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100均のソーラーアクセントライトの電池を取り出す

 Arduinoを小さな太陽電池と電気二重層コンデンサで動かす話の続きです。

 しばらく運転してみた結果ですが、
 前日が晴れなら、コンデンサが充分に充電されるので翌朝まで動き続けることが可能でした。この調子で何日も連続運転が出来るかと思っていたら、そううまくはいきません。雨の降るような暗い日は、昼間に充分に蓄電にすることが出来ないため、夜の間に止まってしまいました。このあたりの状況は電池電圧をEEPROMに書き込んでいるので、記録に残っていました。

▼朝まで電池が持たなかった
20151208graph.png
 午前3時頃に電池が空になっています。当然CPUもここで停止します。

 一度電源断でプログラムの実行が止まってしまった時に、明るくなったらシステムが自動的に再起動してくれるといろいろと好都合です。しかし、DC-DCコンバーターの起動の問題などがあって、そんなにうまく運転再開にはなりません。

 解決策として第一に浮かぶのは、もっと省エネなCPUをDC-DCコンバーター無しで動かす方法です。たぶんこれが王道だと思います。でもこの場合、慣れ親しんだArduinoを捨てて別の処理系に乗り換えないといけません。ということで、これはちょっとすぐには出来そうにありません。

 次に浮かぶのがもっと電池の容量を増やすことです。電気二重層コンデンサは大容量といっても、化学反応を使った二次電池にはとうていかないません。ということでニッケル水素電池で動かすことにしました。

 そのために、ダイソーでソーラーアクセントライトを購入!

▼ダイソーのソーラーアクセントライト
ソーラーアクセントライト
 4つ買います。合計432円です。

▼試運転
試運転
 不良品に当ると話がややこしくなるので、試運転して光ることを確認します。この後はお約束の分解。

▼ニッケル水素電池を取り出す。
ニッケル水素電池 1.2V80mAh
 取り出した電池を3個直列にして使うことにしました。ニッケル水素電池は満充電すると1.5Vくらいまで電圧が上がるので、3個直列だと最大4.5Vです。これくらいの電圧が使い易そうです。なお電池の容量は80mAhです。

▼太陽電池と併用してArduinoを動かす
ニッケル水素電池でArduinoを動かす
 電気二重層コンデンサをニッケル水素電池に置き換えました。これでかなり余裕を持った運転が可能になるはずです。なお回路図は以前のものと同じです。

 この状態でしばらく運転することにします。それと、ソーラーアクセントライトに付いていた太陽電池を捨てるのはもったいないので、活用方法を考えないといけません。

参考:蓄えられるエネルギーの比較などの覚え書き
・電気二重層コンデンサ2F 5Vの場合
 全エネルギーは 1/2 * C * V^2 なので、25J = 25 Ws (ワットセカンド)
 なお電圧が低くなるとDC-DCコンバーターが動かなくなる。なので、上記のエネルギーがすべて利用できるわけではありません。

・ニッケル水素電池 3.6V, 80mAhの場合
 エネルギーは V * I * 3600秒 = 1037 Ws

 つまりこの条件では、ニッケル水素電池は電気二重層コンデンサの40倍以上のエネルギーを蓄えることが出来る。

 但し、ニッケル水素電池の充放電回数は有限(500回程度)なので、定期的な交換が必要。一方で、電気二重層コンデンサの充放電回数に制限は無いので定期的な交換は不要。とは言っても電気二重層コンデンサの寿命は電解コンデンサと同程度なので、永遠に使うことは出来ない。
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私もそこで困っています

電池切れから夜が明け、明るくなったところで再稼働とならない問題(?)ですね。同じくソーラーでArduino(Pro Mini)はOKだがBluetoothがダメ、とかいうのもありました。ある程度以上電力供給が可能になるまでソーラーからの出力を遮断する回路、とかで回避できるんでしょうか?

re:私もそこで困っています

Sekitakovichさん、今晩は。

明るくなっても、DC-DCコンバーターがうまく立ち上がらない。例え立ち上がっても、CPUがちょっと動くと電源電圧が下がってブラウンアウトのリセットがかかってそこでループしている、とかやっかいですよね。

私はCPUはぎりぎりのところで何とか生かしておくと、いう作戦で行こうと思っていますが、どうなることやらです。
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