エナジーハーベスト（環境発電）とは身の回りの使われずに捨てられている、光、振動、熱などのわずかな環境エネルギーを拾い集めて活用する技術です。
TWELITE-トワイライトの特長の１つである省電力とエナジーハーベスト（環境発電）技術の融合により電池交換不要のバッテリーレス無線センサーを実現します。
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環境発電モジュール
エナジーハーベスト（環境発電）モジュール
- 1: TWE-EH SOLAR
- 1.1: TWE-EH SOLAR
1 - TWE-EH SOLAR
ソーラー電源管理モジュール
TWE-EH SOLAR（エナジーハーベスト・ソーラー）は光のエネルギーを電力に変換し、 TWELITE トワイライト の電源として使用するための電源管理モジュールです。電池の代わりに使用して、 TWELITE トワイライト を動作させることができます。
1.1 - TWE-EH SOLAR
最新版
TWE-EH SOLAR（エナジーハーベスト・ソーラー）は光のエネルギーを電力に変換し、 TWELITE トワイライト の電源として使用するための電源管理モジュールです。電池の代わりに使用して、 TWELITE トワイライト を動作させることができます。
この資料は、印刷用取扱説明書 の内容を反映したものです。
光の力で電波を飛ばす！
TWELITE シリーズ専用！ エナジーハーベスト制御基板 TWE-EH-S
ピンヘッダ実装済
TWE-EH-S-DI
ピンヘッダ未実装
TWE-EH-S-DP
この度は、当社製品をお買い上げいただき、誠にありがとうございます。
特徴
- TWELITE モジュールと組み合わせて使用するエナジーハーベスト制御基板です。
- ソーラーパネルのエネルギーをコンデンサに蓄電し、そのエネルギーを利用して、ごく短い間無線モジュールを動作させます。
- 余剰エネルギーを蓄電デバイス(電気二重層コンデンサ)へ充電する回路が内蔵されていますので、ソーラーパネルが発電しない夜間でも継続的に動作できます。
- 外部回路や追加抵抗により、様々なソーラーパネルを利用できます。
推奨するソーラーパネルは、Panasonic製
AM-5815 です。最大出力電力は 6mW (5.2V - 1.1mA)使用上の注意
この評価基板は、TWELITE モジュールと組み合わせて使う事を前提としています。
ソフトウェアの入手
無線タグアプリ（App_Tag）のファームウェアを TWELITE に書き込んでください。
後述の BOOT ピンの制御を行えば、任意の act 等でも使用できます。
利用できるソーラーパネル
目安として、開放電圧 4V～6V 、最大出力電力 300mW 以下のソーラーパネルを使用できます。
最大出力電力が 10mW 以上のソーラーパネルを利用するには、追加の抵抗 \(R_{EX}\) を TWE_VCC と EX_REG 間へ接続してください。過電圧や過電流による故障や発火を防ぎます。
推奨のソーラーパネル (AM-5815) を利用する場合、追加の抵抗 \(R_{EX}\) は不要です。
追加の抵抗 \(R_{EX}\) の値は下記の式で求められます。
$$R_{EX} [Ω] \leqq \frac{11.5}{ソーラーパネルの最大出力電力 [mV]} \times 1000$$
追加の抵抗 \(R_{EX}\) の定格電力は、ソーラーパネルの最大出力電力を上回る値としてください。
以下に目安を示します。
| 最大出力電力 [mW] | 抵抗値 \(R_{EX}\) [Ω] |
|---|---|
| 10以下 | 不要 |
| 11-100 | 100 (1/4W) |
| 101-300 | 33 (1/2W) |
まずは動かしてみましょう！
簡易ワイヤレス温度計
以下のような回路を構成してください。
送信側の回路の例
推奨のソーラーパネル (AM-5815) を利用する場合、追加の抵抗 \(R_{EX}\) は不要です。
TWELITE モジュールに無線タグアプリ（App_Tag）を書き込み、センサ種別を 0x11 LM61 アナログ温度センサ に設定することで、データの送信を行えます。
親機には、親機・中継機アプリ (App_Wings)を書き込み、周波数チャネルとアプリケーションIDを合わせてください。
動作の仕組み
各ピンの電圧の変化
- ソーラーパネルのエネルギーは、内蔵のコンデンサ
C1(220uF) へ充電されます。 C1の電圧 \(V_{C1}\) が 約2.9V \(=V_{ON}\) になると、TWE_VCCがGNDと接続され、TWELITE が動作を開始します。- TWELITE は起動直後、すみやかに
DO1\(V_{BOOT}\) の出力を Low にします。 - TWELITE は無線送信します。
- 無線送信後、TWELITE はスリープ状態になります。
- エネルギーの供給不足により電圧が 約2.0V \(=V_{OFF}\) を下回ると、TWELITE は動作を停止します。
DO1\(V{BOOT}\) の Low 出力が解除され、1. へ戻ります。
4’ および 5’ では、スリープ復帰後に無線送信をして、再びスリープする動作を繰り返します。
起動直後に
BOOT ピンを Low に下げる処理を行えば、無線タグアプリでなくても、任意の act 等で使用できます。ピン配置
| 信号名 | ピン番号 | ピン番号 | 信号名 | |
|---|---|---|---|---|
TWE_GND | 1 | 16 | TWE_VCC | |
BOOT | 2 | 15 | EX_REG | |
BYP | 3 | 14 | VC2 | |
(-) | 4 | 13 | RSTN | |
(-) | 5 | 12 | C2+ | |
(-) | 6 | 11 | (-) | |
(-) | 7 | 10 | EX_C1+ | |
(-) | 8 | 9 | (+) |
TWE_GND
TWELITE の GND へ接続します。
BOOT
TWELITE の DO1 へ接続します。
無線タグアプリの場合。act 等の場合は、任意のピンへ接続
TWELITE の起動後、速やかに Low 状態とします。電圧条件は、TWELITE に従います。
BYP
TWELITE の DO2 へ接続します。
無線タグアプリの場合。act 等の場合は、任意のピンへ接続
High 状態にすると、蓄電デバイスと TWE_VCC 間に接続されているダイオードをバイパスします。
蓄電デバイスが 2.3V の状態で TWELITE へ電源を供給すると、ダイオードの電圧降下により TWE_VCC は 約2.0V になり動作を停止します。バイパスを行うと、蓄電デバイスの電圧が 約2.0V に降下するまで TWELITE を動作できます。電圧条件は TWELITE に従います。
GND / (-)
ソーラーパネル、蓄電デバイス、EX_C1 に追加したコンデンサのマイナス端子を接続します。
(+)
ソーラーパネルのプラス端子を接続します。
EX_C1+
内蔵コンデンサ C1 (220uF) のプラス端子に接続されています。
EX_C1+ と GND 間にコンデンサを追加すると、内蔵コンデンサ C1 (220uF) と並列に接続されることで、容量を増やすことができます。電圧の範囲は 0-3.6V です。
C2+
C2+ と GND 間に余剰エネルギーを充電する蓄電デバイスを接続します。電圧の範囲は 0-3.6V です。
接続については、夜も動くようにする！をご覧ください。
RSTN
TWELITE の動作状態を示します。(Hi：動作中、Low：停止中)
VC2
蓄電デバイスの充電状況をモニターする場合、TWELITE の AI1 に接続します。
無線タグアプリの場合。act 等の場合は、任意のピンへ接続
VC2 は、C2+ の電圧を抵抗2個(10MΩ)で分圧しています。さらに、TWELITE の電圧測定を安定させるため、VC2 と TWE_GND 間に 0.1uF のコンデンサを接続しています。TWELITE の VC2 の読み取り値を2倍すると、蓄電デバイスの電圧を取得できます。
EX_REG
利用できるソーラーパネルをご覧ください。
TWE_VCC
TWELTIE の VCC に接続します。
夜も動くようにする！
簡易ワイヤレス計（余剰エネルギー充電回路あり）
C1 のみでは無線モジュールの動作する時間は限られてしまいますが、EX_C1+ にコンデンサを追加することで、動作時間を延ばすことができます。
送信側の回路の例