電源について色々

312月 - による raspiwordfan - 0 - 未分類

ラズパイをリポ、リチウムバッテリで稼働させるために、いろいろと試行錯誤中。電気的なことは、 完全な素人なので、ある程度販売中のモジュールを組み合わせて行きたい。(リチウムは爆発が怖い)

 

とにかくラズパイ搭載小型ロボットを作りたいと考えているなか、動力はギアモータを選択。部屋でタイヤですばしっこく動いたり、人を追いかけたり、ある程度の段差を越えられるよう。

バッテリは残量を検知できて、自動で充電ホーム的なものに帰ってほしい。

 

いろいろやったけど、安全性がリチウムよりはマシなのは、秋月にも売ってる鉛バッテリ。車のバッテリとの違いは、起動電力のような100A単位に対応してるか、してないか。でもこれは安いしそれなりに電流10A単位では引き出せるみたいだし、充電モジュールも秋月とかにあるくらいだし手軽。だけど重すぎる!容量少なめ! なので、自分のターゲットである小型モータロボットからはやや外れる。大型ロボット作るときには検討したい。

リチウム充電モジュールは、5V1Aくらいのなら世の中に手軽に手に入るものが多い。でもそれではラズパイの安定すら厳しい。

2A-3Aを得るには、モバイルバッテリが一番手軽。しかし、ながら充電(パススルー充電)ができない製品が多かったり、充電開始するとラズパイ側の電源がシャットダウンしたりする。あとは定電圧保護回路が、低消費電力センサーなどをスタンバイと勘違いして電圧維持の邪魔をしたり。いまいち使い勝手悪い。なによりバッテリ残量が直接的にわからない。本体ランプを光センサーなどで読み取る手段もあるけど…なんかいまいちカッコ悪いw

 

次に目をつけたのは車のジャンプスタートできるモバイルバッテリ。製品によって12V10A端子がついていたりしてよろしい。自分が買ったものはしっかり使えた!ただ…重かった。余計なLEDランプとかついてるし、それに残量検知は、本体ランプを光センサーとADコンバータで読み取るのはカッコ悪いw なかのLEDランプに直接つなげて検知するのは、分解するのがもったいないという考えが出てしまった。

 

それで、ラズパイUPS HATというボードも買っていたんだが、回路図が公開されていないが、一応i2cで残量検知できる(電圧計測のみ)。ただ、使用中にケーブルさしたらいつでも充電開始するはずなんだけど、何個か買ったけどラズパイ稼働中だと、充電開始されたりされなかったり。ケーブルによっても違うみたい…謎。まぁふつうにラズパイのみ稼働なら、なかなか便利。調べたら、どうやらラズパイ3以降しか試してないけど、バッテリーゲージ2個くらいになると電圧維持が厳しいみたいで、負荷時に落ちてしまうようだ。

ただモータを使うには結局さらなる電源が必要なため困った。

 

なので、本当はリチウム充電icがいいのが手に入れば一番良いのだが、とりあえずPICマイコンを使ってリニアに電圧監視するのを作るのが、検知には良いかなと思った。また、充電システムはどうするかは検討中。ストロベリーリナックスという通販サイトに良質なDCコンバータやリポ充電回路など扱ってるみたいなので試してみる。

一応0.65mmピッチのリチウムICはマルツにあり、変換基板も秋月にある。あとは気合いで半田するか?(笑)

 

あとはモータ稼働時の起動電流や逆起電流(サージ)には、モータ並列にコンデンサ、コイル、リアクトルなどいれるらしいこと。モ ータ負荷時にはバッテリだと電圧低下が起きること、ツェナーダイオードが利用できそうなこと。1セルリポだとラズパイが早い段階で落ちてしまうこと、2セルにすると余裕があるためか落ちにくいようだということ。いろいろ勉強になってる。

 

とりあえずAmazonでBMSという類いの中華リチウム充電モジュールがいっぱいあるため購入。これは3セルできる!ほかにも4セルとかあり。aitendoやバッテリースペースという日本語サイトにも色々あるが、ある程度大きい電流を考えるとAmazonのBMS 3s リチウム 充電モジュール バランス機能つきにした。買ったやつは、test pointという端子がついていて、KSD9700(NC)というサーモスタット温度センサーをつけると、保護機能にもなるやつにした。

ただ、この中華ボードだけに任せるのは爆発が怖いので、はるか昔にいじっあPICマイコンに久しぶりに手を出して、電圧管理をしようと思う。充電電流量の測定を組み入れるかどうかは未定だけど、とりあえずストロベリーリナックスという日本サイトで、INA226というi2c接続の電流計測センサーを買った。

 

電気二重層コンデンサというのがあって、これは普通のコンデンサとリチウムとかの二次電池の中間なんだそうだ。バックアップ電源につかえる。

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2016/03/p061.pdf&ved=2ahUKEwj35ZqS86rfAhVI6LwKHZXBAtkQFjAAegQIAxAB&usg=AOvVaw1boMx_KMa5O60sVWCRIiyr&cshid=1545188568832

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04247/

https://blogs.yahoo.co.jp/miyabiman_now/26221521.html

 

https://trendy.nikkeibp.co.jp/atcl/column/17/062900102/070500005/?ST=trnmobile_f

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