流を最少1mA（Imin）流すことが必要です。
そこで、
R　=　(3.3-2.495)/1mA = 805 Ohm
となるので、今回2つのポートから１Kオームで駆動して、1mA以上を確保します。
この電流は、通常は流さずVref測定に同時期して制御することにします。
勿論、スタンバイ時には駆動しません。

（５）LCD
電源をPICのポートで制御します。電流は1mA以下のようです。

（６）PIC24F／CPU
パワースイッチにより、通常モードとスタンバイモードの切換えを行います。
スタンバイモードに入った場合には、全ての動作を停止します。
①　SDメモリへの書込みを終了させます
②　各デバイスをスタンバイモード用に設定します
　　　　GPSは、電源供給停止（DC-DCコンバータのEN端子制御）
　　　　Gセンサーは、パワーセーブモード
　　　　LCD/ 温度センサー／Vrefは電源供給停止
③　CPUクロックを内蔵のLPRCに切換え、Sleepモードとし再びパワースイッチが通常モードに切り替わるのを待ちます

従ってPICの電源は、常にDC-DCコンバータを使用して電池に接続されて電流が流れ続けます。
DC-DCコンバータは、GPSに使用したものと同じですが、PS端子(パワーセーブ）をCPUのポートで制御しようと考えています。

Data Logger ----- ソフトウェア

作成中

Data Logger ----- ソフトウェアソースコード

ソフトウェアの作成中

Data Logger ----- 参考文献

GPS　　GM316
SzParts.com
http://szparts.com/?pid=14708871

ケース　TB-56
テイシン電気株式会社
TB-56

オプティマイズ　(PIC24USB)
http://optimize.ath.cx/index.html
http://optimize.ath.cx/pic24usb/index.html

Strawberｒy Linux (LCD, G-sensor, DC-DC Converter)
http://strawberry-linux.com/
LCD
http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=27001

DC-DC
http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12010

秋月電子通商　（GPS, G-sensor)
http://akizukidenshi.com/catalog/default.aspx

G-sensor (KXM52-1050)
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01425/

FreeRTOS
http://www.freertos.org/

Microchip
http://www.microchip.com/
PIC24F256GA106
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en531071

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