きっちくんのブログ一覧

先日嫁さんが、自宅の玄関階段の所が暗いので、そこに置くソーラーライトが欲しいと言い出しました。
しかも、可愛いのが良いだとか。
それで、近くのホームセンターで売っていた、ソーラーライトを購入したのですが、このタイプの物は鑑賞用として作られているので、
階段を照らすほどの明かりがまったくありません。
でも、せっかく買ったので、どうにか活用できないかな？という事で、少し勉強を始めた電子回路で改造してみる事にしました。
ヾ(ﾟ∀ﾟ)ﾉ ﾊｲﾊｲ!


今回は、少しステップアップして、オペアンプやトランジスタなどを使って回路を組んでみます。

回路の動作としては、ソーラーパネルで発電した電気を電池に充電して、周囲が暗くなるとLEDを発光させます。
また、充電電池は過放電に弱いので、電圧が一定の値よりも下がると回路をOFFにします。
さらに、ソーラーパネルからの充電で電池電圧が一定まで回復すると回路をONにします。

で、素人なりに思考錯誤して考えた回路がこれです。
①ソーラーパネルは９V２５０mAで、発電電流測定用に０．１Ωの抵抗を取り付け。
②充電電池は1.2V2000mAhを4本直列接続
③過放電防止回路（電池電圧が4VでOFF、4.7VでON）
④照度検出回路（ヒステリシス機能、検出照度調整機能）
⑤過放電防止回路と照度検出回路の両方がON（HI）の時に、MOS-FETに電流が流れる。
⑥定電流回路（0.64V÷3.2Ω＝200mA）
回路図が完成したので、実際の配線を考えてみました。



基板図も何とか完成したので、実際に組んでいきたい所ですが、実際に組んでから動かないとか、思った通りの動作がしないといけないので、ブレッドボードに仮組みしてテストをしてみます。

また、動作がおかしい時の原因を調べ易い様に、各機能ごとにテストをしていきます。
まずは、電圧検出回路の機能からです。
この時、初めてオペアンプを使うので、緊張の瞬間です。
今まではネットで色々調べて、回路図を考えての自分の理論上では旨くいっているはず。。。
電圧を低い所から徐々に上げていきます．．．
予定通りの電圧で点灯。
電圧を徐々に下げて行くと、こちらも予定の電圧で消灯。
バッチリです。(∩´∀｀)∩
右側は定電流回路のテストです。
　
各機能の動作が確認できたので、全体でのテストです。


全てのテストが成功したので、ユニバーサル基板に組みました。


完成した基板と充電電池をボックスに設置して配線したところ。


ソーラーパネルをケースに蝶番で固定しました。
パネルの裏についているのは、電流測定用の0.1Ωの抵抗です。


角度が３０度になるように、ステーで調整して固定。


ケースの前側から、出力用のケーブルを出しています。
左側の穴の奥には、CDSが取り付けてあります。


照明用のLEDは、スペースの関係で、LEDの足を短く切って半田付けしています。


元々はこんな感じになっていて、蓋の上部に小さなソーラパネルがついていて、蓋の中に制御回路とニッカド電池が１本はいっていました。

今回は、LEDに外部から電源を供給するので、蓋についてある灯り拡散用のケースを本体側に固定して、その中にLEDを仕込みました。

配線は裏側から穴を開けて通しました。


全ての、配線が終わって、CDSの部分を指で塞いで点灯。
超眩しいです。+（0ﾟ・∀・） + ﾜｸﾃｶ +
これで階段も明るく照らせます。

ということで、ソーラーライトの改造は完成です。

ちなみに、晴天の日に充電すると夜中の１２時を過ぎても点灯していました。
雨の日は、1時間ぐらいで消灯してしまいます。

以前からLEDを使っての工作などをしていたのですが、動作テストの時などは15VのACアダプタから整流ダイオードを通して約14.4V位でしていました。
でも、これだと電圧が変化した時のテストが出来なかったり、いろいろと不便だったので、出力可変の出来る電源を造る事にしました。
といっても、電子回路についての知識はほぼ素人なので、とりあえずキットなどを使って、勉強しつつ完成させてみようと言う方向で。。。。。

という事で、今回使うのは m9(ﾟдﾟ)っｺﾚﾀﾞ!!
↑秋月電子通商　の　大容量出力可変安定化電源キット
キットの回路はこんな感じになってます↓


今回は、小型化して工具箱に入れても邪魔にならないように造りたいので、不要なパーツを外して、車の電圧に合わせて抵抗値も変更します。

変更後の回路図↓

変更した箇所は、
入力はDCにするので、ﾌﾞﾘｯｼﾞﾀﾞｲｵｰﾄﾞとC1が不要。
D1は出力ｺﾝﾃﾞﾝｻ(C4､C5)が25μF以下なので不要。
D2は調整端子ｺﾝﾃﾞﾝｻ(C3)が10μFで出力電圧が25V以下なので不要。
抵抗VR1･R2は、VR1(500Ω)とVR2(2kΩ)に変更する
VR1(500Ω)での変動幅は3.13V（微調整用）
VR2(2kΩ)での変動幅は12.50V（粗調整用）
よって、VOUTは1.25V～16.88Vまでリニアに変動可能になります。

回路図が決まったので、基板図の方です

青線が基板裏側の配線で、赤線が表側に出る配線です。
回路図と基板図では左右反転しています。

購入したキット
大容量出力可変安定化電源キット ＬＭ３５０Ｔ使用 最大３Ａ

内容は、
・三端子ﾚｷﾞｭﾚｰﾀ（LM350T）
・半固定抵抗（1ｋΩ）
・金属皮膜抵抗（200Ω、750Ω、1.5kΩ、2ｋΩ）
・整流用ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ（10D-1)
・ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻ（0.1μF)
・電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ（10μF、1000μF）
・専用基板（AE-350）

追加で購入した部品

・半固定抵抗（500Ω、2ｋΩ）
・ヒートシンク（24*18*17㎜）
・ＤＣジャック

以上で、部品がそろったので実際に作成します。
まず最初に、三端子ﾚｷﾞｭﾚｰﾀは結構熱を発するのでヒートシンクをCPU用の熱伝導グリスを塗って貼り付けておきます。


半田付けを終えてとりあえずテストしてみます。

思った通りに電圧が変化するので成功です(∩´∀｀)∩ﾜｰｲ

元の専用基板との比較

結構小さくて、使いやすく出来たので、満足です。(・∀・)ｲｲﾈ!!