マイコンの消費電力は、駆動電圧に(本当に)大きく影響される

前回に続いて、そもそもの目的であるマイコンが一生懸命働いている時の電流値を、このUSB電流電圧チェッカーで測定していきます。

ATtiny85でオルゴールを演奏→4.5V駆動から、3.7Vと5.5Vに変更

先ずは、ブレッドボード上にマイコン(ATtiny85)を使ったオルゴール回路を組んでみました。供給している電圧は約4.5V。

オルゴール45V
写真なので(当たり前だけど)音は聞こえませんが、オルゴール音楽が流れている状態です。

この時、回路に流れている電流は24mAとなっています。想像していた以上に大きな電流が流れてた。意外と消費電力が大きいのね。

ここで電圧を変えてみます。ATtiny85の動作電圧は、2.7V~5.5V。なので上は5.5Vに設定。

下は、最終的にはこのオルゴール回路をボタン電池CR2032で駆動する予定なので、その公証電圧である3.0Vで測定することに。

ところが、このUSB電流電圧チェッカーが動作する下限電圧は3.7Vだったんです。これ以下になると、ディスプレーの表示が消えてしまいます(ATtiny85は駆動していても)。

ということで、下は3.7V(左側)、上は5.5V(右側)で電流値を測定したのがこちらの写真。

オルゴール3755V
5.5Vの時の電流は31mAと、4.5Vの時からそれほど上昇していないけど、逆に3.7Vに下げた時の電流は、4.5Vの時の24mAから、その約1/5の5mAへと大きく下がってる。

電圧を下げれば、マイコンの消費電力を大きく低減することが出来るってことかな?

ATtiny85でオルゴール演奏とLED制御→4.5V駆動から、3.7Vと5.5Vに変更

続いて、ATtiny85でのオルゴール演奏に加えて、ATtiny13でATtiny85とLEDを制御する回路を組み、これを4.5Vで駆動して電流を測定します。

オルゴールLED45V
電流値は33mA。マイコンが2個になったのと、更にLEDも加わったので当然大きくなります。

これを、最初のオルゴール回路と同じく、電圧を3.7Vと5.5Vに変更して測定。

オルゴールLED3755V
5.5Vの時の電流は45mA、3.7Vの時の電流は9mAとなりました。

積算電流値(mAh)を測定する

ところで実際には、回路に流れる電流というよりも、消費電力が知りたかったんです。もっと言えば、CR2032でどれくらいの時間、駆動できるのかを知りたい。

ということで、時間を掛けて積算電流値(mAh)を測定してみようと思います。

ATtiny13とATtiny85とで、LEDとオルゴールを制御する回路に、USB電流電圧チェッカーが機能する下限電圧の3.7Vをかけて、3時間後、そして4時間半後の積算電流値を測定しました。

373V
1時間あたりの積算電流値は、約30mAhとなっています。思っていたより消費電力が大きいかな。

因みに、CR2032の標準容量は220mAhです。CR2032の電圧は3Vなので(3.7Vの値と)比較するのが間違っていますが、それでも敢えて考えてみると、7時間程度しか駆動できない計算に。

ところが、ここで気づいたのは、駆動電圧の小さな変動が、流れる電流の大きさに大きく影響するということ。そして、積算電流値においては、もっと大きな影響を与えているようなんです。

上で電圧は3.7Vと書いていますが、実際の駆動電圧は表示されている通り3.73Vです。DC-DCコンバータの出力電圧の設定が細かく出来ないので、3.7Vではなく3.73Vになっています。

そこで、もう1段階下げて3.69VにしてもUSB電流電圧チェッカーは機能するようなので、こちらで測定してみると、電流は6mAまで下がります。

ボタン電池のCR2032でも、マイコンを結構長時間駆動させることが可能(だと思う)

この状態で、再び3時間後と4.5時間後の積算電流値を測定してみました。

369V
なんと、1時間あたりの積算電流値は、約6mAh程度まで下がっています。電圧が0.04V下がっただけで、1時間あたりの積算電流値は約30mAhから約6mAhへと、大幅ダウンです。

うーん、まあ、このUSB電流電圧チェッカーの測定結果に、どれくらいの信頼を置けるかは分からない部分もあるけどね。

それでも、CR2032の電圧である3Vでこの回路を駆動するとなると、消費電力は極端に少なくなりそうだなってのは、今回の測定結果から容易に想像出来そうです。

本当に感覚的な話で、何の根拠もないのが申し訳ないけど、ざっくり最低でも100時間位は駆動することが出来るんじゃないかな。

というのが、今回の測定から得られた結論(もの凄く曖昧だけど)。


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