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いよいよ太陽光発電を本格運用します。ここではラズパイカメラをつないでタイムラプス撮影を実施したのでご報告します。

構成

ソーラーパネルと鉛蓄電池をチャージコントローラに接続します。負荷としてラズパイカメラをつなげました。

部品

• ソーラー充電コントローラ E32-SolarCharger
  

  マイコンにESP32を使用。回路図は以下
  　http://indoor.lolipop.jp/IndoorCorgiElec/E32-SolarCharger/E32-SolarCharger-Schematic.pdf
  　

• ソーラーパネル 12W
  

  

  太陽電池モジュール　１２Ｗ　ＳＹ−Ｍ１２Ｗ−１２: 電源一般 秋月電子通商-電子部品・ネット通販

  

  akizukidenshi.com
  
  　
• 鉛蓄電池 12V12Ah
  
  　
• インラインヒューズ　コントローラと蓄電池の＋側の配線に３Aヒューズ挿入
  
  　

• DC-DC　コンバータモジュール　12Vー5V
  
  　

• Raspberry Pi Zero W
  
  　

• Raspberry Pi カメラモジュール
  
  

発電システム

Indoor Corgi Elec.社製のマイコンとしてESP32を使用した太陽光発電充電コントローラを使用します。マイクロSDカードスロットもありデータログを記録できます。

システムは以下の通りでESP32用Arduinoコードが提供されています。

E32-SolarChargerを使ったソーラー充電システム

indoor.lolipop.jp

概要

• バッテリの電圧と充電電流を監視してPWM制御します。
• 液晶ディスプレイにバッテリ電圧・電流、ソーラパネル発電電圧、動作モードを表示
• 測定値のログをSDカードに保存。
• 負荷とバッテリ間のスイッチでバッテリ電圧が低下した際に負荷の切断が可能。
• ソーラパネル発電電圧を観測して８Vを下回るとコントローラをディープスリープさせて消費電力を抑える。
• ESP32のWiFi機能でブラウザで各種数値表示や動作モード変更が可能

めっちゃ高機能で便利！！Arduinoコードなのでカスタマイズも比較的簡単にできます。

ブラウザ表示 (設定)

ここではターゲットとするバッテリ充電電圧を13.8V、充電電流を1Aとしました。スリープモードは有効にしています。負荷の切り離しは無効にしてスリープ時もバッテリの電気でラズパイを動かします。

無負荷時の発電動作

まずは負荷なしでチャージ動作を観測してみました。

日が当たるとソーラパネル発電電圧が18V程度になりバッテリに充電されます。バッテリ電圧はほぼターゲットの13.8Vを維持しています。
家は西向きのベランダのため直射日光は6~11時くらいしか得られていません。。。

夜間になりパネル電圧が８V以下になるとコントローラはDeep Sleepモードとなり15分おきに起動して電圧観測し、日の出でパネル電圧が上昇するとスリープを解除します。

タイムラプス撮影

丸一日ラズパイカメラをつないで写真撮影してみました。

Node-RED

ラズパイカメラの定期撮影はNode-REDで実施しました。2分おきに撮影します。

①撮影トリガ インジェクトノード

カメラ撮影のためのトリガです。2分おきに定期的に動くようにしています。また撮影したjpegファイル名を1づつ増やすためにPayloadに”1″を指定しています。

②jpegファイル名生成 ファンクションノード

グローバル変数sumに前段ペイロードの”1″を足して4桁の連番jpegファイル名を生成しています。

③カメラ撮影ノード

カメラ撮影を実行する node-red-contrib-camerapi を使用しました。
　https://www.npmjs.com/package/node-red-contrib-camerapi

輝度や画像サイズなどもろもろ設定可能です。前段の連番ファイル名msg.filenameを受けて撮影実施ます。

④ファイル名 連番リセット

前段のインジェクトノードをクリックするとこのファンクションが起動して、グローバル変数sumをリセットします。

タイムラプス

撮影した写真をつないで動画にしました。

タイムラプス撮影。
track by welcome脳（@a5uga）#ベランダ太陽光発電 pic.twitter.com/LkBtKuJr5Q

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) 2019年6月4日

おもしろい。しかも電気代タダ！！

タイムラプス動画生成は以下を参考にしました。
　http://sozaing.com/technique/timelapse_movie/

各電圧変化は以下の通りです。

日の出後は曇りのためほとんどチャージできていませんが、さほどバッテリは減りませんでした。

ラズパイカメラ定期撮影くらいなら余裕で長期運用できそうです。引き続き実験していきます。

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