太陽電池＋鉛蓄電池で無線カメラを稼働する

はじめに

物騒な世の中、我が家を出先からでも見たいときに監視したい。そんな欲望に駆られて調べてみると、最近はソーラーパネルで駆動するカメラや、蓄電池で長時間動くと謳う無線カメラもある。が、しかし、これらは共通して、消費電力を抑えるため、いつでも画像を見られる訳ではない。そこで、通常のIPカメラをソーラーパネルで動かせないかと考えた。

システム構成

ソーラーパネルで発電した電力を蓄電池に充電し、負荷に供給するのだが、過充電や過放電、過電流など検出して対策するのは結構面倒。しかしソーラーコントローラというものが、この辺のことをまとめてやってくれるらしい。
また、今回はバッテリー電圧が12V、カメラの電源電圧が5Vとなっているので、バッテリー電圧からシステム電圧を作るためのdcdcコンバータも必要になる。コントローラの中にはUSBの端子が付いているものもあり、こうしたものを買えば別に用意する必要がなかった。

構成部品

主に必要なものは、amazonと秋月電子、近くのホームセンターでそろえた。

・IP カメラ（tplink製 tapo C120）

防水のipカメラ。スマホからは専用アプリで簡単に画像を確認できる。外部からopenCVを用いて画像を取ることもできる。正直値段が何倍もするipカメラよりずっと安定していて高画質な印象。

・12W 太陽電池モジュール（SUNYOOO製 SY-M12W-12）

そもそもこの構成で動くのかを検証するため、あまり考えず、まぁこんなもんかと容量を選定。当然のことながら、これが後々厄介なことに。

・12V 5Ah鉛蓄電池（LONG製 WP5-12）

太陽電池同様、5Ahあれば大丈夫！というより、とりあえず価格的にこの辺までなら遊びでやってみよう、という感覚で選定。容量足らなくても、ほかの用途にも使えるし・・・と自分に言い訳しながら。

・太陽電池充放電コントローラー(12V5A) SUNYOOO製

60WまででLED以外のインジケータがないという凄い製品。

・DCDCコンバータ（Renjzle製 USB電源アダプタ）

バッテリーの電圧12Vからipカメラの動作電圧5Vを作るためのコンバータ。自動車で使うことを考えられているようで安いのに極めて高い変換効率。最大96%を謳っているので、念のため測ってみたところ、実際それくらいあった。

・その他

屋外に設置するため、コントローラ用プラボックス、カメラとプラボックスの固定金具、ケーブル、端子など。

容量計算

で、今更計算。こちらのカメラ、大体通常時の消費電力が350mA、24時間稼働するとすると大体8Ah。5Vなので40Wh。バッテリーは60Whなので、バッテリー容量としては1.5日分と言うことになる。

前にトラ技で悪天候に備えて5日分くらいのバッテリーが必要と言ってたので、全然足りていない（汗）。そもそもソーラーの能力が消費電力の約1/3というのも全くもって足りていないかもしれない。

実測

で、早速システムを構築し撮影を開始。意外と簡単にカメラ画像が確認できた。いける！と思った矢先、突然画像が途切れる。ほぼ計算通り、バッテリーが空になった。そして10時ごろに復活。日照時間や効率を考えると、太陽電池もソーラーパネルもアップグレードが必要そうだ。

その後

夏場は南中高度が高く、日照時間が長いため、天気の悪い日や、天気の悪い日の翌朝繋がらない日があるな、といった程度だったが、冬場になって本格的に電流の収支が合わなくなってきた。M5atom S3とi2c接続の3チャンネル電流計を使って、どの程度の増強が必要か検討してみることとしたい。