AI要約
プラレールの乾電池消費と交換の手間を省くため、スーパーキャパシタを用いた急速充電に挑戦するシリーズ。今回は10F/5.5Vの電気二重層コンデンサーとCC/CVモジュールを用いて安全な充電と放電を検証しました。
やること
以前、量子アニーリングアルゴリズムでプラレールの分岐レールを制御しました。
これを展示会で朝から夕方まで走らせると乾電池がもったいない。エネループ（ニッケル水素電池）を使う人もいますが、あれは出力が1.2Vスタートなので少しパワー不足だったり、そもそも電池交換の面倒くささは解消されないわけです。（※タカラトミーは「充電池は絶対に使用しないでください」と言っていますが、これは子どもの安全性や過放電による充電池の破損を案じたものなので、車両は問題なく走ります）
そこで、「車両にコンデンサーを乗せて充電ステーションを通過するときに急速充電できないか？」と考えたわけです。
ちなみにコンデンサーと呼ばれていたものは、最近は英語にならってキャパシタと呼ばれるようです。まあ、容量の小さいものがコンデンサー、大きいやつがキャパシタでいいみたいです。
このシリーズではプラレールの急速充電に挑戦します。今回はスーパーキャパシタの充放電を検証します。
スーパーキャパシタとは？
写真中央のボタン電池みたいなのが1.5F/5.5Vの電気二重層コンデンサー。右のごっついのが10F/5.5Vのもの。左のモジュールはCC/CVモジュール（定電流・定電圧モジュール）です。
私たちがよく使うコンデンサーは10μFとか100μFなので、その10万倍くらいの容量を持っているわけです。ファラド（F）という単位はもうちょっとスケールをなんとかできなかったのか？
CC/CVモジュールは5.0V/2.0A制限に設定し、電源には12V/3.0AのACアダプタを使用。
電流調整のとき、テスターのヒューズを飛ばさないように注意してください。
充電と放電
スーパーキャパシタに充電してみましょう。動画は車両に付けてから撮ったので怪現象が起きますが、電圧の上昇だけ見てください。
0.68Vから約4.9Vまで上がっていきました。
次に安全な放電方法を見てみましょう。手元にあった200Ωの金属被膜抵抗をいくつか使って放電していきます。動画ではボタンを押している間だけ放電が行われます。
容量が多いので1.0V未満に下がるまでけっこう時間がかかります。LEDだけでは数時間持ちそうな感じ。ちなみに「もっと速く放電しようぜ！」と思って10Ωのカーボン抵抗で放電したらアチアチになって軽く火傷しました (ノ∀`)ﾄﾞﾝﾏｲ
おわりに
スーパーキャパシタへの充放電がうまくいきました。次回はプラレールの車両を駆動できるかを試してみます。
