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2015/08/24

プロテクト回路付きのリチウムイオン充電池を試してみる

バッテリは保管用のケース付きでした
先日作成したニポンの活性化装置。当初の目論見が外れ、場当たり的に単3形のニッケル水素充電池×2本を電源とするUSB充電器で運用するハメになりました。

このため効率が非常に悪く、ほぼ毎日電池交換が必要となる始末。これはよろしくないので、汎用電源は諦めてリチウムイオン充電池を使用した専用機を製作してみることにしました。

以前にもリチウムイオン充電池を使って掃除機の電池交換をしておりますが、その時に使用したのは何の保護回路もない真の生セル。掃除機であれば使用頻度も低く、思い立った時に充電すれば問題ありません。

けれども、今回企画しているのは点灯させたまま放置する照明装置。生セルでは過放電の心配があります。そこで今回は各種保護装置を内蔵したプロテクト回路付きのリチウムイオン充電池を選択してみました。

モノは評判がよろしい感じの"KeepPower P1835J"。18650サイズで3500mAhとなかなかの大容量で、パナソニックのセルが使用されているのだとか。また、過充電、過放電、過電流、ショートに対するプロテクト回路が内蔵されているため「うっかり過放電させてセルがお亡くなりに」なんてこともなさそう。

そして、上記写真の左側に写っているのが18650専用の電池ボックス。こちらは以前Aliexpressにて購入したモノで、確か1個で80円ぐらいだったと記憶しております。ただ、この電池ボックスは生セルのサイズを基準として製造されているため少々の不都合が生じます。

プロテクト回路の分だけ全長が数ミリ長いため、そのままでは電池ボックスに入りません。幸いにしてこの電池ボックスでは取り外し可能な板バネ方式の電極が採用されており、両極の端子を少しづつ潰すことで対処できました。

この他に必要なのは、白色LEDと抵抗器、銅線が少々といった感じ。LEDに関しては前回と同様にNSPW510HS-K1を使用しました。このLEDはVf(順電圧)が低く、リチウムイオン充電池×1本で点灯させるのに都合がよろしくなっております。

抵抗値の算出にはこちらのサイトを参考にさせていただきました。リチウムイオン充電池の最大電圧である4.2Vを基準として68Ωをチョイス。モノはいつもお世話になっている共立エレショップにて通販しました。

シンプルなLED点灯システム
後はサクサクとハンダ付けするだけなので、製作の詳細は割愛させていただきます。そんなこんなで完成したのがこちら。

電源と抵抗器、そしてLEDという究極に簡素化された回路となっております。スイッチすら付けていないので、電池をセットすれば点灯、外せば消灯というシンプルかつ明瞭な操作を実現しております。

ということでいきなりの実践投入。結果ですが11日を経過しても点灯を続けました。ランタイムは相当に伸びることを予想しておりましたがここまで行くとは。ただし、電源電圧の降下により、時間が経過するほどにLEDは暗くなります。

さすがに10日を超えると、ピュアクリスタルのボディ越しに見える光も弱々しくなり、消灯してしまったかと思えるほどに。これでは光触媒の活性化にも問題が出てきそうです。なので、ここで使用を中止して素直に充電しました。

抵抗値の計算でターゲット電圧を4.2Vに設定したのも後半で暗くなる原因のひとつではありますが、これが間違いであるとはいえません。抵抗値を少なめにすれば後半も明るくなりますが、初期段階で定格を大きく超える電流がLEDに流れることとなり、それはそれで問題だったりします。

さらに改良を加え、定電流回路を搭載するのもひとつの方法ではありますが、電源電圧とLEDのVfの関係が微妙すぎてこのままでは難しそう。LEDを2個直列にしてこの辺のLEDドライバを使用するのが現実的かも。

けれども、1周間も持てばピュアクリスタルのメンテナンスと重なるので、そのタイミングで充電するというのが分かりやすくてよろしい感じです。設計の不都合を運用でカバーするという訳ですな。

なお、今回使用したリチウムイオン充電池は国内で調達しています。輸送に関する規制の厳しいリチウムイオン充電池の生セルは海外通販すると到着まで時間がかかるうえ、円安の昨今では価格的な旨味もナシ。だったら、ということでAmazon.co.jpを利用しました。

あまりにニッチなニーズなので、直接的に役立つ可能性は少なそうですが、断片的情報として何かの役に立ちますれば。



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