電子工作のアーカイブ

ソーラーポータブルUSB電源にはエネループを使っていましたが、
稼働時間や充電時間の問題から
鉛蓄電池を使った物を作りました。

太陽電池はコストの問題から
前の物を流用します。

現在は充電のみで
放電（DCDCコンバータ）などは
未作成未実装です。

使った鉛蓄電池は
秋月電子通商で販売している
完全密封型鉛蓄電池 （１２Ｖ２．６Ａｈ）　ＷＰ２．６－１２
を使用。

周りには熱対策に
エアーパッキン（プチプチ）を巻いています。

使用しているヒューズは５Aの物を使用。
充電回路も元のものを流用し、
分圧抵抗とプログラムを変更してあります。

表面は

一部、ケース（YM-250）のフィルムが残っていますが、
左からバッテリ入出力、
充電スイッチ
MPPT制御LEDです。

充電スイッチは
MPPT内の分圧抵抗で非動作時でも
0.1mAほど分圧抵抗で消費してしまうので
通常使用であればつけなくても問題無いと思いますが、
長期保存などするときなどの為に付けました。

現在はバッテリ入出力に
シガーソケットを付けて
そこからUSBに変換して
USB充電ケーブルで携帯などを
充電しています。

趣味の太陽光発電

最近、ゲリラ豪雨が多く、
突然の雷が多いと電化製品が
心配になります。

そこで、自室内、パソコンやテレビなどには
雷サージ対応のタップを使っています。

LANにはLAN用のサージプロテクターを購入しました。

電源用のサージプロテクタはいろんなタイプがありますが、
サージプロテクタの正体はZNR（バリスタ）という素子です。

ZNR（バリスタ）にはバリスタ電圧があり、
バリスタ電圧以上は電圧が出ないように保護します。
ただし、ZNR（バリスタ）は想定以上のサージが侵入すると壊れて
導通状態になるのでヒューズが必要です。

市販品の場合サージによってZNR（バリスタ）
が破壊されるとヒューズが切れるのでバリスタに付いている
LEDが点かなくなります。

市販品同等の回路図

通常はZNR(バリスタ)は絶縁状態ですが、
定格を超えたサージが侵入すると壊れて導通のとなり
ヒューズが切れるので、LEDは点かなくなります。

ZNRのデータシートなどではのようになっています。

ヒューズがライン上にありますが、
私はコチラの方が良いと思います。
この場合、バリスタが破壊されるとヒューズが切れて
完全に電流を遮断します。
ただし、ヒューズの定格を通常の使用で超える場合は
上の回路図の方が良いです。

またアースが取れる場合は

アースで使用しているヒューズは通常の電流ヒューズでは無く
温度ヒューズ（100℃ぐらい）を使ってZNRに密着させます。

AC100Vの時はバリスタ電圧は２00Vぐらいが使われている様です。
ヒューズは一般のタップが1200W程度なので1200W÷100Vで
12Aですが余裕をみて１５から２０Aのヒューズが良いと思います。
ただし、自作などされる場合は自己責任で行って下さい。

ソーラーポータブルUSB電源にソーラーパネルを追加しました。

上面

側面

外観はアルミ製のケースに取手を付けてます。
ケースはタカチのYM-250。
前はABS樹脂のケースを使用していましたが、
使っていたアモルファスパネルがダメになったので
ケースを変更しました。
ABSは紫外線に弱いので屋外での使用は避けたほうが良い
と言われています。

内部には
エネループ２セル×４
MPPT回路
５V昇圧回路
などが有ります。

ブロック図

ソーラーパネルは通販でなく大須のタケイムセンで売っていた
SparkFun　開放電圧8V短絡電流310mA PRT-07840
通販では千石電商が扱っています。

DC-DCコンバータは自作で
コンバータICにはLT1302-5を使用。
このICの場合、電圧設定に抵抗を使わなくても
５Vが出ますので回路が簡単です。
ただし、入手性が悪く海外のサイトを利用するので
送料が約３０００円($30)掛かります。

LT1302は2V～となっていますが
実際は１．４Vぐらいから昇圧を開始しますので
過放電に気をつける必要が有ります。

充電制御はMPPTで行っています。
夏の炎天下では700mA流れました。
ただ、曇ってしまうと100mAぐらいなります。
充電完了は単純に電圧のみで行っていて、
設定電圧は3.0Vです。
元々、2.9Vにしてありましたが、充電が完了すると電圧低下が
起こってしまうので3.0Vにしました。
MPPT 充電専用コントローラーの製作でも3.0Vでトリクル充電するようです。
トリクル充電はデューティー比を下げて行うのですが、
プログラムが公開されていないのでわかりませんので、
とりあえず充電完了を検出してもPWMを止めず
デューティー比2%ぐらいで様子を見てみます。

中は

右側エネループの下には発泡スチロールをひいてます。
これは熱がエメループに伝わりにくくするためです。
炎天下に置きっ放しにするとしたからも熱が伝わるので。
ちなみに上にはエアーパッキン(プチプチ)を置いています。
プチプチも断熱材になるので使いました。

あと、中やソーラーパネルの接着剤には
エポキシ系の接着剤が良いです。
出来れば硬化６０分タイプ。
５分タイプだとすぐに固まって便利なのですが、
熱や水に弱い様で、取れるときはポロッと取れます。
また、セメダインのスーパーXは水などに強く屋外でも使えますが、
長い間使用していると接着が弱くなり
ペリペリ剥がせるようになってしまうので向きません。

５V固定の昇圧回路で
ニッケル水素充電池２本で使えるて
500mA以上の昇圧ICを探していたら
LT1302-5が見つかりました。

リニアテクノロジーは前に
ノートパソコン用昇圧電源のときに
LT1170を使いました。

LT1302では
静止電流が200μA。
５V時600mAは出せるので
今回は使用したいと思います。

ところが、
取り扱っているショップがありません
のでリニアテクノロジーのweb直販を利用しました。

http://www.linear-tech.co.jp/purchase/

上のクレジットカードでの購入から。

ただし、
ある程度の英語力が必要。
送料が約30ドル掛かるのがデメリットです。

あと届くのが１週間以上かかりました。
運送会社はFeDexでした。
ちなみにアメリカからの途中経過はこちら

今回はDIPパッケージの在庫が１つしか無かったので
DIPを１つとSOパッケージを３つ買いました。
大体４ドルぐらい。

DIPは使ってしまったので
SOを使って昇圧回路を作りました。
回路はMinty Boostの回路どうりに
作りました。

２つ作ったのですが、
とりあえず１個目、
携帯ゲーム機の中で電気を喰うPSPで
実験してみました。

一応、2.0Vから動作とデータシートには書いてあったので
可変電源で2.5Vから電圧を絞ってもPSPの充電が
切れません。

1.7Vぐらいまでは動作するようです。

２個目は少し小型化しました。

SOパッケージは保護のためエポキシ樹脂で固めてあります。

ポータブル5V電源用の充電回路を探していたら
MPPTという方法がありました。

MPPTは主にソーラーパネルで使われていますが
ソーラーパネルの最大出力ポイント(MPP)を
追従します。

今回は簡単なMPPT充電回路を紹介します。

回路図など元ネタはこちら
なんでも作っちゃう、かも。　MPPT太陽電池充電器(5)

これにショッキーバリアダイオードと
２セルの電池に接続するので分圧抵抗を追加しました。
あと、追従電圧をアモルファスの60%から80%にプログラムの
定数を変更しました。

ソーラー側の分圧抵抗は
SparkFun Electronics – Solar Cell Large – 2.5W
最大電圧が約９Vなので余裕を見て１０Vとしましたが、
ちょうど良い抵抗がなかったので330KΩと100KΩを使いました。
この場合11Vが最大電圧になってしまいますがこれでいきます。

パーツは共立電子エレショップで
登録されていない2.5VレギュレータやリセットICはダミーデータ
を突っ込んで購入しました。

作ったMPPT充電コントローラはこれ

ちなみにこれは２号機の修正後です。
最初に作った１号機は4.8Vアモルファスソーラーパネル(CNS715)用
に作ったので分圧抵抗値も違いますし、配線などが汚いので
２号機を作成しました。

最初は全然MPPT効果がありませんでした。
ショッキーバリアダイオード(SBD)直接100mAとすると
MPPT経由だと60mAぐらいに電流が流れません。

PICのプログラムやらいろいろ弄りましたが
ダメでした。
MPPTや～めたと思い充電制御だけ(PWMのDUTY100%)にしてもダメ
と回路図をよーく見るとスイッチングトランジスタ2SA1020のエミッタとコレクタが逆になっていました。
ということで2SA1020と付け替えた後が上の写真です。

これで充電電流を計ると
SBD直接だと188mA
MPPT経由だと270mA流れていました。

一応、
2.9V(1セルでは1.45V)になると充電が停止されますが、
2.9では弱いのか暗くなった後電圧を測ったら２．７台まで下がっていました。
充電完了電圧は3.0Vが良いように思います。

あと、MPPTの場合弱い日光では充電できません。
日光が弱い場合、ソーラーパネルの電圧を維持しようと
デューティー比を小さくして出力側の電圧が下がってしまい、
電池との電圧差がなくなってしまい充電されません。

しかし、直射日光下では効果を発揮するので
ポータブル5V電源で使用しています。