乾電池の電池残量測定方法について

質問

現在、乾電池二本で動く電子機器を自作してます。
その電子機器の中に回路を組み込み、電源である乾電池の残量を測定するようにしたいのです。 テスターを使って測るのではなく、電子機器が残量を測定、その結果を無線通信などでパソコンに通知する仕組みです。

調べると、基準電圧を得るために、測定対象となる電池以外に別電源を用意する必要があるみたいでした。ですが、残量測定の為だけに新たに乾電池を電源として付け加えたくはありません。。。わがままですが。。。

なんとか、一つの電源で電子機器を駆動させると共に、その電池残量を測る方法はないのでしょうか。 電池残量はザクっと、三段階程度の情報がとれればよく、さほど精度は必要ありません。

ご教授のほど、何卒宜しくお願いします！！！

回答No.3

angkor_h · ベストアンサー

乾電池の劣化は電圧低下ではなく、等価的には内部抵抗の増加に現れる、と言われているので、本来は電流変化による電圧変化を見るのが妥当ですが、
「 電池残量はザクっと、」と言う範囲であれば、電池電圧で充分でしょう。

電子機器電圧を高抵抗(無駄な消費を省く)等で分圧して基準値とをいくつか作り、
電池電圧も高抵抗で分圧して被測定店を作り、その2者との比較をコンパレータ(低消費電力のOP_AMP、或いはC-MOS-IC)で検出する、これで充分だと思います。
たとえば、基準点は、複数の抵抗を直列にすれば、基準点大小が入れ子になることはありません。
電池電圧の警報点は電子回路電圧+αで、警告点は+2α、注意点は電子回路電圧+3αなどとなりますね(分圧での換算相対地値比較)。

設計上の注意は、電池残量監視回路に電力を喰うようであれば本末転倒なので、いかに省電力で組むか、が技術の見せ所でしょう。

お礼

ありがとうございます。少し安心しました。
私は、電子回路初心者なので、省電力な電池残量監視回路を組めるかどうか分かりませんが、考えます。また質問させて頂くかもしれませんが、アドバイス頂けますと幸いです。

回答No.5

Nebusoku3

追加ですが。。。

低電圧コンパレータ　で検索するとまだまだ色んなものが出てきます。　もしかしたらツエナーよりも　安価なものもあるかもしれません。
下記も一例です。
http://www.linear-tech.co.jp/product/LT6703

お礼

なるほど、コンパレータ、ツエナー色々あるのですね。勉強になります。

回答No.4

Nebusoku3

＞レギュレーターの出力は3v一定なのでこれを基準電圧とし、電池電圧4.5vを測定対象の電圧にする、というのはあり。。。。。。

それも可能です。

下記のURLにあるような　「低電圧コンパレータ」　を使う方法や、安価に比較するなら、4.5Vから抵抗とツエナーダイオードで簡単な別電源を作り、（ツエナー電圧は　3V ＜4.5V　から任意に選ぶ）　例えば4.5V　の電圧が　４V　を切ったら　４Vが出なくなる　事で感知信号に出来るのではないでしょうか？
抵抗とツエナーダイオードに低電流のものを使うと電源回路に負担を掛けませんが受ける方のインピーダンスも考慮する必要があります。
http://jp.rs-online.com/web/c/?searchTerm=%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%91%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%BF&sra=oss&r=t
http://www.tij.co.jp/logic/jp/docs/orphan.tsp?contentId=52580&DCMP=YAHOO-TIJ

回答No.2

Nebusoku3

これは一例ですがLM3915Nというレベルメーターがあります。
このICには　Reference電圧が出ており、調整が出来るようになっています。
これはオーディオ用のICのようですが簡易電圧メーターとしても使いえると思います。

その他にも似たような低電圧用のICがあるので探してみたら如何でしょうか？
基準電圧を変えることで検査できる電圧も仕様範囲内であれば変更できます。
ちなみに自分（IC)の電源電圧もセンス可能です。
工夫すれば、ご希望の用途に使えるのではないでしょうか。

参考URL:
http://html.alldatasheet.jp/html-pdf/8900/NSC/LM3915N/80/2/LM3915N.html
http://www.akizukidenshi.com/catalog/g/gI-05183/
http://eleshop.jp/shop/g/g7AD111/

お礼

なるほど、いろんなICがあるのですね。参考にさせて頂きます。

誠に勝手ながら一つ追加で質問させて下さい。お答え頂けましたら幸いです。
・実は、今の電気回路では、電源電池3本4.5vから、レギュレーターで3vに落としてマイコンの電源にしてます。そのマイコンは8ビットマイコンで、FelicaPlugを介して携帯電話と連携、携帯電話からの指令に応じて、モータを動かすと共に、電池残量を測定して、その結果を携帯電話に送信します。

この電気機器は量産する予定であり、なるべく安価にしたく
できるだけ、部品を少なくしたいと思ってます。

今回の質問を通して皆様のアドバイスを見て思ったのですが、レギュレーターの出力は3v一定なのでこれを基準電圧とし、電池電圧4.5vを測定対象の電圧にする、というのはありなのでしょうか（今使っている8ビットマイコンで測定）。

回答No.1

noname#215107

その電池を共通の電源として電圧リファレンスICを使用すれば基準電圧が得られますので、これをマイコンのADコンバータの基準電圧に使用すれば電圧を精密に測ることができます。
ざっくり3段階程度で良ければ、コンパレータの基準電圧として使用すればよいと思います。

お礼

リファレンスicなるものを使えばよいのですね。ありがとうございます。

因みに、今の電気回路では、電源電池3本4.5vから、レギュレーターで3vに落としてマイコンの電源にしてます。

ご回答をみてから思ったのですが、レギュレーターの出力は3v一定なのでこれを基準電圧とし、電池電圧4.5vを測定対象の電圧にする、というのはありなのでしょうか。

宜しくお願いします。