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36V/20Aを安全に測る、ガルバニック絶縁付きのオープンソース電力モニター

電源の電圧、電流、電力をリアルタイムで計測したい場面は電子工作に多い。しかし市販のUSBテスターは5V/3A程度が上限で、電源ユニットやバッテリー充電回路の計測には使えない。nitefood氏が開発した「OPSUM(Open PSU Meter)」は、36V/20Aまでの計測に対応するオープンソースの電力モニターだ。ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアのすべてがGitHubで公開されている。

OPSUMはESP32-S3とTexas InstrumentsのINA226電流/電圧センサーを組み合わせた構成だ。INA226はI2C接続の16ビットADCで、シャント抵抗の両端の電圧から電流を、バス電圧から電源電圧を同時に計測する。12Vや24Vのモーター駆動回路、リチウムイオンバッテリーパックの充放電監視、太陽光パネルの出力確認など、USBテスターの範囲外にある計測に対応する。

安全面の設計にも力が入っている。計測回路とUSB/コンピューター側をガルバニック絶縁で分離し、計測対象の高電圧がPCに回り込むことを防ぐ。入力には逆極性保護も備え、配線を逆に接続しても回路を壊さない。電流の測定精度を高めるために、シャント抵抗にはケルビンセンシング(4端子法)を採用した。配線の接触抵抗が測定値に影響しにくい方式だ。

ファームウェアの更新はガルバニック絶縁されたUSB経由のDFU(Device Firmware Update)モードで安全に実行できる。計測中にファームウェアを書き換えるリスクを減らす仕組みだ。

リポジトリにはKiCadの回路図とPCBデータ(hardware)、3Dプリント可能なエンクロージャー(enclosure)、ファームウェアソースコード(src)、通信プロトコルの仕様書(protocol-specs)が含まれる。自分で基板を発注してケースを印刷すれば、市販品に頼らず高電圧対応の電力モニターを手に入れられる。

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FabScene編集部

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