秋月の電子キット −凾u制御 超急速充電器の実験及びアップグレード
参考文献
ＣＱ出版社の、秋月の電子キットを作ろう、及び
組み立てキットに入っている取り扱い説明書などを参考にさせていただきました。
記
衝動買いでニッケル水素電池を買ってしまい何か役に立てなければと思っていた所で
充電器の記事を読み、作ろうと思い始めました。
どうせ作るなら少しは良い物を、と思い、いろいろ考えたのです。
どんなものにするか。
- なるべく簡単に出来るもの
- アウトドアーでも使えるよう、高能率なもの
- 充電を出来るだけ短時間に、する
- 充電出来るセル数を簡単に変更出来るようなもの
２〜４を満たすにはスイッチング方式しか無い
幸いに秋月のスイッチング電源(ペアキット)を持っていたのでこれを使用する
仕様が決まった、設計は夜、寝ながら考えるだけ
最近は横になったら考える暇なく眠ってしまう様だ．．．
毎日思考錯誤のくりかえしが続き、実験また実験の日々が続く
苦労の末やっと回路が出来た、ひさひぶりに快感を感じた。
−凾u制御 超急速充電器、配線図
(１．２５Ａ×９０分 ２セル〜４セル仕様)
回路の特徴及び説明
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電源入力は電池のセル数に関係ないのですが１．５Ｖ／１セル＋６ボルト以上必要
３０V、まで掛けられます、
図の仕様は２セル〜４セルになっていますので、１２Vでも大丈夫です。
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スイッチング電源部の働き
Tr4 のコレクタの電位を検出し、一定の電圧を Tr4 に供給します、
1KΩVr を回して Tr4 のエミッタ、コレクタ間の電圧を１．５Vになるようにセットします。
セル数や電流に関係なく １．５Ｖを維持するようになります。
これで１．５アンペア流しても付属の放熱器でＯＫです
セル数が多い場合はスイッチング電源IC の６番ピンと GND 間に抵抗を入れて電圧を上げて調節します。
Tr6 の安定化電源
これがないと入力電圧を替える度に V+ の抵抗を替える事になります、定電流ダイオードでツェナーダイオードに電流を与えてますので入力電圧を大幅に替えられます。
ただし定電流を維持できるのはこの回路では１４V以上です、このダイオードは５V前後の残留？電圧が有るからです、１４V以下は普通の抵抗と同じような特性でした。
定電圧ダイオードのドライブ電流ですからまったく問題ありません、
(ただしこの回路では、です)
定電流ダイオードは秋葉原の若松通商で見つけました、石塚電気製との事１００V まで掛けられるとの事でしたが、定格容量３００ｍＷを超えると良くないですね
充電器部分の回路で変更になった部分は
- V+ の抵抗が200Ωになった。
- RS を 0.2Ωになるよう並列に抵抗を数本加えた。
- 逆流防止ダイオードを少し大きくした。
- 充電器の電源入力が二系統になりますからパターンをカットしてＴｒ４のエミッタ及び１５０Ωの抵抗をＩＣの電源と分離しこちらにスイッチング電源の出力をつなぎ、さらにコレクタへ電圧センスを接続します。ＩＣ側の電源は７．８V の定電圧を接続です。
配線図に一部誤りが有ります、Ｇと書いてあるＬＥＤですがこれは７．８Ｖ側へ書くべきでした、元々基板ではそうなっています。
コーヒーブレーク
秋月の放電器のキットも買って有るがまだ組み立ててないので、我が家の超ローテク放電器をここにご紹介しておきます。
これでも結構電流は安定します、写っていませんがテスターもつないでます
電池の電圧を見張ってなければ過放電の危険があります。
１２Ｖ２３Ｗの電球です
組み立て時の注意
スイッチング電源部
ペアキットの基板に電源の入出力部側でない方へ、ＩＣを１個だけ取り付けます。
説明書では、ＩＣを上から見て右へまげて取り付けるようにシルク印刷されていますが
体裁を気にする人は曲げたくないと思う方も居られるかと想いますが。
それでは、どうする
ＩＣをバらして分かったのですが、７番８番ピンは、コイルの延長がピンになっている
したがって曲げや引っ張りには大変強い事が分かりました
そこで７番と８番ピンをＩＣが基板に対して平行になるように
曲げて１番から６番ピンが基板にらくに入るように加工します
基板とＩＣの底面は余裕があるのでラジペンなどで簡単に加工出来ます。
基板のあまった部分には
配線図から組み立てキットには無い部分を組み込みます
ランドやパターンをカットして必要なパターンを確保します
４セル以下の時で入力電圧が一定の場合は定電圧回路は必要有りません
例、入力電圧１４Ｖの場合のＶ＋への抵抗の算出
(１４Ｖ−５)÷０．０１５Ａ＝６００Ω このぐらいで良いと思います
電池ホルダー
急速充電の場合は電池ホルダーは良い物を使用する。
１Ａぐらいでも接触不良などで接触部やカシメ部で発熱し(−凾u)の検出不良の原因になります
この二つは秋葉原で購入出来ます。
左側のは普通のパーツ屋で売っていますがあまりお勧め出来ません
右側は秋月に有ります、
こちらもカシメ部分が接触不良ぎみになりますが、
絶縁体が耐熱性らしく半田付けしても変形しませんので、
ハトメとラグを半田で固定すれば完璧になります。
完成した基板です
二つの基板をドッキングして
裏側で基板間の配線を済ませて、完成です。
左側のスイッチングＩＣも基板に平行に付いていますね
後は適当な箱に収めて完成です。
使ってみた結果
- 1Ｖ／セルまで放電させたパナソニックのＨＨＲ３ＧＳ１５５０ｍＡ×４セル
- 同じく 1Ｖ／セルまで放電させたＧＰ１７００ｍＡｈ×４セル
- ０．８Ａ×６０分間放電したＧＰ１７００ｍＡｈ×２セル
以上の結果、９０分のタイムアウトより早めに充電完了となっていますので１．２５Ａの充電電流は適当であったようです
電池の温度について一言
充電終了時にはかなり熱く成ります、メーカーや種類によって
多少の差があると想いますが、終了した直後さわった、かんじでは
カン酒のあつかんぐらいでした、温度計があれば測定したのですが
こんなに熱くなるとは想いませんでした、急速充電ですから
熱くなってあたりまえなんですね、良い勉強になりました。
充電中の電池の環境について
充電中はなるべく触らないほうが良いと想います
たえず触ったりすると、周囲温度が変化したのと同じ事になり
電圧勾配が変わり−ΔＶの検出誤差に関係する可能性が有ります。
またアウトドアーでの充電は直射日光をさけ強い風にさらさぬよう配慮します。
１２月２５日 電池容量低下
電池 = ニッケル水素電池、単三ＧＰ１７００ｍＡｈ
４本１組で使用していたがどう言うわけか２組の内１本ずつ容量が低下した電池を見つけ
たので、その容量低下どうしを１組として３Ｖ機器に使用して様子を見た。
使っているうちにさらに低下しだした、普通なら１０時間ぐらい持つのですが、１時間で使用
不能になる事態になり、これで終わりかな、と思っていた。
しかし低下した理由が分からないのが気になり、いろいろ考えた末、すこし荒っぽいが追い充電
を繰り返して見ることにした。
１回目 １．２５Ａの充電で １５分ぐらいで充電完了 １０分間放置。
２回目 １．２５Ａの充電で １０分ぐらいで充電完了 １０分間放置。
３回目 １．２５Ａの充電で １０分ぐらいで充電完了 １０分間放置。
４回目 １．２５Ａの充電で ここで３０分以上時間が経過しても充電完了にならず４０分
経過した時点で電池温度の上昇などで強制終了させた。
ここで電池温度が冷めるまで放置し、同じ機器に使用してみた。
結果は見事買ったときと同じぐらいの容量を回復した。
機器はオートリバースのハンデイカセットだったので止まるまで使用した、時間を記録した分け
ではないので何時間動いたか分からなかったが翌日とまっているのを確認した。
ここまで放電させると電池に良くないのだが．．．。
改めて充電したら １．２５Ａの充電で８５分で充電完了となり充電特性が新品同様となった。
容量低下の理由は未だ分かりませんが、普通に使用して急に１本だけ容量低下の場合は追い充電
の繰り返しで回復する事が分かった。
過放電保護付きポータブル外部電源
また、使い込んでいくうちに、何か出ましたらこの場にて、再度の、結果報告といたします。
なにか不明な点が有りましたらメールにてどうぞ、私の分かる範囲でお答えします。
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