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夏が終わった・・・。間に合わなかったArduino式自作エアコン室外機用自動散水システム

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こんにちは。

や~べ~です。

朝晩はだいぶ涼しくなりましたね!

今回は、Arduino(アルディーノ)を使ったエアコン室外機を散水によって定期的に冷却する装置を自作しようと思ったのですが、

夏も終わりエアコン使用率もピークを過ぎてしまったので、

本格的な装置づくりは来年に行うとして、システムがちゃんと機能するかの検証を行ってみました!

 

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1.Arduino(アルディーノ)式自作エアコン室外機用自動散水システムの動作

まずは検証した動画をご覧ください。

デモ用に5秒間隔で5秒ずつ散水するようになっています。

実際に室外機に散水する際には、水の吐出口に水道管パイプを加工したものを取り付けて、全体に散水出来るようにします。

散水間隔は1時間で散水時間は10秒程に変更する予定です。

Arduino防水対策や、電源用の充電式バッテリー設置も一緒に行う予定です。

散水ポンプのしくみはこのサイトを参考にさせていただきました。

材料費1500円以下で電動自動水やり器を自作する方法-芋づるハピネス

芋づるハピネス-c

 

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2.Arduino(アルディーノ)システム自作準備

2-1.準備部品一覧

購入先と価格を記載しています。商品ページまでのリンクも貼ってありますので、参考にしてくださいね。

※価格は2015.09.07時点、送料別です。

1.ノートPC
 いつも使っているもの

2.USBケーブル(過去に購入済み)
 購入先:Amazon  価格:650円

※商品の評価コメントではスマートフォンへの充電ができないなどあるようですが、PCとArduino間の通信には問題なく使用できています。

3.Arduino Leonardo
 購入先:SWITCHSCIENCE  価格:3132円

4.抵抗(22kΩ×2本、1kΩ×1本)
 購入先:秋月電子通商(22kΩ1kΩ) 価格:各100円(各100本セット)

5.トランジスタ(c1815というタイプ×2本)
 購入先:秋月電子通商  価格:100円(20本セット)

6.リレー(小電力タイプ×1個)
 購入先:秋月電子通商  価格:60円

7.ダイオード(小電力タイプ×1本)
 購入先:秋月電子通商  価格:35円

8.ブレッドボード
 購入先:秋月電子通商  価格:200円

※今回使用しているものは別のところで購入したものですが、秋月で一緒に購入したほうがコストを抑えられます。

9.ブレッドボード用ジャンパーコード
 購入先:秋月電子通商  価格:180円(20本セット)

10.ワニ口クリップ付きケーブル
 購入先:秋月電子通商  価格:350円(10本セット)

11.電池ホルダー
 購入先:秋月電子通商  価格:100円

12.スナップケーブル
 購入先:秋月電子通商  価格:20円

13.DCプラグ
 購入先:秋月電子通商  価格:30円

※今回は購入し忘れてしまって、Arduino基盤をUSBからの電源で駆動しましたが、ほんとは単三電池6本からの電源をDCジャックを経由して入力したほうが安心です。

14.電動灯油ポンプ
 購入先:Amazon  価格:500円

15.単三電池6本
 購入先:ホームセンター  価格:400円程度

16.テスター
 購入先:ホームセンター  価格:1000円程度

17.保護メガネ
 購入先:ホームセンター  価格:300円程度

18.ハンダごて(ハンダ、こて台セットの物もあるようです)
 購入先:ホームセンター  価格:1000円程度

19.ハンダ
 購入先:ホームセンター  価格:400円程度

20.こて台
 購入先:ホームセンター  価格:1500円程度

21.ワイヤーストリッパ(ニッパ等でもOK)
 購入先:ホームセンター  価格:1500円程度

22.ワイヤーハーネス(電線)太さ0.5~0.85sq程度、2色
 購入先:ホームセンター  価格:各200円程度

電池より下の工具類については、ホームセンター等で購入できると思いますので、ご近所のホームセンターをチェックしてみて下さい。

工具類は手元に揃っていたので、購入は部品関係のみで合計5千円程度になりました。

Arduinoが既に手元にあれば、2千円程度の購入になると思いますので、比較的取り組みやすいのではないかと思います。

スナップケーブル、ダイオード、リレーは今回の電子工作では壊れやすいものになりますので、予備として1つか2つ余分に購入しておいた方が心に余裕を持って作業できると思います。

単価が安いので、再度購入する為の手間(時間や送料)を考えると予備部品の同時購入がオススメです。

今回はスナップケーブル、ダイオード、リレーを予備として1つづつ余分に購入しました!

2-2.部品購入

こんな感じで荷物が届きました!

 
<電子部品各種>

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秋月から購入したものは1つのダンボールにまとまって届きます。

それぞれの部品も綺麗に個別にパッケージされています。

 
<電動灯油ポンプ>

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<Arduino(アルディーノ)>

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「SWITCHSCIENCE」の箱がコンパクトでなかなかカッコイイ!

専用のダンボールパッケージでヤマトのメール便で届きます。

これなら、送料を抑えながらも、商品の安全を確保できるよなと納得です。

今回は送料無料でした!ありがたいっ!

 
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こんな感じで入っていました。今回は別のもの同時に購入したので、一緒に写ってますが・・

 
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小さいっ!SDカードと比べると、このように2個分超くらい。

 
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(右前)ステッカーもついてます。さすがにカッコイイステッカー!

(左前)取説が付いているのかと思いきや、これは少し違いそうです。

英語が読めないので、詳しくは分かりません。

やはり、日本語での解説がないとすぐには使えないよなぁと感じました。

 

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3.Arduino(アルディーノ)システム自作

3-1.システム構築の流れ一覧

 
【ソフト側】

1.Arduino(アルディーノ)初期作動確認

2.今回はパス(本当はプログラム考案)

3.Arduino(アルディーノ)の出力確認

【ハード側(回路)】

4.今回はパス(本当は回路考案、回路図作成)

5.回路試作

6.回路単体動作確認

7.全体動作確認
 
 
システムを構築する際には、ソフトとハード(回路)それぞれを構築して、ソフト側とハード側を別々に動作確認し、そのあとに全体を統合して動作確認していく流れが一般的です。

事前に別々に動作確認しておくと、事前にそれぞれの部分での問題をクリアできるので、全体確認の際に問題が発生してしまった時、原因を見つけやすくなります。

 

3-2.Arduino(アルディーノ)初期作動確認

3-2-1.まずはArduinoに「Hello World」させてみましょう!!

通信可能なUSBケーブルさえ用意すれば、直ぐに進めることができます。

プログラム書き込みやPC-Arduino間の通信の確認まで同時にチェックできてしまいますので、まずチャレンジしてみましょう!!

実際に「Hello World」させる様子を↓の記事にまとめました!

参考記事:届いたら速やってみよう!Arduino(アルディーノ)入門編「Hello World」 | みなラボ

Arduino-HelloWorld1

 

3-3.Arduino(アルディーノ)の出力確認

3-3-1.Lチカプログラムを流用して、Arduinoの出力を確認してみよう!!

Lチカのサンプルプログラムを流用して、デモ用の「5秒間隔5秒散水」のプログラムを記述し、ダウンロードして出力を確認していきたいと思います。※Lチカ=LED点滅

↓の記事にまとめていますので、参考にして下さい!

参考記事:書いてみようっ!Arduino(アルディーノ)入門編「LED点滅(Lチカ)プログラム」 | みなラボ

Lチカサムネイル1

 
↑記事のプログラム内のdelayを大きくしていけば、時間を伸ばして行くことができますが、1時間まで伸ばすにはこのプログラムでは上手くいなかい可能性があります(指定できる数値の上限が未確認の為)。

今回はそのあたりは確認しておりませんので、実際に設置していく前に、確認していこうと思います。

 

3-4.回路試作

まずは、ポンプの配線のハンダづけから行いましょう!

 

3-4-1.ポンプのハンダづけ

まずはポンプを分解します。

電池交換用のフタを外します。

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プラスチックのツメでかみ合っているだけなので、外したフタの周辺から順番にツメを外していきます。
↓の写真の赤マル付近にツメがあります。

IMG_0647r-d

 
↓赤線と黒線をハンダづけしました。同じところにハンダづけしてみてください。

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電線の先端の被覆をワイヤーストリッパなどで剥いて、取付け部の金属、配線の先端をハンダごてで熱して、そこにハンダを近づけて溶かしていきます。

配線の方にあらかじめ予備ハンダをしておくとスムーズにハンダづけできます。

※予備ハンダ⇒配線などをハンダづけする前に、配線単体のみにハンダをつけておく事。

ハンダづけする時は、やけどに注意しましょう。

コテを安全に置いておかないと火事になる恐れがありますので、専用のこて台などに置くようにしてください。

ハンダが飛んでしまうこともあるので、保護メガネを装着することをオススメします。

↓写真のように隙間に配線を通すと、スマートに配線を外に出すことができます。

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↓ツメを合わせていくと完成です。こんな風になります。

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3-4-2.リレー駆動回路

続いて、リレー駆動回路をブレッドボード上に作ってみましょう!

↓の記事に内容をまとめさせていただきました。

参考記事:Arduino(アルディーノ)入門編「トランジスターを使ってリレー回路を創ってみよう!」|みなラボ

リレー回路サムネイル1

3-5.全体動作確認

ソフト側、回路側それぞれの単体動作確認が終わったら、いよいよ全体での動作確認です。

電動ポンプの配線はリレーのスイッチ側にワニ口配線で接続します。

リレーのコイル側には先ほどの動作確認でも確認したArduino基盤のコネクタ13番を接続しましょう。

リレー回路の電源配線はジャンパピンを使ってArduino基盤のコネクタピン5V、GNDと接続しましょう。
 
 
配線をつなぎ直したので、ここでもまず始めに導通確認をしましょう。

電源以外すべて接続した状態で、先ほどの回路単体の動作確認と同じく、テスターを導通チェックモードにして電源間の導通が無いことを確かめて下さい。

USB電源をArduino基盤に投入して動作確認する場合は、USB以外を全てつないだ状態で、電源ラインの導通確認をしてください。

DCジャックで電源投入する場合は、ジャックを抜いておいてください。
 
 
導通確認で異常がなければ、サンプルプログラムが既にArduinoへダウンロードさせていると思いますが、もう一度このタイミングでArduinoへプログラムをダウンロードし、電源を投入して全体での動作確認をします。

電源をつないでしばらくは、何かいつもと違うことがあったら直ぐに電源をOFFできるように心の準備をしておいてください。

USBケーブルから電源を投入している場合ならば、USBケーブルのPC側のコネクタが大きいので抜きやすいです。

バケツと水を用意すれば、実際に使用する環境に似た状況で動作確認できます。(↓動画)

5秒間隔で5秒ずつ散水すれば、正常動作になります。

ここまで長かったですが、ついに完成です♪^^おつかれまさですっ!

システム的には正常に動作していますので、あとは設置できるようにコントローラボックスや散水用の水の出口などを作っていけば、実際に使用できます!

 


余談ですが、動作確認の際にやってはいけないと何度も書いている張本人が恥ずかしながら、電源のショートさせてしまったので、その様子を書かせていただきます。

↓こんな感じでプラス、マイナス、それぞれのワニ口配線が隣り合っていたので、2、3秒ショートさせてしまいました。

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ショートした時、ポンプが作動せず、Arduino基盤のLEDが全消灯していました。

USB経由でPCから電源を投入していた為、壊れてないか心配でしたが、Arduino、PC共に無事でした。

焦りました。。危うく両方お釈迦になるところでした。。

あぁ良かった。。。

無事だった正確な理由はわかりませんが、恐らくArduino基板の電源回路に上手い保護回路が入っているんだと思われます。

今回は無事でしたが、通常、ショートでIC等はすぐに壊れますので、やはり細心の注意が必要になると思います。

 


Arduino(アルディーノ)を使ったエアコン室外機用自動散水システムいかがでしたでしょうか?

本格的な装置としては完成には至ってないですが、Arduinoの基本的な使い方、Arduinoの出力信号でリレーをON、OFFできる電子回路など、ちょっとしたことに使える内容になっています。

やり方を覚える必要はありますが、Arduino(アルディーノ)を使えば、誰でもDIYの延長として、簡単な自動制御ができるという事を分かっていただければいいなと思って記事を書いております。

分かりにくい部分があれば、アドバイスさせていただきますし、記事の修正も行っていきたいと思いますので、ぜひコメント等お寄せいただければと思っております。

次回は、装置をしっかり作っていく部分も書いていきたいと思いますので、乞うご期待ください!それでは。

 

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