以前自作したサイクロン式集塵機を改良しました。
きっかけはDIYで参考にさせていただいているJSK Koubouさんの
以下の製作動画です。
ドラムサイクロン集塵機を作る
気になるところは多少アレンジ（改悪？）しました。
メッシュ部分はパンチングメタルの代わりに3Dプリンターで印刷しました。
内部に少し細かいメッシュを取り付けました。
ペール缶の蓋には参考にした動画同様ネオジム磁石で取り付けました。
ホース部分です。
良し悪しは不明ですが、位置的にメッシュの少し下からゴミが吹き出る
ようにしました。
こんな感じです。
参考にした動画では、ペール缶を2個使用していますが、
ごく微細な粉塵が集塵機の方に行くのは諦めて、
今まで使用していたペール缶だけを使用しました。
集塵機はAC100Vを印加していたのですが、出力を半分程度にした方が、
集塵機に届く粉塵の割合を減らすことができ、騒音対策にもなるとの
ことで、トライアックを使用した自作電力制御装置で集塵機のパワーを
制御しました。
先日セルバランス機能付きリチウムイオン電池充電器を作成しました。
入力電圧5.0Vでの出力の電流電圧特性です。
電流とともに電圧が低下しているので、改良版を自作しました。
DC-DCコンバータが効率がいいのですが、一般的なのは入出力電圧差が
1.5V程度あり今回のような5V入力で4.1V出力は無理なので、
シリーズレギュレータにしました。
シリーズレギュレータも一般的なのは入出力電圧差が1.5V程度あるので、
手持ちの部品で自作しました。
また、最近のACアダプターは過電流で出力がシャットダウンするのが多く、
充電器には向かないので、そのようなACアダプターが使用できるように、
定電流回路も追加しました。
回路図です。
シャントレギュレータIC TL431を使用して、温特のない構成にしました。
回路です。
出力の電流電圧特性です。
入力電圧5.0Vです。
1.1Aを超えたあたりから出力電圧が若干低下しています。
入力電圧5.2Vです。
電流制限の1.5Aまで4.1Vを維持しています。
リチウムイオン電池の充電に使用した場合、入力電圧が5.0Vだと
充電完了直前に少し充電電流が低下しますが、ほとんど問題ないレベルです。
1.5Aを超えると電圧が低下していますが、電流を1.5Aよりも少なくすると、
電圧が4.1Vまで復帰して、シャットダウンしないことは確認しました。
先日作成したセルバランス機能付きリチウムイオン電池充電器を
この低飽和型レギュレータに入れ替える予定はないですが、
今後作成するリチウムイオン電池の充電回路には使用するつもりです。
最近はリチウムイオン電池を使用することが多く、
以前はダイソン掃除機のバッテリーを大容量に変更しました。
純正品は18650タイプの2500mAhですが、パナソニックの電動アシスト自転車の
バッテリーを分解して取り出した20700タイプの4000mAhを2並列にして、
約3倍の8000mAhにしました。
充電は純正の充電器（26.1V,780mA)を使用しました。
26.1/6=4.35Vなので、リチウムイオン電池の通常の充電電圧（4.20V)を
超えています。
無負荷電圧を実測したら25.8Vなので4.3Vですが、それでも高いので、
掃除機のBMS（バッテリーマネジメントシステム）で充電制御している
可能性が高いです。
自作した回路は各セルの電圧を測定して、1個でも4.0Vになったら充電停止
するようにして安全に配慮しました。
以前の充電制御回路のブログです。
ところが、アンバランスのために、充電終了時の平均電圧が約3.9Vになり、
リチウムイオン電池の大容量が活かせていません。
そこで、アンバランスをなくすることにしました。
バランス回路の例です。
5Vの充電器が6個以上あったので、自作向けの(b)複数個の絶縁型コンバータを
用いた方式にしました。
絶縁型コンバータの代わりにAVアダプター（充電器）を使用しました。
充電は定電圧定電流（CVCC）方式で4.05V（温度で少し変動）1.5Aです。
充電器の電圧が5Vなので、降圧回路と定電流回路を追加しました。
各セルの充電電圧をモニターして表示するとともに、
1個でも設定の電圧（4.15V)を超えたら、充電停止するようにしました。
回路図です。
ACアダプターは6個使用していますが、5個は回路図から省略しています。
フォトモスリレーで切り替えながら、1個のAD端子に入力しています。
AC100VはフォトトライアックカプラでON/OFFし、
充電電圧が設定電圧を超えたらOFFするようにしています。
充電器です。
定電圧回路と定電流回路を追加してます。
電圧と電流は半固定抵抗で微調整できます。
電圧モニター回路です。
左の回路がArduino用のACアダプターで、もともとはUSB用で、
5V,1Aですが、Arduinoの電源として使用できるように、
内部の抵抗値を変更して、6.5V出力に変更しました。
ケースに入れて完成です。
充電器の無負荷電圧です。
（シリアルモニターの表示値です）
Voltages: 4.024, 4.024, 4.024, 4.024, 4.024, 4.023
6個の充電器の電圧が0.1%以内で揃っています。
測定中です。
充電完了直前のバッテリー電圧です。
無負荷の電圧よりも数十mV高くなっていますが、
回路構成上充電器に温特があるため高温時に少し高くなり、
最高で約4.1Vになります。
今回のArduinoのスケッチですが、すべてChatGPTに任せました。
依頼内容と結果です。
● 1回目の依頼
6直列のセル個別充電方式の充電回路が完成したので、
電圧をモニターしようと思います。
Arduino NANO のAD入力で測定する方式で、
フォトモスリレーで切り換えながら6個のセルを順番に測定します。
AD入力はA0を使用し、D7～D12でフォトモスリレーを1秒間隔で切り替え
ながら測定し、I2C接続の16x2LCDで表示します。
1ms間隔で100回測定した平均値を測定値とします。
表示は小数点以下2桁で、測定値、空白、測定値、空白、測定値の14桁とし、
上段に1～3、下段に4～6を表示します。
シリアル通信でパソコンにも測定値を表示します。
スケッチを作成してください。
● 追加依頼
充電電圧は4.1Vにしますが、万一4.15Vを超えたらフォトトライアックカプラで
充電用ACアダプターへのAC100Vを停止したいと思います。
フォトトライアックカプラをD2で駆動して、通常はD2をHIGHにし、
6個のセルのどれか1個でも4.15Vを超えたらD2をLOWにするスケッチを
追加してください。
さらに、D3に赤LEDを接続してD2をLOWにしたときはD3をHIGHにして
赤LEDを点灯するようにしてください。
● 修正依頼
Arduino IDE のシリアルモニターだと正常に表示するのですが、
Tera Term 5 だと、添付の画像のようにずれて表示します。
毎回最初の桁から表示するようにできますか。
3回の依頼で完成したのが、以下のスケッチです。
要望通りの動作で完璧な出来のスケッチが10秒程度で完成です。
当然ですが、私が作成するよりはるかに洗練されています。
Arduino言語はC/C++で、私は還暦を過ぎた約10年前から勉強しましたが、
C/C++言語を知らなくてもスケッチが作成できる時代になりました。
ChatGPT恐るべし。
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#define NUM_CELLS 6
#define ANALOG_PIN A0
const uint8_t relayPins[NUM_CELLS] = { 7, 8, 9, 10, 11, 12 };
const int CUT_OFF_PIN = 2; // フォトトライアック制御
const int LED_PIN = 3; // 赤色LED制御
const float OVER_VOLTAGE = 4.15; // 過電圧判定電圧
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
float cellVoltages[NUM_CELLS];
uint8_t currentCell = 0;
unsigned long lastSwitchTime = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
for (int i = 0; i < NUM_CELLS; i++) {
pinMode(relayPins[i], OUTPUT);
digitalWrite(relayPins[i], LOW);
}
pinMode(CUT_OFF_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(CUT_OFF_PIN, HIGH); // 通常はON
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // 通常はOFF
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Cell Monitor");
delay(1000);
lcd.clear();
}
void loop() {
unsigned long now = millis();
if (now - lastSwitchTime >= 1000) {
lastSwitchTime = now;
// フォトモス全OFF
for (int i = 0; i < NUM_CELLS; i++) {
digitalWrite(relayPins[i], LOW);
}
// 現在のセルをON
digitalWrite(relayPins[currentCell], HIGH);
delay(10); // 安定化待ち
// 100回平均測定
long sum = 0;
for (int i = 0; i < 100; i++) {
sum += analogRead(ANALOG_PIN);
delay(1);
}
float avg = sum / 100.0;
float voltage = avg * (5.0 / 1023.0); // 分圧なし想定
cellVoltages[currentCell] = 1.0163 * voltage;
currentCell = (currentCell + 1) % NUM_CELLS;
if (currentCell == 0) {
// LCD表示更新
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
lcd.print(String(cellVoltages[i], 2));
lcd.print(" ");
}
lcd.setCursor(0, 1);
for (int i = 3; i < 6; i++) {
lcd.print(String(cellVoltages[i], 2));
lcd.print(" ");
}
// シリアル出力
Serial.print("Voltages: ");
for (int i = 0; i < 6; i++) {
Serial.print(cellVoltages[i], 3);
if (i < 5) Serial.print(", ");
}
Serial.println(); // ← これがポイント
// 過電圧判定（1つでも4.15V超えたら停止）
bool overVoltage = false;
for (int i = 0; i < NUM_CELLS; i++) {
if (cellVoltages[i] > OVER_VOLTAGE) {
overVoltage = true;
break;
}
}
// フォトトライアック制御とLED制御
if (overVoltage) {
digitalWrite(CUT_OFF_PIN, LOW); // ACカット
digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // 赤LED点灯
} else {
digitalWrite(CUT_OFF_PIN, HIGH); // 通電
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // 赤LED消灯
}
}
}
}
