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  AVデジタルパネルメーター自作   【最終更新2016/08/19】
バッテリ−の状態が目で見える、キャンパー必須のアイテム。

運転中でもチェック可能なオーバヘッドAVパネルメーター。
Aはアンペア、Vはボルト

左側メイン、右サブ、電圧、電流計
放電はマイナス表示

画像の状態はキーオンACC位置。エンジン未起動。
マウスオンでアイドリング充電中

電圧計は市販品を使えるので簡単ですが電流については大電流なので測定は少しの知識と工夫が必要です。

下記はこのページ内の見たい部分に直接リンクしています。
サブバッテリ用AVパネルメーター
必要なシャント抵抗の選択
VVFケーブルでシャント抵抗を自作
チップ抵抗でシャント抵抗を作る
LED電圧計の3線式に改造、フルカラープレートに埋め込み加工
オーバヘッドAVパネルメーターを設置する
コントロールボックス側のAVパネルメータ   
コントロールボックスの製作  (別ページに移動します)

シャント式電流計とは
回路に流れる電流を直列に負荷に影響しない微小抵抗を入れて抵抗の両端電圧を測定し、指示値を電流値として読み替えるものです。デジタル電圧計では数字を読み替えるだけなので不自然さはありません。大電流が正確に測定可能となります。

メーターの種類と選択: 電流計は200mVスケールの物を選択します。(一般的に種類が多い為) PM128の電源は?:
  • 電源は測定電源と共用負荷、独立電源を使用する事とある。
    絶縁型DCDCコンバータを使うのが一般的。ですが消費電流が問題です。暗電流測定できるようにするには別電源を使用する。幸いにPM128の消費電流は1mA程度?なので9Vの乾電池を使用する事にする。006Pタイプもしくは単3乾電池6個を採用する。
    マイクロリレーでACC連動、充電SW連動で必要な時点でのみ表示とすれば乾電池の消耗は抑えられる。又、暗電流を測定可能とする為、強制SWも置く。
必要なシャント抵抗器の値
  1. PM128メーターは200mVでフルスケール(199.9mV)ですので199.9Aと読み替えるわけです。
     
  2. 200mV-200Aと云う事になります。 セルモーター時は100A以上流れるので200A必要と云う事。
    R=0.2V/200A  その時の抵抗値は0.001Ω=1mΩという微小抵抗になります。
     
  3. サブバッテリー用も同様でよいのですが19.99Aフルスケールとすると10mA単位まで表示可能となります。
    私の場合は20A以上測定する事は有りませんのでこれでよいと云う事。R=0.2V/20 10mΩです。
    逆に言えば10mΩに20A流すと0.2Vの電圧降下が発生すると云う事。挿入損失として4Wが無駄になる。
  4. 200A、20Aに耐える容量が必要です。
    市販品を探すには 200A-200mV 20A-200mV と表示のあるものを選択する必要がありますが実際には同じものはまずありません。表示値をR=I/Eとして計算し1mΩ、10mΩとなるものを探します。
    75A 75mV →1mΩ◎→アマゾンで クランキング時では容量不足
  5. サブバッテリー用は適当な市販品が見つからないが。10mΩ1Wとかチップ抵抗で代用すれば簡単。 また10Aまでで良ければ超安価なデジタルテスターを改造するのも一案。
  6. シャント抵抗を自作する。電気工事用電線VVFケーブルを使った電線の線路抵抗を利用。
    シャント抵抗の自作が難しいと思われるのはこの微小抵抗値がテスターでは直接計れないからです。
    サブバッテリは20Aに耐えれば充分ですが0.001Ωを使用するほうが損失としては少ない。
    下記で作り方の詳細
VVFケーブルでシャント抵抗を自作 大電流測定の為のシャント抵抗は高価です。なので自作します。
  • 材料はVVFケーブル(一般的な屋内電気配線ケーブル)。この線路電気抵抗をシャント抵抗とするものです。
  • 4端子法で微小抵抗に流れる電流をフルスケール10Aのテスターで測定しながら両端の電圧を別のテスターで200mV電圧を読み値をあわせ、長さを決定します。
  • メインバッテリ用0.001Ω、サブバッテリ用0.01Ωの2個作ります。
  • VVF2.0 2芯の許容電流値は23Aです。常用範囲では充分ですが3芯が少し余裕あり。セルモーター時のみ100A以上流れます。 電線の参考サイト 【主要電線の電気抵抗及び抵抗率】
  • 定電圧可変電源、デジタルテスター2台と適当な50W5Ω程度の抵抗負荷抵抗などがあれば正確なデジタル電流計が安価に作れます。使用予定の【液晶デジタルパネルメーターPM-128】¥700-単3、6個用電池ホルダー、電池ホック、配線少々 を測定に使っても良い
難易度4:★★★★
 ■ シャント抵抗作る  ・ テストしてみる
電線の線路抵抗を利用します。

微小抵抗はこの4端子法という測定法で正確に作れます。

左図で正確に長さが決定可能になります。

熱による抵抗値の変化が少ない5A以下の電流で調整が良い。
VVF2ミリ2本345mm メインバッテリー用 1mΩ。

電線電気抵抗参考サイトです。
使用する電線はホームセンターで購入できます。
計算値では2.0φVVF電線で182mmですが、校正値は172mm。
2本使用し倍の長さがより確度が上がります。ですがメーカーやバラつきにより誤差が有ります。
VVF2.0の電線許容電流値は30A程度2本で60A。短いし問題はないと思います。セルモーター回し過ぎるとちょっと温まるかも。
裏画像は安全を兼ねて2本束ねて345mmの実使用の物です。
メインバッテリー用
校正中
購入した200mVパネルメーター又はテスター200mVが2台必要です。1台で繋ぎ替えるのは誤差が出る。
右は直列に繋いだテスターの10A電流計の指示値
二重線で345mmとなった。
左はPM-128と同じ200mVレンジのテスターをシャント抵抗両端接続した指示値。
負荷は5Ω50Wセメント抵抗など手持ちで。ホットプレートで代用可。
右側の電流指示値を信用して長さを調整し1.7mVとした。→1.7A
(これが4端子法での測定です)
 普通車などではセル回転時200Aを超える場合もあり表示が消える場合があります。メーターに問題は有りませんが安全の為にはVVF2.6線を2本560mmくらいでよいようです。(4端子法で前後決定下さい) "タロベイ"様レポート
メインバッテリ用完成品。
端子部は6mm丸端子2個合わせでしっかり半田付けしました。
VVF2mmを3本並列です。2.6φ2本の方が作りやすいと思いますが手持ちの2mmで作ったものです。
長さは三重線で535mmですが5ミリで5%程度誤差が出ます。ご自分で実測測定される事をお勧めします。
計算の通りには行きません。
端子部のひげはメーターへの両端電圧測定用リード線です。
*今回負荷抵抗は1.6mmステンレス線を100斤の陶器の花瓶に23回程度巻いた物を使用。12Vで5Aくらい流れます。(ロールオーバー画像)
サブバッテリー用 10mΩ
単線で1760mm 画像は先端を半田付け往復で880mm。
右下に見えているのは中国製の945円のシャント抵抗50A50mV0.5%これと電圧値を比較してみた。ほぼ同じであった。(桁は違う)

直列に接続したテスター20A電流計でも 確認は出来ます。

注:電線は規格品であり、メーカーにより大差は無いと思われますがテスターが2台あれば簡単に校正出来ますので是非、ご自分で測定し長さを決定される事をお勧めします
簡単校正  PM-128 は015を表示しています。メーターは200mV電圧計なので1.5Aと読み替えます.。小数点桁、極性表示未設定です。

なおテスターは中国製1000円程度のもの秋月電子などで売られているもの

画像の電池は単3、6個使用です。
サブバッテリ用電圧、電流計
メイン、サブバッテリー電流電圧計 サブバッテリ電流電圧計

最初に作ったものです。

メータ枠は木切れをくり貫いて取付。
メインバッテリー用が必要なければこの様なサブバッテリ専用でも。
シャント抵抗挿入場所と配線図 接続図

シャント抵抗はバッテリのマイナス側に配線するのが基本です。旧車ではアナログアンメーターが装備されている車がありました。PM128では放電時-表示されます。
PM128ジャンパー設定:小数点位置、極性(−)表示有無設定は図中記載。電源はそれぞれに絶縁独立電源を使用する。共用は不可

配線:シャント抵抗と液晶パネルメータPM128のVin GD間の配線は2芯ツイストワイヤとします。必ずシャント抵抗の根元に接続する事。LANケーブルなど細い線で5mくらいでも問題は無い。ツイストワイヤはノイズに強い。
 バッテリマイナス端子に取付る  
バマイナス端子を外す時ッテリバックアップが必要 左のコイル状がサブバッテリー用の電線シャント。裏画像がメインバッテリシャント白いものです。
いずれも新たな電極ターミナル(480円)を取付、電線シャントをつなぎ、既存のボデーアースハーネスに繋ぎます。

外すときは機器初期化防止に電源バックアップを忘れずに
細い捩り線が200mVデジタルパネルメーターに接続される配線です。LANケーブルの1ペアツイストを使用。途中コネクターで接続しています。
詳細取付はメイン、サブバッテリーツイン床下搭載
 ■ チップ抵抗でシャント抵抗を作る 小型サブバッテリではおすすめ
ブログで紹介したものです

精密級10mΩチップ抵抗を4個使用します。
1個では1WですがW数を2倍に稼ぐ為

20mΩを並列にするのも可

画像の様な作り方で作りましたが好きな様に。 

これを標準抵抗として大容量電線シャント抵抗を自作する方法も有り
 出来上がり。

仕上げは収縮チューブで保護します。
抵抗部分は放熱の為、開けておく。

このチップ抵抗は電流検出用途なので1%誤差との事。

許容電流は10A程度は可能と思います。メインバッテリに使用すると多分瞬時に焼損するかも。10A連続では0.01*10=0.1Wのはずなのですが長時間通電すると焼けてくる(膨らんで)ので5SQケーブルを直近で半田付けし熱を逃がしてやる。充電電流20Aくらいまでは問題なく使用できる。
 PM-128の電源について 
バックアップ電源 PM128の独立電源単3乾電池6個のホルダー

単純ですがこれが一番。
通常は絶縁型DCDCを使いますが欠点はDCDC電源の消費電流が大きい事。暗電流測定の時には差引しなければなりません。エンジン起動中はACC連動の超小型リレーで動作させれば乾電池の消費はLCDの1mAのみ。強制オンスイッチで暗電流やスターター電流も測定可能となります。最終配線図参照
アース側シャントでは2個分電源並列しても問題は無い。秋月Q&Aではそれぞれ独立電源必要とある。
コントロールパネル側AVパネルメーター
画像はアイドリング中。
静止時は全消灯
強制ONSWで暗電流やスターター電流も測定可能。ACC連動自動表示。
車中泊時など出力メインSWオンで表示。
メインバッテリ2.0A充電。サブバッテリ3.6A充電中。
14.4Vメインバッテリ電圧。14.2Vサブバッテリ端子電圧。
右下はサブバッテリ昇圧走行充電器PIC操作パネルの電圧表示
オーバヘッドAVメーターがあればこのメーターは必要ありません。
 デジタル電圧計  視認性の良い小型LEDを使用
画像はフルカラープレートのスイッチカバー(フルカラーブランクチップ)を加工しLED電圧計を取付けたもの。
ドリルとカッターナイフでくり貫き、固定はホットメルト。樹脂は柔らかく加工は簡単です。
画像はメインバッテリ用2線式。

3線式だと、電源をACC、サブBat切替表示、自動点灯表示が可能になります。
フレッシュレートが早いものが良い
秋月電子
小型2線式LEDデジタル電圧計(パネルメータ)3桁表示 DC3〜20V(オートレンジ) を3線式に改造
左側のチップダイオードを除き、赤の電源線を画像の場所に移動する。新たに白の測定線を追加する。

改造完成画像です。ブログで改造方法の詳細があります
 多機能オーバヘッドAVパネルメーター の制作  2013/05/20〜
オーバヘッド電流電圧計 機能概要
運転中でもサブバッテリ、メインバッテリの電流、電圧を監視可能とする

エンジン起動後などACCオンの状態で表示します。電流計は液晶(LCD)、電圧計はLED表示とする。電流計をLCDとするのは低消費電流、簡易的にキーオフ時の暗電流やクランキング電流も測定出来る様LCDには乾電池電源とし、強制LCD電源オンSWを設置する。

メーターの電源、測定点
LCD絶縁電源は9V UM3*6乾電池。オンオフはACC連動用ミニチュアリレーLED電圧計3線式はヤフオクで入手(LED 3線式で検索)。秋月2→3線式に改造も可能←ブログに解説コントローラー部にも同様に設置しています。(シャント根元で分岐並列接続)
完成取付画像・こんな感じのものを作ります サンバイザーに100均ステンレスパイプをインシュロックで取付したものにAVモニターを釣り提げました。自発光しない液晶はUSBライトで補助します。
左側は走行用バッテリ電圧は14.3Vで4.2A充電中
右側はサブ。14.2V2.75Aで充電中

これを見ると一目瞭然で、電気の状態が目で見る事が出来る様になります。
オルタネーターはさらにこの合計電流プラスエンジン点火装置や補器類に必要な電流も発電していることになります。
(概略ACC位置の電流をプラスした値です。)
オレンジ枠内が上の画像 バッテリー部とオーバヘッドパネルメーター全回路図
オレンジ内が上の画像です。

シャント抵抗のアース共用は不可。

コントローラボックス内のAVパネルメーター部分の詳細は10A級昇圧走行充電PIC版を見て下さい。シャント抵抗は共用しています。
 主要部品表 秋月電子などで揃います。
PM128 2個
LED電圧計2個 (内1個は3線式)
1mm収縮チューブ適量
リレーY14H-1C-12DS
小電流ダイオード1N4148(2076A) 2個
UM3*6個用電池ホルダー、電池ホック
2Pターミナルブロック
ピンヘッダー、ピンソケット 暗電流測定用ミニSW
RJ45モジュラージャック2個、カテゴリ5LANケーブル5m
シャント抵抗1mΩ、10mΩ
PWBオーバヘッド用、バッテリー側用
その他配線材料など
電圧計、電流計のリード線をピンヘッダーに半田付けしますが細かい作業です。収縮チューブで絶縁保護します。動作確認後ホットメルトで固定します。
配線はそれぞれごく細い線で大丈夫です。

コネクタ基板PWB領布します。
PCBEで描いた接続基板図。配線図の緑枠部分です。

基板サイズは70*23 24*24
出来上がった基板。(2作目)
接続はピンソケット、ピンヘッダーを使用します。長くなる配線ケーブルは市販LANケーブルを使用しRJ45コネクタを使用します。
右側のRJ45ソケット基板はバッテリ側配線に使用します

基板領布あります・無償配布有り。
基板化しなければ蜘蛛の巣配線になる。右側のRJ45コネクタ基板からサブバッテリ、メインサブのシャント抵抗へ配線する。

 PM128電源が何故乾電池?
   絶縁型DCDCコンバータを使用しない理由は
暗電流を何時でも測定できるようにしたかったからです。
DCDCコンバータなどの絶縁電源を用意するとその電源が必要となります。ACC、サブからとればよいと一見思いますが、メイン、サブいずれも暗電流を測定するには測定メーター用に必要な別電源を用意する必要があります。
そのために乾電池を使用しました。乾電池でもPM128の消費電流は1mA以下で問題はない。1年位は持つ。通常時はACC連動SW(リレー)を使用しACC、サブいずれか電源がオンの時に測定用電源がオンとなり電流測定が可能となります。
暗電流については強制オンSWを設けることにより何時でも測定が可能となります。実際の暗電流測定ではメインはほぼ零(0.09mA以下)。サブは10mA(0.01)と表示されました。サブはPIC基板、【何時でもパワーウィンドウ】などの待機電流です。
裏側はフロントガラス越しに見える。
(実際は黒アセテート布絶縁テーピングした為見えません)。

ケーブルはLANカテゴリ5でコントロールパネル、バッテリと接続。(RJ45モジュラジャック使用)
最初の試作はメーターなどへはダイレクトに接続するバラック的な空中配線ですが最終版ではRJ45モジュラージャックなどコネクタ基板を作成しました
基板化完了2015/12/10
マウスオン画像は最初空中配線の状態のものです。下記のコネクタ基板もセットにした基板を無償配布します。
RJ-45コネクタPWBバッテリー側

端切れのLANケーブルを50cmlくらい用意します。
RJ45モジュラージャック基盤に差すピンソケットを半田付けします。収縮チューブ、ホットメルトアセテートテープなどで保護、絶縁固定します。ピンアサインを間違えないように。
 念のためケーブルのカラーを確認しておきます。標準的なカテゴリ5のカラーコードです。
 テストの方法 配線本数が多く確実にステップバイステップで進めよう
 オーバヘッドパネル単体でまずテスト
  1. 9V乾電池を接続し強制スイッチオンでLCDが表示するか?表示がランダムに表示するのが正常。小数点がメインは1桁目、88.8とかサブは88.8とか。
  2. ACCの+、-に12Vを接続すると左側メインの電圧計に正常表示するか?サブの電圧計は0.00Vと表示されるか?→サブバッテリからのRJ45 5番に電圧が掛かると表示される。
  3. 以下順次テスト方法記載いたします。→↓
LANケーブルは市販の一般的なカテゴリ5を使用します。必要な長さは配線経路を実測し購入しておきます。
バッテリー側にはモジュラージャックからメイン、サブのシャント抵抗へ、サブそれぞれ1番,2番(白橙、橙) 3番,4番(白緑、青)を接続します。サブバッテリ電圧計用の線は5番(白青)8番はGND 以下順次テストしながら配線します。
LCD電源9Vの強制オンスイッチを入れた正常な状態。

ノイズを拾ってランダムな表示をする(正常です)それぞれの端子をショートするとゼロ表示する。
AVパネルメーターテストの手順。
  1. 4mケーブル+バッテリ側RJ45ジャック付接続ケーブルを接続し、LCD強制SWオンにした状態です。表示はランダムです。
  2. 小数点が設定どおりか確認しておきます。
  3. ACCに12Vを+、-接続すると左側メインバッテリLED電圧が電圧表示されます。サブバッテリLED電圧計は00.0Vと表示されます。
  4. 3. のまま、8番茶にマイナス12V、5番白青に+を接続すると右側のサブバッテリLED電圧計は電圧表示されます。(チェックは9V乾電池で代用可)
  5. 1番白橙と2番橙をショートすると左側LCD電流計が00.0と表示されます。
  6. 3番白緑と4番青をショートすると右側LCD電流計が0.00と表示されます。
  7. 左右電圧計の校正。同じ電源で同一電圧であるか確認しておく(0.1V単位の誤差は無視)
  以上の状態まで成功すればメイン&サブのシャント抵抗に接続して下さい。放電は-表示。充電は極性表示されません。
サブバッテリー電圧計に接続する5番に接続する前に1A以下のヒューズを必ず入れ、ケーブル以降の配線のショートを保護して下さい。 
 結果の検討
  • ・暗い時は液晶表示が見えなくなるが100均USBフレキシブルスポットライトで解決。常時必要なものでも無いのでこれで充分。
  • PM128 2個使用時の秋月電子の注意書きでは電源共用不可ですが、この事例では共通化しても問題は発生しません。
  •  
  • ・±表示可能(充放電)。最小桁はドリフト有り(チラつきがあり不正確です。)
    結果的にメインでは0.1A単位がドリフト。サブは0.01A単位がドリフトとなります。実用上問題は無い。
  • .起動から走行中の変化、充電制御車の電圧電流の変化などが目視できます。
  • .電線シャント抵抗でも実用上充分な精度です。精度はシャント抵抗に使用したテスターの精度に依存。
  • 1%程度か。総合5%誤差としても実用上問題無い
  • .消費電流:LCDは1mA以下で、100均単3電池でも充分長持ちします。LED電圧計は10mA消費ですが電源はバッテリなのでまず気にする迄もない。。
  • .ACC連動12VリレーでLCD、電圧計共に自動点灯表示するのは重宝する。
  • シャント抵抗はVVF2.6の2重線(VVF2.6-2C)で長さ560ミリで0.001Ωとなるようです。実際には4端子法で調整決定して下さい。”タロベイ”さんからのレポート。

    ・オーバヘッド表示ユニットは中空配線をプリント基板化した結果配線がすっきり見やすく整理が出来た。
     
  • ・液晶デジタルパネルメーターは自発光せず、気に入らないという向きにはバックライト付又はLEDパネルメーターを採用しなければならないが、問題はメーター用電源である。それぞれに小さな容量の絶縁型DCDCが必要となる為、コストアップになる。同時にその消費電流が2個分0.5Aくらい見ておかなくてはならない。


  •  2013/04/24 新設記事 2013/05/14追加訂正 2013/05/17ダッシュボード設置追加
  •  2013/12/16取付位置オーバヘッドに変更画像追加 2014/03/11 200A越えのレポート掲載
     2014/05/06接続ケーブルLANに変更、絶縁電源に変更。→後日廃止、乾電池電源に戻す。
     2014/10/17表示を全てACC連動自動点灯、消灯に変更、液晶PM128にACC連動白色スポット照明追加
     2015/11/13基板化完成 2016/01/28 基板化手直し完了完了。
     2016/01/30LANケーブル配線の詳細な説明、テスト方法を追記しました。
  •  2016/04/07 基板2作目に画像差し替えました。
  •  2016/10/22 PWB3作目に画像差換えました。文章一部訂正

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