フロートスイッチで水位を感知してポンプ等を駆動します。
簡単なトランジスタ回路が肝です。
| ■用意するもの | |
|---|---|
| フロートスイッチ | …１ |
| ポンプ（詳細後述） | …１ |
| ポリタンク（大容量） | …１ |
| 電子部品 | …後述 |
| エアチューブ | …適宜 |
水位の感知にはフロートスイッチを使います。このタイプのフロートスイッチは磁石の力で内部の接点が 付いたり離れたりすることによってＯＮ／ＯＦＦを制御するものですが、構造上接点容量が大きくない のが一般的です。（私が調べたものでＡＣ１００Ｖ／１００ｍＡ）
たまにＡＣ１００Ｖの機器を直接繋いでいるのを見かけますが、 水の中に入れるものですのでちょっと怖い気がします。水槽に手を入れたら感電なんて嫌すぎます。 そこで、簡単なトランジスタ回路で一工夫したあとＡＣ１００Ｖ機器はリレーを介して制御します。
基本的な装置が出来上がれば、ポンプなど汲み上げに使う機器はいろいろなものが使えるようになります。
１．ポリタンクの加工
ポリタンクの蓋は、自動給水装置(1)の製作に同様です。写真は私が使用中のもので 片方しかプラジョイントが付いていませんが、両方つけておいたほうが色々と 接続機器を選ぶことができて、後々便利だと思います。
容量に制限はありませんが、 この装置では強制的に水を止める工夫はしていませんので、万が一スイッチが故障 してＯＮのままになったりすると、延々と給水を続けることになります。 水は溢れるし比重は下がるしで良いことは有りません。
私は補充水が全部入っても 水が溢れないように１０リットルタンクを使っています。冬場でも満タンで４〜５日 は持ちます。
２．制御装置の製作
装置を使う意味は２つあります。１つは先に書いたスイッチの接点容量の点。もう一つは スイッチが入る境目で細かなＯＮ／ＯＦＦを繰り返して、ポンプなどにダメージを与える ことの防止です。
この回路ではリレーをＯＮにするためには、スイッチをＯＮにし続けること、 一度ＯＮになったら、スイッチが切れても一定時間はＯＮを維持することを目的にしています。
←クリックで拡大） 回路はトランジスタとコンデンサの基本的な回路だと思います。スイッチがＯＮになるとコンデンサに 電荷が溜まっていきトランジスタの動作電圧になるとリレーをＯＮにします。スイッチがＯＦＦに なるとコンデンサに溜まった電荷が減りはじめ、トランジスタがＯＦＦになりリレーもＯＦＦになります。
水面が波打っているような場合は細かく充放電を繰り返しますが、単位時間当たりトータルでＯＮ になっている時間がＯＦＦになっている時間よりも長ければ最終的にリレーはＯＮになります。 充電時間はボリュームで調整、動作のモニターのためＬＥＤを付けました。
部品表 トランジスタ ２ＳＣ１８１５ …１ スイッチングダイオード １Ｓ１５８８ …１ 電解コンデンサ １０００μＦ ２５Ｖ …１ セラミックコンデンサ ０．００１μＦ …１ 抵抗 １．２ｋΩ １／４Ｗ …１ １０ｋΩ １／４Ｗ …３ ボリューム １ＭΩ …１ ＬＥＤ 好みの色・型 …１ リレー ＯＭＲＯＮ Ｇ５ＣＥ−１ …１ 延長コード オス−メス １ｍ …１ ピンジャック オス メス …各１ ＡＣアダプタ用ジャック 適合サイズのもの …１ 基盤・ケース・ネジなど お好みで …適宜
←クリックで拡大） 部品表は私が使った部品です。電源はＡＣアダプターの１２Ｖが手元にありましたので それを使用しました。リレーは電源にあわせて選んでください。 電解コンデンサの容量やボリュームなどは違ってもかまいません。 適当に調整してください。トランジスタ保護のため一応ダイオードも入れています。
参考までに配線図を描きました。これは裏から見た図になります。リレーや各部品の足に 合わせてお好きなように変更願います。
フロートスイッチはメンテナンスを考えてピンジャックで抜き差し可能にしました。 ポンプ等を繋ぐＡＣプラグは、延長コードを半分に切ってリレーと直列に配線します。
右の写真に写っているセラミックコンデンサ（薄茶色の丸いやつ）は、リレーがＯＦＦになったときにポンプ からの電流のせいか、再度ＯＮになる場合があったので付けました。トランジスタの コレクタ（真ん中の足）と電源の＋の間に付けています。抵抗はＬＥＤの横が１．２ｋΩ あとは１０ｋΩです。
電気の専門の方が見たらどうなんだろうという不安はありますが 一応１年以上無事に動作しています。もし製作・使用される方は自己責任 ということでお願いします。当方いかなる事故が起きても責任は負いかねますので･･･。＾＾；
装置が完成したらテストです。スイッチをＯＮにし続けると、ＬＥＤが徐々に明るくなって リレーがＯＮになります。私はＯＮになるまで８秒くらいに調整しています。
スイッチを ＯＦＦにすると１０秒くらいでリレーがＯＦＦになると思います。もちろんスイッチが ＯＮの間はリレーもずっとＯＮです。左の完成ケース写真のＬＥＤの横の穴はボリューム 調整用です。ドライバーを突っ込んで調整します。
必要な機材が揃ったら、どうやって揚水するかという問題になります。ポンプにはいろいろな 種類がありますが、アクアリウムでおなじみのパワーヘッドや大型の揚水ポンプでは、 １．一度に大量の真水が入ってしまう。 ２．タンクの水がなくなって空回りするとポンプを壊してしまう。 などのことから使用することができません。
少ない量の水には、チューブポンプやダイヤフラムポンプが適しています。 私は偶然にもマイクロウォーターポンプ（右写真）を手に入れることができましたので、 現在これを使っています。このポンプはダイヤフラム型です。ただ一般的にこれらの ポンプは値段が高いのがいけません。
実はダイヤフラム型ポンプで身近で安いのは おなじみのエアポンプだったりします。実際市販のエアポンプの空気取り入れ口に チューブを接続して水を通すと、パワフルな揚水ポンプになったりもします。
でも、当然水を通すことを前提にしていませんので、弁の耐久性や水漏れ対策に 問題が有ると思います。改造して使用するのは止めたほうがいいでしょう。 私はシーリングして使用してやろうと少しいじりましたが、途中で不安になって 止めました。
さて、じゃあ高いポンプを手に入れないと仕方がないじゃないか！という方もいらっしゃる と思います。そこで、第２の揚水方法の登場です。 使用ポンプは、アクアリウムでおなじみのエアポンプです。エアポンプは使うなと前に 書きましたが、いえいえ違います。ここではエアポンプはエアポンプとして使用します。
容器の蓋の加工のところでエアチューブジョイントを２本つけました。１本はタンクの 底へとチューブが続いていると思います。もう１本の空気取り入れ口にエアポンプを 接続します。
スイッチが入るとエアが容器に充填されていきます。しばらくすると 水がちゃんと押し出されて１ｍくらいなら平気で揚水できます。これの問題点は １．水が出るまで時間がかかること（とくに補充水が減ってきた場合）２．容器には かなりの圧力がかかるため容器がパンパンになって怖いことです。
容器には内部から 空気圧がかかったり抜けたりを繰り返しますので、経年劣化による容器のひび割れは危惧 されるところです。これに気をつけていれば、電気代も安いですし水が空になっても 動いているのはエアポンプのみですから安全で経済的ではあります。
一通り機材が揃ったらあとは設置するだけです。水の出口となるエアチューブは容器の蓋の加工 で紹介した針金グルグル巻きにエアチューブを通して水槽の淵に引っ掛けています。揚水型の場合チューブの先は水面から必ず出しておきましょう。 ダイヤフラムポンプなら大丈夫ですが、エアポンプを使った場合は水面から出していないと ポンプ停止後水槽の水を引き込んでしまいます。
フロートスイッチは各自の環境に合わせて、ホルダーを自作します。アクリル板を 加工するのが手軽で良いでしょう。 別室のアクリル加工室で例を紹介します。
