太陽電池を使ったMONO TWELITE中継器の製作

<2023.11.04> 記事内容を書き替えました。 旧記事はこちらを参照してください。
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　動物検知システムで 子機のセンサーの検知情報をMONO TWELITEで親機に送信する場合、距離が離れていたり障害物で電波が届かない時は中継器を使いたいところですが、永続的な電源が取れない事もあります。
中継器は間欠送信を行う子機のTWELITEと違って常時電源が入っているので、子機に比べて消費電流が大きく乾電池での駆動では長持ちしません。
そこで太陽電池を用いてニッケル水素電池を充電し継続的に中継器を使用できるようにしました。

以前に行った実験によれば(回路は異なるがソーラー充電特性は同等の実験機使用)、冬至の頃でも晴れた日には5時間程度の直射日光を受けられるような場所に設置すればバッテリ―メンテナンス フリーで使えそうでした。
実験ではTWELITEはBlueタイプを使いましたが、Redタイプでもバッテリ―メンテナンス フリー使えるのではないかと思います。(送信時の電流は増えますがその時間は短いことと、受信時の電流はBlueタイプより減っていることから。)

写真1　太陽電池を使ったMONO TWELITE中継器


図１　太陽電池を使ったTWELITE中継器回路


図１に回路を示します。
この回路でTWELITEを中継器として使うには次のような方法があります。

方法１（旧式）
標準アプリまたはUARTアプリの場合はそれぞれのアプリをTWELITEに書き込んでM2ピンをGNDに接続する。
Tagアプリの場合は、Tagアプリ中継器専用のソフトウエアをTWELITEに書き込んでM2ピンをオープンにする。

方法２（新式）
全てのアプリのパケットを中継できる“親機・中継機アプリ”ができたのでそれを書き込んでM2ピンをオープンにする。

方法３（標準アプリのみ可）
標準アプリの場合は連続モードで動作する子機に中継機能を持たせることができる。設定はインターラクティブモードのオプションビットで行い、M2ピンはオープンにする。

　方法３の場合は点線で囲まれた部分の回路を追加して定期的に入力ピンをアクティブにすることで子機としてのパケットを送信し、中継器の電圧状態を親機に送る事ができます。　（方法１、２では中継器の電圧情報を送る事ができない。）
当回路ではインバーターICを使った非安定マルチバイブレータで約30秒おきにDI1端子へ立上がりと立下り信号を印加して子機としてのパケット送信をします。(TWELITE子機連続モードでは立ち上がり時、立下り時共にパケットを送信する)
74HC14を使っていますが74HC04やNANDゲートも使えますがCMOS ICを使ってください。

電池電圧VbatはVccと同じなので親機でパケットのVccデータを監視すれば良いのですが、親機によってはVcc表示がなくVbat表示のみのものもあるので抵抗で分圧してAI1データとして送信しています。

　ソーラー電源部の回路は「小電力ソーラー電源」の記事のものを使っています。
3.3Vツェナーダイオードはニッケル水素電池が接続されていない状態でソーラーパネルが接続された場合のTWELITEへの過電圧保護ですが、継続的に3.3Vを超えるソーラー電圧が印加されるとツェナーダイオードが壊れる虞れがあります。

回路基板とケースの製作方法についてはをこちらをご覧ください。
設定関連はこちらをご覧ください。


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