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電池駆動Arduino

低消費電力Arduino互換システム。3V/8MHzで動いてます。
8MHz用にビルドしたArduinoのブートローダーと内蔵クロック/電源電圧3V用のフューズ設定を書き込んだATMega328P
Arduino用ボード設定ファイルにも設定を追加したのでArduino IDEがそのまま使えてそのまま書き込みできます。

この状態で基板起こそうかな。Denchi-Duinoとか命名してw
MobDuinoというのもいいかも。

内蔵8MHzのArduinoに関してはこのページを参考にしました。って自分のブログw
フューズはクロック設定とあとBOD (Brown Out Detection)の設定に注意。BODは1.8Vに設定しました。
標準のArduinoのBOD設定だと2.7Vになってるから電池で使うのには不適っす。

写真のブレッドボードではその他周辺として、RTC、気圧センサ、温度センサ、小型液晶、microSDカード、スイッチとかをつないでます。
基本ほとんどsleep状態。キー入力(Port Change Interrupt)かRTCからの1Hz割り込みで起きてるので、非常に低消費電力なシステムになってます。
でもAVRよか1800番台PICの方がはるかに低消費電力なんだよねぇ。。。値段も安いし。。。

このプロジェクト、ArduinoにこだわらずにPICにするかな。

でも一番のお気に入りはArduinoでもPICでもなくてNetduino
なんたって開発環境が最高!!チップの値段が最大のネック。。。

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秘密兵器

【ハセツネに持ってったライト達】
ヘッドライトはPrinston TechのApex Proを改造したもの。リチウムイオン電池18650の4本仕様です。総容量は約40Wh、6V500mAでライト駆動しても12時間使えます♪1本~4本の何本でも動きます。インテリジェントなDC/DCコンバータ(入力電圧に応じてステップアップ/ステップダウンを自動切替)内蔵です。
4本使用の通常時は効率90%のステップダウンモードでドライブし、電池に優しく3.3Vで出力を停止する回路を組み込んでいます。これでもワイド側のランプのみなら余裕なのですが、スポットを多用してると容量足りなくなる可能性もあり。
そんな時はスイッチを切り替えて、「電池死ぬまで駆動モード」に切り替えます。すると今度はステップアップDC/DCモードになって残りの電力を全部使い切ります。これでまた数時間はLEDを光らせることができます。電池も死ぬけどね。。。

ハンドライトも同じ電池を使うものです。自作品。
ハイビームにすると3Aも流れて(18650は流せるんです!)明るさはなんと1000ルーメン♪危険ですww
ただ、ハイビームにすると1時間もちませんwww
PWMで出力を20%にした状態で5時間ぐらい使えます。これでも十分明るい。
電池はヘッデンと同じなので、ハンドライトの電池がなくなったらヘッデンのバッテリーボックスから1本借用すればいいしね。

今回走れる部分ではスポット、登りではワイドを基本に使い分けてましたが電池は最後まで持ちました。一部ガスっていたトコではハンドライトメインに使ってました。
今回のライトは大成功♪

もう一つの開発中の秘密兵器は実用に間に合いませんでした。。。来年のUTMF???TGG???には持って行きたいなぁ~

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PrincetonTec APEX改 バッテリーライフテスト

PrincetonTecのヘッデン – APEX PRO、元々はCR123A×2本使いだったんだけど、長時間動作用に18650×2本直列のバッテリケース外付けに改造してました。これでトータル6時間以上動作。
ところが電圧高くなった分(6V→7.4V)放熱が問題に。。長時間連続点灯しておくと保護回路働いちゃって消えちゃうんです。
センサ(サーミスタ)が冷めた頃に再び電源投入でちゃんと点くんですけど一晩中つけっぱが予想されるレースとかじゃ困っちゃう。。

というわけで、18650×2本を並列にしたバッテリーケースを作りました。そして電池交換が簡単に出来るようにΦ2.5mmジャック&プラグをつけました。
電圧が下がった分暗くなりそうですけどどうなんだろ??中にDC/DC入ってれば関係ないし。。逆に電圧下がり過ぎると減電圧検出で電源供給カットされちゃうかも。。

そんな時は実験です。

まずはこのヘッデンの消費電流の測定

スポット、光量大 850mA
スポット、光量小 240mA
拡散、光量大   320mA
拡散、光量小   047mA

18650の容量はまあ2200mAhぐらいでしょうか、手持ちの中には3000mAhなんてのもありますが、、、

このヘッデン、通常は拡散モードの明るい方で使ってます。
平地や下り坂で飛ばす時はスポットを使うこともあるけど、まあ殆どは拡散モード。
とりあえず机上で拡散モードでのバッテリーライフを計算してみると。。

2200[mAh] * 2 / 320[mA] = 13.75[hour] = 13時間45分

90%ケースで考えても12時間22分
おお、日の長い5月なら一晩持ちますね。

そして実測、バッテリはフル充電。拡散モードの光量大で連続点灯。

【結果】
11時間30分で一度減電圧表示(LEDが2回点滅)、でもそのまま点灯し続けました。
14時間ちょうど連続点灯しました。ほぼ計算通り。すばらしい!
減電圧検出時はアラート返すだけなのですね。よかった。

このバッテリケースを2個作りました。バッテリ交換は接続のジャック&プラグを差し替えるだけ。
ふふふ、いいね♪

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LED Ring Light for Macro


最近工作のレポートでマクロ撮影を多用してます。
でも難しいんですよね。ライティングが。
ストロボたくと光っちゃうし、近づき過ぎちゃうとご覧のとおり影ができちゃったり。。
ということで、マクロ撮影用のリングライトを作ることにしました。



部品箱を漁ると、マキシムのMAX879というDC/DCが見つかりました。
入力1Vから動作して出力は可変。これ使えば電源がAA2本とかでいいかも。
という訳でブレボで実験。よしよし、ちゃんと計算どおり動いてます。



白色LEDは6000mcdっていうのが8本あったのでこれを使うことにしました。
IFは約17mAになってます。最大定格が25mAだからちょうどよいですね。
8本の合計が136mAでこのチップの最大容量以下だったのでよしとします。



LEDを固定する板は、1mm厚のアクリル板を10cm×10cmにカットし、その中を直径8cmの円形にくりぬきました。
サークルカッターで切ったんだけどなかなか切れませんね。。欲張って力入れると中心がずれたりするので、あまり力を入れずに何度もカットするのが正解でした。



LEDの固定はこんなふうにしました。
アクリル板にΦ1.0の穴を2.54ピッチで開けて、LEDの足を通して、その足をアクリル板の反対側に7.62mm角に切ったユニバーサル基板のランドに通してハンダ付け。これで固定しました。
これを丸い穴の周りに8個、間隔は適当です。。。



8個のLED全部配線したところ。抵抗はホントはチップの使いたかったんだけど、100ohmぐらいのチップのがなかった。。
一番小さいので1Kだったよ。。チップ抵抗の小さいのが欠品中です。補充しておかないと。



ブレボのDCDC回路につないで光らせてみたところ。
いいんじゃない?



この状態で試しに撮ってみた写真。
うわっ!照射角せまっ!!あとLEDの間隔広すぎっ!!
この口径ならLEDの数を倍にするとか、または口径を小さくするとかしたほうがよさそう。。
なんでこんなに口径を大きくしたのかというと。。。



このフィッシュアイコンバージョンレンズを使った時に使いたかったから。
このレンズつけるとストロボ使えないしね。



デコデコ回路はフリスクケースに入るサイズにカットしたユニバーサル基板に組みました。
Lとかキャパとか探せばチップのがあるはずなんだけどメンドクサイし、ケースにも余裕があるのでこブレボに使ったリードタイプをそのまま使いました。
たださすがに立てては入らないので寝かしてます。


AA2本の電池ケーススイッチ付きby秋月がフリスクケースとぴったりサイズ。
両面テープでフリスクケースと張り合わせて完成!



マクロコンバージョンレンズつけておもいっきり近づいて撮影。
変な影も出ないしよろしいんじゃないでしょうか?
光が青みがかっているのでホワバラを調整したほうがよさそうですね。



こおゆう写真を沢山撮るんですよ。
うーん、ツルツルしてるとこに光源が映り込むなぁ。。。
ディフーザーをなんかこしらえないとダメかな??
おいおい考えるとします。



フィッシュアイ付けたときはこんなふうになります。
なかなかイカツイっす。



マクロコンバージョンレンズ付けた時。
うーん、こっち用に口径の小さいリングライト作ろうかな。。

というわけで、サンデーナイト工作教室でした。


回路図はこれね

Charging Station

2009年1月に作った充電ステーションですが、3年も経つと充電するものもかわってきます。
ということで、ACアダプタの入れ替えしました。

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ギッチギチだね。超蛸足配線。

Inside of Charging Station

ちなみにこれが充電ステーション制作初期(2009年1月)の状態。

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なんにでもよくあうw mini-USBとmicro-USBを2個づつ用意しました。
あとはbluetoothヘッドセットとかiPodとかDSとか。
標準的なΦ5.5mmの5Vも用意しときました。

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頻繁に入れ替えするんで簡単に開けられるようにネジやめてタイラップにしましたとさ。

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充電中の図。
大元で電源断できるので最近流行りの省エネにもGOODだね♪

以前のエントリにも書いたけど、ACアダプタ類がごちゃごちゃしなくていいですよ。
製作費2000円ぐらいだし工作レベルは「かなり簡単」なので充電好きな方は是非真似てみてください。
詳しい作り方は日々更新中>ナマログ>充電ステーションに載ってますよ。

18650 Battery Reuse

ノートPCのバッテリがおかしくなった時、おそらくバッテリパックの中では一つのセルがダメになっただけ。
そのまま使い続けると連鎖的に正常なセルまで死んでしまいます。だからそんな時はすぐに開腹、殻割。

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少しでも厚さを薄くしたかったのか、このバッテリパックはラベルシールをはがすとこんな感じ。

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昔のバッテリパックは殻割が簡単だったのになぁ。。。いやらしいネジ使いやがって。。。

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でもたいていのネジなら大丈夫。
しかし次から次へと新しいネジパターン作りやがって。。工具が増える増える。。。

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ネジ止めしてるくせに接着とかわけわかんねぇ。。
アクリルカッターで殻割!!

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無事開腹しました。

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しかーし、よく見ると、電池をシリコンで固定してるじゃないですか。。。
ったく余計なことしやがって。。。

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ちょっとここからは力技、マイナスドライバでこじって無理やり電池をはがしました。
タブをペンチではがしながら。じゃないと基板壊す。

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なんとか6セルすべてをはずせました。
制御基板はノーダメージ。よかった。

使ってる電池はSANYOのですね。2600mAhの。
チェックしたら死んでるのはひとつだけでした。
でもタブはがしちゃったのでバッテリパックを再生するにはタブつきの18650を6セル買ってこないと。
なので生きてた5本は別用途で利用することにしました。

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ところが強引にはがしたのでバッテリの被覆に傷が。。
まあこれくらいならそのままでもまあ大丈夫でしょうが、せっかくだから見た目だけでも新品にしちゃいましょーということで。。。

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被覆を全部はがしました。

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寸法を計っているとこ。
この時、ノギスでプラスマイナスをショートさせてノギスが融けるとこでした。あぶねぇ。。

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こんなもんを買ってきました。
Φ20mmというぶっとい熱収縮チューブ。なんと10m分。。1mでいいんだけどロット単位が10mだったんで。。。

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つかうのは65mm程度です。

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裸の電池にかぶせて、ヒートガンで熱すれば、、

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このとおり!完成!
あれ??ちょっと太い???

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完成した再生電池は太さ18.9mm

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もともとは18.26mm
やばい、コンマ6ミリぐらい太くなっちゃった。。

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えっと、、、このコンマ6mmで。。。
このハンドライトには入らなくなっちゃいました。。。orz…

ダメじゃん。。。

つうことでこの方法はやめ。
まあ、たまには失敗例も紹介しようかと思って本記事を書いてます。
これやったのひと月ぐらい前で、このまま永遠に内緒にしとこうかと思ったんだけどさ。

そして手元にはΦ20mmの熱収縮チューブが9メータ93センチ5ミリメートル残りました。
なにか使い道を考えましょう。


今日の・・・
出来事:雪が降った!
健康:いつも通り
物欲:なし
懇願:父の手術がうまく行きます様に。
運動:BCでちょっと
作る:なし
聴く:→Pia-no-jaC←のEAT A CLASSIC 3
読む:なし
善行:なし
懺悔:なし
良運:なし
不運:なし
仕事:なし
買物:なし
飲食:なし
ToDo:確定申告やるぞっ!
Bucket List:追加なし

18650 USB Charger

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ちょっと前に18650を使ったUSB充電器を作ったので紹介。

UTMFでは電池を18650に統一することにした私。でもデジカメとか携帯とかMP3プレーヤとかは内蔵Li-ionだし…
しかしどの機器もUSBコネクタから充電できるじゃないですか!
というわけで、18650から5V500mAを作ってUSBコネクタで供給すればいいだろ、というわけね。

Li-ionが3.7Vだから簡単なのは2本直列にして7.4Vにして3端子レギュレータで5Vに落とす方法。
ただしこの場合、落とした分は熱となって損失となります。
その場合の効率は68%。。。ちょっとロス多いな。
じゃあDC/DCコンバータでしょ。適当なのを秋月で探したら5V200mAのステップアップのを発見したので購入。効率は85%となかなか優等生。
残念ながら200mAだけど、まあ充電時間が長くなるだけで充電しながらも使えるから問題ないだろうと判断しました。

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ところが、18650用の電池ケースで1本用というのを持ってません。探したけどなかなか売ってません。
じゃあ2本用の持ってる奴を改造しちゃえばよいだろうということに。

ちょうど良い具合に、1本用のケースがかみ合わせによって横に連結していました。
さらに、保護回路基板がついてますので、全部をばらしました。

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これが保護回路基板ですが、今回は使わないということで。

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CE端子があったので、最初それを電源スイッチに使ってみたんですが、なんと!Disableの時はDC/DC回路がオフにはなるんですがOUTにはINからショットキーダイオード分のVfを引いた分の電圧がそのまま出てきてました。
うーん、オフにするには結局IN手前にスイッチを入れるしかない。。ということで手直しが必要でした。

まあそんなこんなで出来た基板がこんな感じ。
スイッチはほぼ入れっぱだろうということでこんな感じにケースの内側になる様にしちゃいました。

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ケースも秋月で購入したアクリルケース。
若干(だいぶ)スカスカですが、あいた部分は小物入れということで。。。。

ですがよ!ですがよ!
今日、ネットをウロウロしてたらこんなものを発見!!

充電式USB2200mAhリチウム充電ケース+18650付き
だそうです。あきばお~に売ってました。いや、売り切れてました。まさにこれじゃん!!しかもバッテリ込で1400円って安いし。。。
俺製の上記チャージャーは電池ケースの部品代だけで2000円以上してるはずだし。。。orz

とりあえず再入荷お知らせメールを登録しておきました。。。
おしらせメールきたらどうする??


今日の・・・
出来事:特になし
健康:変わらず
物欲:apt-Xのヘッドフォン。あんまり種類ないのが×
懇願:父の健康を願う!
運動:BCで1時間程。4Q~3Q
作る:なし
聴く:なし
読む:志賀直哉の「小僧の神様」
善行:なし
懺悔:なし
良運:なし
不運:なし
仕事:ちょっと頭を使ってみた。
買物:小僧の神様
飲食:特になし
ToDo:なし
Bucket List:追加なし

voluntary training

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ちょっとづつでも走って足作っとかないと。。というわけで近場のロードを軽く走っときました。自主生連。
約12キロ、1時間20分。
10キロぐらいで例によって左ひざが痛みだしましたがだましだまし。
時間作って少しづつ走る様にします。

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ただ走るだけじゃつまらない。なにか実験しないと。
今回はLEDライトのランニングタイムを計測してみました。対象ライトは秘密兵器の1000ルーメンLEDライト。(使用LEDはCREEのXM-L T6
最初から「強」で連続点灯。さて何処まで電池が持つのか!?
LEDモジュール&調光回路のスペックによると、スイッチ強で約3A。使用する電池容量は2600mAh。単純計算すると約50分となります。

ところがですね、1時間20分でも電池無くなりませんでした。
ということは3A流れてない!つまり1000ルーメンは出てないってこと。電池の内部抵抗がそこまで低くないから3Aも流れないって事でしょうか?それとも調光回路がしょぼい??リチウムマンガン系の電池使えってこと??

まあ感覚的に500~800ルーメンぐらいでしょうか?強で連続でランニングタイムが1時間以上なら文句なしです。
今度は「弱」で何時間もつか測ってみます。

※電流値、実測してみました。使用電池はSANYOの18650
スイッチ「強」:1.2A
スイッチ「弱」:360mA

「強」で2時間「弱」で7時間ぐらいですかね。
弱なら一晩電池持ちそうです。
改めてデータシート確認したら、Relative Flux vs. Currentで1.2Aだと200%、360mAで60%ぐらい。
T6のBase Order Codes Min Luminous Flux は280lm、つまり「強」で560lm、「弱」で170lmってとこですね。
560ルーメンで2時間、170ルーメンで7時間なら文句なしです。
リチウムイオンバッテリを使う利点は「エネルギー密度の高さ」にあります。同じだけの容量をニッケル水素を使うとしたらどのくらいの重量になるのか?近いうちに詳細レポートします。


今日(2月21日)の・・・
出来事:なし
健康:変わらず
物欲:いろいろ
懇願:なし
運動:BC90分、自主連(run)12キロ80分
作る:なし
聴く:シャッフルしていろいろ
読む:フレデリック・フォーサイスの「アフガンの男」
善行:なし
懺悔:なし
良運:BCで帰りに結婚指輪がない!!!ユージが一緒に探してくれてストーブの前に落ちてるのを見つけてくれた。ラッキー♪
不運:なし
仕事:なし
買物:特になし
飲食:特になし
ToDo:なし
Bucket List:追加なし

The Road to UTMF : Hand Made Battery Case

Hand Made Battery Case for 18650

UTMF対策のひとつとして、ヘッドライトを18650バッテリ仕様に改造しました。
といってもこのヘッデン(PrincetonTecのCR123Aを2本使うやつ)はすでに改造済みで外部バッテリケースにつなげられる様にしてあります。
いままでは単三型ニッケル水素二次電池を5本つかったバッテリケースにつないでました。
エネループ5本として6Vで容量は2000mAh、ワットアワーでいうと12Whです。

このヘッデンの消費電流がどれくらいかわかんないけど、平均で100mAとして20時間。たぶん十分。
でも単三エネループ5本は重たいです。
エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池を使えば同容量なら軽くできるじゃん。
つうわけで、リチウムイオン二次電池をつなげてみることにしました。

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使う電池はなににするか?まあ18650ですな。一般的だし。
電池は一般的ですが、バッテリケースはなかなか売ってません。
今回見つけたのは写真のこれ。保護回路の基板付き。ちょっと高かった(1200円ぐらい)けど電池ケース自作するの大変だし、使おうとしてた18650は保護回路なしのだったのでちょうどよいかも。保護回路なしでライトとかに使うと過放電でおしゃかにしちゃう危険ありますからね。

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バッテリケースに黒く塗られた基板がついてます。こいつが保護回路です。
保護回路は
過充電 >8.4V
過放電 <5.0V
過電流 >5.0Amp
ショート保護
といったところ。
充電は別の自作充電器でするからいいんですけど、過電流保護と過放電保護が嬉しいです。

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この電池ケースにUSB-Aコネクタをつなぐだけ。D+とD-はコネクタピンを抜いてあります。
出力が7.4Vになりますが、PrincetonTecのヘッデンはたぶん耐えてくれるはず。LEDはOKだろうけど、スイッチ制御の回路はどうなんだろ?まあ20%増しぐらい許容範囲だろう。。
壊れたらライト側を改造すればいいだけだ。レギュレータやDC/DCとか余計な回路入れるのめんどくさいし、無駄にする電気もったいないし。。

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ケース横にUSBコネクタを固定。
電圧注意!ってことで赤マジックで「7.4Volt」と書いておきました。
以上で完成!

18650 Battery Case

その辺に転がってた18650を入れてみました。容量不明。
昔のSonyのだから2000mAhぐらい??
最近のSANYOのとかだったら2600mAhあるからそれ使ったとして、7.4Vで2600mAh、19.24Wh!!
まあ、リチウムイオンは満充電させたり、すっからかんに放電させたりしたら弱るから容量最大限に使うことはUTMF本番でしかないだろうけど。

明るくなって、2.6倍もって、軽くなる。いいことづくしです。

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ついでにヘッデンにつないでたケーブルを細いのに変更しました。
白いケーブルのがいままでので太くて堅い。。黒い細くてしなやかなケーブルに変えました。容量が足りてるのかしりません。。

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いままでの外部バッテリケースと新しいの。
コンパクトになって軽くなって大容量!!

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明るさの違いはいまいちわかりません。
電池のもちもまだ実測してません。
次の生連で試してみます。

このバッテリケース、もうひとつあります。
同じのを作るか、他の工作に使うか、どうしようかな。

Hand Made Battery Holder (for 18650)

18650バッテリって沢山溜まっちゃいますよね。しかし再利用するところがなかなかなくて宝の持ち腐れしてませんか?
私の部屋にも探してみたら15本もの18650がありました。まあ何本かは劣化して使い物にならないかもしれませんが。。
この18650バッテリを有効活用できないか検討したところ、ナイトランで使うライトを全部18650仕様にしてしまえ!という結論に達しました。
ライトの改造はとりあえずおいといて、簡単なスペアバッテリホルダを最初に作ってみました。
大容量なのでUTMFでもスペアが4本あれば十分だろ?と思い、とりあえず4本用を作成。
すぐに取り出せる様に。。。というか見た目重視でwwwショットガンの薬莢ホルダーっぽく。。

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こんな感じにできました。かっこいいwww
使い勝手なんて全然考えてませんwwww

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裏は全面ベルクロ。
ベルクロをジグザグで縫ってはダメなんでしょうか?
デニム用のぶっといミシン針が3本も折れました。。

固定は幅広のゴムバンドのみ。
きつすぎず振っても電池がすっぽぬけないぐらいのきつさにしてあります。
経時劣化してきたら使えないですね。

端の処理とかしてないです。厚過ぎてできないからやめた。
まあいいです。テストですから。

いま使ってるプリンストンテックのヘッデンは外部バッテリケースが使える様に改造済みなので、18650が2本入るバッテリケースを今度作ります。
もうひとつ手持ちのライトは。。。フフフ。。。

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今日の・・・
出来事:サキが大阪旅行へ行った
健康:血圧高し!
物欲:なし
懇願:なし
運動:なし
作る:Boseのヘッドフォン修理(土曜日の話)、上記バッテリホルダ、vaioのバッテリ換装
聴く:j-wave tokio hot 100
読む:なし
善行:なし
懺悔:なし
良運:なし
不運:なし
仕事:設計とテスト実装
買物:特になし
飲食:なし
ToDo:18650バッテリケースの制作