秋月ファンクラブ掲示板

daruma(2021/01/12 Tue 11:30) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^7: エナジーハーベストな回路

沈まぬように。

  1. [5185] たいへんご無沙汰しました。
    inara1さん、今もここをご覧でしょうか。
    この掲示板、本来の趣旨とは離れた投稿が並んですっかり様変わりしてしまいました。

    前ネタ『電池交換無しにLED』の発端になった「電源を繋がなくても動き続けるもの」の発想は、回路全体を動かすにはそれなりの電源が必要ということで「置くだけ充電」を提案いただきましたが、今回もその課題にとらわれています。

    写真は100均でかなり以前から売っている「首振り人形」です。開けてみましたら、予想通り小さな太陽電池で発振させてコイルに流し磁石の付いた電気ブランコを動かすものでした。これ自体で完結して動きはしますが、これをなにかに応用するだけの余力は無いようです。

    昔、中学校の理科室の棚に『ラジオメーター』が埃を被っていました。片面を黒くした薄い金属片をプロペラにして太陽光で温まると回転するものです。
    https://ameblo.jp/castorgiken/entry-12550665148.html
    まさにこれの電子回路版ですね。

    ７月に『トラ技SPESIALサスティナブル・マイクロワット回路の研究』
    https://www.cqpub.co.jp/trs/index.htm
    を本屋で見つけて買ってみましたが、回路例もいくつか載ってたものの、記事全体が2008〜2015の再録で既に今日的ではないのかなとも思いました。

    LEDを光らせたり音を出したりといった回路全体を動かすにはそれなりの電源が必要ですから、センサー周りだけを分離して、その出力を受けてなにかをする回路は別に(もちろん外部電源有りで)設けることにすればどうでしょう。

    「サスティナブル」「マイクロワット」それに「エナジーハーベスト」といったキーワードから、以前使ったTWELITEの、
    https://mono-wireless.com/jp/products/TWE-EH/index.html
    に思い至りました。
    最低限、発電されたら電波を出す、できればなにかのセンサーを付けてその状態を電波に乗せ(または電波をON/OFFし)て、それを外部で受信してアクションを起こすというのはどうでしょう。

    「なにをしたいのか」をもっと具体化してから相談と思いながら考えが進みません。inara1さんのご意見をいただけないでしょうか。    エナジーハーベストな回路     daruma 2020/09/21 14:27 *
    1. [5231] 具体的にネタの方向は定まらないのですが、なにか実験ができればとTWELITEの「加速度センサー無線タグ」と「ソーラー電源管理モジュール」
      https://mono-wireless.com/jp/products/TWE-Lite-2525A/index.html
      https://mono-wireless.com/jp/products/TWE-EH-SOLAR/index.html
      を買ってみました。

      センサー無線タグはTWELITEに加速度センサーが付いたもので、CR2032電池を抱かせると送信頻度にもよりますが年単位で動作し続けるようです。
      以前TWELITEでいろいろ連作したときに残っていたTWELITE DIPで受信側を作って実験したところ、LEDがセンサーに応じて点灯することは確かめられました。

      電源モジュールは、小さなソーラーパネルで得られた電力を安定出力させるもので、蓄電用のキャパシタを付加することもできます。

      電池を使わずソーラーで無線タグを駆動しようとしましたが、単純に電源出力を電池の代わりに供給するだけではだめでした。
      電源モジュールを制御する信号を２本TWELITEから繋ぐ必要があって、問い合わせたところセンサータグ上のTWELITEからは全ピンが外接用ピンに出ているわけではなく直接配線するしかないこと、加えて動作するだけの電力供給は無理そうとのことでした。あくまで単体のTWELITEに繋ぐことを想定しているということです。

      ネタの方向が定まっているわけではないので、このセンサータグを使うことはあきらめて送信側にもTWELITE DIPを使いそちらをソーラーで駆動する形で、次の実験を考えてみようと思います。
      送信するアクションはセンサーに限らずスイッチでもいいわけですが、なにか消費電力の微細なセンサー回路は作れないでしょうか。光でも音でも温度でも振動でもなんでも。傾斜スイッチなら安直そうですが・・・。      Re: エナジーハーベストな回路       daruma 2020/12/01 13:50 *
      1. [5236] 送信側にもTWELITE DIPをと、以前いくつか製作したときの「汎用機（何に使うわけでもない機）」から取り出して使うことにしました。
        2014年のことです。この掲示板で私の立てたスレはバックアップしてあるので、inara1さんに手ほどきいただいた当時を懐かしく思いながら読み返しました。        Re^2: エナジーハーベストな回路         daruma 2020/12/13 13:35 *
        1. [5238] デフォルト搭載の『超簡単！標準アプリ』では、待機時でも18mAほど消費します。提供されている『無線タグアプリ』を書き込みました。
          センサー接続の説明
          https://mono-wireless.com/jp/products/TWE-APPS/App_Tag/mode_push.html
          に従い、センサー種別(m)を0xFEに設定しました。
          とりあえずDI1をLowにするとセンサーONということで実験します。立ち下がりで発信し、受信側ではDO1にLEDをつけて、信号を受けるたびトグルで点灯/消灯します。
          乾電池3Vで意図どおり動作することを確かめました。(受信側は安定化電源で動かしています。)

          TWE-EHには5F3Vの電気二重層コンデンサーを付けました。
          ソーラーパネルは何も継がない単体では室内灯のもとで5.0V出ています。TWE-EH（発電管理モジュール）とTWELITEを繋ぎTWE-EHの取説
          https://mono-wireless.com/jp/products/TWE-EH-SOLAR/index.html
          どおりBOOTピンにTWELITE DIPのDO1をBYPピンにDO2に繋ぐと、電源出力は3,3Vになりました。
          ここでセンサーONすると信号が出ません。というか受信側が発光しません。
          Vccは待機時3.3VがセンサーON時には0.5Vに落ちています。

          乾電池3V給電に戻して電流を測定しました。待機時は0.5μA、センサーON時は62μA流れます。

          再びソーラー給電にして電流を測定してみると、待機時は0.5μA、センサーONすると0.0μAになってしまいます。62μAが供給できずに停止してしまうということでしょうか。わずか62μAが出せずに・・・。

          TWELITEの動作状態を調べてみようと思います。          Re^3: エナジーハーベストな回路           daruma 2020/12/13 14:25 *
          1. [5239] 電気二重層コンデンサーが5Fと大きかったので、初期蓄電、動作後の再蓄電に長時間かかっていたのが原因のようです。470μFの電解コンデンサに替えると、センサーONで発信し受信側が反応するようになりました。解決してみるとナァンダの感じです。

            実際に長時間の暗状態で電源を維持するにはもっと大きな容量が必要と思われますが、いったん満蓄電してしまえば、一瞬の送信動作での消費はわずかですからそこそこ程よい容量が見つけられると考えます。

            ところで、TWELITEの動作状態を調べるのに、取説
            https://mono-wireless.com/jp/products/TWE-EH-SOLAR/index.html
            によると、TWE-EHのRSTNピンを観察して、Highであれば動作中、Lowであれば停止中とのことなのでそれを調べたのですが、待機中は2.6V、センサーONでスーッと下がり始めてセンサーOFFにすぐ戻すとまたスーッと2.6Vに、センサーONのままにしていると50秒かかって-1.5Vにまで下がりその後+1.2Vまでの範囲で増減を繰り返し、センサーをOFFにすると10秒ほどで2.6Vに復帰という状態が見られます。
            DIのセンサーONが持続することを『無線タグアプリ』がどのように処理しているのか、立ち下がり立ち上がりだけを見ているのではないのか、わかりませんが、送信し続けによる消費が続いて電圧が下がっていくということなのかなと思います。それにしても、High状態が2.6VでLowが-1.5Vというのがわかりません。時間をかけて変動するのは、デジタルテスターの反応遅れなのでしょうか。それにしても、3V/0Vではなく2.6V〜-1.5Vは・・・。            Re^4: エナジーハーベストな回路             daruma 2020/12/14 15:35
            1. [5249] 別スレ『振動センサを555で』に書いたように、555の回路を付け加えるとソーラー電源TWE-EH SOLARでは駆動できないので、送信側TWELITEには傾斜スイッチを単独で付けることにしました。
              振動センサVBS030600は NormallyClose なのでOFFに保つには取り付けがやっかいですから、一般的な傾斜スイッチ
              https://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02349/
              を使うことにしました。
              ただ、送信をいったん行うと電源電圧が復旧するのに数秒を要します。実使用には想定場面にもよりますが難があると思われます。
              このソーラー電源でまかなえるのは基本的に付加回路のないTWELITEだけで精一杯のようです。

              この結論で、『エナジーハーベストな回路』実験はとりあえず打ち止めとします。              Re^5: エナジーハーベストな回路               daruma 2020/12/24 14:15
              1. [5250] ブレッドボードでは片付かないので、基板に組みました。
                傾斜スイッチは寝かせて少しだけ頭下がりです。
                ケースに入れる予定はないのですが、マッチ棒アンテナは邪魔なのでカギ型アンテナにしました。寸法仕様が載っていて、そのとおりに作れば技適パスということなのでしょう。すずメッキ線では柔らかいので、ゼムクリップを延ばして折り曲げました。

                実験の域を出ませんでしたが、『エナジーハーベストな回路』これにて一件落着です。                Re^6: エナジーハーベストな回路                 daruma 2020/12/26 18:32 *
                1. [5261] 沈まぬように。Re^7: エナジーハーベストな回路 daruma 2021/01/12 11:30