暗くなると電源を自動でオフにする

夜間、ソーラー発電をしていない時でもチャージコントローラーがバッテリー電源を消費しているのは無駄だと感じた事はありませんか。

特に多機能なチャージコントローラーの場合はインジケーターのランプなどが多く、夜間でも消費電力が大きいものもあります。

チャージコントローラーの12V出力端子から電気製品を使用していないのであれば、夜間はバッテリーから切り離しても問題ないのではないでしょうか。 警告灯類が一晩中、明るく点灯しているのは無駄ですものね。

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このページでは安価で発売されている光センサーとリレーを組み合わせて暗くなったらオフにするスイッチの製作方法、もしくは、カーライトコントロールスイッチを使って夜間はチャージコントローラーを自動でオフにする方法をご紹介したいと思います。

夜間自動オフ装置の製作材料

「暗くなったら自動で電源が入る光センサー」は売っているのですが、反対に「暗くなったら自動で電源を切る光センサー」はどこを探してもありませんでした。

ならば、一般的な光センサーと5極リレーを使って作ってしまおう。

ということで、製作に必要な材料は以下の通り。


・接続順エラーが出ても自動復帰するチャージコントローラー
・自動点滅器(光センサースイッチ)
・DC12V用の5極リレー(電磁継電器)
・接続に必要なコードやキボシ

夜間自動オフ装置の製作に必要なもの

光センサースイッチ

まずは、どこにでも売っている一般的な光センサースイッチ(自動点滅器)を用意します。リレーを動作させる為に必要な出力電流があればオッケー。

【12V 光センサー フォトスイッチ】
入力電圧:AC/DC 12V
マックスロード電流: 10A
本体サイズ:約 4.5cm×4.2cm×3.5cm
使用:光があるときにオフになります、光がない時にオンになります。

購入時の価格は249円。

明るい時の消費電力は手持ちの電流計では計測不能で0.01A以下。

そして、暗くなってスイッチがオンになった時の消費電流は0.05Aでした。

12V 光センサー フォトスイッチ

DC12V用の5極リレー

リレーは電源が入った時に電気回路のスイッチをオフにできる5極リレー(電磁継電器)を使います。

昼間にリレーが通電していない状態の時は回路が閉じてチャージコントローラーが作動するように配線します。

リレーの回路側にはソーラーパネルで発電した電流が流れるので、それ以上の許容電流のあるリレーが必要です。

まず初めに、安価で許容電流が大きな40Aのリレーを購入。

【12V 40A ヘビーデューティ リレー 5ピン】
使用可能電流: 40A

購入時の価格は490円。

5極リレー

使用する前にリレーが作動している時の消費電流を簡易的に計測してみました。

リレーのスイッチを入れてリレー本体を触ってみると、かなり温かい。

40Aの5極リレー

消費電流は約0.32Aもあります。

このリレーは安かったので思わず買ってしまいましたが、もう少し消費電流が少ないリレーを買い直すことにします。

40Aの5極リレーの消費電流

次に購入したのは最大使用可能電流値が20Aのリレー。

我が家の太陽光発電は100Wのソーラーパネルが一枚だけなので最大でも6Aほどの電流しか流れない。なので、このスペックで十分です。

【マイクロ5極リレーDC12V20A】
サイズ:32mm×17mm×18mm
電線サイズ:AWG20
電線長:135mm
定格:DC12V 20A

購入時の価格は780円。

20Aの5極リレーの消費電流

※追記:以前、購入したマイクロ5極リレーは壊れてしまったので現在はこちらのリレーを使っています。

そして、このリレーを計測してみると消費電流は約0.07~0.08A。

最初に購入したリレーの4分の1ほどの消費電流です。 作動中もリレー本体は、ほとんど熱を発生していません。

このリレーを使って装置を製作することにします。

20Aの5極リレーの消費電流の消費電流

夜間自動オフ装置の配線

まずは、光センサースイッチを取り付けます。

購入した光センサースイッチは防水製品らしいのですが、中国製品なので怪しい。用心して雨で濡れない軒下に取り付けました。

光センサースイッチ:夜間自動オフ装置の配線

光センサースイッチからは3本のリード線が出ています。 2本は光センサースイッチの電源側のリード線です。残りの1本は負荷側で、暗くなったら通電してプラス電源が流れます。

なので、この光センサーの負荷側のリード線をリレーの電源側のプラス電源へ接続します。

あとは、チャージコントローラーとバッテリー間にリレースイッチが入った時にオフになる接点を接続します。

念のために自動点滅器とリレーの間に3Aのヒューズを取り付けました。

配線が終わって、光センサーの受光部分を手で覆って暗くすると「カチッ」とリレーから音がしてチャージコントローラーの切断を確認しました。

5極リレー:夜間自動オフ装置の配線
リレーを使った夜間自動オフ装置の配線図

暗くなったら自動で電源オフ

実際に回路が作動している様子を見てみます。

太陽が出ている昼間は普通にチャージコントローラーから充電ができています。

チャージコントローラーは昼間だけ作動する

そして、暗くなってくると光センサーのスイッチが入り、リレー回路が作動します。

リレー回路が作動するとチャージコントローラーとバッテリー間の回路が自動で切り離されますので、チャージコントローラーはオフになります。

これで、かなりのバッテリーの節約になると思います。 ただ、今お使いのチャージコントローラーの消費電力より光センサースイッチとリレースイッチの合計消費電力の方が大きい場合は意味がないのでご注意ください。

あと、ダイオードでバッテリーの並列化をしている場合は、光センサーのスイッチの電源は並列化したバッテリーの最後の出口に接続します。 一つのバッテリーにだけ接続すると、そのバッテリーだけが電力を消耗してしまいますからね。

チャージコントローラーは夜間に自動で電源が切れる

フォトレジスタリレーを使う方法

自作の「暗くなると電源を自動でオフにするスイッチ」を設置してから一年半が経過しました。

ある日、ネットショップを色々と物色していると電子パーツを販売しているコーナーで「フォトレジスタリレー・カーライトコントロールスイッチ」という電子パーツを見つけました。

この電子パーツは周囲の明るさに応じて、車載ライトの点灯・消灯をコントロールする部品です。 車に乗っている時、トンネルに入ったら自動でライトが点いたりするやつです。

実は、このパーツ、暗くなったら電源をオフにする機能も備わっています。

価格も安かったので、早速購入してみました。 なお、購入時の価格は999円でした。

フォトレジスタリレー・カーライトコントロールスイッチ

寸法: 53mm x 31mm x 19mm
フォトレジストリード長:30cm
カラー:ブルー
電源:DC12V
負荷容量
AC 0V - 125V : 20A
DC 0V - 14V : 20A

負荷側には3つの端子があります。

中央の端子がコモン線で、その両端のどちらかが「暗くなったらスイッチオフ」「暗くなったらスイッチオン」になります。

端子下の基盤に図が書いてあるので、すぐに分かると思います。

商品説明には負荷容量は20Aとなっていますが、パーツには10Aと表示されている?

まあ、自分のシステムは太陽光パネルが1枚なので問題はありませんが。

光センサーのオフスイッチの負荷側

反対側には電源端子があります。12V専用です。

他にセンサーの取り付け端子と感度調整ダイヤルがある。

出荷時は薄暗くてもスイッチが入ってしまうので、調整が必要です。

光センサーのオフスイッチの電源側

こちらが、センサー部分。

かなり小さいです。

光センサーの先端部分

フォトレジスタリレーの消費電流を測ってみます。

周囲が明るい間にスイッチに流れる電流は手持ちの電流計では計測不能でしたので0.01A以下。

オフスイッチ光センサーの待機電流は0.01A以下

そして、暗くなってスイッチがオンになった時の消費電流は0.05Aでした。

以前は、光センサー(0.05A)+5極リレー(0.08A)= 0.13A でしたので、このパーツに変更すると無駄な消費電力も抑えられるでしょう。

暗くなると電源オン スイッチの消費電流は0.05A

自作の「暗くなると電源を自動でオフにするスイッチ」を取り外して、「フォトレジスタリレー」に取り替えてみました。

リレーと光センサーのゴチャゴチャとしていた配線が無くなってスッキリしました。

周囲が明るい内は、通電中を示す赤いLEDランプが点灯しています。

フォトレジスタリレーが待機中

そして、暗くなってスイッチが入ると青いLEDランプも同時点灯します。

この状態でチャージコントローラーとバッテリーは切り離されています。

5極リレーを使っていた時はリード線が細くて少々心配でしたが、このフォトレジスタリレーなら自由に太い線を選ぶこともできます。

チャージコントローラーが暗くなると自動オフ

接続順エラーを自動復帰できない場合は使用不可

チャージコントローラーにバッテリーとソーラーパネルを接続する順番で、通常は先にソーラーパネルが接続された状態で後からバッテリーを繋ぐとエラー状態になります。

チャージコントローラーは先にバッテリーへ接続することにより、そのバッテリーの電圧に応じた電圧で充電を開始しようとします。 しかし、バッテリーが先に接続されていない場合、チャージコントローラーは充電電圧を決める事ができず、充電を開始しません。おそらく、モニターにエラーの表示が出ます。

エラー表示が出た場合は、リセットボタンが押されるまで、充電を開始しないコントローラーもあるようですが、しばらくするとオートリセットされるモデルもあります。 自分の使っているチャージコントローラーは、しばらくすると自動でリセットされます。

光センサースイッチを使ったこの方法では、明け方にソーラーパネルが発電を始めた後にチャージコントローラーとバッテリーが接続される状態になります。 まだ、明け方の時間帯はソーラーパネルの出力が弱い状態なので、リレーやチャージコントローラーにはそれほど負荷はかからないと思いますが、チャージコントローラーによっては故障の原因になる可能性もあります。

もしチャージコントローラーの負荷出力端子に電気製品を接続している場合は、光センサースイッチで繋がれた瞬間に発電中のソーラーパネルの高電圧がかかって壊れる可能性もあります。

チャージコントローラーによってはあり得ない反応をする場合も考えられますので自己責任の元でお試しください。

接続順エラーが出るチャージコントローラー
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【太陽光発電】

自然災害が多発している今、再生可能エネルギーが見直されています。空地だった場所がいつの間にかソーラーパネルが敷き詰められて広大なメガソーラー発電所になっていたりします。

新興住宅街には屋根にソーラーパネルを設置して自家発電している新築住宅もあちこちで目につきますね。
灯油で使う石油ボイラーやストーブを撤去してオール電化にしている家庭も多いのではないでしょうか?

太陽光発電をしている家庭のほとんどは売電を目的として設置しているので、ちょっとポケットマネーで始めようかという訳にはいきません。

このページでは、オフグリッドのソーラー発電を自動車のバッテリーに蓄電して夜間に使用するといった独立型太陽光発電システムの制作について説明しております。

電気を扱うので取り扱いを間違えると火災や火傷などの危険を伴います。自己責任の上、十分ご注意願います。

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