昼間太陽電池で単三蓄電池に充電して暗くなったら電池式ブクブクを動かすには

質問

外のメダカ水槽の水の循環に電池式の1.5ボルトで動くエアーポンプを
2Ｖ500ミリアンペアの太陽電池6つ並列で動かしているんですが、昼間は動いても夕方は止まってしまいます。そこで昼間充電して夜点灯するライトがあるように、昼間充電して夜エアーポンプを動かしたいと考えているんですが電子回路、電気回路の事がまったく解らないので教えてもらえないでしょうか。
Cdsセルを使うというのは解っていますが回路がわかりません。

必要な部品とどうやって組めばいいかが知りたいです。
手持ちの部品は2Ｖ500ミリアンペアの太陽電池9枚単三蓄電池4本1.5ボルト駆動エアーポンプ1台です。

回答No.4

joshua01

楽しい工作ですね。
質問者さんの知識レベルがわからず、運転する環境やご要望の条件にわからないところがありますが、初心者向けに次のようなアドバイスではいかがでしょう
魚の水槽への空気の投入ですから、基本的には昼夜とも連続運転が望ましく、しかし電源は太陽電池として、得られるエネルギーの精一杯で運転すると考えましょう。そうすると、次のとても簡単な「フローティング運転」の回路を作ります。
お持ちの部品の他に追加が必要なのは、
・ダイオード３本（耐圧20V以上で、耐電流1A以上と言って買えば良いでしょう。“普通のシリコンダイオード”と言って1本50円で買うと、耐圧100v、耐電流1Aが多いのでそれで十分。足が2本出ているので、どちらが「アノード」か（反対側はカソードと言います）を聞いて印をつけておきましょう。）
・抵抗器　２オーム、耐電力２W以上、100円くらいです。

作り方はすごく簡単。
ただし、すみませんが、トラブルでの責任は一切持ちませんのであくまでもご自身の責任でお願いします。
（特に充電池はショートすると電池・電線が発火します）

○太陽電池は6枚、直列につなぎます。こうすると日中でモータなどがつながっていなければ12vくらいの電圧になるでしょう
○これに次のようにモータをつなぎます。；
太陽電池マイナス極にモータのマイナス極。太陽電池のプラス極にダイオードのアノード。そのダイオード（ダイオードAとします）の反対側の足（カソード）にもう一つのダイオード（ダイオードBとします）のアノード。そのダイオードのカソードにモータのプラス極。この状態で太陽電池に光を当てるとモータが回ります。ただし、このまま十分に光を当てると、電圧が高すぎてモータが壊れます。
○　次に充電式電池を2本直列にしたものを次のようにつなぎます。（充電した電池を直列つなぎしたものは、プラス極とマイナス極との間で2.4V程度の電圧が出ているはずですね。）；
マイナス極は太陽電池のマイナス極（モータのマイナスもつながってますね）に。電池のプラス極には１オームの抵抗の片側の端子をつなぎ、抵抗のもう片側の端子はダイオードAとダイオードBの中間に。
○　最後に、もうひとつのダイオードを次のようにつなぎます；
電池の側にアノードを、モータの側にカソードを。

さて、動作を確認してみましょう。
○　太陽電池を日に当てると、電圧が出てモータが回ります。何もつないでなければ元気に１２V出ますが、モータなどがつながっているため、「電圧降下」が起きて、晴天時でも多分４v程度に下がってしまっているはず。その電圧はダイオードAとダイオードBを通じると合計1.5vほど下がり、結局、モータには2.5v程度の電圧として加わっています。1.5vのモータなら、元気に回り、モータも何とか傷まない範囲でしょう。
○　このとき、太陽電池の４Vの電圧からダイオードAを通じて出てきた約3.3vの電圧により、抵抗を通じて２．４vの電池を充電します。抵抗はその差約0.9ｖの電圧を吸収して充電電流を安定させます。（もちろん曇りなら電流は低下する）
○　日が沈むと、太陽電池からの電圧がなくなります。今度は、電池の2.4Vの電圧が、ダイオードCを通じ0.7v程度電圧が下がって1.7vくらいになってモータを回し、空っぽになるまで回ります。（ダイオードAは、電圧の出なくなった太陽電池により充電池からの逆流の電流を浪費するのを避けるため。）

さて、注意点。
○　この回路は、太陽電池にモータなどをつないだときに発生する「電圧降下」を利用して安定化しています。従って太陽電池に十分に光が当たっている時にモータへの経路だけを切り離すと電圧が上がりすぎて充電池が傷み、充電池への経路だけを切り離すとモータが傷みます。
○　電圧が不安定な太陽電池の動作電圧に注意しましょう。十分に日が当たっているときだけとはいえ、5vを超えるようではモータも充電池も痛みます。太陽電池のセルを減らしましょう。太陽電池の電圧が最大でも３Vはないと充電されません。曇りや朝夕ならあきらめもつきますが、日中でこれ以下の電圧なら、セルを増やす必要があります。
○　充電不足で夜を迎えると、放電終了後はポンプが止まるばかりでなく、電池にとって良くない「過放電」が起きます。夜は切り離したいところですが、切り離したままだと日が照ったときに壊れるので、過放電は許してください。（１２ヶ月持つはずの充電池が10ヶ月くらいで性能低下）

さてさて、いかがでしょうか。
ご参考になれば幸いです。

お礼

有り難うございました。参考になりました。