Energy harvesting 環境発電＆蓄電:　以下は，Webで公開されている情報を頼りに，振動発電系のセットアップを行うための忘備録です。

種々電子素子の入手先，仕様，使い方，特性，実際の計測データ等々，私同様にゼロから振動発電系を組んでみたい方がいらっしゃった場合も考えて，

できるだけわかりやすく記録しておきたいため，出典のURLとともに図表等を直リンク（ダイレクトリンク）させていただくこともあるかもしれません。

直リンク等に問題がある場合には削除いたしますので，御指摘ください。よろしくお願い申し上げます。

振動発電＆蓄電用実験系の準備 No.20 

［11］THRIVE K7520BP2 振動発電素子 (大) -両面・大電流タイプ-（13）

            LTC3588振動発電モジュールとの組み合わせ：

　　　出力電圧Vout 3.6 V 設定の場合の

　　　  電流ー負荷（抵抗）および電力ー負荷（抵抗）曲線

ｍＡレベルの電流が流れないと光らないはずのＬＥＤが，パルス発光状になら非常に明るく光る理由を，

電流ー負荷（抵抗）および電力ー負荷（抵抗）曲線の測定から検討した。

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前ページ(No.19)では，LTC3588振動発電モジュールの出力電圧Voutを1.8Ｖ設定し，種々の抵抗を負荷として接続して，オシロスコープで負荷抵抗にかかる電圧の時間変化を観測することで，電流ー負荷（抵抗）および電力ー負荷（抵抗）曲線の測定をおこなった。

今回は，LTC3588振動発電モジュールの出力電圧Voutを3.6Ｖ設定として，同様な測定を行った。振動発電は前ページ(No.19)同様に，振動数5Hzで，圧電素子の両側に対称的に±7ｍｍ変位させた条件で行った。

 図20-1には，LTC3588振動発電モジュールのＶout出力側に種々の抵抗を負荷として接続した場合の，負荷抵抗にかかる電圧の時間変化を示した。100ｋΩから35ｋΩの範囲においては，Voutは，LTC3588振動発電モジュールのスイッチングレギュレータの設定電圧である3.6V付近でわずかに変動するのみで，オシロスコープのAmplitudeカーソルの読みでは，上限電圧が3.66V，下限電圧が3.60Vとなっている。

負荷抵抗が30kΩ以下になると，Voutのパルス状の変動が現れてくる。これは，負荷抵抗値が小さくなることで，振動発電によって得られる電力および電流の上限を超えてしまい，スイッチングレギュレータの設定電圧である3.6Vを定常的に出力することができなくなるためと考えられる。負荷抵抗が100 Ωでは，短ルス状のVoutの時間変化が観察された。このような傾向は，Voutを1.8Ｖ設定した場合（Ｎｏ．１９）と同様だった。

負荷抵抗値と，オシロスコープのAmplitudeカーソルから読み取った上限電圧および下限電圧から，電流および電力を計算して，それぞれ，図20-２および図20-3に示した。出力電圧がパルス状に変化する負荷抵抗が1 kΩおよび100 Ωの場合に上限電流値（パルスピークでの電流値）が1 ｍAを超え，上限電力（パルスピークでの電力）が1 mWを超えているのは，Voutを1.8Ｖ設定した場合（Ｎｏ．１９）と同様だった。

Vout1.8Ｖ設定と3.6V設定の場合の，電流ー負荷（抵抗）および電力ー負荷（抵抗）曲線の比較を図２０－４に示した。両log表示なので違いが小さく見えるが，1.8Ｖ設定と3.6V設定の場合とでのちがいは，高負荷抵抗側でかなり大きくなっている。

図20-1のオシロスコープトレースで設定電圧3.6Vで一定となっている条件下(負荷抵抗35 kΩ）では，

電力：0.370 mW

となっており，

前ページ（Ｎｏ．１９）の図19-1のオシロスコープトレースで設定電圧1.8Vで一定となっている条件下(負荷抵抗15 kΩ）の値，

電力：0.216 mW

に対して，約1.5倍となっている。

設定電圧1.8VのLTC3588振動発電モジュールで赤色LEDを光らせるべきところを，

定電圧3.6VのLTC3588振動発電モジュールで実験を行ってしまったことがあったが，

パルス状に非常にまぶしく光った😅

ちなみに，赤色LED(Optosupply社，OSR5PA3133A-1MA，順方向電圧：1.8V，1mA)の

パルス入力の場合の順方向電流の最大値は100 ｍＡなので，LEDの破壊は免れた。

保護抵抗 を入れたほうが良いのだろうが，振動発電の特性が把握できていなかったので，なるべくシンプルな系をと考えた。

振動発電の電力レベルで壊れるLEDはないだろうと思っていたが，

TC3588振動発電モジュールの設定電圧を間違って，さらにK7520BP2を駆動するステッピングモータ用のプログラムを間違って誤動作するようなことがあれば，起こり得るかもしれない。

 現在の振動圧電素子K7520BP2の変位量は±７ｍｍで，30Vp-pの仕様に沿った条件で使っているが，素子寿命を考えなければ，もっと振動発電の電力をあげられるようには思う。

図20-1　LTC3588振動発電モジュールのＶout出力側に種々の抵抗を負荷として接続した場合の負荷抵抗にかかる電圧の時間変化。

　LTC3588振動発電モジュールの出力電圧Vout設定：3.6Ｖ，振動発電は：振動数5Hz，圧電素子の両側に対称的に±7ｍｍ変位。

図20-2　LTC3588振動発電モジュールのＶout出力側に種々の抵抗を負荷として接続した場合の電流ー負荷抵抗曲線。

　LTC3588振動発電モジュールの出力電圧Vout設定：3.6Ｖ，振動発電は：振動数5Hz，圧電素子の両側に対称的に±7ｍｍ変位。

図20-3　LTC3588振動発電モジュールのＶout出力側に種々の抵抗を負荷として接続した場合の電力ー負荷抵抗曲線。

　LTC3588振動発電モジュールの出力電圧Vout設定：3.6Ｖ，振動発電は：振動数5Hz，圧電素子の両側に対称的に±7ｍｍ変位。

図19-4　LTC3588振動発電モジュールのＶout出力側に種々の抵抗を負荷として接続した場合の

電流ー負荷抵抗曲線および電力ー負荷抵抗曲線におけるLTC3588スイッチングレギュレータの設定電圧の影響。

　LTC3588振動発電モジュールの出力電圧Vout設定：3.6Ｖ，振動発電は：振動数5Hz，圧電素子の両側に対称的に±7ｍｍ変位。