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title: 卒業研究データ収集用メモ2022/01/17～

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# 卒業研究データ収集用メモ2022/01/17～
メンバー：鈴木, 堀
* [TC74HC4051APデータシート](https://www.chip1stop.com/pdf/product/TOSH/TC74HC4051AF_TC74HC4053AP_JA_DATASHEET_071001.PDF)

## 2022/01/11報告フィードバック
* 聞き手に配慮した知識共有がない。
* マルチプレクサのon抵抗を測る必要性を書く。根本的な理由。データシートにあるらしい。次回に反映すべき。
* 流れる電流の軽減が主目的。読み取り精度の向上は副次効果。
* バッテリーから流れてくる電流を計測。vccの途中にテスター?
* 従来より消費電力が軽減しているのは回路図見れば自明の理。具体的にどれだけ減っているのかは計測に必要あり。先生は計測すべきとの事。
* 過負荷が起こらない点は強い主張。使っていこう。
* 新しい回路を作ったのならそれについての詳しい説明をすべき。
* 計算で導ける抵抗値の誤差YESNOの実験は、ブロックとして使用出来る範囲の抵抗値を求めるための実験であるため、範囲を知れるようなデータ取りが必要。

## 2022/01/17実験項目
1. 俺らが作った回路で読み取り時の消費電力を計測。
2. ↑に加えてCU-Brickの読み取り時の消費電力を計測。
3. ブロックに適した抵抗の範囲を求める。(必要性は要検討)
4. on抵抗を調べる本当の理由。

### 実験1:俺らの回路の消費電力読み取り
具体的にどれだけ消費電力が減ったかを、読み取り時の電流の量から比べる。使う基準抵抗と計測抵抗、電源は同じにする。
回路としては、マルチプレクサ二つを使った1マス回路を作って、読み取り時に流れる電流を計測する。ダイオードは無しでやる。

### 実験2:CU-Brickの消費電力読み取り
具体的にどれだけ消費電力が減ったかを、読み取り時の電流の量から比べる。使う基準抵抗と計測抵抗、電源は同じにする。
使用する回路はCU-Brickのものをそのまま使う。マルチプレクサが使われている後半部分じゃなくて最初の列で計測する。


### 実験3:ブロックに適した抵抗値の範囲調査
#### 言われた事
誤差の範囲内で算出できる抵抗を求める実験だが、誤差は許容できなかった抵抗でも後の読み取り実験では高精度で読み取れた。
しかしだからといってこの実験をなかったことにしたらその抵抗群をブロックとして採用した理由が説明できないし、この実験を紹介したとしても読み取り精度がいい理由を納得のいく感じで説明できない。
また、実験で求められた誤差範囲内の抵抗値が正確に求められてないため、どこまでがブロックとして採用できる範囲なのか分からない。
だから、正確な範囲を求めるために再実験する必要がある。
#### 再実験の結果
| R_?の公称値（テスタでの実測値）[Ω]|Vs[V] |R_?の計算値[Ω] (5%)|差［Ω］| 誤差5%以内  |
| ---- | ---- | ----- | ----- | ---- |
|100k(100.1k)|0.013|127470|27k|No|
|20k(19740)|0.074|21910|2.2k|No|
|10k(9960)|0.160|9892|-68|Yes|
|7500(7400)|0.203|7614||Yes|
|6800(6750)|0.228|6764|-14|Yes|
|2200(2160)|0.607|2169|9|Yes|
|1500(1479)|0.804|1491.9|13|Yes|
|1000(993)|1.025|1038|45|Yes|
|820(810)|1.155|855(850)||NO(惜しい)|
|510(506)|1.482|537(531)|31|No(惜しい)|
|220(217)|1.977|250(227)|38|No|

ここで得られた結果から、もう一度読み取り精度を確かめる。



| 抵抗値 | 最大値 | 最小値 | 一個下との差 |
| -------- | -------- | -------- | -------- |
| 100k     | 4     | 3     | 19     |
| 20k     | 24     | 23     | 23     |
| 10k     | 48     | 47     | 14     |
| 7500     | 63     | 62     | 6     |
| 6800     | 70     | 69     | 116     |
| 2200     | 187     | 186    | 60     |
| 1500     | 247     | 247     | 72     |
| 1000     | 320     | 319     | 39     |
| 820     | 360     | 359     | 94     |
| 510     | 455     | 454     | 153     |
| 220     | 609     | 608     | none     |

```
#include"MicroBit.h"
#define TATE    1
#define YOKO    1
#define ID_READ_BUTTON  10
//読み取りボタンインスタンスのID7
#define MUX_READ    1
//マルチプレクサで拡張するピンの数
uint16_t board[TATE][YOKO];
MicroBit uBit;
MicroBitButton readButton(MICROBIT_PIN_P19, ID_READ_BUTTON, MICROBIT_BUTTON_ALL_EVENTS, PullUp);

//値変換
uint8_t SetNum(int blockNum){
        if(blockNum <= 0){
                return 0;
        }else if(blockNum <= 14 && blockNum >= 1){
                return 1; //100kΩ
        }else if(blockNum <= 35 && blockNum >= 15){
                return 2; //20kΩ
        }else if(blockNum <= 55 && blockNum >= 36){
                return 3; //10kΩ
        }else if(blockNum <= 66 && blockNum >= 56){
                return 4; //7.5kΩ
        }else if(blockNum <= 128 && blockNum >= 67){
                return 5; //6.8kΩ
        }else if(blockNum <= 217 && blockNum >= 129){
                return 6; //2.2kΩ
        }else if(blockNum <= 283 && blockNum >= 218){
                return 7; //1.5kΩ
        }else if(blockNum <= 340 && blockNum >= 284){
                return 8; //1.0kΩ
        }else if(blockNum <= 407 && blockNum >= 341){
                return 9; //820Ω
        }else if(blockNum <= 531 && blockNum >= 408){
                return 10; //510Ω
        }else if(blockNum <= 619 && blockNum >= 532){
                return 11; //220Ω
        }else{
            return 12;
        }
}

//読み取りルーチン
void read(){
    static MicroBitPin muxRead=uBit.io.P2;//マルチプレクサで読み取るピン
    //ここから読み取り
    for(int i = 0;i < YOKO; i++){//直接読み取り
        for(int j = 0;j < TATE; j++){
            board[i][j] = SetNum(muxRead.getAnalogValue());
        }
    }
}

//読み取りボタン押されたら実行
void OnButton(MicroBitEvent){
    uBit.display.disable();
    read();
    uBit.display.enable();
    //値を表示(デバッグ用)
    for(int i=0; i < TATE; i++){
        for(int j=0; j <YOKO; j++){
            uBit.serial.send(board[i][j]);
        }
        uBit.serial.send("\r\n\r\n");
    }
    uBit.serial.send("------------------------------------------------------");
    uBit.serial.send("\r\n\r\n");
}

int main(){
    uBit.init();
    //uBit.messageBus.listen(ID_READ_BUTTON, MICROBIT_BUTTON_EVT_CLICK,OnButton, MESSAGE_BUS_LISTENER_DROP_IF_BUSY);
    uBit.messageBus.listen(MICROBIT_ID_BUTTON_A, MICROBIT_BUTTON_EVT_CLICK, OnButton);
    while(true){
        uBit.sleep(1000);
    }
}
```


### 実験4:on抵抗を調査した理由
#### 言われた事
下記2つの理由よりもっと根本的な理由だと言われた。データシートを見れば分かると言われた(かも)。
* データシートより、on抵抗の値は温度で上下する。これも理由だったが、もっと別の理由もあると言われた。
* データシートより、データシートで用いられた電源が俺らの使ってた3.3vと違ったから、俺らが使った時のon抵抗に違いが出る。これも理由だったが、もっと別の理由もあると言われた。
#### 考え
* on抵抗は俺らが設計した回路が直列回路だから、読み取り値(分圧)を算出する上で考慮する必要がある。(これかもしれないが、根本的すぎる気がするしフィードバックの時に口に出してた気もする)
* 不良品か確かめなければならないから。


電圧(510Ω）2.48
電流　5.32
消費電力13.19

3.29
マルチプレクサ1
ダイオード＋Ver
2.94V
2.26mA

2.94
1092R
計算
2.67mA

マルチプレクサ2
2.94V
2.06mA
計算
2.49mA

2.49

2.92V
506+506+80+80=1172R

2.49*10^-3

ダイオードあり+マルチプレクサ二つの1マス回路
1181(W)

判別実験(new)
| 抵抗値 | 一回目 | 二回目 | 三回目 | 四回目 | 五回目 |
| -------- | -------- | -------- | -------- |
| 100k     |     |      |     |
| 20k     |      |      |     |
| 10k     |      |      |     |
| 7.5k     |      |      |    |
| 6.8k     |      |      |     |
| 2.2k     |      |      |     |
| 1.5k     |      |      |     |
| 1.0k     |      |      |     |
| 820     |      |      |     |
| 510     |      |      |     |
| 220     |      |      |     |


ダイオードあり+マルチプレクサ2個の1マス回路
基準抵抗:510Ω
計測抵抗:6.8kΩ
電圧:2.89v
0.2?V
電流:0.36mA
計算↓
電流:0.39mA

Ω: 6800+510+80+80= 7470R
0.36*10^-3*7470=2.6892V

2.89v / 7470R = 0.39mA

0.36mA * 2.89v = 1.0404*10^-3W
0.36mA * 2.69v = 0.97mW

7.58mA

2.20
8.48*10^-3*7310=61.99W
61.99/7=8.86W

8.48/7=1.21
1.21*10^-3*7310=

8.48mA

2.92

510Ω　６８００
0.18　2.45

# データ収集実験2022/01/19(水)
* ボードの電流を測定する時に、導線を切らなきゃいけないという結論に辿り着き、火曜に先生に聞いて許可をもらった。今日はボードの電流を計測して電力を計測する。
* 俺達が作った回路の方の電圧の測り方を間違えていたから測り直す。

ボード：

新回路：

# データ収集実験2022/01/24(月)
ボードの電流を計測する。
## 計測例１
![](https://i.imgur.com/05s5lyD.jpg)
結果：13.02mA 3.12v
二回目：9.51mA
vに関しては測り場所違うかも。電流は導線来たところで計測した。

## 計測例２
![](https://i.imgur.com/9JIURWm.jpg)
結果：11.8mA 3.12v
二回目：7.57mA
同上。

## 計測例３
![](https://i.imgur.com/FuqQLav.jpg)
結果：7.57mA 3.12v
二回目：7.57mA
同上。

## 実験3実験結果
判別表						
抵抗値	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目	
100k	1	1	1	1	1	100
20k	2	2	2	2	2	100
10k	3	3	3	3	3	100
7.5k	4	4	4	4	4	100
6.8k	5	5	5	5	5	100
2.2k	6	6	6	6	6	100
1.5k	7	7	7	7	7	100
1.0k	8	8	8	8	8	100
820	9	9	9	9	9	100
510	10	10	10	10	10	100
220	11	11	11	11	11	100

判別表
| 抵抗値 | 一回目 | 二回目 | 3回目 | 4回目 | 5回目 |
| -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- |
| 100k | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 20k | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 10k | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 7.5k | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 6.8k | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 2.2k | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 1.5k | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| 1.0k | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 820 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| 510 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 220| 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |


## 2022/02/03実験


| 個数 | 電流 | 電圧 | 合成抵抗 | 消費電力 |
| -------- | -------- | -------- | -------- | -------- |
| 0,1 | 7.57 |  |  |  |
| 2 | 7.80 |  |  |  |
| 3 | 8.04 |  |  |  |
| 4 | 8.26 |  |  |  |
| 5 | 8.26 |  |  |  |
| 6 | 8.48 |  |  |  |
| 7 | 8.70 |  |  |  |
| 8 | 8.93 |  |  |  |
| 9 | 9.13 |  |  |  |

9.13mA
812Ω
9.13mA/812=7.4V
7.4×9.13mA=0.068W

812[Ω]＊9.13mA = 

## 2022/02/09実験
| 抵抗 | 1回目 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- |
| 100k | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 20k | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 |
| 10k | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 | 47 |
| 7.5k | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 63 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 |
| 6.8k | 69 | 69 | 69 | 68 | 68 | 68 | 69 | 68 | 69 | 69 | 69 | 68 | 69 | 69 | 69 | 69 | 68 | 68 | 68 | 68 |
| 2.2k | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 | 186 |
| 1.5k | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 | 247 |
| 1.0k | 320 | 319 | 320 | 320 | 319 | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 | 319 | 319 | 319 | 319 | 320 | 320 | 320 |
| 820 | 359 | 359 | 360 | 360 | 360 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 | 359 |
| 510 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 | 458 |
| 220 | 611 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 | 612 |
| 180 | 643 | 643 | 643 | 643 | 643 | 643 | 644 | 643 | 643 | 644 | 644 | 643 | 643 | 643 | 643 | 644 | 643 | 644 | 643 | 644 |
| 150 | 671 | 671 | 671 | 671 | 671 | 671 | 671 | 671 | 671 | 670 | 670 | 670 | 670 | 670 | 671 | 671 | 671 | 671 | 671 | 670 |
| 120 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 |
| 100 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 722 | 721 | 722 | 722 | 722 | 721 | 721 | 722 | 722 |
| 47 | 791 | 791 | 791 | 791 | 791 | 791 | 791 | 791 | 792 | 791 | 791 | 792 | 791 | 792 | 792 | 791 | 791 | 791 | 792 | 791 |