電流計の切替回路について教えてください。

質問

PICの勉強に次のような物の製作を検討中です。
＊＊＊仕様＊＊＊
1＊入力電源：12Vマイナス・アース車 アクセサリー電源
1.1＊10AのヒューズかCPを経由する。
2＊出力電源：5.1V 3A（秋月電子HRD05003）を2個
2.1＊末端はUSB-Aメスを2個とし、それぞれ3A供給する。
3＊タクトSWで各USBの電圧・電流計を表示切替
3.1＊デジタル電圧計＝2線式（並列にプラス/マイナス）
3.2＊デジタル電流計＝3線式（駆動用に電源プラス/電流計測用に負荷マイナス/駆動用、電流計測用に電源マイナス）
3.3＊非表示側のUSBも5.1Vを供給する。
4＊照明を兼ねてUSBに5.1Vが供給されたらLED（青）でそれぞれ点灯する。
5＊表示選択されているUSB側をLED（赤）で点灯する。

一番問題視しているのは仕様3です。
PICを使って電圧計はSSRで切り替えるとして、電流計はパワーリレーで切り替えるしか思いつかないのですが、相応しい部品や回路をアドバイスしていただきたいです。
5.1V 3Aに耐えられるゴツいSWは考えてなく、なるべくコンパクトに仕上げたく部品（回路）を模索中です。
よろしくお願いします。

回答No.2

tadys · ベストアンサー

通常のSSRは直流回路には使用できません。
（ONは出来ますが、OFFにするには電流をゼロにする必要が有ります。）
直流で使用するには直流用のSSRが必要です。
電圧計の切り替えにはCD4053Bのようなアナログマルチプレクサを使うのが良いです。
http://www.digikey.jp/product-detail/ja/CD4053BE/296-2059-5-ND/67309

電流計の切り替えにリレーを使用すると一つの回路に3個の接点が必要になります。
お勧めできませんね。

電流の測定には電流センス用のICを使用することをお勧めします。
電流センスICはプラスの線に流れる電流をマイナスの線に対する電圧に変換します。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-07300/
この出力を適当な電圧に増幅して電圧計に接続すれば電流を表示できます。
電流センス用の抵抗とICを接続するには4端子法を使用するなどの注意が必要です。
http://www.molecularscience.jp/research/5/5_1.html

PICを使うのであれば、AD変換器つきのPICを使うことで電圧を読み取ってLCD表示器などへ表示できます。
入力の切り替えもPICの内部で出来るので回路が簡単になります。

自動車の１２V電源には色々な原因（例えばエンジンのスタート時）で予期せぬサージが発生することがあります。
このサージの電圧は５０～１００Vにもなる事が有るので、十分な対策をしていないと故障の原因になります。
http://www.keisokuten.jp/file.php?id=3591

お礼

聞いたことがない名称が続々出てきました。
WEBでも良く見かけるA/D変換が理に適っていそうですね。
ということで「リレーでの表示切替」は止めます。
サージも不安なのでひとまず簡単に1回路分だけ仮製作して、
様子を見ながら教えていただいた部品や測定、切替方法を勉強して本製作したいと思います。
ご回答ありがとうございました。

回答No.3

koujikuu

PICで電流、電圧を測定する場合、A/D変換ポートが10以上あるので、SSR,リレーでの切り換えは不要です、PIC内部でA/D変換ポート（測定箇所）の切り換えをするだけです
（電圧計）　抵抗分圧しPIC動作電圧以下にしてA/D変換
（電流計）　0.1Ω抵抗の両端電圧をOPアンプで増幅して、A/D変換
「PIC 電圧計　電流計」で製作記事を検索して下さい。

簡単に電圧、電流を表示できる「ＵＳＢ簡易電圧・電流チェッカー」というのもあります
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-09382/

お礼

ご回答ありがとうございます。
スマホの充電の様子がわかり易いので、似た様な「ＵＳＢ簡易電圧・電流チェッカー」を自宅で毎日使用しています。車でも充電する機会が増えてきたので車載用（据え置き）も欲しくなり、今回の製作を検討しました。
電圧、電流が固定表示のこの製品は良いですね。ひとまずコレを使うかもしれません。

回答No.1

mdmp2

電流の通路に接点をもうけるのではなく、低い値の抵抗を接続して、その抵抗に流れる電流によって発生する電圧を測定すると良いと思います。
抵抗による電圧降下は最大電流を流したとき出力電圧の1/100 くらいで良いでしょう。
たぶん抵抗による電圧降下を嫌うと思いますが、電流計を入れても電圧降下は起きます。

抵抗の両端はどちらもアースから浮いていて、電流計を接続するのに不都合だと思います。一方をアースレベルにしたいなら、抵抗は電流の帰路に入れます。

切り替えは電圧と同じ方法が使えます。

クランプ電流計を使用する手もありますが、クランプ電流計で直流電流を測定するときは、測定前にゼロ合わせが必要です。

切り替えについては、SSR よりアナログスイッチがお勧めです。秋月で安価で入手できます。

お礼

なんとなくわかるのですが、なにぶん電気は趣味なメカ屋なので。
もっとアナログスイッチなど調べてみます。
回答ありがとうございました。