ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ:調整・改造 > 電源

手持ちのStick PC、MiNISFORUM S41ですが、値段と性能の良さから天文界隈でも使っている方が意外なほど多いのかと思います。その小ささにもかかわらず、スピードも十分。なかなか微妙な立ち位置のStick PCの中で、久しぶりに出た高評価の実用的なものです。



これまでの状況

その中で唯一の弱点が電源。特にバッテリー駆動だとどうも不安定です。

これまで3種類のUSBバッテリーを使用して、そのうち2種は起動不可だったり、途中で落ちることが多かったです。唯一少しまともだったのがLess is moreというところの100Wまで出せるというバッテリーです。起動不可という経験はしたことがなく、テストでは不安定なことはありませんでした。

その後、Less is moreを実戦投入したのですが、撮影中に落ちてしまうということが何度かありました。いずれもSharpCapのPolar alignやファイルをまとめて触ったりするような高負荷なときです。今のところ、純粋に撮影だけしていた時に落ちたことはありません。それでも撮影が止まるのが怖いため、何度か落ちるのを経験した以降は使うのを諦めて、結局今はAC100V出力がある大容量バッテリーに、S41に付属のACアダプターを使って電源供給をしています。

もう少し汎用的にならないかと思うので、いったいどれくらいの電流になると落ちるのか調べてみようと思い、少し測定してみました。


まずは分解

測定に先駆けて、S41を分解して少し中を見てみました。

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電源部をもう少し見てみます。

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付属のACアダプターのType Cコネクタの出力をStick PCにつないで、テスターで少し測定してみました。USB Type Cコネクタを使ってますが、形だけ使っているみたいで信号のやりとりはなく、電源とグランドピンだけしか使っていないみたいです。確かにこれだとUSB出力のバッテリーでは、大きな電流は流せないはずです。元々USB2.0は5Vで0.5Aまでしか流せない規格で、USB3.0でも5V、0.9Aです。その後USB PDなど色々拡張して20V x 5A =100Wとかまで使えますが、これはあくまで規格にのっとた信号のやり取りをした場合のはずです。なので、今回のように電圧ピンだけ使っているような場合では電圧が出ないはずなので、落ちる可能性が高いのは理解できます。


Ankerのバッテリー

では実際にどれくらいの電流が流れているの測定してみましょう。使ったのはUSBチェッカーです。

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写真ではAnkerの13000mAのバッテリーをつなげています。上の写真は起動前の状態です。

5回くらい起動テストして、起動さえしなかったことが2回ありました。その場合は再起動を繰り返した場合と、止まってしまった場合がありました。それでも起動することもあり、起動した後は特に操作しなければ安定です。

ここの状態からソフトを立ち上げ負荷をかけますが、Ankerの場合SharpCapとStellariumを立ち上げたくらいで落ちることが多いです。落ちた後は0.87Aでほとんど動かなくまります。

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落ちる前にその負荷の高い時の電流を見ると、なぜか1A-1.5Aくらい普通にでてるんですよね。しかも大きな電流でも落ちない時もあり、さらにプレートソルブとかもかけてやります。すると一瞬ですが2Aを超えることもあります。

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これはどういうことなのでしょうか?そもそも規格で0.9Aしか出ないと思ってましたが、2A出すこともできるみたいです。

このAnkerバッテリー、負荷が低い時は安定する時もありますが、高負荷にしていくと必ず毎回最後は落ちました


Less is moreのバッテリー

Ankerの結果はあまりよくわからないですが、気を取り直してこれまで落ちにくかったLess is moreの100W出せるというバッテリーにつなぎ変えてみます。このバッテリー、Amazonで買ったのですが既にリンク先が切れていました。60Wのものは見つかりましたが、100Wの代替のものは無いみたいです。

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ほとんど落ちることはなかったので、思いっきり負荷をかけます。CPUパワーは100%です。見ることができた最大電流は2.5A越え。

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ただし電圧が4.8V台全半まで落ちてます。2A位までは5Vを保ってますが、2Aを超えると供給電圧が落ちていくようです。StellariumにSharpCapでPolar align、プレートソルブをかけながらStellariumをグリグリ動かすととうとう落ちました。でも落ちる瞬間に電流がものすごく高いかというと、そうでもありません。フラフラしてますがCPUパワーが100%で頭打ちなので、平均では2A切ってます。

ここで言えることは、Ankerのものよりは確実に落ちにくいということくらいで、それでも高い負荷だと落ちることは落ちます。5回くらい試しましたが、ただ1度どう負荷をかけても落ちない時があって、その時は諦めて自分で電源を落としました。


付属のACアダプター

次に試したことが、ではACアダプターに繋げた時にどれくらいの電流が流れるか確認することです。でもこれも不思議なことに、2.3A位までは見ましたが2.5Aとかを見ることはできませんでした。CPUパワーが100%で頭打ちで、それ以上電力を使うことができないからかなと思ってますが、はっきりした理由は不明です。

一つだけ言えることは、どれだけ高負荷にしても落ちることは一度もなかったことです。


まとめ?と言えるのか...

結局今回試したことで定量的にはほとんど何も言えませんでした。定性的には
  • バッテリーを使う限りは、多少の違いはあるが、負荷がかかると落ちることを避けることは出来なさそう。
  • 付属のACアダプターが唯一まともな電源で、少なくとも高負荷などで落ちることは確認できなかった。
ということくらいです。逆に疑問点の方が多く
  • USBバッテリーで何の規格のやりとりもなしで2A以上も出せるのか?
  • 逆にいうと、ここまで電流出せるのになぜ落ちることがあるのか?
  • 落ちる理由は何か?もしかして電圧降下が直接の理由なのか?
など、わからないことだらけです。

今回はUSBチェッカーの表示だけを見たので、もっと速い速度で応答を見れば何か分かるかもしれません。もう少し原因がわかれば、何か手を打つこともできるかもしれませんが、USBの範囲でやろうとすると規格外のことになるので、無難に付属のACアダプターを使った方がいい気がしています。

あと、今考えてるのがラジコン用とかのもっとシンプルなバッテリーを使うことです。これをType Cの端子だけ100円ショップで見つけてきて変換アダプターを作るとかだとうまくいく気がします。もちろん自己責任になります。

 

星を始めた時にAdvanced VX用に同時に購入したセレストロン製パワータンク 7。もう3年半使っていますが、結構な頻度で使っていてさすがにバッテリーの持ちが悪くなってきました。特に冬になり気温が低くなると顕著です。中身のバッテリーのみはサイズ違いでいくつか持っていて、自動車用のバッテリーケーブルなどで直接繋いでも使えるのですが、パワータンクのガワ(外皮)にライトがついていたりして便利なことも多いので、結局持ちが悪くなってきてもついついパワータンクを使ってしまいます。でもパワータンクごと新品に買い替えるのももったいないので、中身のバッテリーだけ交換することにしました。


注 意
  • 電源関連を触る場合、感電や火災などの原因になる場合があります。この記事は中身のバッテリー交換を推奨する目的ではありません。あくまで自分でやったことのメモに過ぎません。参考にする場合も必ず自己責任で行うようにしてください。
  • また製品を分解した場合には、当然メーカーの保証などは受けられなくなりますので、こちらも自己責任でお願いします。 


まずは分解

まず、中身のバッテリーがどんなものかを確認する意味でも分解してみます。

1. 上の小さいライトのはそのままリングを回転させて外してしまいます。赤いリングも忘れずに外してください。赤いキャップも紐を解いて外します。

2. 裏側の蓋を開けて付属のケーブルが入っていたら取り出します。

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3. 裏側からネジを外していきます。ドライバーのサイズはPH2です。PH2にしては通し穴が小さいので、少し細めのドライバーが必要です。きちんとサイズの合ったドライバーを使わないとすぐネジの頭を舐めてしまうので注意です。ネジは全部で8本外します。裏蓋のケースの奥にもネジがあるので気をつけてください。 

3. 下の大きいライトは電球部分は取り出す必要はありません。そのままの形で、付け根のところのネジを外して、反対側から中のシャフトを引き抜きます。 ここからライト部分を外すのに苦労するかもしれません。真上方向に引き上げるのが正しい外し方ですが、これでさえも結構大変です。あせってプラスチックの付け根部分を折ったり、繋がっているケーブルを切断したりしないようにしてください。蛇足ですが、実はネジとシャフトを外した後に見える六角ナットは金属でできていて、ライト部分から外れるのですが、最初に分解するときは気づかないと思います。ここはあえて外す必要はないので、気づかなくても構いません。

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4. ネジ8本と大きいライト部分をなんとか外せば、パカっと全体が開くはずです。その際スイッチ類がポロっと落ちるかもしれないので注意です。

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5. これでやっとバッテリーにアクセスできるようになります。端子を二つ引き抜くとバッテリーを取り出すことができます。端子は少し固いかもしれませんが、引っ張るだけです。その際2つを同時に触らないように注意してください。通電してしまいます。慣れていない場合はゴム手袋などをして絶縁して作業した方がいいかもしれません。


バッテリー

さて、使われてるバッテリーを確認してみるとその名の通り「X-POWER TANK」というもので12V 7Ahのもの。

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セレストロンもこのバッテリーの名前を踏襲して「パワータンク7」とつけたのかと思います。ですが、流石に7Ahは今となってはやはり少し容量不足かと思います。でもこの便利な「ガワ」を使おうとするなら大幅な容量増加は望めないので仕方ありません。サイズは65mm x 95mm x 150mmくらい。これに適合するバッテリーを探します。

同様の仕様でパッと手に入りそうなのは2機種で共に数千円。
値段はYUASAの方が千円くらい高いです。サイズがLONGの方が少しだけ大きいですが、入っていたケースのスペースを見ると長さと高さは余裕があります。ただ、奥行きはケースいっぱいに入っていたので、この1mmが仇になる可能性があります。

でも結局購入したのは
1mm奥行きが長いのは同じ、容量が9Ahなので2割増しくらいです。これでもYUASAの7Ahのものよりも安いです。一応NP7-12/NPH7-12/PE12V7.2/RE7-12/互換と書いてあるので多分大丈夫でしょう。


さてさて、何日か前に注文していたバッテリーですが、本日佐川急便経由で商品が届いたので、早速交換してみることにします。

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再度組み立て

既存のバッテリーに付いているケーブルを取り外し、新しいものに交換します。バッテリーを交換したあとは、逆順で組み立てるだけです。バッテリーケーブルは挿さっているか、スイッチ類がきちんと取り付けられているか、

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ベルト端がきちんと棒にはまっているか確認します。問題ないようなら本体を再び合わせてネジを止めます。大きいライトは外す時よりははめるときのほうが簡単かと思います。予備ケーブルが長いので、折り返してうまく収納します。

肝心なバッテリーのサイズですが、新しいものが1mmほど奥行き方向に大きい違いは全く問題になりませんでした。蓋を閉めるときは少し苦労しますがこれはサイズ違いのせいでなく、ゴム板を一部使っているところがあってクッションのようになるので、オリジナルのバッテリーでもネジをはめるまでは蓋の全周囲がピタッと閉まることはありません。ある程度うまくハマっていると思ったら、ゆっくりネジを順に閉めていってください。途中どうしても溝が縮まらなかったら何か噛んでいるので、再度外して確認してみてください。

組み立て終わったら、無事に電源が入るか、二つのライトは点灯するかなどを確認して完了です。またこれで長持ちするはずです。


充電テスト

新しく購入したバッテリーはフルで充電されていないので使う前に一度充電しておいた方がいいです。私は急速充電用にラジコン用の1万円程度の充電器を使っています。これだと、どれくらいの容量を充電したのか、充電にかかった時間はどれくらいかなどがわかります。当然ですが、急速充電器と謳っているので、パワータンク付属の充電用のACアダプターよりも早く充電できます。

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手持ちの充電器は5年ほど前のものなのでちょっと古いタイプですが、いまだに汎用的に天文用のバッテリーの充電器として使えています。持っているのは当時としてはそこそこ大容量だった5Aタイプですが、これでも十分です。

アマゾンで「RC 充電器」とかで検索するとズラーっと出てきます。リチウムイオン/ LiPo / Life / LiHV NiCD / NiMH PB用とか書いてあれば使えるはずです。特にパワータンクには「PB」と書いてあるタイプが必要です。鉛蓄電池用という意味ですね。Pbがモードが省略されているモデルがあるので購入時は注意が必要です。また、5A以上の大容量に見えても充電器への電源入力がDCタイプになっているタイプがあります。これは充電器以外に別途大容量DC電源を必要として、価格、複雑さ共に増大してしまいますので気をつけてください。

調べてみるとDC電源が必要なタイプが多いので、ACタイプですぐに使えそうな例を挙げておきます。でも私が実際に使ったわけではないので、本当に使えるかどうかの責任は取れません。あくまで自己責任で試してみてください。
  • 例1 6A ACタイプ:SkyRC imax b6 【正規品】 (B6 AC V2 (ACアダプター内蔵))
  • 例2 6A ACタイプ: ICQUANZX b6 V3 80Wプロフェッショナルデジタル放電器
実はこの手の充電器、いくつか触ってみるとわかるのですが、エンジンの開発元は全て同じみたいで、メーカーごとに多少オプティマイズしているだけのようです。

充電は「Pb」モードで「12V、6セル」タイプに設定します。でも今回新しいバッテリーで初充電してみたところ42分23秒かかってフル充電されて、315mAhしか充電されなかったので、最初からフルに近い状態で充電されていたことがわかりました。ちなみにこんなに時間がかかっているのは、フル充電に近くなると充電時間が延びるからです。空に近い場合はもっと効率よく充電していきますので、空からの充電時間でも2時間以内です。

あと、アマゾンで「鉛 充電器」などで検索しても別系統の充電器がズラーっと出てきます。12Vタイプの鉛蓄電池を充電するだけなら専用のこれらのものでもいいのかもしれませんが、私は使ったことがないのでよくわかりません。大電流タイプもありそうで、充電時間が短縮できる可能性もあります。でも見ている限り、どれくらいの時間でどれくらいの容量を充電したのかあらわに表示はできないように見えます。あとコネクタが直接パワータンクにつながらないので、別途うまく接続できるケーブルや端子を探さなくてはいけないと思います。


まとめ

セレストロン製のパワータンク7の中身のバッテリーを交換しました。ほぼ同じサイズでオリジナルの7Ahのものから9Ahのものにしたので、稼働時間は増えることを期待しています。交換自体は特に難しいこともなく、工作などの経験のある方なら特に問題なく進めることができると思います。実際の厳冬期での試用記はまた機会があるときに書こうと思っています。

くれぐれもご注意いただきたいのは、電源関連は最悪の場合、感電死、爆発、火事などの甚大な被害を及ぼすことがあります。鉛蓄電池は電圧もそれほど高くなく、爆発の危険も少ないですが、それでも十分な注意を払って、もしこの記事を参考にする場合も、あくまで自己責任で進めるようにしてください。



おまけ: YUASAのPORTLACシリーズについて

実は手持ちでYUASAのPOLTALACの12V 5AhのバッテリーPXL12072を2つ持っています。この機種は低温下でも定評があり、3年前の福島のフターライトフィスティバルで一個千円で手に入れました。

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パワータンクが使えなくなったときの予備でいつも車に積んでありますが、実際にはほとんど出番はなかったです。本当は今回これの後継機種でサイズが合うものを探しました。見つかったことは見つかったのですが、眼玉が飛び出るほど高いです。パワータンク7がまるまる買えてかつ十分なお釣りが来るくらいの額です。なので今回は諦めてコストパフォーマンス重視です。ダメになったらまた替えればばいいかと。


2019/12/29 追記: 実際に使用してみて

冬なのに珍しく晴れたので、撮影を兼ねて新しいバッテリーを使用してみました。夜の22時くらいから使い始めたので少し遅めです。寝ている間に朝まで撮影を続けて、8時頃に起きて片付けてもまだ全然バッテリー切れの様子がありません。

朝バッテリーが切れていると何時まで取れたかなあと心配になります。久しぶりにバッテリーが切れることを心配せずに撮影できました。でも、オチとしてはカメラのバッテリーが切れていたので、結局朝何時まで取れていたかチェックする羽目になったのでした。画像を見たら5時過ぎで止まっていましたが、4時半くらいから薄い雲が出ていたので実質そこで打ち切りでした。

その後フル充電してみたら

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4178mAh使ったことがわかりました。充電時間は161分でした。まだまだ余裕っぽいです。冬の寒さでこれならしばらくは安心できそうです。


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