J1端子を使ったobnizの電池駆動について検証してみた

先日コピペテックの記事にタミヤカムプログラムロボットをobnizでラジコン化してみたを投稿しましたが、100円ショップのモバイルバッテリーがロボットにちゃんと収まってなかったりと完成度がイマイチでした。
そこでカムロボットに付いている電池ボックスからobnizに電源を供給できれば、もとの見た目を崩さずに完成度を上げられるのでは？と考え、5V電源作れれば良いんだろうと秋月電子から５Ｖ出力昇圧ＤＣＤＣコンバータを買ってきて試してみたところ、残念ながらobnizは起動せずでした。。
そこで、改めてobnizの電池駆動について検証してまとめてみることにしました。

obnizの動作電源について確認

スイッチサイエンスのobnizで仕様を確認すると

動作電圧: 5V（microUSB or J1ピン）
動作電流: 平均 170 mA（Wi-Fiにつながり、BLEはスタンバイ、外部に何もつながっておらず、OLED使用中の場合)

とあります。

結論から言うと、秋月のモジュールでobnizが起動しなかったのは、流せる電流の負荷をオーバーしていて電圧も下がってしまっていたからです。

電池で5Vかつ170mA以上の電流を供給可能な電源の作成方法

モバイルバッテリーでのUSB給電はどうしても場所を取るので、5Vかつ170mA以上の電流を供給可能な電源を作成して、J1端子を利用してobnizを電池駆動するを考えてみると、以下のような方法があります。

電池のみで5Vの電源を作る
9V電池など5V以上の電源から3端子レギュレータを使用して5V電源を作る
5V以下の電源、電池1本1.5Vまたは2本3.0vなどから昇圧DCDCコンバーター・モジュールを使用して5V電源を作る
9V電池など5V以上の電源から降圧DCDCコンバーター・モジュールを使用して5V電源を作る

この記事では、まず1の電池での動作を確認してみます。
次回以降の記事では、2.の3端子レギュレータ、3.昇圧DCDCコンバーター・モジュールを使った場合について検証結果をまとめる予定です。
4.の降圧DCDCコンバーター・モジュールについては2.と概ね同じなので試していません。

obnizのJ1コネクタの使い方

obnizでUSB以外から給電する場合、USBコネクタ横のJ1コネクタを使います。

今回J1ピンにつなぎやすくするために以下のようにL字コネクタをはんだ付けしました。

表側からみて + のシルクが付いている方をVCCについてない方をGNDにつなぎます。

電源電圧・電流の計測

obnizに電源をつないだときに、電圧5Vが維持できていること、電流がどのくらい流れていか確認したいので、電源と電流が同時に計測し表示できる計測器をAmazonで購入してみました。

パネル取付け型DCデジタル電圧計電流計赤青 100V 10A バルク品 323円

とても安いですがちゃんと動きます。
(デジタルマルチメーターなどが手元にあれば、それで代替可能です)

この計測器は、電流は10mA単位で細かくは計測できませんが、おおよその消費される電流と電圧が5Vを維持できているかは確認できますので、今回の用途としては十分です。

使い方は、類似商品デジタル電圧計＆電流計（DC 100V 10A）【赤V＆黄A】のページに詳しく書いてありましたので、こちらを参考につないでいきます。

電池のみ5V電源でobnizを起動

最終的には、電池一本で動作させることが目標ですが、J1端子の使い方を確認するため確実に5V電源とそこそこ電流を供給できるであろう構成を調べたところ、ラズパイなどの5V電源のマイコンを電池駆動させる方法についていくつかの記事を見つけました。
ラズパイを起動するには電流500mAくらい必要らしいですが、ニッケル水素電池1.2v x 4本を使うとちょうど5Vを超えたくらいの電圧になり電源として使えるらしいです。
obnizはラズパイほどの電流は必要ないので、確実に起動しそうです。

ニッケル水素電池と電池ボックスは、秋月電子で以下のものを買ってきました。

この単4 x 4本の電池ボックスはコンパクトかつスイッチ付きで便利おすすめです。

電圧・電流の計測器も含めて以下のようにつなぎます。