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ビンボー人の ビンボー人による ビンボーカスタムのページです。   自分の覚書のページなので、寄り道したり脱線したり・・・
バイクや車のビンボーカスタム、ビンボーメンテナンスのブログかな。 あとは貧乏人のグルメ旅(^^)v
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01.19.18:39

ソーラー充電式LEDライトの改造

知り合いに頼まれて、LEDライトの改造をすることになりました。

このライト、昼間はソーラーパネルで蓄電池に蓄え、暗くなるとその電気で自動的にLED照明を点灯させるという物です。
ただ、みんなが寝静まった後も点きっぱなしなのは芸がないし、深夜帯に消しておけばバッテリーの節約にもなります。
これにより、日照時間の短い冬季や天気の悪い時でも、翌日の夜のために貯金が出来るというミラクルアイデアです(笑)

さて、預かったライトはこのようなものです。

さっそくライト部分を分解してみると、裏側に18650が2本束になって入っています。

ずいぶん容量のでかいバッテリーですね。
こんなにでかいバッテリーでは、この面積のソーラーパネルでは充電しきれないのでは?(ーー;)

そして、簡単なコントローラー基板があります。
この回路は、ソーラーパネルからバッテリーを充電し、電圧が低くなるとLED照明を点灯させるという回路が乗っています。

ここにはスイッチが付いており、不要時はライトをOFFに出来るようになっていたそうです。
ただ私が預かったときにはすでにスイッチが外されており、キャブタイヤケーブルが繋がれていました。
(持ち主さんが改造を試みたけど、諦めて私に託されたそうです)
このキャブタイヤケーブルの先をショートさせると、LEDが点灯する状態で渡されました。

そして、中国語が書かれたタイマーも預かりました。

分解して調べたところこれはAC220Vを供給し、AC220VのON/OFFをコントロールするものですので、今回の目的には使用できません。

ふ・つ・うはです(^o^)

ではさっそく分解↓

左側の基板が電源回路とリレーで、右に写ってるのはタイマー回路です。

上の電源回路基板の裏側↓


スイッチング電源が入っているかと思ったのですが、そんな立派な物ではありませんでした。
インダクタとコンデンサ、そしてツェナーダイオードを使った簡易的なAC変圧回路です(笑)
信頼性は二の次で、コストダウンと小型化をねらった回路ですね。
100円ショップの100V式LED電球と同じ回路です。
ACの扱いは気をつけないと、数滴の水の侵入でも回路を焼いてしまうことがありますので、屋外での使用は心配…(-o-;)


でも今回はこの変圧回路は使いませんのでご安心を。
なぜなら、LEDライト内の18650を主電源に使うためです。
18650は2本が直列に接続されていますので、約8V前後の電圧が使えます。(理屈では5.8v~8.6vに変動する)

DC変換の方法ですが、スイッチングやツェナーダイオードでの変圧ではノイズで時計がずれてしまうため、LDOレギュレータを使用しすることに。(3端子レギュレータの一種です)
(実際、実験で34063で変圧回路を組んだところ、時計がずれまくって大変なことになりまして(笑))

ってことで、丁度リップル除去率のすぐれたLDOレギュレータがありましたので、これを使います。

バッテリーの電圧をレギュレータで1.2vに下げて、バックアップ電池とタイマー回路に供給します。
(この方法なら、バッテリーの電圧変動があってもタイマー回路への影響は皆無です)

Ni-Mhは最大充電電圧が1.46V程度ですので、1.2Vの供給電圧なら電流制限もいりません(笑)

このタイマー回路は1.2Vで動作、タイマー時間になると出力端子に1.2V出てきますので、トランジスタを経由してリレーをONしようという試みです。


以下現時点で考えた回路図です。

動作や安定度が不安なので、もしかしたらバックアップバッテリーとR03は無くなるかもしれません。
カットアンドトライで行きます( `ー´)ノ





上の回路を実験後、様々な問題が発覚…
詳しい方に見られたら当たり前じゃ~(=_=)と怒られそうですが。。

1.リレーを使用すると、130mAも消費してしまい問題外。。
2.タイマー回路からの出力が余りにも微弱すぎて、電流が取り出せない。。
3.MM3416A12は、最大入力電圧が5.5Vだった!(笑)
4.その他いろいろ…

ってことで、一から作り直す事になってしまいました。
以下回路図です。



まず明暗検知の部分ですが、ワンチップのソーラーライトIC『ANA618』というICを使用することにしました。
コンパクトですし、高信頼で高安定だからです。
ただし、このICは1.2v動作です。
ってことは、ソーラーパネルの電圧(最大日照時12v)を直接接続は出来ません。
安定度を優先したいので、ここにはアナログフォトカプラを使用することにしました。
また、出力はフォトボルという電子部品を使用します。
この部品はあまり売っていない気もしますが、自作も可能です。

これで完全に絶縁コントロールが可能です。

タイマーコントロールの方法ですが、タイマー回路が1.2v出力ですので、これをトランジスタで増幅してANA618に供給します。
(つまり、タイマーオフ時はANA618の電源が切れる。 アナログな方法ですが、安心感は抜群(笑))

タイマーONするとはANA618の電源が入り、明るさ監視を開始します。
暗くなると、フォトボルがFETのゲートを開き、LEDを点灯させます。

317はLEDの電流制限用です。

おっと、書き忘れましたが、ANA618の充電機能は使用しません。
元の回路に使用されていた、ショットキーバリアダイオード(定数不明)を使用した充電方法そのままです。

上の回路図では大基板と小基板の接続ケーブルが1本ですが、実際には3芯で、バッテリーの電圧をそのまま2M延長し、タイマー回路側で3端子レギュレータで1.2vに変圧しています。

カットアンドトライで基板が汚れてしまったので、アップ写真はありません(≧◇≦)ハズカシイ

実験中の写真です。
今回は面実装部品がメインになったので、表面実装基板を使用しました。
最近の電子部品は面実装ばかりで疲れます。。。(´・ω・`)


基板が完成し動作確認もしつこく完了させましたので、防水と耐震のため樹脂コーティングを行います。
今回は恥ずかしいので、樹脂の色を黒に・・・(笑)



今回の回路では、オフ時で約2.5mAの消費電力となります。
前回の設計の約50分の1です。わぁお!!
しかもほとんどが3端子レギュレータの消費電力ですので、もう少し時間をもらえれば0.1mA以下にも出来た気がしますが、今回はこれで納品したいと思います。

おつかれさまでした(^^)/

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