今回使用した太陽電池はこちら
  アルミフレーム付太陽電池パネル(ソーラーパネル)[50W]OPSM−SF0050
  *秋月電子カタログ
  http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-04996/

 充電するもの
  小型シール鉛蓄電池[12V36Ah]U1−36NE
  http://akizukidenshi.com/catalog/g/gB-04960/

 最初は、市販のコントローラーで動作実験
  PV-1212D1A 未来舎 ソーラーコントローラー
  *日本イーテック
  http://www.etech-japan.com/product/dokuritu/controller_powertite.html
  
  配線はイメージはこんな感じ
  
  一応、この状態での充電と放電されていることを確認しました。
  *コントローラーの仕様なのか分かりませんがチャージ状況の確認にパラメータが多いために時間が掛かります。
  
  今回、作成するのはコントローラー部分になります。
  ・太陽電池からバッテリーに充電する
  の他に目標として、バス停に設置することを想定して
  ・充電した電気を使って夜間に点灯を行う
  昼間は充電、夜間は放電という回路を作成してみたいと思います。

  太陽電池から充電する際に、鉛電池に限らず決められた電圧・決められた電流を守って充電する必要があります。一般的な鉛蓄電池では10時間率または20時間率の充電が推奨されていて、これは電池の容量の1/10〜1/20程度の電流で10時間〜20時間掛けて充電することを意味します。また、どんな場合でも超えてはいけない電圧があり、通常15.5Vです。これを越えると爆発する危険が出てきます。
 このようなことがおきないように電圧の制限をする回路が必要になります。また、太陽電池側の電圧が低くなると鉛電池から太陽電池側へ逆電流が流れることで太陽電池が劣化するおそれがあります。これらを頭に入れて回路を構成していきます。

参考サイト
http://as76.net/emv/s_hatuden.php
秋月電子通商の「実験室用精密級定電圧電源キット」を改良して作成しているため部品を一つ一つ買うよりは安く済む。
 *サイトの方にも説明があるがこのキットの回路は間違っています!!動作はすると思うので間違いとまではいかないのかもしれないが
 回路は太陽電池からの18〜20Vを14.5V程度に落とし、鉛蓄電池に充電する回路。IC723で太陽電池の電圧と基準の電圧を比べている。この基準電圧は可変抵抗VR2によって決めることが可能。
 次に、放電回路ですが、先ほどのサイトにも放電回路が書かれているのですが、リレーを使用した制御回路になっています。リレーを使用すると回路を駆動させるだけで電気を食ってしまいます。なので、ここまで大きな回路ではないものを目指します。

参考サイト
http://www.mars.dti.ne.jp/~ogura/e_hobby/s_light.html
*このページの中の回路図を開いてみてください

この回路だけで充電、放電を制御しています。素子が少ないですね。こちらの回路はTL431の右側にある抵抗でTL431に加える電圧を決めています。この電圧が基準電圧になります。そして、放電側の回路図の上の方になります。回路は単純明快、左のトランジスタのB-E間に0.65V以上掛かるときはLEDがOFF、0.65Vを下回るとLEDがONになる回路です。
0.65Vより下=太陽電池が発電していない夜間
この回路があれば十分ですね。さっそく採用です。
ということで、先の秋月のキットなどこれらを購入



  • 実験室用 定電圧安定化電源キット(パワートランジスタ仕様)
  • 整流用ショットキーダイオード(30V1A)1S3
  • シャント・レギュレータ TL431 (10個入)
  • 照度センサ(フォトトランジスタ) NJL7502L 2個入

*ダイオードは逆電流防止用、照度センサは放電の制御がうまくいかなかった時用

 これらが到着後、回路をブレッドボード上に構成。
回路図は こちら
 配線には
  :電源ライン
  黒:GND
  :回路(なるべく同じ色を近くに置かない)
  :放電用回路
 このようにわかりやすいように色分けしてあります。さらに、動作確認用LED(太陽光出力()、太陽>バッテリー確認()、放電モード切替())を追加で配置しています。
 LED():太陽光の発生電圧が大きいほど点灯
 LED():太陽光>バッテリー
実際に動作させたものがこちらになります。


問題点
・バッテリーに流れる電流値が少ないため充電に時間が掛かるだろう(実際に計ってはいない)
→ICに流せる電流も決まっている
・周りの街灯だけでも0.65Vを越え、夜間でも点灯しない可能性がある。
→実際外がどの程度明るいのか調べる必要あり

赤外センサを用いて夜間+人感知のシステムにすると省電力に出来る?

戻る