カテゴリー「電子工作ネタ」の42件の記事

 VAPE用のリチウムバッテリーについて ~その1~

BatteryVAPE/電子タバコに必要不可欠なリチウムバッテリーについての忘備録的なまとめです。

私はプロではなく只の素人ですので、事実の誤認や不正確な記述があるかもしれません。
いや、あるかもではなく、多分どこかに間違いがあるはずです。(^^;)

間違いに気付いたらその都度訂正を入れるつもりですので、この記事を100%で信頼しないと言うスタンスでお読みください。

もっと本格的にバッテリーについての知識を増やしたいという方は、ゆうかりさんのブログ「電タバ関連つらつらと・・・」がとても参考になると思います。


リチウムバッテリーの種類と放電電流

VAPEに関係しているリチウムバッテリーは大まかに分けて次の二つになります。

リチウムイオン充電池
ICR=Lithium Ion Cobalt (リチウム・イオン・コバルト)

リチウムマンガン充電池
IMR=Lithium Ion Manganese (リチウム・イオン・マンガン)

ICRは放電電流が2000mAhのモノで最大6Aくらい。安心して使えるのは4Aくらいで、VAPE用として使うのなら抵抗値は1.2~1.5オームが限界でしょうか。

IMRは放電特性がICRに比べてかなり高く現在VAPE用の主流ですが、放電電流はバッテリーの容量によって異なってきます。

容量が大きいほど連続して流せる放電電流の値は小さくなります。

  • 2000mAh=30A以下
  • 2500mAh=20A以下
  • 3000mAh=15A以下
  • 3500mAh=10A以下

連続放電電流の目安としては上記の通りですが、バッテリーの違いによって許容範囲が異なりますので絶対的な数値ではないです。

パルス放電での最大放電電流の値は連続放電電流値より大きくなりますが、1パルスの通電時間がどの程度なのか、どのバッテリーメーカーも詳しい説明をされていないようなので正確にはわかりません。

(私の記憶ではSONYのVTC5の場合、10秒程度の通電ならパルス放電で記載されている放電電流に耐えられた筈ですが、その根拠になるデータが見当たらない・・・)

メカMODで「パルス放電!」とか言ってパフボタンを連打するような使い方をすると、スイッチの接点に火花が飛んで接点が癒着してしまう事がありますからやめましょう。

いや、そんなことする人はいないか。(^^;)


リチウムバッテリーの電圧

リチウムバッテリーの使用可能な電圧の範囲は2.5V~4.2Vです。

充電直後は4.2Vくらいの電圧になりますが、バッテリーに記載されている電圧は3.7V。

Photo 表記電圧はリチウムバッテリーが安定して供給できる電圧を示していて、負荷をかけた時の電圧変化がもっとも少なくなるのが表記電圧の3.7V前後になります。

大きな電圧の変化が起きるのは充電直後の電圧から3.7Vあたりになるまでと、終止電圧に近くなった時です。

(種類は違いますけどニッケル水素充電池なんかも同じような特性があります。)

2.5V以下まで電圧が下がるような使い方をすると、充電池としての機能を失い、ちゃんとしたメーカーの充電器では不良バッテリーとして充電ができなくなるかもしれません。

バッテリーの保護回路を内蔵しているテクニカルMODでは、大抵どのメーカーも2.8Vくらいまで電圧が低下したら"LowBattery"の警告が出るようになってたと思います。

でもあまり低電圧になるまで使うとバッテリーの寿命が縮まりますので、バッテリーの残容量が大体40%くらいになったら充電するようにしましょう。

また数か月単位で使用せず保管する場合は、4.2Vのフル充電状態で保管するより、電圧変化の少ない3.7Vあたり、電池容量で言うと80%くらいで保管する方がバッテリーの劣化を抑えることができます。


リチウムバッテリーと温度の関係

リチウムバッテリーが危険な状態になる原因は熱です。

乾電池を含めてバッテリーには導体としての抵抗がありまして、リチウムイオン系は平均して0.1オーム位で、リチウムマンガン系はちょっと手元に資料が無くて正確ではありませんけれど大体0.05オーム位だったはず。

回路的にはコイルの抵抗とバッテリーの内部抵抗が直列につながっているような形になりますので、通電した時にはコイルと共にバッテリー内の抵抗も電力を消費します。
つまり内部抵抗がアトマイザーのコイルと同じように熱を発生させるのです。

高い放電レートになるほど内部抵抗による発熱は大きくなり、外部から熱を加えられるような状況でもバッテリー内部まで熱が伝わればどちらも危険な状態になります。

  • 45℃以上になると電圧・容量の低下を伴う劣化が始まります。
  • 80℃くらいが使用範囲の限界。ガスの噴出の可能性あり。
  • 100℃以上になるとガスの噴出、発火、爆発を起こします。

負荷をかけてバッテリー自体が発熱する場合も外から加熱した場合でも同じで、バッテリーを触った時にお風呂のお湯より熱いと感じたら危険サイン
その時はすぐにMODからバッテリーを抜き、直射日光が当たらず風通しが良い可燃物のない安全な所に置いて、自然に温度が下がるまで待ちましょう。

またごく普通に使っていたとしても気温によってバッテリーの性能は上下します。

雪の降るのような寒い低温状態では電圧・容量・放電特性が低下してしまい、まともに使うことが困難になる場合もあります。

かといって気温が高ければ高いほど良いかと言うとそうでもなく、高温状態にリチウムバッテリーを置くと危険です。

大体ですが摂氏0度から60度までが使用可能範囲で、それ以上・氷点下以下の温度で放電するとバッテリーが危険な状態になります。

なので、リチウムバッテリーの車内放置は厳禁です。
夏場だと野外での駐車中は車内温度が5分程度で50度を超えちゃう事も多いですから、そうなると車に戻ってきた時にはバッテリーが死んじゃってる可能性が高いです。。

直射日光に当たる場所に置いた最悪の場合だと、バッテリーが発火して車やその周辺を全焼させている事もあるので気を付けてください。


リチウムバッテリーの充電に関するデマ

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 ◇モジュールを使ってリチウムバッテリー充電器を作る

最近は別の趣味のおかげで18650タイプのバッテリーを使うことが多くなっちゃいましたので、以前にアマゾンで購入したリチウムバッテリー充電モジュールを使って簡易充電器を作ってみました。

L_chage01 ケースはダイソーで売っている樹脂製のペンケース。
給電はモジュールに付いてるマイクロUSBの他にDCジャックを付けて、電源選択の幅を広げてみました。

充電モジュールそのままで使うと充電電流は1A固定で、手持ちの18650バッテリーはそのまま使っても問題ないのですが、18500や14500バッテリーにも使えるよう充電電流を可変できるようにだけ改造です。

L_chage02 改造と言っても大したものではなくて、TP4056で充電電流を決めるための抵抗を外付けにして、ジャンパーピンで設定抵抗値を変えるというものです。

工作自体はとても簡単なのですが、私の場合、基盤にピンヘッダを取り付ける時、予定の場所から一列ズレてた事に気が付かず、後から取り付け直すのにいらぬ手間が掛かりましたけれど…( ;∀;)

Ibat_set スイッチで切り替える方がスマートなんでしょうけど、もし充電中に間違ってスイッチが切り替わるとバッテリーによっては危険な状態になりますので、切替にちょっと手間のかかるけれども比較的安全と思える方法を選びました。

リチウム系充電池は充電電流値がバッテリーセルに対して適切でないと、高い確率で発火炎上・爆発しちゃいますからね~。(^^;)

ちなみにモジュールの心臓TP4056のデータシートに記載されている充電電流を決める抵抗値の計算方法は下記の通りです。

Ibat_2

リチウム系充電池の充電器が簡単に作れて便利モジュールですが、保護回路の類が全くないので結構注意深く使う必要はありますね。

例えばバッテリーの極性を反対にして接続するとTP4056が一発で昇天しますし、バッテリーセルが異常加熱しても電流を遮断するような機能がありません。

先にも書きましたがリチウム系充電池は充電電流値がバッテリーセルに対して適切でないと、高い確率で発火炎上・爆発しちゃいますし、劣化したバッテリーセルの場合、新品では適正な充電電流でも発火炎上・爆発の危険があります

リチウム系充電池を充電している時は、何かあった時にすぐに対処できるよう、充電器から目の届く8範囲に居ましょう。

なので、外出時・睡眠時の充電はやめましょう。

充電時のトラブルが元での火災で住む家や財産を失ってしまったら、後悔だけでは済みませんものね。

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 ●ダイソーのモバイルバッテリー

気づけばまた随分とブログの更新をしていませんでしたので小ネタを一つ。

Dnb01 1ヶ月ほど前に近所のダイソーでこんなモバイルバッテリーを売ってました。
買ってもも使い物にならなさそうだとは思いましたが、以前に買ったモバイルバッテリーとほぼ同じものか、中を開けて比べてみたくて購入です。

で、中を開けてみますと、USBコネクタが配置されているコントロールモジュールに、18650サイズのリチウムイオン電池の生セルが直接結線されております。Dnb02

モジュールの心臓部はFM6316FEというチップで、回路構成はこの手のモバイルバッテリーでは標準的なものでした。

パッケージには表に『スマホ70%充電』、裏には『モバイルバッテリー2000mA』と表記されていますが、実際にDnb03使ってみた感じではスマホへの充電は20~30%がやっと。

う~ん、内臓の電池容量は1000mA前後くらいしかなさそうです。
店頭で見つけた時の第一印象通り、このモバイルバッテリーは使い物になりませんね。(^^;)

最近のダイソーは200円以上の値がついている商品にロクなものがないなぁ・・・

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 ◇PCのリモコン電源スイッチを作る ~その2~

このPCリモコンを実験してることを友人に話したら、
「そんなのスマホ使ったWake-on-LANでいいじゃん?」 と突っ込まれましたが、コイツは判ってません。

私はPCを<リモコンでポチっと>したいんです!

・・・ま、誰も判ってはくれないでしょうけれど。(笑)


話は戻りまして、前回は赤外線でテストしてましたが、Amazonで205円と言う格安で売っている433MHz帯の無線モジュールを見つけまして、すぐさまポチりました。

これも以前に買ったリチウムイオン電池充電モジュールと同じく中国からの国際郵便でしたので届くまで時間がかかりましたが、昨日現物が届きましたので今度はこいつでPCリモコンに使えるか試してみることにします。

Pc_remocon_4 さてさて、コレの一番気になるのが送信モジュールの出力ですね。

商品説明欄を読むと出力は電源電圧で変わるようで、最大送信出力は10mW。

電源12V出力10mW(推定)でマトモなアンテナをつけて送信したら確実に電波法違反です。

「微弱無線局の3mの距離における電界強度の許容値」をみると、322MHzまでは500μV/m 以下ですが、このモジュールの使う周波数帯は使用機器が多いためにかなり制限が厳しく、35μV/m 以下になっています。

総務省 電波利用ホームページ | 微弱無線局の規定

とりあえず微弱無線機器の範囲内に納まるように、送信モジュールにはアンテナを付けずにニッケル水素電池3本3.6Vでテストしてみます。
(この状態でも規定の範囲に収まっているか微妙なんですが・・・)

Pc_remocon5 受信モジュールにもアンテナを付けていないと15cm離れただけで送信モジュールからの信号は受信できなくなります。

15cmくらいのスズメッキ線をアンテナ代わりに付けたら2~3mくらいの距離でも一応受信はできました。
でも信号が安定してないんですよね。
受信確認用につけてるLEDがチカチカ点滅するんです。

どうもAM変調で信号を飛ばしているので、送信出力の低さとも相まって、ノイズの影響をすごく受けている感じです。

この状態では電磁ノイズの塊であるPCに内蔵するのはちょっと無理っぽいですねぇ・・・

無線タイプでリモコンを作るなら、送信出力を大きくできる315MHz帯のモジュールに変えれば何とかなりそうな気もしないではないのですが、赤外線の方がやっぱり安定するかな?

とりあえず、ふりだしに戻る です。(苦笑)

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 ◇PCのリモコン電源スイッチを作る ~その1~

Pc_remocon01 自室のテレビに繋いでニュースサイトのチェックやYouTubeで動画を見たり、ブルーレイの再生を主としているパソコンがあるんですが、コイツの電源スイッチの調子が悪いんです。
押しても電源が入らなかったり、スタンバイ状態にしようとしても勝手に再起動したり。

元々スイッチボタンのストロークが殆ど無いタクトスイッチのようなものでしたので、この電源スイッチは寿命を迎えたのかもしれません。
7~8年前にドスパラで購入したモノですが、黄ばんで薄汚れた筐体を見れば仕方ないことかと思っちゃいますね。(^^;)

ちなみに中のパーツ類はマザーボード・電源ユニットを含め、ちょっとずつアップグレードさせましたので、買った時のオリジナルパーツはOSの入ったHDDと筐体だけです。(笑)

で、このちょっと特殊な電源スイッチの交換パーツを探してて見つけたのがワイヤレスの電源&リセットスイッチのユニットです。

SilverStone 2.4GHzワイヤレス POWER/Resetリモートスイッチ PCI-Express x1接続 Lowprofile対応 SST-ES01-PCIe 日本正規代理店品

モニター代わりに使っているテレビはリモコンで座ったまま操作できるけれど、PCの電源を入れる時は立ち上がらなければならなかったので、ワイヤレスリモコンスイッチはかなり便利そう!

でも電源スイッチをONするだけのリモコンなら簡単にもっと安く自分で作れそうな気がしましたんで、作ってみることにしました。

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 ●モバイルバッテリーモジュール

Kit121 有効期限が迫った期間限定のTポイントがいくらかあったので、Tポイントが使えるyahooショッピングで前からちょっと気になっていたモバイルバッテリーモジュールの基板とそのモジュールと、同じような基板ののったモバイルバッテリーのキットを買ってみました。

モジュールの方はHT4921Eというチップとショットキーダイオードとインダクタにいくつかの抵抗とコンデンサのみというシンプルな構成なのに、これでリチウムイオンバッテリーの充電管理、過放電・過充電に対する保護、3.7Vの電池電圧を5Vへ昇圧して出力という雑多なお仕事をこなしているようです。

Kit124HT4921のデータシートを探してみてみると、充電電流は抵抗ひとつで変えられるようで、先日購入したリチウムイオン電池充電モジュールと同じ仕様ですね。
このモジュールではプログラム抵抗は1.5KΩになっていたので800mAでの充電設定になってました。

どの程度使い物になるかは今のところ何もわかりませんが、何に使うか考えるのが楽しくなりますね♪

モバイルバッテリーの方ですが、付属してた18650は使ってみたところ1500mAh程度でしたので、やっぱりおまけ以上の容量はありませんでした。(^^;)

でも1Aの負荷をかけても出力電圧は4.95Vをキープしており、載っているモジュールはそこそこ優秀そうです。

こちらはMP3401というチップが使われているんですが、データシートを検索しても見つかりません・・・
生産メーカーのwebサイトと思われるページにMP3401を使ったデモ回路図らしきものだけは見つかりましたけど、詳細は不明です。

ま、普通に使う分には問題無さそうですし、電池も容量の大きなものにも簡単に交換できるし、ポイントを使ったので出費は半分以下に抑えられてますから良い買い物ができたと喜んでおきましょうか。(笑)

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 ●リチウムイオン電池充電モジュール

Tp4056_unit 前回のエントリーで電子タバコ用のバッテリー充電器を何とかしないとと思って色々考えておりましたが、Amazonで見かけたTP4056を使ったリチウム電池充電器モジュールがサイズ的にもぴったりで価格も1枚180円とお安かったので買ってみました。

2枚注文したら2つが繋がった状態で届きましたけど。(^^;)

中国から発送の国際郵便でしたので、注文から届くまで10日ほどかかりました。
商品価格が2枚で360円、送料無料でしたのでショップ側は赤字ですね。(^^;)ゴメンネ!

早速電子タバコの充電器に組み込み・・・ と思ったんですが、このモジュールの出来が予想より良かったんで、これを18650とかのリチウムイオン電池の汎用充電器に仕上げてもいいんじゃないのかと迷いが生じてます。

う~ん、どうしよっかな?

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 ◇ArduinoIDEにIRremote.hが追加できない

LCDのサンプルスケッチをいじりながら、暇を見つけてはArduinoのプログラムのお勉強をしておりますが、思ってたよりは手強いかも?(^^;)
まぁ何とかなるでしょと気楽に遊んでおります。

Set06さてさて、気分転換にと赤外線リモコンの解析なんかをやろうとIRremote.hのZIPファイルを「z3t0/Arduino-IRremote · GitHub」からDLしてArduinoIDEのライブラリに追加しようとしたんですが、何故だかうまく追加できません。

原因がよく判らないまま、とりあえずスケッチの保存場所としてデフォルトで指定されているマイドキュメント内の「Arduino」フォルダに解凍したフォルダを移動させました。
これで
ArduinoIDEの「ファイル」-「スケッチ」で読み込めるようになりましたが、コンパイルするとエラーがでてボードに書き込むことができません・・・

悩むこと約2日、とりあえず別問題を解決する為にArduinoIDEバージョン1.6.2とは別にバージョン1.0.5もインストールしてましたので、こちらのバージョンで試したところ、問題解決のヒントが出てきました。

1.0.5でもライブラリに追加できなかったのですが、コンパイル時のエラーで「使用できない文字列~」云々の表示が出たのです。

ダウンロードしたZIPファイルは「Arduino-IRremote-master.zip」、解凍したフォルダ名もそのまま継承されています。

Set07駄目で元々と解凍したフォルダを「Arduino-IRremote-master」から「IRremote」にリネームして再度ZIPファイルに圧縮。
そのファイルをライブラリに追加で選択したら、見事ライブラリに追加できました!
サンプルスケッチはコンパイル時にもエラーは出ず、ボードにもちゃんと書き込めます。

Arduinoに習熟している方からすれば何てことない問題なんでしょうけれど、トラブルを自力で解決できると、規模の大小を問わずに達成感が半端ない!(笑)

いや~、楽しい♪

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 ◇「びんぼうでいいの」セットアップ

先日買ったArduino UNO互換機の「びんぼうでいいの」、組み立てはソケット類やクリスタルを付けるだけですから、あっという間に終わります。
簡単すぎて気が緩み、LCDをキャリー基板にハンダ付けする際も気楽にやってしまって細いパターンにハンダブリッジを作っているのに気が付かず、後で電源を入れた時に何も映らなくて焦ったのはナイショです。(^^;)

Binboo_03キットには含まれていなかったDCジャックやボックスヘッダを手持ちのもので代用してaitendoさんのサイトに掲載されている写真と同じ状態に仕上げました。(自己満足♪)

さて、マイコン系はこれからが本番ですね。

aitendoさんのサイトから「びんぼうでいいの」のUSBドライバーをDLし、Arduino IDEを「Arduino - Software」からDL。
若干つまづきつつも、なんとかボード上のLEDを点滅させるスケッチを書き込み、「びんぼうでいいの」が正常に動作する事を確認しました~♪

付属のLCDを動作せる為にライブラリ&スケッチのu8glibを「u8glib - Universal Graphics Library for 8 Bit Embedded Systems - Google Project Hosting」よりDL。
デモ動作用のスケッチにaitendoさんのサイトで指定され板変更を加えてボードに書き込み、問題なくLCDに文字列や図形を表示させる事ができました。Binboo_05

この他にArduino IDEのライブラリに入っているスケッチの例をいろいろ見てますが、正直今の段階ではちんぷんかんぷんです。(^^;)

でも以前からお仕事でWebベースのプログラムではありますがJavascriptやPHP、Pearlのプログラムを書いてましたので、C言語ベースのスケッチには特別な苦手意識もなく、今まで使った事の無い命令文とか基本的な単語や構文を憶えれば何とかなりそうな気がしてます。

トランジスタやロジックICでアナログな回路を考えるのも楽しいものですが、マイコンもそれらに加われば楽しみも倍増しそうでワクワクしてきました♪

Binboo_04 私はもうすっかり〝おっさん〟ではありますが、やっぱりいくつになっても新しいことにチャレンジするって、楽しいっすね~

以下はドライバー類のインストールからスケッチ書き込みまでの個人的な備忘録的な内容ですが、私同じようにArduino UNOをこれから始めようかと思っている人の参考になるかもしれないので記載しておきます。

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 ●「びんぼうでいいの」

先日久しぶりにaitendoさんでお買い物をしました。

必要なものをカートに放り込んで、他にも何か面白いものはないとサイト内を徘徊していてふと目に留まったのがArduino UNO互換機として売られていた「びんぼうでいいの」

ArduinoUNOには以前から興味は有って欲しかったんですが、面白半分で買うにはお値段が微妙に高いんで超著してました。

でも、この「びんぼうでいいの」 その名が示すようにとってもお安い!
若干パーツを買い足す必要がある半完成品の状態ですが、ぶーローダー書き込み済みAVRマイコンの他、必要パーツをそろえてもArduino UNO互換機が1000円ちょっと手に入る・・・
Binboo_01ほんの一瞬は躊躇しましたが、そのままカートイン。(笑)

実際に買ったのはパーツを別買いするよりもお得な小型のLCDがセットになった「びんぼうでいいの with LCD [U3RLCD12864S] 」と言うヤツです。
コレを買った後、直ぐに在庫切れになったので在庫の最後の1個だったのかも。(^^;)

Binboo_02で、どうせならと言う事で、「びんぼうでいいの」でを使ってAVR ATTinyチップを書き込むためのシールキット ATTiny ISPシールドきっと [K-TINY-SLD]  と対応AVRマイコンもiいくつかあわせて購入。

すっと前からやってみたかったマイコン系の世界にコレで飛び込みます!
いや、世間から何十年遅れてんだってって話ですけども。(苦笑)

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