電子工作用途でボタン電池(コイン電池)を扱うことはよくあり、自作基板を製作する際などで電池サイズが小さいため用途によっては便利に使える場面は多いと思います。
ボタン電池と言っても12mmや16mmなどサイズがいろいろとあるわけですが、よく使われるものにCR2032電池があります。
リモコンなどの電化製品でよく使われている直径20mmで高さが3.2mmの丸くて小さな電池ですね！
CR2032ボタン電池の出力電圧は3Vあるので、使用するマイコンチップなど用途によっては回路の駆動電源を小さく出来るので便利に使えると思います。
CR2032は充電できない一次電池となりますが、同サイズで充電できるタイプの二次電池にLIR2032もあります。
どちらもサイズが同じなのでほぼ同じ用途で使えますが、LIR2032はリチウムイオン電池なので3.6V(満充電時4.2V)とCR2032とは電圧特性が異なっています。
そしてCR2032やLIR2032ボタン電池を使ったテスト回路を組む際にこれら電池をブレッドボードにうまくマウント出来るものがあると便利だな・・・と前々から思っていました。
もちろんスルーホールタイプの電池ホルダーを使えば直接ブレッドボードに差し込むことは出来るのですが、外れやすく接触が悪くなる時がよくあります
また電源のON/OFFも出来れば便利ですよね！
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そこでこのような電源モジュール基板を考えてみました。
同様な小型モジュール形状で市販されているものはありますが、ブレッドボードの電源レーンに直接差し込んで使えるようにもしています。
またボタン電池用の充電器を持っていなかったので、LIR2032電池を充電するための充電モジュール基板も考えてみました。
目次
ボタン電池(CR2032 / LIR2032)用ブレッドボード電源モジュールと充電基板の製作！
CR2032 / LIR2032 ブレッドボード電源モジュール基板の製作
まずCR2032やLIR2032電池をブレッドボードで使うための電源モジュール基板です。
ブレッドボードに特化した電源モジュール基板はこれまでいくつか作ってきたのですが、こういうボードはテスト回路を組む際にあると非常に便利に使えます。
そしてCR2032やLIR2032をブレッドボードに差し込んで使うためのモジュールはいくつか市販されているようです。
例えばAdafruitさんのモジュール。
スイッチにより電源のON/OFFを切り替えることが出来るようになっています。
簡単な回路構成の基板ですが、ボタン電池を使った回路をブレッドボードを使って組む際にあると便利です。
そして今回製作しているものは、ブレッドボードの電源レーンにも直接差し込んで使えるようにしています。(不要ならピンヘッダーを取り外しておけば通常使用も出来ます)
こんな感じです。
電源ラインの配線が不要となり差し込むだけで電源供給が出来るので何かと便利だと思います。
ボード下部にも電源ラインを作りこちらからも電源を取れる構成にしています。
上下2箇所の電源ラインは横のジャンパーピンを抜くことで無効にも出来ます。
一般的によく使われる片側5列タイプのブレッドボードには830穴とハーフサイズの400穴のものがありますが、ハーフサイズの電源レーンは半ピッチ(2.54mm/2)横にズレています。
これは設計時に困った項目だったんですが、使い勝手を考え830穴タイプのものにピンヘッダー取り付け位置を合わせました。
830穴タイプのブレッドボードでこのように差し込んで2箇所電源を取れるようにしています。
ハーフサイズのブレッドボードで使う場合では半ピッチずれるので、ブレッドボードの電源レーンに差し込んで使いたい場合は下部の電源ラインに接続するピンヘッダーを取り付けずに使用するか、または下部の電源ラインのみを使用する形にしています。
また私がよく使うブレッドボードにサンハヤトさんの6列タイプのものがあります。(SAD-101)
幅広なのでESP32開発ボードを使う際などで便利に使えるブレッドボードです。
このブレッドボードでも使えるように電源モジュール基板のサイズを調整しています。
現在基板を発注しているので、テスト後問題なければあらためて詳しくご紹介したいと思います。(追記しました！)
LIR2032 充電モジュール基板の製作
次にCR2032と同サイズの充電出来る二次電池LIR2032の充電基板です。
CR2032とLIR2032のサイズは全く同じなのでほぼ同じ用途で使用することが出来ますが、電気的特性が異なっています。
CR2032の公称電圧は3Vに対しLIR2032はリチウムイオン二次電池となり3.6V(満充電時4.2V)となっています。
CR2032より高い電圧を取り出すことが出来ますが、その容量は約1/5程度と少なくなっています。
LIR2032用の充電ボードも市販されているものがありますが、こちらもテストを兼ねて自作してみることにしました。
リチウムイオン電池やリポバッテリーの充電で使えるチップはいくつかありますが、TP4056やTP4054あたりは便利で使いやすいチップだと思います。
これまで自作した基板でもいくつか使いました。
またTP4056を使ったこのようなリポバッテリー充電用モジュールが販売されています。
安価なボードですが保護回路もしっかり組み込まれている便利なモジュールです。
充電電流を調整すればこのモジュールでもLIR2032の充電は可能です。
当初TP4056チップを使った回路を想定していたのですが、チップ単体では少し入手性が悪いので今回はMCP73831チップを使うことにしました。
TP4056同様にProg端子に接続する抵抗値により充電電流を調整することが出来ます。
LIR2032の容量はだいたい約45mAh程度なので充電電流は1C充電の45mAとしています。
また想定していたサイズの基板にスペースがあまったので、1セルリポバッテリーの充電も出来るようにしました。
こちらの充電電流は370mAとし、スイッチ切り替えによりLIR2032とリポバッテリーどちらの充電を行うか切り替えが出来るようにしています。
こちらも基板到着後、テスト動作させてみて問題なければあらためて詳しくご紹介したいと思います。(追記しました)
最後に！
電子工作で自作基板の製作を始めて1年ほどが経ちますが、自作基板の製作が出来るとほんと便利ですね！
以前はこんなものがあると便利なのに！
とイメージだけしていたものも実際に形にする事が出来ます。
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他にもいろいろと便利な自作PCB基板製作を楽しんでいます！
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