2019年3月21日木曜日

コードレス掃除機のバッテリを非常用電源に#5 電気回路編

コードレス掃除機のバッテリを非常用電源に
コードレス掃除機のバッテリを非常用電源に#2 やられた編
コードレス掃除機のバッテリを非常用電源に#3 部品編
コードレス掃除機のバッテリを非常用電源に#4 錫メッキ編

回路図も、紙に手書きしていたが、LibreOffice Drawで書きなおした。
機械図面的なものも回路図的なものも、Drawで描けなくはないのだが、すごく大変。
(少し慣れてきているけど。)

(2019/10/6: 少し直した)

DCDCコンバータは、Strawberry LinuxのLT8640 サイレントスイッチャー降圧型DC-DCコンバータモジュールを使っている。
出力電圧幅が小さいが、変換効率がいい。最高で95%ぐらいになる。
こんなものがすぐに入手できるなんて、良い時代になったものだ。

回路図を見ればわかるが、このモジュールは、ピン番号のようなものがない。そのため、上図のように絵で表現するしか無い。
ピンのピッチは2.54なので、普通のピンヘッダが使える。
しかし、変則的な2列なので、2列のピンヘッダからピンを抜いて使う。
1列のピンヘッダもあるが、1列のピンヘッダのメス側は、入手性が悪い。
また、細い丸ピンのものはメスの1列もあるが、ピンが折れやすいので使うべきではない。

というわけで、2列のピンヘッダのピンを抜いて使うのがいい。
おうちに在庫するなら、2列の方が色々使えていい。

iPhoneの充電に使うには、D+とD-を200Ωの抵抗でつなぐ必要があるらしい。
200Ωの抵抗は、ウチには在庫していないので、330Ωと1KΩの抵抗を並列にして、248Ωにした。
少し大きい。後から抵抗を下げるほうが、上げるよりも楽なので少し高めにしている。
もし抵抗が大きすぎるなら、別の抵抗をさらに並列にする。
また、EXPERIAでは必要ないので、スイッチで切れるようにしている。

EN/UVにつながっている一連の抵抗は、過放電を抑止するためのものだ。
このピンが1.0Vを下回ると、このDCDCは止まり、バッテリの放電も止まる(抵抗を通してわずかに流れるだろうけど…)。
また、このピンはモジュール内で100KΩの抵抗で、一次側の電源につながっている。
放電終始電圧を17Vにしたいので、この一連の抵抗は、6.25KΩになる。
ウチにはそんな中途半端な抵抗はないので、4.7KΩと1.5KΩの抵抗を使って、6.2KΩを作る。
さらに調整できるように1KΩの可変抵抗もつけた。
これら抵抗を6.25KΩに正確に調整するだけで良いわけではない。
モジュール内の100KΩ抵抗の値やEN/UVのしきい値にはばらつきがある。1Vに対して17Vなので、ばらつきも17倍になる。
そのため、全体を通して調整が必要だ。

17Vの電源があれば良いが、無ければ、掃除機で使った放電直後のバッテリがちょうど放電終始電圧になっているので、それを使う。
ジャンパーピンをセットすると、出力に連動してLEDが光るので、それがギリギリ消えるように、可変抵抗を回して調整する。
このLEDはパイロットランプとしても使える。
ただし、非常時はわずかな電力でももったいないと感じるかもしれないので、ジャンパで切り替えられるようにした。

ウチにあった部品を積極的に使ったのであちこち妙な事になっているが、趣味の電子工作なんてこんなものだろう。
EN/UVとGNDの間にコンデンサを入れようと思っている。

もし、あなたがこの記事をみて同じようなものを作る時は、あなたの事情に合わせて部品を調整するべきだ。

2019/10/6: 3つのVOUTのうち、1つだけ接続されている図になっていた。
3つ接続されている図に入れ替えた。
ブログを書いた直後に間違いに気づいていたが、直すにはそこそこ手間がかかるし(Drawで書いてgifにエクスポートして、Gimpで切りなおす)、直さなくてもわかるだろと思って、放置していた。
最近になって、この記事のアクセスが増えてきたので、差し替えた。

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