ニッケル水素電池電圧監視装置の製作




 父がラジコン飛行機を趣味にしており、4.8(V)のニッケル水素電池の電圧を監視する装置を作ってほしいと依頼されました。電圧計などでは読みにくい ので、ある電圧まで下がると、色が変わるようなものが良い、と父が言うので、高輝度LEDを用いた電圧監視装置を作ることにしました。

 設計した回路は、以下の通りです。高速動作は必要ありませんので、わざわざコンパレータを用いなくても、単電源で使用できる汎用オペアンプで充分です。 研究室にBA718という古いオペアンプが大量に余っていましたので、それを用いることにしました。



 この回路では、電池電圧が4.5(V)以上の場合は青色LEDだけが点灯します。電池電圧が4.0(V)から4.5(V)の間では、青色LEDと赤色 LED(実際には、オレンジ色のLEDを使用)の両方が点灯します。電池電圧が4.0(V)以下になると、赤色LEDのみが点灯します。こうすることによ り、大体の電池電圧が一目で分かるようにしました。

 LEDの点灯電圧は、R2、R3、R5、R6の組み合わせによって設定できます。ここは、できれば精度1%の酸金抵抗を用いたほうが良いでしょう。比較 用の基準電圧は、シャントレギュレータのTL431を用いて、2.495(V)を作り出して使用しています。

 BA718は単電源でも使用できるオペアンプですので、Lレベルの出力電圧はほとんど0(V)まで振りますが、Hレベルの出力電圧は、電源電圧よりも1 (V)程度低い電圧までしか振ってくれません。つまり、電池電圧が4.0(V)まで低下したときのBA718の出力電圧は、3(V)前後にとどまります。 これでは順方向電圧の高い青色LEDを駆動できないので、青色LEDは電源側からプルアップし、BA718がLレベルのときに点灯させるようにしました。 一方、赤色LEDはBA718がHレベルのときに点灯させることとし、グランド側にプルダウンしています。

 電源ラインにパスコンを入れるかどうかは少し思案したのですが、ラジコン飛行機に搭載しますので、省スペースかつ軽量化の観点から、パスコンは省略する ことにしました。

 実際に製作した回路の写真です。まだ、LEDへの配線前の、本体基板のみの写真です。



 電圧が4.5(V)よりも高い場合は、青色LEDのみが点灯します。



 電圧が4.0(V)と4.5(V)の間のときは、両方のLEDが点灯します。



 電圧が4.0(V)以下になると、オレンジのLEDのみが点灯します。



 父のラジコン飛行機に搭載した写真です。基板を内部に設置し、LEDは胴体側面に取り付けています。



 別の飛行機に搭載した写真です。こちらは、コックピット部分にLEDを付けてあります。


 


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