初の保護回路なしリチウムイオンはコイン型

充電できるCR2032があると知り「なんだそれ早く言ってよ~」という気分で早速注文したのが届いた。が、それはCR2032よりひと回り大きい。なんで? と思いつつ型番よくよく見ると「LIR2450」と。あー、またやっちまった。

2015-11-29 18.00.07

仕方なく外出の帰りに秋葉原でタカチのホルダーを買ってきて、ブレボに挿してみたの図。いちおう充電できるように配線し、LEDつけっぱなしで放置中。

追記: データシートを見たら、放電終止電圧が3.0Vとある。DW01のそれが2.7Vなので、これはちとヤバいかも。

せっかく晴れが続いたと思ったら

昨日来、20Wの方で不思議な現象が発生している。快晴でもバッテリーの電圧がフル(4.2V)まで達しないのだ。

調べてみると充電を開始後、リニアにバッテリーの電圧が上昇していくまでは正常。しかしこれが4.0Vを超えると突然電流がストンと落ちて電圧が20Vにまで上昇し、その後電流の漸減を経て数分で元に戻るというもの。どういう訳か、フルに達しないうちに定電圧充電に切り替わってしまっている。

恰もチャージャーが、バッテリーの最大電圧を4.0V+ちょいと勘違いして動作しているかの様に見えるが、そんな事あるんだろか?

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ひょっとしてバッテリーがヘタった?

追記: 翌日からは4.2Vまで達する様にはなったが、やはりそれは定電圧で3時間近くもかかっていて、明らかに以前と動作が違う。そこで試しにバッテリーを新品に替えてみようと、秋葉原で安い18650を買ってきたらこれがなんと長すぎてホルダーに入らない(涙)。こういうのを「安物買いの銭失い」という。

追記2: 昨夜、試しに弐号機のバッテリー(TrustFire:4V+)を参号機に、参号機のバッテリー(UltraFire:4V-)を弐号機に付け替えてみた。そして今朝見るとやはり弐号機がバッテリー切れで停止していたが、もうじき起動するだろうとそのままにして家を出た。外は快晴。

ところが、恐らく100mA以上が供給されているであろう今(10:00)に至ってもデータが上がって来ない。電力不足というのは考えにくいので、恐らく「ギリギリの電力で起動した末にどこかで暴走してそのまま」なのではと察する。むろん、あってはならない事態だ。WDTで回避できるのかどうか、調べてみたが「wdtfeedなる関数があるらしい」ぐらいしかわからない。てかこれ、WDT以前の問題の様な気がする。何はともあれ帰宅後に調べる。

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二日間のグラフ。開封したばかりの18650Bをそのまま装着して、ひと晩経過したところから。

追記3:  思い切ってバッテリーをそれぞれNCR18650B×1に替えてみた。いわゆる生セルで、保護回路がないぶんホルダーにもスムーズに収まった。容量はこれまでの3000×2=6000mAhから3400mAhへと少なくなったが、これで実用上問題ないかどうか、暫く様子を見ることにする。

追記4:  相変わらず参号機の充電にえらく長い時間がかかっている。もしかしてこれは、パネルの出力(3W)ばかりでなくスイッチサイエンスの開発用ボードの消費電力が(秋月のそれに比べて)高いからかもと思い、USBケーブルを繋いだまま(=バッテリーは充電するだけで使わない)で1日動かしてみた。ところが、結果はあんまり変わらない(!)。日中、ソーラーパネルからは350mA以上がばんばん出ているのに、充電がなかなか進まない。となると、その理由は電圧?  確かにソーラーパネルの出口(=DC-DCの入口)で見ると最大でも5.2Vぐらいしか出ていない。TP4056は最低4Vから動作するようだが、DC-DCで1V食われていたらギリギリだ。そこでDC-DCをPoluluのこれと交換してみる事にした。そしてついでにバッテリ残量の読み出しをVoutでなくB+から、INA219をDC-DCの後に移動する。さてどうなります事やら。

追記5:  その作業の最中に、またもやTPS63000をひとつ壊してしまった(涙)。これでこの半年かそこらの間に壊したDC-DCが、ストロベリー・リナックスのそれだけで7枚目。常に細心の注意を払ってきたつもりだが、どれも性能が高い分、ちょっとしたミスであっさり壊れてしまうのが悲しい。仕方なくその前に使っていた安物DC-DCに再登場願って事なきを得たが、 LEDが点灯しっぱなしになるので、ボードを替えた意味があんまりない。このチップLEDをはぎ取るべきかどうか、今思案中。

一念発起

長いこと世話になっているTP4056(が載った中華名無し激安LiPoチャージャー)だが、満足な資料がないので恐らくLTC4056と同様の動作(いわゆるCCCV充電)をするんだろうと思って使ってきた。実際これにバッテリーを接続した状態でVoutを開放のまま、USBとか安定化電源とかからの電力をVinに入れてやると、正にその通りの動作をする。

ちなみにこれはスマホの電源を切って充電器に繋いだ場合のそれと同じだが、恐らく殆どの人がそんな面倒な事をせず、電源Onのままで充電していることだろう。上記Voutに負荷を接続した状態がそれである。

これがいわゆる「ながら充電」とか「追っかけ充電」と呼ばれる動作で、実はこの時のTP4056の振る舞いがまだよく理解できていない。更には当方の場合、Vinがソーラーパネル(からDC-DC経由)とあって余計話がややこしい。なので「そのうちじっくり調べてみよう」と思っているうちにここまで来てしまった。

そこで今回、勉強のつもりで裸のTP4056を入手した。このモジュールとおんなじのを作って、あれこれ計測してみるという算段である。回路は簡単そうだし、唯一の不安はSOPのハンダ付けのみ。この週末にでも着手しようかと思っている。

追記: よくよく考えてみたら保護回路のこと考えてなかった。やっぱ怖いので、これも入手してからにしよう。

Arduinoで小数点以下3桁

今回は便利ネタをひとつ。

arduinoでfloat型変数をSerial.printとかStringとかに渡すと、小数点以下2桁で切られてしまう。結構みんなこれで困っている様で、良く使われるのがdtostrfなる関数。だがハッキリ言ってこれ、使い勝手がよろしくない。そこでおススメなのがこれ。

String text = String(123.456,3);

何のことはない、Stringの第1引数にfloat値、第2引数に小数点以下の桁数を指定するだけ。なので

float val = 123.456789;

Serial.println(String(val,0));
Serial.println(String(val,1));
Serial.println(String(val,2));
Serial.println(String(val,3));
Serial.println(String(val,4));

とすれば

123
123.5
123.46
123.457
123.4568

となる。お試しを。

参号機発進!

一週間これでデータ取りをしてみた結果いろんな事がわかったが、中でも一番の収穫は「ベランダでもこの程度の負荷であれば20Wもいらん」と判明したこと。そしてバッテリーの容量(今回は6000mAh)に余裕があれば、3~4日曇りっぱなしでも大丈夫そう。そこで今度は3Wのそれを追加購入して弐号機に、そして20Wの方は新たに参号機を組み上げテストを継続する事にした。また今後ADCとか追加してあれこれ実験できるよう、大きいボードを使う。

2015-11-21 17.03.43
だんだんサンダーバードみたくなってきた

奥に見えるのが弐号機、手前が参号機。いつの間にか手元にあるこれと、危険な香りプンプンの激安18650。以前バックロードホーンを作った時の余剰バナナプラグがごつい。明日から動かす。

追記:  スイッチサイエンスのこれ、USBを外してVinからのそれで動かすと赤LEDが点灯しっぱなしになる模様。もったいないから消したいんだが。

追記2:  開始からいきなり曇天二日間。そして参号機は1日であえなく撃沈。やはりあの高輝度LEDがいかん。面倒だけど、ヒマみて心臓移植といきますか。

おかしな夢を見た

自宅に英会話の家庭教師が来ているんだが、それがどう見ても浅田真央。だが部屋の中は子供のオモチャで散らかりまくっていて、更には大学の時の後輩が床で寝ていてレッスンが始められない。

そのうち浅田真央が帰り支度を始めたので「どこかで食事でも」と後を追うとそこは実家のそばの県道沿いで、酒屋と駄菓子屋しかない。その酒屋の奥に席があるのを見つけて「ああ良かった」と思うと、浅田真央も後輩もいなくなっていた。

焦って探しまわっても見つからず、すっかり暗くなってきたので帰ろうとして靴を履いていないのに気付き、そのどうしようもなさに途方に暮れる。

という「ねじ式」みたいな内容。なんだかまたいつかその続きを見そうな気がする。これは何かの暗示だろうか?

弐号機発進!

2015-11-14 18.00.54
右上のパネルは未使用

ESP-8266/WROOM-02を実用段階に進めるべく、試作機V2を組み上げ稼働させた。ポイントは

1. ソーラーパネルからの充電回路を一体化
2. 同じくその電力を測定
3. 余分なLED等を外して更なる省電力化

といったところ。WROOM-02はスイッチサイエンスのそれから秋月のに、ソーラーから5Vを得るためのステップダウンコンバータはOKI-78SRからMP-1584へと交換。そこへこれのパチモンで電力計測。結果、消費電力は3.3mAに …

ええっ? なんぼなんでも、それはあり得ないでしょー! と思ったが、これは実測。なんだか良くわからんが、とにかくこれで暫く動かしてみる。


21:00 バッテリー(18650/3000mAh x2 = 6000mAh)を4.2Vまでフル充電して計測を再開、そのままにして寝る。

7:00 天気:晴れ。計測開始から10時間経過でバッテリーの電圧は4.18V。単純計算で約0.002V/時。ホンマかいな??? ソーラーパネルからは約4.0V/5mAが供給されていて、LiPoチャージャーの赤LEDがうっすら点灯している。ここで出勤。

9:00 天気:晴れ。ソーラーパネルからは約5V/80mAが供給されている。充電が開始されたらしく、10分後にはバッテリーの電圧が4.19Vに上昇。そして20分後には遂に4.2V(=フル)へ。

10:00 天気:晴れ。バッテリーの電圧は4.2Vのまま、ソーラーパネルからはずっと約5V/200mAが供給されている。

12:00 天気:晴れ。相変わらず4.2Vのまま。だがその10分後、ソーラーの電圧が一気に20Vまで跳ね上がるのと同時に電流が数mAまで落ち、以後ずっとそのまま。

why

??? これっていわゆる開放電圧だ。素直に考えれば、ソーラーから直に繋がっているDC-DCがハイインピーダンス状態になっているという事になる。ひょっとして、これが満充電時の動作? もう少し様子をみよう。

why2

14:00 日差しは弱まったが晴れ。ご覧のとおり、元通りになった。


7:00 一夜明けたところでバッテリーの電圧は4.19V。なんと15時間で0.01Vしか減ってない。

9:30 曇りとの予報が、今日も晴れ。困った事に、もう既に4.2Vまで戻ってしまった。

11:30 打ち止め(笑)。昨日よりもだいぶ早い。

12:45 お目覚めの様子。ただご自宅周辺は予報通り曇ってきた模様で気温が下がり、湿度が上がってきている。

1117
SPV(ソーラーの電圧)の色を変えてみた

15:00 相変わらずバッテリーの電圧は4.2Vを保っているが、ソーラーからはずっと数mAしか流れていない。恐らく今日中に、充電が再開される事はないだろう。明日からは週末まで、ずっと曇りもしくは雨の予報。

このグラフを見ていると、電圧が一定のまま電流だけがじわじわと増えていく様子がダムの放水みたいで楽しい。このダムの最大水位は18V付近で、流れこむ水の量(=太陽光のエネルギー)の増減に合わせて水位と放水量を調整しているという感じか。

そして放水口を閉じてしまうと電流は全く流れなくなり、水位が最大まで上昇する。これが本当のダムなら決壊かという危機的状況だが、電気のダムはその時の電圧を保ったままで止まるという点が異なる。


1118-1

7:00 三日目の朝、電圧は4.16V。恐らく昨日午後の曇天が原因。

11:00 昨日まではこの頃から電流が200mAを超え、バッテリーの電圧も4.2Vまで復帰していたが、今日はまだ60mA程度に留まっている。このまま午後も曇りが続く様だと、明朝は更なる電圧低下となりそう。

13:00 予報どおり午後から天候が悪化、20mA程度しか出ていない。

こうしてデータ取りをしてみたら、ソーラーの性質と充電ICの振る舞いとが手にとるようにわかった。「もっと早くにやっときゃ良かったー」と思ったが、よくよく考えてみたらそれをサーバにアップする仕組みが面倒で後回しになっていたのを、WROOM-02でようやく実現できたんだった。


9:00 4日目の朝、バッテリーの電圧は4.08Vと最低を記録したが、現在快晴で電流も100mAを超え、既に4.1Vまで回復。

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13:30 晴れっぱなしで暑いほど。バッテリーの電圧も午前中でフルまで戻り、ほぼずっとそのまま。だが今日は少々その振る舞いが異なっていて、打ち止めにならない。なんで?

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15:00 上記状態が2時間以上継続中。電流は漸減しているので恐らくまだ定電圧での動作中なんだろうが、時間かかりすぎな気が。

積木くずし

小学生の頃、両親にねだってX’masに買って貰ったのが任天堂の「クレーター」。当時人気だった「カワダのダイヤブロック」に対抗して登場した「N&Bブロック」のセット商品で、モーターで動く月面探索車を組み立てそれを地雷で粉々にするという、今日ではシャレにならないコンセプトで一世を風靡したオモチャだった。むろんそんなお仕着せの遊び方にはすぐ飽き、気の向くままに大小のブロックを組み合わせていろんなものを作っては楽しんだものだった。

とうの昔に忘れていたこんなものを不意に思い出すようになったのは、いろんな部品をブレッドボード上で試していて。限られた実装面にそれらを如何に正しくかつコンパクトかつ分かり易く配置するかというのは結構アタマを使うところで、試作とはいえセンスが問われるところでもある。それも組み合わせによっては配線を長く伸ばせないとか、どうやっても1枚では無理とかがあって、そうそう簡単ではない。更にはなるべくジャンパワイヤを使わずカチッと仕上げたいとか、VccやGNDを綺麗に揃えたいとか、凝りだすとキリがないところでもある。

だが悲しいかな、それらは試作を終えて次の段階に済んだら、全て用なしなのである。これって、あの大切にしていたN&Bブロックにいつしか触らなくなったのと、よく似ているような気が。

「ふっ、でもやはりこういうのが好きなんだろな俺」

結論はそこ。