LED・デッキの照明　非常電源

庭先のデッキに防犯をかねて
照明を付けました。
電源はソーラ電池とニカド電池
電池はデッキの手すりに吊ってあります。

電源にはソーラ電池パネルを使っています。
光拡散シートでLEDのギラギラを軽減しています。
オレンジ100個と青13，緑12個です。

netのお友達・chappyさんから戴いたLED基板を使って昨年創ったデッキの日除すだれのフレームに照明を付けました。
（参照・日除のすだれ）

スダレは防犯上の問題もあり夏場以外は巻き上げていますがバーベキュウなどには照明が欲しいなあと思いつつそのままになっていたのです。
良いモノを貰いました。
LEDを135個も付けられる基板です。これはchappyさんが街路灯用に開発した基板ですが屋外バーベキュウの照明にも充分な明るさがあります。

今回の照明設置は防犯用のウエイトも大きく人感センサを付けています。
電源は写真でお判りのようにソーラ電池(開放電圧17.5V出力3.5W)を使っています。
これを最近安くなった（と思っていた）自動車用バッテリに充電して使う予定でした。下見に行った時は\1980のバッテリが何と\2980、それで買わずに帰ってきた・何ともお粗末な話しです。

よくよく考えてみれば電動工具の少しくたびれたニカド電池があるのです。
時々ひかるだけの用途なら充分使えるはず。
バッテリの購入はあっさりヤメにして長時間使用する場合はACアダプタを使用することにしました。
15V0.8AのACアダプタは\600と破格でコストは大幅ダウンです。

取り付けは屋外の雨に濡れる場所。
ホームセンタで見つけた細長い瓶(うす緑色）に
組み込むことにしました。
木製デッキに雰囲気を合わせた木製ホルダです。
LEDは瓶の長さに合わせ
5個25列で125個にしました。

LED基板125個のLEDが付いています。瓶に合わせるため2列切り取り	発熱もバカになりません。電気工事用のリングスリーブを放熱板代わりに付けています。	このまま使うとビーム幅60度のLEDでもギラギラ感が気になります。
パソコンのLEDパネルから外した光拡散シートを貼ります。ギラギラ感を解消出来ます。	拡散シートは基板の側面に接着してトンネル状に被せます。	100個のオレンジに青13個緑12個を混ぜて電球色に演色します。
瓶の蓋はコルクです。そのまま嵌めても外れそう！収縮チュウブで固定します。	100φのチューブは？ペットボトルからはずします。キッチリ縮んで蓋を押さえます。	フレームに取り付け！小箱にセンサも組み込みました。防水に気を遣うところです。
電動ドライバのニカド電池 12V1.2A/h 保護用温度SW等も使います。	2組完成です。後2個作ります。収縮チューブは物干し竿用です。これは安い！電気用は高いです。	木枠の細いところは15mm程度風雨に曝され必ず割れます。針金で鉢巻きしておきます。
バッテリは100均の箱に入れ手すりにぶら下げています。耐候性が心配ですが！	電池の下にターミナルボックスをハンダ付では後のメンテナンスが大変です。	夜になるとこんな感じです。人が通ると点灯します。 SWで常時点灯にも出来ます。

2011 03 11『東日本大地震災害』を教訓に改造を加えました

未だ収まらない原発事故により計画停電と称し、数時間の停電が昼夜問わず輪番制で回ってきます。
私の家は東電に売電できるソーラシステムを持っていますが基本的に同期発電システムなので停電になりますと自立系に切り替え専用コンセントしか使えません。もちろん夜間は使えません。これは非常電源として予想以上に不便で今までtest用にしか使ったことがありません。
不便の原点はバッテリバックアップが無いため夜間使えないことにつきると思います。

あまり利用されてない『LED･デッキの照明』のバッテリシステムを非常時対応・使いやすく改造してみました。

改造のポイント
★バッテリ電源と常用している12V-DCラインを簡単に切り替え使用できるようにした。（分電盤設置）
☆これに付随して
*バッテリ監視電圧電流計設置
*小型インバータ組み込み・電話機、携帯充電、PC用
*非常時持ち出し機能
その他検討中。

バッテリ-DCライン切り替え分電盤・DCコンセント（１２V）6口、電圧-電電流計

分電盤を設置したことでバッテリ電源とDCラインの切替えはSWで出来るようになりました。自動切り替えも検討しましたが今回は見送りとしました。
使いやすさを優先させたためバッテリと使用現場（DC－コンセント）の距離が長くなり５A程度の負荷でも電圧降下（１V程度）が感じられます。
配線にはモービル用無線機（消費電流５A程度・赤黒線、青白線）に付属していたモノを流用しました。
不具合は出ていませんが折を見て交換する予定です。
★　接続コネクタ部分を点検し電圧降下はかなり改善されました。

参考・DCコンセント
容量不足の時は２個パラにして補うont>

このDC用コンセントは現在入手不可能かもしれません。
このコンセントは以前自動車用品店などで売られていたのですが最近は見かけません。
品質はあまり良いとは云えないのですが便利なので使っています。一応２０Aのフューズが組み込まれていますが１０A以上では発熱を感じます。
電流容量不足の場合こんな使い方をしていますがおすすめできる方法ではありません。
良質の製品が発売されることを希望します。

【バッテリ監視電圧電流計】

電圧監視と充放電監視が出来るように一工夫しています。
電圧電流計は手持ちの標準的な１mA電流計の指針をセンタ“０”に設定し直しました。そのため電圧レンジが狭くなりますので１０Vから１５V表示とし１０Vのかさ上げをしています。電流計は±１０Aで分流器はバッテリケースの中に組み込んでいます。

メータパネルをコピーし文字を書き換えています。
最終的にはセンタを12Vに変更しました。

センター“ゼロ”化は電気的に行うことも可能ですが今回は指針のバネを調整するという荒技で済ませました。
指針バネは軸受けの上部と下部の二カ所にあります。ヒゲゼンマイと呼ばれるコイル状のモノ、トートバンドと呼ばれる吊りヒモ状のモノなどがあります。
失敗→即メータ破損となる危険大です。お試しは要注意。アナログメータの構造を理解していない方は手を出さない方が良いでしょう。
センターゼロのメータを購入することをお勧めします。

メータパネルの書き換えは簡単です。
最近のプリンタにはスキャナが付いていますのでパネル面をコピーして画像処理ソフトで文字を書き換えています。

【 小型インバータ組み込み 】

最近はAC100V機器使用のため各種インバータが販売されています。
いろいろ考えると便利なモノがたくさんあるためオーバスペックになりがちです。
パソコン用のUPS転用とか考えたのですが、今回は電話機能維持の範囲を考えました。
昔のダイヤル式電話は停電時も通話可能でした。
（状況により不通になることあり）
しかし光回線等を使用した場合モデムなど外部電源を必要となる場合があります。DC12Vから供給も可能ですが一番小型（150W)のインバータを用意することにしました。
このレベルで電話回線維持、ノートパソコン使用、携帯電話充電が同時に出来ます。

＊インバータを購入しようと販売店をチェックしましたら地震の影響で売り切れでした！！
入荷後設置します。
あれから一月余、4月16日現在どこも品切れ！

【非常時持ち出し】

非常時にはこの設置場所が使えない、あるいは別の場所で使用したいシーンがあると思います。
そのため工具を使用することなくバッテリ部分の分離、持ち運びが出来ます。
実際にこのような使い方はしていませんが使用可能にしておくことが役に立つと思います。
バッテリケースには蛍光灯照明器具、DCコンセントを入れてあります。
他に必要なモノは気が付き次第入れておく予定です。

鉛電池は、重いなど欠点も多くありますが充放電の条件が厳しくないので現状では使いやすいと考えます。発電機などとの連携も難しくありません。
現在使用中のバッテリも中古品の使い回しで私のところで約３年それ以前を考えれば５年以上、初期の性能は無いとしてもまだ十分使えます。
車のバッテリもトコトン使い切らないで早めに交換しこのような用途に使うのが得策と思います。

試行錯誤の結果電流計は±10A 電圧計は10～17V　センタは12V	分流器のケースアルミ型材の端切れを利用	側板はベーク基盤端切れのため余計な穴がある
完成した分流器５Wのセメント抵抗をケースに	メータの裏側にメモリ補正回路を組み込んでいます	完成！　チョットだけメータの雰囲気が変わりました

【２重メモリ改造のカラクリ】

このメータは原型の写真を取り忘れてしまいましたが１ｍAの標準的な電流計でした。
センターをゼロにするということは指針に下の方にある調整ねじを回すと指針が移動します。それで真ん中まで動けばよいのですがそうはいきません。
指針位置はヒゲゼンマイでゼロ位置を維持しているのでヒゲゼンマイの強さを調整して合わせるようになっています。
普通は左端がゼロ位置ですが中央にゼロ位置を移すには・・・実はメータの裏側にも同様のヒゲゼンマイが付いています。裏と表のヒゲゼンマイでバランスを取っているのです。
このバランスを調整すればゼロ位置を変えることが出来ます。
これの調整は非常に微妙でヒゲゼンマイを曲げてしまうと修復不能になります。またその付近は強力な磁石がありますのでドライバなどが不用意に吸い寄せられその弾みでヒゲゼンマイを引っかけてしまいます。
私自身、何回もメータを壊しています。おすすめできる作業ではありませんが構造を理解すれば出来ない作業ではありません。
これで±0.5mAの電流計が出来ました。

今回はアナログメータのお遊びという感じで、さらに分流器や拡大メモリの工夫もしてみました。

【 電流計を±１０Aのスケールにする】

メモリ板はスキャナーでコピーして文字を書き込むことは前述の通りです。
１mAの電流計は内部抵抗が約160Ωでした。
この抵抗値に　約　と云う文字が付いているのは正確に測っていない(測れない）からです。
テスターで低抵抗を測ると測定電流が大きくなり、測定時電流が１００ｍＡも流れるモノもあります。
これではメータを壊してしまいます。
そのため高抵抗レンジでおおざっぱに測るしか有りません。
指針の振れ角は半分になったので0.５mAでフルスケールです。その結果、約80mV(0.08V)でフルスケールになります。
１０Aのメモリにするためには分流器を作ります。
分流器の計算は電気の本に書かれていますので参考にしてください。

ここではもっと簡単に作ります。その理由は内部抵抗の測定値がいい加減ではキッチリ計算しても正確な抵抗値をもとめられず、たとえ計算が出来てもその抵抗は購入できるモノではありません。
仮に、1Ωの抵抗に10Aの電流を流すと抵抗の両端には10Vの電圧が発生します。0.01Ωなら0.1Vです。
これはオームの法則です。
0.008Ωならちょうど良さそうですが、こんな抵抗普通では手に入りません。秋葉原で入手可能なのは0.1Ω程度*です。
私は運良く0,02Ωの抵抗を見つけましたので２個並列にして使うコトにしました。
合成抵抗は0.0１Ωです。ここに10A流すと0.１Vですから電流計を0.1Vでフルスケールになる電圧計にします。
この抵抗における消費電力は0.1Wですが5Wの抵抗を2個並列にしています。
その理由は10Aの電流が流れた場合抵抗のリード線はあまりにも細すぎ負荷をショートさせた場合断線の危険を避けるための配慮です。

この図の黄色い部分が電流検出部です。

ａｂ間の合成抵抗は0.01Ωです。
充電中はａ→ｂの方向に電流が流れ、放電中は逆に流れます。充電と放電が同時に起きるときはその電流差で充電電流が多ければメータは＋に振れます。

実際には、電流計に抵抗をつなぎ0.１Vで0.5mA流れるようにします。電流計を含めた合成抵抗は200Ωとなり(200-160=40Ω）約40Ωを追加すれば良いことになります。(指示が合うように調整する)
分流器は回路図のａｂに接続されます。(SWは2回路連動で電流計測側になっています）
*メータ横に書かれた＋－の記号は接続端子を示します。指針の振れは右に動くと＋(充電)を示します。
実際には内部抵抗160Ωの値や分流器の正確さが判りません。また40Ωの抵抗は市販品に有りません。思い切って500Ωの可変抵抗で済ませます。
アマチュア的ではありますが最後の調整は可変抵抗で合わせます。

*100Ωの可変抵抗が無かったため500Ωを使いました。
*秋葉原・ラジオデパート桜屋電機では0.01～0.05Ωの抵抗を扱っていました。

もっと簡単に分流器を作るには真鍮板や鉄板などで作る方法もあります。実際に電流を流しながらハサミで幅を調整します。
この場合も最後の調整は可変抵抗で合わせるのがお勧めです。
普通の金属は温度で抵抗値が変化するので正確なモノは難しいです。

分流器はこのような金属板で作ることも可能
中央の巾を狭くしながらカットアンドトライで合わせる

*分流器は断線、焼損するとほとんどの場合メータも壊れます。電流容量は十分に余裕を見ることが必要です。

【電圧計を１０V～１７Vにする】

最初の予定を変更してセンタを12Ｖにしました。
この電圧計は10Vから始まりますが電圧をかけない位置は12Ｖです。フルスケールは17Vです。

メータの中心、そこから普通にメモリを付けると指針の動く範囲がとても狭く使いにくいメータになってしまいます。
*センタがゼロですから普通のメータの約半分しか振れません。
この欠点を補うにはメータにバイアス電圧（今回は12V）をかけ強制的にゼロ位置をずらしてしまえば見やすくなります。
バッテリ電圧の測定なら10V以下はほとんど必要有りませんから10～17Vが判れば電圧計の機能として十分で、且つバッテリの電圧も読みやすく拡大されます。
10Vのメモリ位置は12Vのバイアス電圧に対し-2Vと見えることになります。
ここで使うバイアス回路の安定度や誤差がこのような電圧計の精度に大きく影響します。
今回は贅沢？ではありますが電圧計のためだけに基準電源を作りました。
ａ点の電圧は10V～16V程度に変化することを想定し小型のDC-DCコンバータユニットを使って見ました。

電圧を測るときはSW(2カ所)を切替えます
6ｐのトグル片ハネSWが使いやすい

使用したDC-DCコンバータ（MAU104）は出力が安定化されていませんでした。そのため帰還回路を付け12Vの電圧を安定化しています。この電圧の変動は即誤差になります。動作時には12Vマークのポイントに流れ込みの状態になりますのでご注意ください。
試験的にａ点の電圧を10Ｖ以下にすると基準電圧(12V)の低下が見られ誤差が多くなります。
また回路自体の消費電力が多く(約40mA)お勧めできません。そのためSWは常時電流側になる『片ハネ』と呼ばれるトグルSWを使っています。参考としてご覧ください。
お勧めできる方法ではないのであえて部品乗数を入れていません。
具体的な条件については掲示板などでお尋ね下さい。

このような電圧計のかさ上げはツェナーダイオードを直列に入れる簡単簡単な方法があります。
今回の例では8～10V程度のダイオードを直列に使いバイアスを掛けます。
この場合10V(ツェナー電圧)に近い部分はリニアになりませんので注意が必要です。
その分の余裕を見てさらに低い電圧のダイオードにすると有効部分の直線性はよくなります。ただし展開巾は小さくなってしまいます。

【バッテリケースの取っ手】

改造作業中に気がついたのですが取っ手の丸棒が細すぎます。
普段は問題ないのですが非常時に丁寧な取り扱いが出来ない場合などチョット弱そう。
後で気がついたので適当な部材がありません。
インバータ同様次回に先送りです。

LED基板125個のLEDが付いています。瓶に合わせるため2列切り取り	発熱もバカになりません。電気工事用のリングスリーブを放熱板代わりに付けています。	このまま使うとビーム幅60度のLEDでもギラギラ感が気になります。
パソコンのLEDパネルから外した光拡散シートを貼ります。ギラギラ感を解消出来ます。	拡散シートは基板の側面に接着してトンネル状に被せます。	100個のオレンジに青13個緑12個を混ぜて電球色に演色します。
瓶の蓋はコルクです。そのまま嵌めても外れそう！収縮チュウブで固定します。	100φのチューブは？ペットボトルからはずします。キッチリ縮んで蓋を押さえます。	フレームに取り付け！小箱にセンサも組み込みました。防水に気を遣うところです。
電動ドライバのニカド電池 12V1.2A/h 保護用温度SW等も使います。	2組完成です。後2個作ります。収縮チューブは物干し竿用です。これは安い！電気用は高いです。	木枠の細いところは15mm程度風雨に曝され必ず割れます。針金で鉢巻きしておきます。
バッテリは100均の箱に入れ手すりにぶら下げています。耐候性が心配ですが！	電池の下にターミナルボックスをハンダ付では後のメンテナンスが大変です。	夜になるとこんな感じです。人が通ると点灯します。 SWで常時点灯にも出来ます。

試行錯誤の結果電流計は±10A 電圧計は10～17V　センタは12V	分流器のケースアルミ型材の端切れを利用	側板はベーク基盤端切れのため余計な穴がある
完成した分流器５Wのセメント抵抗をケースに	メータの裏側にメモリ補正回路を組み込んでいます	完成！　チョットだけメータの雰囲気が変わりました