電気技師であろうと、週末にいじくり回すのが好きな人であろうと、 コンデンサ が大量の電荷を蓄え、それをいつでも放出できることはご存知でしょう。これは非常に便利ですが、大量の電圧を蓄えるということは、蓄えられた電荷が人体を通して放出され、痛みを伴うショック… やそれ以上の事態を引き起こす可能性があることを意味します。
スーパーキャパシタとは
スーパーキャパシタは、他のコンデンサよりもはるかに高い静電容量値（ただし電圧制限は低い）を持つ高容量の コンデンサ であり、 電解コンデンサ と 充電式バッテリーの間のギャップを埋めます。 ただし、スーパーキャパシタは標準的なコンデンサに比べてあまり知られておらず、恐怖や不慣れさから一部の人から避けられている可能性があります。スーパーキャパシタは、通常のキャパシタよりもクーロン/ボルト（ファラッド）単位ではるかに大きな電荷を蓄えることができますが、その破壊電圧は通常1桁です。さらに、バッテリーと比較すると非常に速く電流を放出できますが、電流の流れは通常のコンデンサよりもはるかに遅くなります。
スーパーキャパシタの仕組み
より高い電圧が必要な場合は、バッテリーと同じようにスーパーキャパシタを直列に接続できますが、かなりの数を連結しない限り、人間が感電するリスクはほとんどありません。潜在的な危険は、リード線が短絡して大量の電流が流れることから生じます。これにより配線が破損する可能性があり、場合によっては（誤った場合には）火災につながることもあります。…
そこで、これらの電荷キャリアの長所と短所について簡単に説明した上で、これらのデバイスに慣れるための簡単な実験、つまりソーラーパネルからエネルギーを受け取って LEDに電力を供給する方法を説明します。
代替電源を使用したスーパーキャパシタの充電
図1: スーパーキャパシタの図
すぐ上に示した回路（最初の画像で示したもの）を接続すると、何も起こらないように見えることに気づくでしょう（あるいは気づかないかもしれません）。実際、コンデンサへの入力を測定しても、ソーラーパネルは宣伝されている定格電圧をほとんど読み取れません。数秒後、電圧の測定値はゆっくりと上昇し始め、最終的にはLEDに電力を供給するのに必要な2 ～ 3ボルトに達します。これは、従来のコンデンサが抵抗コンポーネントにエネルギーを放出する前に最初に充電される必要がある方法と同様に機能します。従来のコンデンサ（一般的にはマイクロファラッド、つまり100万分の1ファラッドで指定）では、充電が非常に速く行われると予想されますが、スーパーコンデンサは、ファラッドの倍数または扱いやすい分数で指定されるため、充電にかなり長い時間がかかります。
実際、この実験を再現することに決めた場合は、ファラッド単位の非常に小さなスーパーキャパシタを使用することをお勧めします。これにより、ソーラーパネルは数分以内に（パネルによってはそれより短い時間で）スーパーキャパシタを適切なレベルまで充電できるようになり、その時点でライトをオフにしても、LEDをしばらく動作させることができます。あるいは、より大きなキャップを長時間充電して、それに応じた放電時間を確保することもできます。スーパーキャパシタを長時間充電する場合、パネルの定格電圧がキャパシタの定格電圧より高いときは、キャパシタのブレークダウン電圧レベルを超えないように注意してください。
図2: DCモーターはスーパーキャパシタの充電にも使用できる
ソーラーパネルでLEDに電力を供給するのは興味深いことですが、実際には、すでに光がある場合は何の役にも立ちません。スーパーキャップを充電する別の方法は、パネルの代わりにDCギアモーターを使用することです。回路は同じです。電圧源として、電子機器コレクションからDCモーターを代用するだけです。理想的には、手動で比較的高速でモーターを回転させることができるように、ギア出力を備えたものが必要になります。電力を生成するにはモーターを正しい方向に回転させる必要があるが、 ダイオード ソーラーパネルで電力が正しい方向に流れるようにするためにすでに存在している機能は、モーターでも同じ働きをします。
もちろん、スーパーキャパシタに慣れるために、これを使って実行できる実験は他にもたくさんあります。電圧容量を増やすためにいくつかを直列に接続するのも良い方法ですが、日が沈んでも点灯したままになる独自の芝生装飾品を作ることもできます。使用例に応じて、スーパーキャパシタのエネルギーが枯渇したときに電圧を一定に保つためにレギュレーターを取り付けることができます。バッテリーとは異なり、電圧は蓄えられた電荷に直線的に関係します。
充電式バッテリーと比較するとまだ高価ではありますが、スーパーキャパシタには、充放電率が高く、寿命がはるかに長いなど、優れた利点がいくつかあります。テクノロジーが進歩するにつれ、将来このテクノロジーがますます多く登場する可能性が非常に高くなります。おそらく、そのうちの1つ以上が、次のプロジェクトに適しているかもしれません。