[写真、イラスト、補足etc.]

   OSB合板

OSB合板表面
構造用合板となっているので、屋根や床の他、2×4建築の壁材として使える。

厚さが11.5と12mmの2種類が出ているようなので要注意

販売店(カインズホーム相馬店)によると
 riental
 trand
 oard
の略とのこと

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   浄化槽処理水の再使用

浅井戸ポンプとその周辺
・浄化槽本体は地面より低い(ブロック3段分)

・貯水槽はさらに低い(ブロック5段分)

・灰色コードは井戸ポンプ、黒色コードは水中ポンプ電源用

・100mm塩ビ管の蓋を開けると水抜き栓の操作が可能


貯水槽構造
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   LPG重量体積換算

高等学校レベルの化学の知識
 プロパンの分子式:C3H8
 従って、分子量は 44(=12*3+1*8)
 即ち、1モルあたり44g
 1モルの気体分子が占める体積は22.4リットル(0度、1気圧の条件下)
 上記の関係と1000g=1kg,1000リットル=1立米に注意して計算すれば、10kgのLPGが気化すると5.09立米になる。
 私が事前調査で得た数字では、メータ買いの場合370円/立米、充填の場合10kgで2500円なのでメータ買いの方が安いが、基本料金1800円/月が発生するので少ししか使わない場合は損と判断した。
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   自動切換調圧器

自動切換調圧器  現在、黄色のレバーが向いている側の容器(左側)から供給されている。
 左側容器が空になると、自動的に右側容器からの供給に切り換わる(その際、炎の立ち消えは無い)と同時にインジケータ(黒い部分にある窓状の物)が赤に変わる。
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   テラス&ウッドデッキ

テラス&ウッドデッキ アルミと屋根材(ポリカーボネイト)部分がメーカ製のテラス、木造部分(床、手摺等)が自作デッキ

デッキの床根太には2×6材(濡れる部分はシダー、それ以外はSPF)を使いクレオソートを塗布

床根太を置く基礎には足場パイプを利用した(クランプにより水平調整ができるので、アマチュアには使いやすい)

春先に湿った雪が10cm程積もったときは、梁がかなりたわんだ。

屋根材にはもっと色の薄い物を選ぶべきだった(室内が暗くなる)
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   アンテナ設置

地上波アンテナ ・FM八木:日本アンテナ5素子
・VHF八木:DXアンテナ10素子
・UHF八木:DXアンテナ20素子
・ディスコーン:第一電波D-130

電柱とボルトで締結した足場パイプ(地中埋設部分あり)をマストにしている。

片持ちバーも足場パイプを流用している。

TV用八木アンテナ(左側)を山に移し、空いた場所にFMアンテナを動かす予定。

パラボラアンテナ

反射面がメッシュ構造の物はモータで首振り可能
 (もっと上を向いていれば南国の気分!?)

ここでも足場パイプを多用している。

D.I.Y.では衛星アンテナの設置の方が簡単
 地上波ではアンテナを高いところに設置する必要があるが、衛星アンテナでは極端な話、地べたに置いても構わない。実際は、車両や歩行者との干渉を防ぐため地べたという訳には行かないにしろ、田舎だと地面から手の届くような高さに設置するのも困難ではない。

 それに引き換え、地上波アンテナでは技術、技能的なことよりも高所作業に伴う難しさが問題になる。私の場合、片持ちバーで地上7mほどの高さであった。当初は高所作業車を借りるつもりでいたが、1日仕事で済む保証がないことや悪天候であってもキャンセルできないことを考え、足場パイプを本来の用途に使うことにした。つまり6mパイプ10本ほどとクランプを箱で買って来て足場を組んだ。レンタル料と同じくらいの出費で済んだ上に物が残った。田舎暮らしでは、残っても無駄にはならない。木の葉が落ちて蜂等が飛んで来ない冬場に作業をしたが、時折季節風が吹き結構スリルがあった。
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   TVアンテナ移設

八木アンテナ(TV用)  さほど見たい番組も無いのだが、見るに耐えない画質で「つまらん番組は見ないのだ」と言っても、負け惜しみと受け取られるのが落ちなので、アンテナを敷地内の一番高い場所に移した。流石に効果は抜群で、ビデオ等と比べても殆ど遜色のないレベルの画質になった。

 足場パイプで組んだ櫓にマスト(厚肉電線管G28-外径33.3φ-を流用)を継ぎ足してアンテナを取り付けた。櫓には将来的に床と壁を張り屋根を掛ける予定。

 櫓の基礎は200φのボイド管(ボール紙の管)にコンクリートを流した深さ60cmの独立基礎(四隅の柱)とした。柱(=足場パイプ)はコンクリートの下50cm位まで地中に打ち込まれており、強度的にはかなりのものと考えている。壁を入れることで、より丈夫になる筈だ。

 ステーワイヤ(支線)がVHFアンテナのエレメントの間を横切っているが、グラスファイバ(=非金属)なので問題は無い。

 UV混合器は使っているが、ブースタ機能は無い。



ケーブル
 山頂の櫓から、これまでアンテナを取り付けていた家の傍の電柱までケーブルを敷設した訳だが、平地ではないことや短距離ではないことから地中埋設は困難なので、架空配線(地べた転がしは論外。植物の生育や動物の噛み傷、降雪等ですぐに駄目になる)とした。
 吊り線には4φのグラスファイバワイヤ(商品名:デベグラスワイヤ)を使い、ラッシングロッド(弦巻状の結束具)で同軸ケーブルを抱かせた。ケーブル長は60m強(余った長さから推定)であったが、デベグラスワイヤの起用は正解だった。スチールワイヤでは重い、碍子が必要、キンク(束を解く時に縺れて出来る玉)が発生しやすい等で扱いが面倒である。

  ・青い線がデベグラスワイヤ、黒いのは同軸ケーブル(5CFV)
  ・FMラジオ用アンテナは移していない
    ↓
   その後、FMアンテナも移設したところ、FM岩手(釜石から200W)やラジオ石巻(コミュニティ局20W)がステレオ受信できるようになり、地上波受信時のアンテナ高の重要さを改めて感じさせられた。
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   ADSLにおける加入電話とIP電話の使い分け

 地形図に家が載っている様な辺境の地にも、ADSLが使えるようになってから暫く経つのだが、フレッツADSLしか選択肢がないと思い込んでいたこと、ISDNでダイヤルイン契約をして番号を2本使っていたこと等から、導入に躊躇していた。
 外出先でヤフーBBキャンペーンのチラシを配っており、話を聞くと拙宅もサービス対象地域に入っているとのことだった。ISDNの基本料金程度の金額で常時接続が可能で、しかもHP公開やIP電話のサービスも含まれている事が分った。
 そこで考えたのは、IP電話と加入電話の着信時鳴り分けが出来れば、現状のISDNダイヤルインサービスと実質的に変わらない環境が得られる上に、電話会社に払う金額が大幅に減るという事だった。たとえ鳴り分けが出来なくても、通信料を気にしながら調べ物をすると言う現状には困っていたので、「上手く行けば儲け物」と思い入れることにした。
 IP電話対応モデムでは、加入電話番号宛てに掛かってきた電話にも対処できる様に(と推定しているのだが)、壁面のモジュラジャックからスプリッタを介さず直接ケーブルをつないでいる。と言う事は、スプリッタを敢えて入れてやれば、低い方の周波数はモデムには行かずモデムに接続した電話機は加入電話番号宛ての通話には応答しない筈だと考えた。一応、関係方面に聞いてみたのだが「出来ると思う」と言うのもあれば、「ヤフーのトリオモデムにはスプリッタが内蔵されているから二重に入れるとNG」と言うのもあり、結局は「試して見るしかない」と言う事になった。
 スプリッタは無電源である事や価格から考えて、単なるLCのパッシブフィルタの筈だから、二重に入れたところでさしたる問題は起きないと思ったが、「スプリッタ」をキーワードに検索をすると、複数使用に依るトラブルや対策がかなりの件数出てきた。ただ読んで見ると、ブランチ接続のモジュラジャックのあちこちにスプリッタを配した事例で、言わば並列使用であり、鳴り分けを意図した直列配置とは異なる話であった。
 その様な事から、「多分、行ける」との感を強くし、下記の接続で試した。結果は予測通り、きっちりと使い分けができ、ISDNの基本料金\3800強は何だったのかと言う事になった。

電話配線

 IP番号(050-)に掛かってきた電話は電話機Bにのみ着信する。加入者番号に掛かってきた電話は電話機AとCに着信する。AとCは自動転換器につながっているので、早取り優先になる。当然の事ながら自動転換器は、このシステムにおいて必須ではない。当該自動転換器は10年ほど前に作った物(秋月電子キット)だが、ADSLにした事により再び日の目を見ることになった。
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   D.I.Y.作品の紹介

郵便受  常夜灯と表札を兼ねて作った郵便受 (掲載:2000,8,18)

・シダー材使用(雨に濡れるので)
・新聞が折らずに入るサイズ(不在時、回覧板が来ても困らない)
・自動点滅器により暗い時だけ点灯(使用ランプ:9W電球色蛍光灯)
・脚部木口の腐食防止(地面から離す)と水平調整のためハイトアジャスタを使用
・アンカーボルトと足場パイプによる転倒防止措置

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simple charger  超簡単な充電器 (掲載:2000,10,14)


 手前のバルブがネオン球。ソケットの外側電極がT3(極性確認用端子)を兼ねている。
 指で触れたときにネオン球が点けば、正しい極性である。


回路図

 10数年前に作った物で、今も時々使っている。極めて、簡単かつ安価に作れるが、電灯線(AC100V)と絶縁されていないので不用意に使うと感電や漏電遮断器の作動につながるという大きな弱点がある。従って、不特定多数の人が使う商品にはなり得ないが、納得の上で使おうと思う人のために回路図も掲載する。
 欠点も含めた、特徴について記述する。
[利点]
・簡単かつ安価(回路図を出すのも恥ずかしいほど簡単)
・100Vの殆どの部分を電球が負担しているので、電池の状態によらず概ね定電流充電できる。
・開放電圧が100Vなので被充電電池の定格電圧を選ばない。(6,12,24V全て可能)
・電球のワット数を変えることで、充電電流を選べる。
[欠点]
・電灯線の接地側を電池の負極につなぐ必要がある(ACプラグの向きによっては、感電や漏電遮断器の作動につながる)
・省エネでない(常夜灯と組み合わせるという手はある)
・急速充電ですぐにスタータを回すといった、緊急の用には向かない。

[使用上の注意]
・充電開始前に、ネオン球による極性確認をする。不灯の場合はACプラグを差し換える。但し、ゴム底の靴等で人体がアースから浮いている場合もあるので注意する。
・間違った極性で充電すると車体に触れたときに感電したり、二輪車や農機のように金属部分が地面に接している場合には漏電遮断器が作動する。
・満充電になっても定電流充電を続けるので、時間管理に留意する。
・常夜灯と組み合わせる時は、D2を接続することでほぼ定格の明るさで点灯するが、この場合電池を逆接続するとD1,D2が順方向となりダイオードが壊れる。
・電球型蛍光灯は使用不可
・適当な電球ガードの使用を勧める。

 大電流による急速充電には向かないが、使用頻度が低く、バッテリ上がりの懸念がある物の保守、整備に適している。1年の内、数えるほどしか乗らない二輪車でも、キャブレタフロートチャンバのガソリンを空にしておく(帰着、数100m手前で燃料コックを閉める)ことと、3ヶ月に1度の充電で始動性は極めて良い。
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床下換気1  床下換気扇 (掲載:2000,10,26)

写真 1

 写真 1:新設したダクトへの設置例(塩ビパイプVU150使用)

 写真 2:元からある換気口への設置例(Uボルトで格子に抱かせている)

 写真 3:同上。蓋を外した状態(蓋はワンタッチで着脱可能)
      自然の風が充分に通る時は外した方が有利

床下換気2 床下換気3 ← 写真 2

        写真 3 →
 拙宅は、背後(北側及び西側)が山なので湿気が多いようだ。しかも基礎の高さも不充分で、特段の対策(ベタ基礎、防湿シートの敷設等)も取られていない所為か、梅雨時や夏場はかなり湿った感じ(終日閉めきっていると黴臭い)になる。床板を全部はがして対策を打つのも、入居してしまった今となっては負担が多すぎるし、室内で除湿機を使うのも笊で水を汲む感が否めないので、床下の空気を強制的に吸い出してみようと考えた。
 まずは、写真 3にあるように換気口にファンのみ(白いプラ板の蓋はなし)を取り付けた('99年夏)。殆ど効果は感じられなかったが、夏場を過ぎ乾燥してきたので、この状態のまま年を越した。次年度(2000年)の梅雨時に入ってから、「大きな開口部で小さなファンが回っていても、内部の空気はあまり吸い出されないだろう」と思い、ファン以外の部分を塞ぐ(写真 2の状態)ことにした。
 この結果、一定の効果が感じられたので、ファンを2個ほど追加した。1個は写真 2と同様に、元からある換気口に設置したが、他の1個は布基礎に穴を開け、ダクトを埋め込んで新設(写真 1)した。ダクトには排水用の塩ビ管(内径150mm強)を使い、ドーナツ状に加工した塩ビのバッフル板を接着してファンを取り付けた。コンクリートは塩ビに対して付着性が良くないので、施工前にパイプの外側に接着剤を塗り、すぐに乾いた砂をまぶしておくと良い。

 以前より改善はされたが、湿気対策として完璧といえる水準にはないので、次の手として、家の周りに溝を掘り、水抜きパイプを埋めてみようと思う。結果についてはいずれ報告したい。

<追記>水抜きパイプは期待したほどの効果は無かった。

 震災後の修理と併せて実施した床下の防湿工事で劇的に改善した。

 床下換気では、換気扇の周辺が密封されており排気時に空気が流入しない事が重要なようだ。さもないと床下の空気が有効に吸い出されず、換気扇付近の空気を掻き回すだけになる。その意味では写真1は有効だが、写真2は効果が薄い。写真1は今も現役だが写真2は取り外し、無用な開口部を塞いだ上でメーカ製の床下換気扇を複数台取り付けた。

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表札  表札 (掲載:2001,3,28)

 友人の新築祝いに作って進呈した物だが、使えば無くなる物(現金、金券、食品等)と違い、受け取った方は有難迷惑だったかどうかは定かでない。「直方体の、いかにも表札と言う形よりも、耳付きの板の方が味があるだろう。」等と言って渡したのだが、実はパラボラアンテナを立てる時に切った栗の木の枝(受信時、影になる部分)を使ったので、直方体が取れるほど太くはなかったと言うのが真相だ。

 書体は肉筆で書けば最良なのだが、私の悪筆では使う気にならないだろうから、粘着紙にプリンタで印刷(エプソン行書体、250ポイント)した物を貼付け、紙ごと彫ったり切ったりした。栗の木は堅く、鑿や彫刻刀だけで彫るのは大変(字が盛り上がっているので削る量が多い)なので、木工を真面目にやっている人は目を剥くかもしれないが、フライス盤を使って殆どの部分を落とした。

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並三ラジオ  並三ラジオ (掲載:2001,3,28)

・「並三」とは名ばかり!? 球は再生検波用に使った1本だけで、出力段はトランジスタ、整流はSiダイオードである。

・コイルはアクリルパイプに手巻きで作った物

・見えているバリコンは再生用で、FM用の三連エアバリコンを流用。ストッパを壊して豆コンと同じフィーリングを出した。

・選局用にはポリバリコンを使った。(プリント基板の下で見えない)

・マグネチックスピーカが見える様に、パネルは透明アクリル板を使い無塗装にした。

・スピーカのフレームは鉄板ではなくボール紙(樹脂様の物が含浸されているようだ)



 現在住んでいる場所の敷地内には廃屋が残っている。屋根や壁の抜けている箇所もあり、もはや物置としても使える状態ではないのだが、中に入ってみて、土間に落ちてばらばらになったスピーカボックスのバッフル板に、なんとマグネチックスピーカ(ダイナミックではない!!)が付いているのを見つけた。沖電気の銘板やセレン整流器、オイルコンデンサ、呼び出しボタン等が付いており、その昔、坂元村役場(坂元村と山下村が合併して山元町となった)から各戸へ引かれていた有線放送の名残だった。
 スピーカを調べてみると生きていることが分かった。このまま朽ちさせるのは惜しいので、マグネチックSPにふさわしく再生ラジオを作ってみようと思った。
 田舎に篭りきりでは刺激がないので、「仙台電子工作同好会」と言う同好の士の集まりに顔を出しているのだが、そこで作った並三コイルが手元にあったので、それを有効活用しようと言う意味合いもあった。マグネチックSPらしくと言うのであれば、ST管による構成(例えば6C6-6ZP1-12F)が良いのだろうが、レストアではないし、私自身古い部品に拘る気がないので、球に依る再生検波と言う要件さえ満たせば後は何でも有りという構成にした。その結果、出力段はPNP-TR直結ドライブ、整流には迷うことなくSiダイオード、検波管のスクリーン電圧はツェナダイオードで固定など、真空管マニアからは顰蹙ものの回路になった。ポリバリコンやフェライト製ドラムコアによるチョーク等、とにかく入手が容易な部品を徹底して使った。

 同じ回路でラジオを作ろうとする人が居るとも思えないが、以下に、回路図を挙げておく。

回路図

 出力段にはPNPトランジスタを使い、検波管とは直結にした。球をTRに置き換える場合、NPNにするのが自然だが、あえてPNPとしたのは次の理由による。

@検波管の出力信号はプレート負荷抵抗に生じる電位差の変化分として得られる。即ち、アースラインではなく、+Bラインを基準として発生する音声信号である。その様な信号を受け取る出力段としては、エミッタ(共通電極)が+Bライン側に来るPNPの方が合理的であり、B電圧の変動による影響も受けにくいと考えられる。

A直結にするのが容易である。直結化により、TRのバイアス抵抗やカプリングコンデンサが不要になり、回路が大幅に簡略化されることに加え、バイアス抵抗による入力インピーダンスの低下(TRの場合、球のグリッド抵抗の様な高抵抗は使えない)から逃れ得る。尚、この回路ではベースは前段のプレート抵抗のみによって+Bラインに吊られており、球に電流が流れ出すまではTRもカットオフなので、異常電流の危険はない。

 2SB536は規格表によるとVCEO=-120Vなので、この回路では定格オーバだが、180V位まで印加しても問題の無い事を確認した物を選別して使った。10k(B)のVRは音量調整用で、電流帰還量の調節によりゲインを変えている。ケミコンがVRに完全にパラになる位置がmax、無効になる位置がminである。
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電気柵(テラス)  電気柵 (掲載:2002,12,13)

 当地では、猪の食害がかなりのものだと聞いた。私は耕作をしていないので猪の害はないのだが、野良猫がテラスに上がりこんで匂い付けをしていくので困っていた。

 その様な事情から、まずは自家用の野良猫除けに、次の段階として農家向けに猪の食害対策を狙って、廃物(中古自動車部品)を利用した電気柵を試作した。

 設置後、2年ほど経ったが不具合もなく効果もあるようなので掲載することにした。

制御部(F-Tr) 写真上:金属パイプ(不要になったビニルハウス用の骨)を碍子の上に固定(床面から10cm程度)し、通電している。着脱はワンタッチで可能。



写真左:ガソリンエンジンの点火コイルを利用して高圧を作っている訳だが、テラスへの設置では電源にAC100Vが使える(=消費電流を気にしないで済む)ので、フルトライグナイタ用コイルを100Hz程度で駆動している。



 野良猫に対しては、全く寄り付かなくなったので効果有りと言える。上がり込もうとしているのを見つけたことがあるので、物陰から観察したのだが、近付いただけで何かを感じる様で、跨いで感電するまでもなく退散した。


電気柵(畑)
 木杭に碍子を装着し、針金を回して畑を囲んでいる。


制御部(CDI)
 畑に設置する場合、消費電流を押さえる必要がある。そこでCDI(コンデンサに溜めた電荷を一気に放電する方式。バイク用の点火系は殆どがこれ。カメラのストロボ等も同様の回路)用コイルを使い、放電頻度を1秒に1回程度(動物の動きからすればこの程度で可と思われる)にした。
 この結果、上記のフルトラに比べ消費電流は1/10以下になり、バッテリ駆動でも不都合でなくなった。


 猪に対する効果だが、モニタを依頼した近所の農家によると「設置した畑の近くまで来ている様だが、食われていないので効いているんだろう。」とのことだった。


「別冊現代農業」('05年9月号)に製作記事が掲載されました。

 製作用資料はこちら

 ※食害対策、動物忌避(ex.糞害防止)の他、防犯用にも応用可能です。

  実際、資材倉庫に於ける金属材料の盗難対策用に納品した実績があります。

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 強力電撃装置の開発 (掲載:2017,9,13)

 ガソリンエンジン用点火コイル(中古自動車部品)を利用した電撃装置を提案してから、10数年が経過した。専用プリント基板を起こし、電子部品とセットで頒布を始めた処、割と好評で基板ベースで2000枚程度が世に出ている。

 その中には、繰り返し購入下さるお客様も少なからず居られ、電撃装置としての効果はそれなりに有るものと思っている。一方、広範囲を囲って使うお客様からは、もう少し強くならないかというご意見も頂いた。

 私としても、点火装置の流用から来る限界を感じつつも能力向上策を模索してきたが、この程、有望と思える手法を見付けたので掲載する。
 本来ならば、試作や実地運用を重ねてから発表すべきと思うが、一人で実験を繰り返しても時間ばかりが経過しそうなので、興味を持たれた方に追試やモニタのお願いも考えている。

強力電撃装置

写真上:試作品の筐体内部。フルトラ用点火コイルの流用は従来品と同様。最初の試作なので、350×350×150サイズのプールボックスに収納し、回路の追加、変更に対応可能としたが、将来的には適当な大きさのプラボックス(透明扉)に収める予定。使用時は窓付きの被せ蓋を取り付ける。



写真左下:放電試験の為、高圧電極と接地電極に5mm弱のギャップを介して銅線(2φ)を固定した。



写真右下:ギャップ間の放電の様子。絶縁破壊に依る火花放電ではなく、連続的なグロー放電(電流実測値:35mArms程度)と思われる。回路の起動だけでは放電開始には至らず(勿論、ギャップが狭ければ放電を開始する)、アーク溶接機の様に一瞬の電極間短絡に依り連続放電を開始する。放電開始後は低い電極間電圧で放電が持続する。

※35mAで連続放電すると、火災や感電事故の危険が有る。適当な電流制限と電流の断続が必要となる。



回路図及び機能説明はこちら


モニタのお願いに関しては、こちらをご覧下さい。
 準備中につき、今暫くお待ち下さい。


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CCDカメラ&焦電センサ  防犯ビデオシステム (掲載:2002,12,25)

 最近は、田舎と言えども「戸締りをせずに出かけても大丈夫」等と言ってられない状況になって来た。そこで、施錠の多重化や窓格子の取付といった一般的な防犯対策に加え、侵入者を自動的に撮影記録する装置を作った。

←CCDカメラと侵入者検出用の赤外線焦電センサ
 このカメラは赤外投光器を内蔵しており暗闇でも撮影可能(但し、その場合はモノクロ)。玄関等に設置する場合は、門灯や通常の(可視光)投光器と連動させる方が良いと思われる。


コントローラ ←屋根裏に設置したコントローラ

 侵入者を検出すると自動的に録画を開始し、非検出となった後、所定時間(10秒程度)を経過すると、自動的に録画を停止する。この機能がないと、記録がすぐに満杯となり実用性がない。

 複数のカメラを接続した場合は、侵入者がいる場所のビデオ映像を自動的に選択する。



ブロック図
 システムのブロックダイアグラム

・テープやディスクを抜いて持ち去られる危険が少ないと考え、ビデオレコーダには市販のハードディスクレコーダ(一般的な家電品)を使用した。


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連動コンセント  スイッチ連動ACコンセント (掲載:2003,7,31)

 「パソコン本体の電源ON/OFFに連動して、周辺機器(ディスプレイ、プリンタ等)の電源も自動でON/OFFしたいのだが.....」という相談を受けて作った。
 相談者によると、「以前のPC98(NEC)等にはスイッチと連動するACアウトレットがリアパネルに付いていたが、IBM互換機には無いので、ついつい周辺機器の電源を入れ放しにしてしまう。パソコン本体には手を加えずに適当な物が出来ないだろうか」とのことだった。
 原理的には簡単で、主負荷(パソコン本体)の電流の有無(または大小)に応じ、周辺用電源を開閉すれば良いだけのことで、探せば市販品にもありそうな気もしたが、実験の結果、手持ちの材料と簡単な回路で実現できそうなので着手した。

・正面中央付近に見えている部品はカレントトランス(=変流器、電流センサ)で、廃物(6W蛍光管用安定器にコイルを巻き足した物)を利用した。

・周辺用電源の開閉にはリレー(AC100V仕様)を使った。

・スリット越しのLED点灯により、リレーの作動を確認できる。

・以下に回路図を掲載する。



回路図

 CTはカレントトランスで、普通はユー・アール・ディー辺りの製品から適当な物を選ぶところだが、手持ちのFL6用安定器(家中の蛍光灯を全てインバータに改造したので、安定器が余っている)を見たところ、巻線と鉄芯の間に隙間があったので、ビニル絶縁電線(AWG20)を10回巻いて1次コイルとした。隙間にコイルを巻き足すのであれば、山水のトランジスタ用信号トランスも形状的には良さそうだが、周波数が低い(50/60Hz)ので事前確認が必要となるだろう。他にも、ヒータトランス等も使えるかもしれないが、わざわざ新品を買うのであれば、まともなカレントトランスを使うべきで、代用品の利用は死蔵部品活用の範囲に留めたほうが良さそうだ。

 1次コイルに主負荷電流が流れることにより生じた2次電圧(交流)を整流してケミコン(33u)に蓄える。その電圧がある程度高くなるとサイリスタを導通させるので、ACリレーのコイルに電流が流れ接点が閉じる。パソコンON時の電流でサイリスタが導通するように設定する。10kVRはそのための半固定抵抗で、抵抗値を下げると負荷が重くなり整流電圧は下がる。(i.e.検出感度が下がる)

 右側のブリッジダイオードはサイリスタと共にACスイッチを構成し、リレーコイルの電流をON/OFFしている。LEDがサイリスタと直列になっているが、コイル定格電圧が100VでありLEDに2V程度取られても何の問題もないこと、コイル定格電流が10mA程度でLED点灯に手頃な値であることから入れてある。これにより周辺機器への電源供給が目視確認できる。

 今時、メカ接点を使うのもどうかと言う思いもあり、無接点化を検討したのだが、カレントトランスから得られるエネルギーでON/OFFする(さもないと電源を内蔵せざるを得ず、待機時も電力を消費し何のための装置か分らなくなる)のは結構大変で、小型のサイリスタ(高感度であり、カレントトランスで充分に点弧可能)でACリレーコイルを駆動し、大電流の開閉はAC100Vのエネルギーを使うのが、使用部品点数等、トータルバランスで見ると良いと思う。

 使用上の留意点であるが、主負荷のスイッチがOFFの時、電流が完全に0であれば話は簡単なのだが、パソコンの場合、大抵は若干の電流が流れている。従って、スイッチOFF時とON時の電流に明確に差がないと、誤作動することになる。しかも、カレントトランスで拾ってケミコンに蓄えられるDC電圧は、負荷電流の平均値や実効値ではなく最大値に依存するので厄介である。パソコンによっては待機時の電流波形が、かなりパルス的でピーク値の高い物がある。使うパソコンに合わせて、出来ればオシロスコープ(カレントトランス2次電圧で2Vo-p付近が閾値)を使い、半固定抵抗の調整をするのが望ましい。
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 三相インバータの単相運転(単相電源で三相モータを回す) (掲載:2003,7,28)

 ハードウェアの自作と言う話とは少し異なるのだが、試みとしては面白いので紹介したい。
 近所の知人から、「三相モータを使いたいが、稼働率が極端に低い(自家消費分の精米)ので、わざわざ三相を引き込むのは抵抗がある。(何しろ、基本料金が高額)単相電源で何とかならないか。」との相談を受けた。「低圧動力の契約をして、泣く泣く高い基本料金を払う。」と言うのが真っ当なやり方であるところを、ゲリラ的な手法で何とかしてしまおうと言うのは、私も好むところなので取り組んだ。
 <追記:電力会社に依ると、供給約款に抵触するそうだ。「客は黙って用意されたメニューを選択しろ。」「会社の売上が減るような客の工夫は認めない。」と言うことらしい。>

 現在、家庭用として普及しているインバータエアコンでは入力は単相だが、コンプレッサモータには三相モータが多く使われていることから、「汎用三相インバータ(通常、入力も三相)に、単相200Vを入れてやる。それだけでエネルギー供給が追いつかなければ、バッテリアシストしてやる。何れにしろ、汎用三相インバータでは280V程度の直流を原料にして周波数可変の三相交流を作っているのだから、それで回る筈だ。」と表明した。とは言ったものの、必ず上手く行くという保証もないのに、決して安くはないインバータを買って実験する訳にも行かず、そのままになっていた。その間、市販の汎用三相インバータの情報収集をしたが、1.5kWクラス迄は単相入力の物も商品化されていることが分った。使いたいモータは3.7kWだが、流石にその容量では単相入力の物は無く「やはりバッテリアシストしなければ駄目か。しかし使用頻度の低い物に20個ものバッテリを注ぎ込むのも現実的でないなぁ.....」等と考えていた。
 そうこうするうちに、仕事の関係で汎用三相インバータを取り扱う知人から「不要になった中古のインバータが手に入った。」と連絡があった。機種は安川電機VS-616Hの3.7kW用であった。12kg程もあるトランジスタインバータで、一昔前の製品(現用品ならIGBTを使い、より小型軽量の筈)と言う印象を持ったが、自前で買った物ではないので文句は言えない。「容量的にも丁度良いし、先ずはやって見るか」となり、実験を開始した。以下に試行結果を述べる。
三相汎用インバータ ・周波数可変(=調速)の必要はないので、2本の固定抵抗を接続。(制御系の端子台、白いマーキングチューブを被覆)

・追加したサブパネルに、プッシュスイッチ(起動用、停止用)をマウントした。

・30A定格(2P2E、両切接点)のブレーカを介して、単相200V(単相3線のL1,L2)を供給している。



端子台周辺 ←パワー系端子台部拡大

・R,S端子には5.5sqワイヤが入るが、T端子は無接続

・コンデンサには630V定格のフィルムコン(手持ち品)を使ったが、印加電圧は150Vo-p(実測)程度であり、250V定格で充分と思われる。

・右側3端子がU,V,W(インバータの出力)で、モータにつながる。


結線図

@:制御回路電源入力

A:主回路電源入力

B:主回路直流電源

C:出力(3φAC)



 回路図が手に入らず、あるのは取説(ブロック図の記載あり)のコピーのみと言う状態で、手探りで実験を進めた。「通常使用でも欠相事故による単相供給は起こり得るので、最初から単相結線としても、動かないことはあっても壊れることはない筈」と考え、制御回路、主回路電源とも単相200Vを入れてみた。案の定、ぴくりとも動かなかったが、警報用LEDの内UV表示の物の点灯が確認できた。取説によるとUVは「電源電圧が低い」であった。

 その状態で主回路直流電源(端子P,N)の電圧を測ると280V程度出ており、主回路では電圧監視をしていないことが推定できた。取説には、UV警報時の処置として、「制御電源切替スイッチを電圧に合わせて選択」とあった。それらの事から、制御回路で電圧監視をしており、r,s,t端子の内ひとつでも無接続(=欠相)になると警報を出すのであろうと予測した。そこで、「何がしかのリアクタンスを通して、位相をずらした電圧を空き端子に入れてやれば、動く(=騙せる)かもしれない」と考え、コンデンサを使ってみたらあっさり警報が消えた。容量としてはある程度必要で、2.2μFではLEDが完全には消えなかった。(薄く点灯。供給電圧に依存)

 警報が消えて三相出力が出るようになったので、モータを接続した。いきなり3.7kWモータをつなぐのは不安だったので200W,1.5kWの順に回してみた。200Wはボール盤、1.5kWはコンプレッサに組み込まれたモータで当然の事ながら、何の問題もなく回った。3.7kWも回ったがテスト時、モータ単体であり無負荷で回ったからと言って使えると判断は出来ないので、プーリと据付台の間に角材を入れてこじり負荷を与えてみた。モータの線電流を測りながらの試験ではないので、全負荷相当まで到達したと言う確信はないが、十分に使えそうという感触は得た。尚、その時の1次電流(インバータ入力電流)は25〜26A程度で、依頼者宅の契約容量の上限(50A契約、200Vで使うと25A)に達していた。これらの結果から、10分程度で済む用途(自家用の精米)には、他の負荷の使用を控えれば使えそうなので、精米機と連結(今のところ、ジーゼルエンジンで回している)することになった。

 <追記:8/15に精米機を据え付け、問題なく使えたとの報告を受けた。>

 同形式のインバータが1台余っております。単相運転可能な状態で格安に販売致します。 売り切れました。

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 ビデオマトリクスセレクタ (掲載:2003,8,16)

 ビデオ関連の機器が増えてくると、「いろいろな物を録画ソースに使いたい」とか「簡単にダビングしたい」と言った要求が出てくるが、その際、いちいちケーブルをつなぎ変えるのは、とても煩わしい事である。
 そこで、複数の入出力チャネルを持ち、任意の接続に切替可能な機器(=ビデオマトリクスセレクタ)を作った。ブロック図とビデオ機器の接続例を以下に示す。
ブロック図


入力、出力とも4系統とした


セレクタ本体には操作部(スイッチやノブ等)を設けず、赤外リモコンで制御する


ビデオ関連機器では待機電力を無視できない物が多いので、スイッチ連動のACコンセントを付けた(いちいちプラグを抜くのは面倒)




各々の出力について、受け入れる入力を任意に選択できる。
 CSの番組をTVで見る場合:入力4→出力3
 HDDからDVDにダビング:入力1→出力2


複数の出力が、同一の入力を共有する(信号の分配)ことが可能
 BSの番組をTVで見ながら、HDDに録画
  入力3→出力3
  入力3→出力1


ひとつの出力が、複数の入力を受け入れる(信号の混合)ことはできない



正面外観
・操作はリモコンでのみ行うので、正面パネルには各チャネルの接続状態表示と赤外受信部しかない。(いずれもスモークアクリル窓の内側)

・出力1〜4の各チャネルは夫々、入力3,1,4,2を受け入れている。

・出力側のチャネル表示は変化しない。(常に上から1,2,3,4の順)ACアウトがONの時、小数点LEDが点灯する。



リモコン外観
・通常のリモコンと違い、オルタネートスイッチを使用した。これは、ビデオ機器及びセレクタを、TVのある部屋から離れた場所に置く必要上、リモコンのスイッチ位置からセレクタの状態が分らないと不都合なためである。

・信号の分配にはサムロータリスイッチ(2ビット4ポジションのデジタルスイッチがあれば好都合だが、市販品には見つからなかった)を、AC電源のON/OFFにはトグルスイッチを使った。

・スイッチを希望する位置にセットした後、「決定」ボタン(モメンタリスイッチ)を押す。これは、オルタネートスイッチの操作だけで赤外信号を送信する仕様にすると、誤って信号を切り換えたり、電源を落としてしまう危険があるためである。


リモコン発光部
・アクリル窓越しに見えるICはPIC16C57C(ワンチップマイコン)。当然の事ながら、赤外LEDも収納されている。

・「決定」ボタンを押すと、マイコンがリセットされスイッチの状態を読み、赤外信号を送信する。その後マイコンはクロックを停止して、スリープ状態に入る。これにより電池の消耗がなくなる。

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 EE スイッチ改造 (掲載:2004,11,11)

 照度検出に依る自動点滅器(EE スイッチ:松下電工商品名)は非常に息の長い商品で、信頼性も高い物ではあるが動作点が明るすぎる嫌いがある。動作原理はシンプルで、20φ程度のCdSセルと固定抵抗を直列につないだ回路にAC100Vを印加し、明るい時の固定抵抗の発熱をバイメタルに伝え接点を開いている。
 誤作動を避けるため、動作点をある程度明るい側に持って来るのはやむを得ない事ではあるが、さほど暗くないうちから点灯し、かなり明るくならないと消灯しないのは、精神衛生上宜しくない。日当たりの良くない場所の街灯では、昼行灯状態になっている物も少なくない。接点はネジロックがなされ使用者が調整する事はできない。
 そこで、8ピンのPICマイコンを使い動作点を調整できるようにした回路をEEスイッチのケースに組み込んでみた。
基板平面
 A/Dコンバータ内蔵のPIC12F675を使用
 抵抗(47kΩ)とCdS(グランド側に配置)の分圧電圧をA/Dに入れている
 日常的に動作点の調整をする必要はないので、半固定抵抗等は使わずデータROMの書換で対処する。
 引き出し線が結構硬いので、スルホール基板でないとNG

側面
 コンデンサ(2G474)のサイズに注意しないと組み込みが困難
 スイッチング素子にはトライアックを使ったが、放熱板が必要な場合はメカリレーの方が得策
 現行のEEスイッチを無駄にしたくないのであればやむなしだが、適当なプラボックス(屋外使用可能品)に組み込む方が確実で安全と思われる

組み込み
 点灯時動作点(Vdarkとする)と、消灯時動作点(Vbrightとする)を決め、A/D値がVdarkを超えた場合は点灯、Vbright未満となった場合は消灯としている。
 但し、上記条件を満たしても即座にトリップはさせず、10秒程度経過後、再確認してから動作させる。これにより一時的な照度変化(ex.ヘッドライト、稲光)での無用な動作を避ける。
 Vdark>Vbrightであり、その差がヒステリシスとなる。本機では3回の書換の結果、CdSの抵抗値が夫々200k、80k相当時のVdark、Vbrightに落ち着いた。(当然の事ながら、使用場所、目的等で最適値は異なる)

 アナログIC(OPアンプ、コンパレータ)で同じ物を作ると、抵抗の本数が大幅に増える上に、動作点やヒステリシスの調整をソフトの書換で済ますと言う訳には行かない。この様な動作速度の要求が低い物では、PICマイコンを使うほうが得策である。

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 焦電センサモジュール(秋月扱い)使用例 (掲載:2005,6,28)

 焦電センサと投光器からなるセンサライトは安く手に入るが、玄関の様に既に照明器具が付いている場所では投光器は不要だし、無骨な投光器では美観上使いたくないという場合がある。そこで秋月電子で販売(\1200)している焦電センサモジュールを利用し、既設の電灯を点滅させるようにした。
取り付け状態
 センサモジュールと既存のスイッチ接点を並列につないでいるので、スイッチがOFFであっても暗い時に人を検出すると点灯する。スイッチONでは言うまでもなく連続点灯となる。強制OFFは出来ないが、既存スイッチを生かし簡単な配線工事で済まそうとするとこれはやむを得ない。
 線被モールを使った露出配線としたが、屋根裏に入り隠蔽配線に出来ればすっきり仕上る。

 秋月のセンサモジュールは安くて良いのだが、ケース底面に雌ネジが切られているだけなので、取り付けに一工夫必要となる。この手の物は取り付け後、向きを微調整できると使い良いのだが、確実に固定しないとセンサ自体が動き誤作動の原因になる。かと言って関節機構を持ち作りのしっかりした支持物やステンレスの蛇腹管を使ったのでは本体より高価になる。ここではM10の細目ボルトとロックナットを使い、挟んだアルミアングルを傾斜をつけた枕(2×4材の木端)にネジ留めしている。
 単独使用では大きな問題にならないが、既存スイッチと併用する場合は配線に注意を要する。と言うのは、センサモジュールから電線が黒、白(長)、白(短)の3本出ているが、黒、白(長)に100Vを供給し、黒、白(短)に電球をつなぐ様になっているからだ。つまり黒線がコモンになっており、屋内配線工事の正規のやり方と逆になっている。従って、迂闊に既存配線の同色と接続すると短絡事故を起こす。また、センサ側の配線を正しく把握していても、屋内配線側で出鱈目な工事がされていること(工事を本業としていない私ですら、白線が活線側になっていたり、接地側にスイッチが設けられていた事例を複数回見ている)もあるので、充分な注意が必要である。

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 LED省エネ照明 (掲載:2007,1,15)

 青や紫といった短波長のLEDと蛍光物質を組み合わせたタイプの高輝度白色LEDがそこそこの価格で手に入るようになって来たので、照明用に使ってみた。最初から、部屋の主照明や作業用の投光器のような強力な物に適用するのも難しそうなので、蛍光灯器具のナツメ球や門灯の置き換えを狙ってみた。
スタンド点灯状態

 ナツメ球の代替を狙った、スタンドタイプの室内用常夜灯

 カバーは切れた電球型蛍光灯から外した廃物を利用した。

スタンド構造

 両面基板を使いLEDを交互に裏表に付けている。

 AC100Vを整流して作ったDC140Vを直列接続の30数個のLEDに印加している。

 照度検出による自動点滅はしていない。コードに付けた中間SWで点滅する。


門灯点灯状態

 自動点滅する、門灯

 薄暗くなって自動点灯したところ

 自動点滅用に照度センサ(CdSセル)を使っている。

門灯構造
 元は蛍光灯(FPL13)が入っていた。片面にLEDをマウントした基板を組み込んでいる。

 安定器、グローランプ等は邪魔にならないのでそのままにしてある。

 消灯状態のLEDで黄色く見えるのは蛍光物質。これに青色光が当たることにより白く発光する。

 照度センサを別基板(左下隅)にマウントしている。更に黒いパイプに挿入し、LEDの光を受けないようにしている。


 白色LED(青も同様)では3.5V程度の電圧が必要となるが、AC100Vを全波整流してコンデンサに蓄えると140V程度のDC電圧が得られるので、30数個の直列点灯が可能となる。10〜20mA程度で充分な輝度が得られるが、20mAとしても全体の消費電力は3W程度に過ぎない。因みに、ナツメ球は2.5Wまたは5Wである。
 スタンドタイプの物の使用感だが、寝室に置いたのでは明る過ぎて寝られない。磨りガラス等の不透明なカバーは必須である。と言うのは輝度が高いので、特に光軸正面から直視したのでは目を痛めると思われるからだ。
 門灯の使用感だが、元の13W蛍光灯より明るいとは言わないが、防犯等の目的には充分な明るさがある。一晩中点けていても電気代を気にする必要がないのも良い。

 その後、屋内壁付タイプや提灯に組み込んだ物を作ったので紹介する。
屋内壁付灯

 上はカバーを外した状態。下はカバーをセットし点灯した状態。

 RGB各14個の計42個を直列点灯(15mA定電流ダイオードで電流制限)している。

 トグルスイッチにより連続点灯、強制消灯、自動点滅(照度検出による)を選択できる。

 廊下の一角の高所(頭をぶつけない程度)に取り付け、通常は自動点滅モードで使っている。

 不要となった家具に付いていた照明器具(15W白熱球+スライドスイッチ)を改造した。


消費電力実測結果

 点灯時:2〜3W(最小表示1Wの測定器で2Wと3Wを繰り返す)

 待機時:測定不能(Whメータの円板がごく僅か動く)

 ※測定計器   METEX M-3860M(電力レンジ、電力の他電圧、電流、力率が表示される)
  単相2線積算電力計(1000rev/kWh) 両者を併用(一体に纏めている)


LED提灯
 長時間過ごす部屋では蛍光灯による照明が合理的と思うが、それ以外の場所では蛍光灯だけだと不都合な場合がある。例えば台所で調理や後片付けのため纏まった時間点灯する場合は良いのだが、茶碗を取って来る等の一寸した用事の場合であっても蛍光灯を点滅せざるを得ないのは抵抗がある。
 放電灯を短時間に点滅させて良い事は何もないので、拙宅では台所については蛍光灯と白熱灯を併用し使い分けている。台所以外にもこのような場所は幾つかあるが、白熱灯を併設するのも面白くないので(温暖化防止と称して白熱電球を全廃し、蛍光灯電球に置き換えるという消費者ではなくメーカを慮ったありがたい政策が進んでいることもあり)LED照明を導入した。提灯に組み込んだのは在庫があった事と使ったLEDが側面発光のチップ部品なので基板を放射状に配置する事になり提灯と馴染みが良いだろうと考えたからである。

 上が点灯状態、下が待機状態である。メカ接点ではなく半導体スイッチ(SCR)により点滅しているので、OFF時であっても若干の漏れ電流により薄点灯する。設計時には予想していなかったが、暗黒時にスイッチの場所が分かり却って好都合であった。

 ぶら下がっている紐状の物はタッチスイッチのリード線(リッツ線を使用)で、下端の5円玉(加工-通貨変造-はしていない)がタッチ電極である。

 所在不明品を探すのは無理だが、分かっている物の出し入れや布団の上げ下ろし等には充分な明るさがある。

※白熱球の全廃について
 1分足らずの点灯で済むような場所にすら白熱球が使えなくなる訳だが、電球型蛍光灯を代替に想定していると言う誠に理解しがたい政策。消費電力だけ見れば省エネかもしれないが、短時間高頻度点滅による寿命低減がもたらす消費者の費用負担、製造から廃棄まで含めて本当に省エネなのか甚だ疑問。
 将来的には照明用にLEDがもっと普及すると思うが、どの程度の寿命と価格で普及が図られるのか(代替需要が起きないほど長寿命の物は商品になり得ないだろう)興味のあるところだ。放熱器が必要となるほど発熱するパワーLEDでは半永久的な寿命は期待できないと思われる。ここで紹介している物はパワーLEDではないので消耗故障は起きず長持ちすると予想している。


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 既存照明器具の改造 (掲載:2007,4,2)

 居間の照明器具に不具合が生じた。故障箇所はすぐに分かったので修理しても良かったのだが、長期の使用により些か古ぼけてきたので、前述のLED照明も組み込み改装した。
 FCL30(30Wのリング型蛍光管)を4本使った器具で、元は銅鉄型の安定器が入っていたのを、6年ほど前にインバータに改造した物だ。4本の内の1本が不灯になったのだが、原因は共振コンデンサ(33nF,630V)の絶縁破壊だった。コンデンサ交換で直るのははっきりしていたが、長時間高稼働率の使用(推定23年超)でアクリルカバーの透明度が落ちており、明るさに若干の不満があった。カバーを外して配線や臓物が見える状態で使うのも嫌だし、今時の高輝度細管蛍光灯と比べると貧弱さは否めない。そこで、蛍光管装着部は思い切って取り払い、電球型蛍光灯4個と、ナツメ球に代えてLED36個を組み込みすっきりとした格好に仕立てた。 改造前

 改造前の蛍光灯器具

 元々は四方に張り出した腕部に安定器が収納してあり、かなり重かった。(撮影時にはインバータ化されている)

 中央部から垂れ下がっているコードはワイヤードリモコン用(元はプルスイッチの引き紐が下がっていた)
組込基板
 <左側>基板を取り付けたところ

 <右側>結線が終わったところ

 基板上のコネクタはリモコンSW用とLED用

 腕部分のフレームが丸見えになるので、収縮チューブをかぶせた(この時点では未収縮)


改造後

 <上>完成状態

 <中>主照明点灯状態

 <下>LED点灯状態

 引き紐のプルSWを使わなかったのは、熱による劣化で壊れたこともあるが、一番の理由はシーケンシャル(切→全灯→減灯→ナツメ球の様な決まった順序)切換しかできないことが不満だったからである。

 3個のプッシュSWを収納したリモコンボックス(20×30×18のプラケース)により自由な切換ができる。

 種々の器具のリモコンがあり紛らわしいこと、必要性が感じられないことからワイヤレスリモコンではなく、ワイヤードリモコンとした。


笠追加
 後日、反射板を兼ねた笠(\100のステンレスボウルを加工)を追加した。

 ボウルの底に58φの丸穴を開け、丸形の引掛ローゼット(松下電工WG5015W)のフランジ部(63φ)で保持している。

 上の写真で使われていた円錐状のカバー(松下電工WW9002W)は取り除いた。

 ステンレスの加工は面倒だが、ボウルを4枚重ねて(両面テープ等を使い、ずれないようにする)ジグソーで切ったところ凹むこともなく、まずまずの出来映えで丸穴が開いた。



 オリジナル(安定器4個使用)はかなり重く鉄製のハンガプレートで吊っていたが、インバータ化で軽くなり更に今回の改装で大幅に軽くなった。地震の来襲が懸念される昨今、軽量化は悪いことではない。
 20年以上も経っているが、元々重たい物だった所為か作りがしっかりしており、まだまだ使えそうだ。LEDの主照明が完成したら、お払い箱になるだろう。

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 LED化により不要となりました。興味のある方、使って頂ける方がありましたら電球型蛍光灯4個とLED36個の実費相当程度で販売致します。 売り切れました。

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 全般照明のLED化 (掲載:2009,6,8)

 LEDを利用した常夜灯や部分照明の実験を重ねる中で、全般照明(部屋の主照明)に使えそうとの感触を得ていたが、昨年('08年)12月から使用を開始した。半年以上経過し、好結果を得ているので掲載する。
 前項記載の居間の照明器具を置き換えた。居室の主照明であることから点灯時間が長く、電気料金低減にも寄与している。尚、これまでの器具にLEDを組み込んだのではなく、新規に製作した物と交換した。

点灯状態
 4点で天井から吊っている。

 写真では分からないが、白色と電球色が交互に配置されている。

 直下照度は前項の蛍光灯器具(120W白熱球相当電球型蛍光灯4個+ステンレス笠)より高い。

 フル点灯時消費電力:54W(白色20W+電球色34W)、力率:0.9

組込基板
 裏側(LED取付面の反対側)から見たところ

 <左下隅>は制御基板の拡大写真

 正方形に組んだ木枠に桟を渡し基板取付面としている。

 左側の辺を外すことにより、半透明カバーを着脱可能としている。


発光面
 半透明カバーを外しLED取付面側から見たところ

 ベーク基板(全12枚)には白色LEDをガラエポ基板(全13枚)には電球色LEDをマウントしている。

 制御基板裏側に付いている部品(金属でシールドされた四角い物)は、赤外リモコン用の受光ユニットである。

 各基板には40個程度のLEDと100Ω程度の抵抗が直列接続で載っており、1枚の基板単独でも点灯可能(DC100V強の印加)である。

 12枚の白色LED基板、13枚の電球色LED基板のそれぞれを並列にし、FETにより色別に調光できるようにした。

 写真下部にカバーを付けた状態(一部)を示す。カバーには半透明のプラダン(=プラスチックダンボール、アクリル板等に比べ極端に安価)を使った。木枠は廃屋から拾ってきた障子の枠に鉋をかけた物、桟は不要となった箪笥の抽斗の脇板を流用した物である。


 使ってみての感想だが、第1に調光しても効率が落ちないのが良い。暗くすると省エネになると誤解している向きも多いが、白熱灯、放電灯とも調光して絞ると発光効率が下がるので本当の意味で省エネにはならない。
 次に、頻繁な点滅をしても何の問題もないことだ。そもそもLEDは高速点滅による光通信に使われるくらいだから当然ではあるが、照明用として不要時にこまめに消灯できる点はメリットとなる。設置場所にも依るが焦電センサ(人検出)との組み合わせにより、無駄な点灯がかなり減ると思われる。

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 LED全般照明のその後 (掲載:2010,5,14)

 次項に挙げる「LEDスタンド」で日亜のFLUX型LED(型名:NSPWR70CSS-K1、通称名:雷神)を使ったのだが、その明るさ(発光効率)に圧倒され、全般照明に使ってみたいと言う気持ちが押さえきれなくなった。電球色の雷神(NSPLR70CSS-K1)が手に入るようになった事から、居間の全般照明用LEDを入れ換えた。これまで使っていた白色LED基板と電球色LED基板は、それぞれ作業場とトイレの自動点滅用に格下げとなった。また、これらとは別に台所の全般照明(天井直付けの蛍光灯器具)に、白色の雷神(NSPWR70CSS-K1)をマウントした基板を10枚組み込んだ。

点灯状態
 点灯状態

 4枚×3列の計12枚とした。入れ換え前の物は25枚(5×5)であり、正方行列が良いと思い16枚(4×4)で試したが、明る過ぎたので1列減らした。今回は全て電球色で纏めている。

 直下照度は勿論の事、天井の隅など部屋全体も大幅に明るくなり、蛍光灯器具を使う理由は無くなったと感じる。

 フル点灯時消費電力:60W強、力率:0.95

基板取付面
 半透明カバーを外した状態

 専用基板(LED用ユニバーサル基板)1枚あたり40個のLEDをマウントしている。



LED照明(作業場)
 余った白色LED基板は作業場に移設した。

 <上>はカバー(乳白色アクリル板)を外した状態。<下>は点灯状態。

 トタン板を張ったスモークアクリル板上に、プラ角棒をレール状に配置して基板をマウントしている。

 吊り下げ時の撓みを防ぐ為、レールをアルミアングルで繋いである。

 制御基板はスモークアクリル板裏側に配置。

 作業場の主照明は蛍光灯(40W×2灯器具2基)である。本機は暗い時に人体を検出すると、所定時間だけ点灯(新たな検出があれば点灯時間が更新されるリトリガ動作)する。工具を取りに行く等の一寸した用の際に、蛍光灯を点滅するのは避けたいので導入した。

 人体検出には焦電センサ、照度検出にはCdSセルを使っている。中央部右側に見える白い物が、焦電センサ(松下電工:NaPiOn)である。CdSは制御基板上に配置した。


LED照明(トイレ)
 余った電球色LED基板の内、10枚をトイレに移設した。

 ドアや人の動きを検知すると、所定時間だけ点灯(新たな検出があれば点灯時間が更新されるリトリガ動作)する。照度検出はしていない。

 着座位置が照明の真下でない事から、LEDを真正面から直視する事はないと考え、カバーの類は付けていない。

 焦電センサは人の動きに感応するので、用を足しながら動かずに本を読んでいたりすると消灯してしまう。そこで人体そのものを検知するよう、反射型の光電センサを追加したのだが、マイコン周りが簡単(ハード、ソフト共)に済むので検出上限距離固定のデジタルタイプを使ったところ、予想以上に指向性が強く良い姿勢での読書を強いられる。アナログタイプの測距モジュールか、超音波センサを使った物に換える予定だ。

 その後、アナログ測距モジュールに変更。製作用資料はこちら

 2016年4月、電源回路を大幅に変更(分電圧平滑回路→昇圧コンバータ型PFC)した。回路図はこちら



LED照明(台所)
 白色の雷神(NSPWR70CSS-K1)を組み込んだ台所の全般照明。

 <上>はカバーを外した状態。<下>は点灯状態。撮影方向が違うので左右が入れ替わっている。

 元は「FL20×4灯&安定器」だった物を「FPL36×2灯&インバータ」に改造し、そして今回LED化した。短時間点滅時には白熱電球を併用していたのだが、その名残(ソケット)が写っている。

 焦電センサとCdSを使い自動点滅するようにしたが、長時間作業で予期せぬ時に消灯すると不便なので、スイッチにより連続点灯、強制消灯、自動を選べるようにした。

 カラーを介し、ベース(鉄板)から離して付けている黒い物が、焦電センサ(松下電工:NaPiOn)である。プルSWの紐穴から検出面を露出する様にした。


焦電センサ取付状態
 制御基板との接続には、2芯シールドワイヤを用いた。


結線状態
 屋内配線(Fケーブル)と制御基板の接続状態を示す。

 2芯は100Vの供給。3芯は切換SWとの接続。

 蛍光灯として使っていた時、2箇所点滅だった関係で3芯ケーブルが天井に残っていたので流用した。


壁スイッチ
 壁スイッチに組み込んだ切換SW。プレート表示部と内部結線状態を示す。

 配線器具として売られている壁スイッチには、センターOFFの切換スイッチは(多分)ない。一方、開閉電流は直流ではあるが500mAにも満たないので、機器組込用のトグルSWが使える。

 そこで、電話ケーブル等取出用の丸穴が空いたプレートを利用し、トグルSWを取り付けた。

 トグルSWにハンダ付けしたリード線に絶縁被覆付圧着棒端子を取り付け、Fケーブルとの接続を確実なものとしている。

 トグルSW自体に収縮チューブを被せ、充電部が露出しない様にした。

 電流容量的にはFケーブルを使う必要は無いが、ACラインと絶縁されていないので絶縁が貧弱な物やネズミに噛まれる危険のある物は使えない。電線管を使う手間よりは既設のFケーブルを流用した方が簡単である。

 トグルSWだとレバー長がそこそこあるので、気付かずに切換操作をしてしまう事がある。シーソSWでセンターOFFの物があれば良いと思う。


 全般照明として、文句なしに実用域に入ったと感じる。
 価格設定や寿命の点(代替需要が起きないほど長寿命の物は商品になり得ない)から、市販品では積極的な放熱を要するパワーLEDを使っている様だ。ここで紹介した物は50mA足らずの点灯電流で発熱も取るに足らないので、極端な長寿命が期待できそうである。

 
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 LEDスタンド (掲載:2009,7,20)

 まだ老眼と言うほどではないが、以前に比べれば細かい物を見る時に充分な明るさがないと厳しい状況になってきた。室内でどれほど明かりを点けても曇天の屋外ほどの照度すら得られないので、基板の組立等は室外のテラスでやることが多いのだが、屋根が掛かっているとは言え夏は暑く冬は寒い。趣味の電子工作であれば「今日は天気が悪いのでやめた。」で済むが、仕事の場合はそうも行かない。
 そこでLEDを使った手元照明用のスタンドを製作した。蛍光灯スタンドのように広範囲を均等に照らす用途には向かないが、10cm四方くらいの作業スペースは晴天時の屋外照度に匹敵する程で、室内でもストレスを感じずにハンダ付け等ができるようになった。

外観
 上が消灯状態、下が点灯状態。(いずれもストロボを使わずに撮影)

 ハンダ作業用ベンチ(配線バイス:ホーザン商品名)にマグネットベースで固定している。

 マグネットベースの磁力は充分に強力なので、垂直の壁や天井面に固定して使うこともできる。

 ランプ部と電源部の結合にはフレキシブルパイプを使い、任意の方向を照らすことができる。

 ランプ部開口面は80×50程度の寸法であり、基板に近付けても邪魔にならない。尤も、この写真程度の距離で充分な照度が得られるので、やたらに近付ける必要はない。蛍光灯で同じ明るさを得ようとすると、基板に2cm位まで近付けなくてはならず作業に支障を来す。

 点灯時消費電力:6W程度、力率:0.9以上


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 LEDスタンドその2(調光タイプ) (掲載:2010,7,12)

 デッドストックとなった照明器具の笠が有った(誤発注で返品不可)ので、その活用も兼ね調光可能なスタンドを作った。使ったLEDの品番や個数は上記作業用スタンドと同じである。
 主に枕元に置いて、読書用に使っている。

外観  左:全体像
 右上:調光用VRと点滅スイッチ
 右下:笠の向き調整用ボールジョイント

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 門柱灯の取付 (掲載:2007,11,6)

 門柱灯の取付を依頼されたので、気に入った器具を選ぶようにとカタログを貸しておいた。半年ほども経った頃、希望機種名の連絡があったので発注したのだが、具体的な要望を聞くと、夜間でもさほど暗い場所ではないので、連続点灯ではなく敷地内の人を検出した時だけ点灯したいとのことだった。
 一方、注文した器具は電球型蛍光灯を使っており、短時間の点滅使用には向かない物だった。E-26のソケットが付いているので白熱電球に替えるのは簡単なのだが、取説では電球型蛍光灯の使用が指定されていた。そこで、発光ダイオードを組み込んでみるかとなった。
 もう一つの問題はセンサをどこに付けるかだった。照度センサと焦電センサを内蔵した自動点滅スイッチは複数の電材メーカで製品化されており、屋外用では軒下取付型と壁取付型がある。先行配線は門柱へ行く地下埋設の電源ケーブルだけであり、建物の構造や門柱との位置関係から、建物にスイッチを体裁良く付けるのは難しかった。壁取付型であれば物理的には門柱に付くのだが、センサが下向きに感度を持っているため、高所取付の必要があり市販スイッチを門柱に付けるのは不都合であった。そこで、センサを含む制御回路を自作した。 門柱灯外観


 敷地内側から門柱を見たところ。

 柱中央部に見えているプラボックスに、制御回路とセンサが収納されている。

 扉の黒く塗られた部分に焦電センサ(松下電工NaPiOn)を横向きに組み込み、低い位置でも人体を検出できるようにした。

 内部の基板に照度センサ(CdS)を実装したので、透明扉とした。

 ボックスは半埋め込み取付とした。扉を開けてデジタルSWを回すことにより、点灯モードや点灯時間を変えることができる。

電球型LED  新品の照明器具を改造したくないので、LEDを実装した基板4枚をE-26ベースに組み込み、電球と置き換え可能にした。

 門柱灯ゆえ上方発光は不要なので上面を解放したが、片持ち構造が気になり直交したベーク板で基板間をつないだ。

 照明器具の入荷前に作ったのだが、器具のガラスボール開口部が予想外に小さく収納できない(何たる間抜け!!)ので、やむなく白熱電球で行くことにした。

 飛び出ているケミコンやブリッジダイオードを基板裏側に実装(両面基板ゆえ可能)すれば、若干収納性が向上する。


制御部  点滅用コントローラ(扉を開けた状態)

 扉に付いているのが焦電センサ(人検知用)。扉に開けた穴に嵌合後、周囲を塩ビパイプで囲みシリコーンシーラントで固めた。パイプ断面(接着面)が外から見えるので部分的に黒く塗ってある。

 基板上の部品(特にサイリスタの放熱タブ)に不用意に触ると感電の危険があるので、アクリル板のガードを付けた。

 16進デジタルSWのポジション割当は以下のとおりである。
  0:強制消灯(照度、人検知有無によらず消灯)
  15:強制点灯(照度、人検知有無によらず点灯)
  14:常夜灯モード(暗い時だけ連続点灯)
  1〜13:通常モード(暗い時に人を検知すると、[表示値×10]秒間点灯)
    ※検知が続くと点灯時間は更新される(リトリガ動作)





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 電波時計用LED表示装置 (掲載:2008,3,19)

 定時放送支援装置でトライステート社製の電波時計を使ったのだが、制御用に使う分には不満はないものの時刻表示用の時計としては表示部が貧弱でお世辞にも使い良いとは言えない。表示が大きく離れた所からでも見えるような時計が欲しかったこともあり、当該電波時計に大型の7segLEDを使った表示部を組み合わせた物を作った。
表示部外観

 秒の桁まで7segにすると目障りなので個別LEDを横1列に10個並べ、左側5個の緑LEDは10秒毎、55秒で黄LED、以下1秒毎に赤LEDが追加点灯し00秒で全消灯に戻る仕様とした。(写真の表示時刻は15時05分58秒)

 タカチのプラケース(PR-200B)に、スモークアクリルの窓を面位置に填め込んだ。

 写真では分からないが、ケース側面に照度センサ(CdS)を実装し、周囲の明るさに応じて表示部の調光をしている。(真夜中にフル点灯では眩しい)



表示部内部  表示部基板の下に、電波時計基板とSW電源(ACアダプタ)を収納した二階建て構造となっている。

 最初は電波時計基板全てを収納していたのだが、表示部マイコンのノイズの所為か電波の受信状態が安定しないので、やむなく受信部基板を別体とした。(左側別筐体がそれ)

 表示部筐体右側面に6極6芯モジュラジャックを出し、時計を内蔵しない表示用子機を芋蔓式に何台でも増設できるようにしてある。


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 工作台兼用跳ね橋 (掲載:2013,8,9)

 震災に依る建物の不具合をD.I.Y.で直してやろう(沈下部分の土台上げ)とジャッキ等を用意したのだが、壁や床板を剥がす必要があり先ずは建物内のガラクタを一時的に移す場所が必要だとなった。そこで6畳ほどの物置小屋をセルフビルドで建てた。建物の規模からすると構造上の制約は無い筈なので、母屋で湿気に悩まされていた事も有り、独立基礎による高床構造とした。
 地面から60cm以上高いので、安全な出入りの為には一時的な階段や踏み台ではなく、専用の斜面構造が必要と考えた。固定的な構造物にすると邪魔なので跳ね橋の様な作りとし、使わない時は壁に立て掛け収納する様にした。当初はスロープとしての用途のみを想定していたのだが、適当な台で受け水平位置で止めると工作台として実に使い易い事が分かった。
物置小屋外観

 2×4工法とした。仕上げ用の外壁は未だ張っていない(下見板横張りの予定)が、アスファルトルーフィングで覆ったので当面問題はない。

 地震で倒れるもガラスも割れずに生き残った玄関の引き戸を、母屋から移設した。

 壁面のプラボックスは、スロープ上げ下ろし用の制御盤(と言う程の物でもないが)である。

 大きな荷物を伴わないヒトの出入りには、左手のドア(写真では開いている状態)を使う。



巻き取り中  ウィンチに依る巻き取り途中の状態。



スロープ  スロープとして地面に下ろした状態。



工作台  工作台としてセットした状態。



電動ウィンチ  軒に取り付けた電動ウィンチ。

 車載用DC12V仕様。AC100V仕様の方が配線工事が簡単だが、DC12V仕様品に極端に安価(\7090)な物が有ったので選んだ。

 信頼性は未知数だが、稼働時間が短く故障してもフックを外して手動で上げ下げできる(かなり重いが)ので、良しとした。



制御盤内部  制御盤内部。

 トグルSW(センターoff、6Pモメンタリ)に依り回転方向を切り換える。

 メカ接点で直流大電流を遮断するのは、アーク切れの考慮が必要となり結構面倒である。4個のFETでフルブリッジを構成し、電子回路で切り換えるようにした。

 トグルSW操作時にのみトライアックが導通し、DC12V電源1次側にACが供給される。

 右側のヒートシンクにFETがマウントされている。上側のそれはトライアック用である。

 巻き取り時には15A弱、下降時には7A程度の電流が流れる。ウォームギアに依る減速機の所為で、無負荷空転時でも7A程度の電流が流れる。


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スイッチング電源  建物内部に設置した12V30Aスイッチング電源。

 これも極端に安かった(\2850)が、稼働時間も短いし試しに使ってみるかとなった。個人用途なので故障した処で、火災に至る様な事象でなければ問題にはならない。昇降に必要な通電時間は1分足らずと短く、1次側(AC100V)も待機時は無電源なので大丈夫だろうと踏んでいる。

 ACアウトレットボックスと上記制御盤は壁を挟んで、背中合わせに配置されている。


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 蓄電システム (掲載:2016,2,28)

 捨て値で出ているソーラパネル(ASAHI TECHNOLOGY A1-198 秋月電子扱い。店頭渡し\24000/枚。2013.12.20購入。現在、販売終了 強引な商売で経営が傾いた朝日ソーラのOEM品と思われる。単結晶国産品)を見付けたので、太陽光発電の実験を試みることにした。系統連係(所謂、売電)するとシステムを自由に弄る事ができないので、バッテリに蓄電する独立型とした。
 パネル設置後2年近く経った。幾つかの試行錯誤を経て現在のシステムに至った訳だが、稼働率の高い電気製品(冷蔵庫、浄化槽ポンプ等)に狙いを絞って運用するだけでも、結構な節電となる事が分かった。蓄電池の寿命や扱いの留意点等も有り、経済的得失だけで誰にでも勧め得る物ではないが、興味の有る方には参考になる点も有ると思うので書き記す事にした。

パネル設置状態 パネル設置の様子

 上下各4枚を直列とし、ブレーカ経由後ダイオードを介し並列合成している。

 パネル(17kg/枚)は単管パイプ(48.6φ)で組んだ櫓に載っており、屋根には殆ど荷重が掛っていない。

 丸パイプ故、直交クランプを緩めておけば下側パイプを支点にパネルを浮かし得るので、配線作業が楽である。

 建物右手(東側)下部に見える張り出し部分に、蓄電池が収納されている。


 システム全体のブロック図


DCブレーカ 写真上:中継函とブレーカ収納キャビネット

 中継函内の端子台を介してパネルからのケーブルをIV(3.5sq)線に中継し、キャビネットに送り込んでいる。PF管だと紫外線でひび割れするので、ビニル電線管(VE22)を使った。


写真下:ブレーカ収納キャビネット内部。

 開閉器は見掛けの貧弱な所謂、安全ブレーカだが、DC100Vに於ける遮断容量が規定されている物を使った。パネルの短絡電流は10A未満であり、過電流トリップは起き得ない。保守作業時の断路器として配置した。

 カソードコモンのセミブリッジダイオードを使っている。

 当初ヒートシンクは1個だけだったが、真夏のフル発電時にはかなり熱くなるので、背中合わせに増設した。



ラインインバータ切換操作盤#1 屋外設置のライン、インバータ切換操作盤

 ラッチングリレー2台を使用し、曝気ポンプの電源切換(商用AC/インバータ)をする。

 手動切換(赤プッシュSW:商用AC、緑プッシュSW:遮断、橙プッシュSW:インバータ)の他、電波時計からの信号に依る自動切換(9am〜4pm:インバータ、11pm〜翌朝7am:商用AC、それ以外の時間帯:停止)も可能。

 通常、自動運転としている。汚泥返送バルブを僅かに開いた状態にしてあるので、適度な休止時間があると沈殿と汚泥返送が繰り返され、連続運転より水質が良い様に感じる。

 コンセントには常時、商用ACが供給されており、電動工具等を使う時に重宝している。接続されている黒いプラグは、処理水再利用の為の井戸ポンプ用。


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モニタ送信側 充放電モニタ送信部及び時間管理用制御盤

 大きな専用基板は電波時計(秋月キット)、ユニバーサル基板の内、左上はXBee搭載及びその制御用マイコン基板、右下は鉛シール電池充電管理用。

 電源を落とすと、当日の曝気ポンプ運転シーケンスが無効になるので、バッテリバックアップをした。


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夜間充電 夜間及び電圧低下時充電回路

 死蔵していた1500Wクラス多巻線のトランスが有ったので、流用した。

 深夜料金時間帯(11pm〜翌朝7am)の充電回路と、それ以外の時間帯に於ける電池電圧降下時の充電回路は別系統とした。

 夜間充電は積極的に大電流を流し込む事とし、充電コントローラ(SPC-005)のパネル端子に接続した。本充電回路、ソーラパネル側ともSiダイオードが入っており、逆流等の不都合は無い。

 つまり、過充電防止等の制御はSPC-005に任せた。但し、SPC-005への流入電流を制限する為の監視、遮断機能(ヒートシンク上のDC-SSR、空中配置の電流センサ)は設けている。

 電池電圧降下時充電は、電池が過放電とならない事を目的とした控え目の充電とし、SPC-005のバッテリ端子に接続した。


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充電コントローラ 充電コントローラ(SPC-005)

 国産(福島電機)のMPPT(変動するソーラパネル出力に於いて、動作点を自動で最大電力点に一致させる機能)コントローラ。

 48V仕様を撰んだ。(12V、24V仕様も有るが電流が増えるので避けた)

 シリアルケーブル(EIA574)は、パソコンと接続し画面上でパネルや蓄電池の電圧、電流等をモニタ(それ用のソフトが付いてくる)する為の物である。本システムでは上記「充放電モニタ送信部及び時間管理用制御盤」に送り込み、XBeeに依る無線通信を介し、母屋でモニタしている。

 2芯ケーブル(青白、屋内用電話線)には、蓄電池温度補償用のセンサ(サーミスタ)が接続されている。センサはメーカオプションだが、センサ端子に可変抵抗を繋ぎその時の温度表示をモニタした結果、石塚電子103ATで行けると判断し買わずに済ました。



500Wインバータ 500Wインバータ

 中共製(製造、商品企画とも)正弦波インバータ。

 ダイヤフラムポンプ(実体は単なる電磁石)やモータの様な、慣性が大きく動きの鈍い負荷であれば、我慢して使える程度の品質。安い物にはそれなりの理由が有ると言う事か。

 冬期または無負荷時以外、本体温度が低くてもファンが回り放し。(導入後2箇月位から)

 そのうち壊れたら、自作品を組み込もうと考えている。



モニタ受信側 充放電モニタ

 母屋に設置し、必要最小限の情報を監視できる様にした。

 S/PはSolar Panel、C/CはCharge Controllerの意で、上段はパネルの発電電圧と電流、下段は電池電圧とコントローラからの流出電流(=充電電流+負荷への供給電流、充電電流は負の場合も有る)を表わしている。

 本装置の電源は、屋内に敷設したDC48Vラインから取っている。


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ラインインバータ切換操作盤#2 母屋内に設置したライン、インバータ切換操作盤

 ボイラ送風、温水循環、床下換気の電源切換(商用AC/インバータ)をする。

 切換は、手動のみとした。インバータ側が常態で、保守作業時以外は切り換えない。

 側面のパネル取付コンセントは、洗濯機用に用意した。

 パイロットランプ(赤LED)が点灯しているリレーは、商用ACへの切換を禁止するインタロック用である。

 切換時の混触事故防止の為、遮断状態を経由しない切換(商用AC→インバータorその逆)はできない様にした。



1kWインバータ 母屋内に設置した1kWインバータ

 国産(電菱、台湾製造)正弦波インバータ。中共製と比べると遙かに高品質だが、出力が200W程度を越えると本体温度と無関係にファンが回ると言う奇妙な仕様になっている。出力が閾値付近の場合、「TV画面が明るくなるとファンが回り、暗くなると止まる。」と言ったふざけた事になる。風切り騒音に我慢がならず、スチールキャビネットに収納した。

写真上:キャビネット内部その1

 左側に写っているブレーカはDCライン用の物。


写真中:キャビネット内部その2

 キャビネット上に見える赤黒電線は工事時の残材(片付け忘れた放置品)で、電気的には無接続。右下のキャビネットは商用ACラインの分電盤。


写真下:扉を閉めた状態

 天井を貫通しているVE管は、左がDCライン用、右がインバータ出力用。

 扉アクリル窓は温度表示部、7segLEDをマウトした基板を扉内側に取り付けた。夏場の換気要否判断用に、秋月温度センサモジュール(ADT7410実装、16bit、I2C)を試用した。測温の結果、40℃超となるのは低頻度であり、その場合でも扉を開けると直ぐに温度が下がる事、外壁に換気口を開ける手間とを考え合わせ強制換気はしない事とした。

 温度計の回路図はこちら

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 市販LED電灯の点灯回路 (掲載:2016,3,1)

 LED照明の普及に伴い、専用点灯回路内蔵済み(即ち、誰でも使える)のLED電球やそのまま差し換え可能なタイプのLED蛍光管は別として、点灯回路別売りの灯具については、オークションを中心に特価で出回る様になった。今回、2種類のFL40相当管と取り外し品のダウンライト(一旦、取り付けたが色違い等の理由で交換した物の様で、石膏の付着が有る)を格安で入手した。メーカ指定の専用点灯装置を追加で買ったのでは格安で入手した意味が無くなるので、点灯回路を作る事にした。

 入手した物は以下の通りである。

@エレバム FLD1198ZPA75N18H-21V
 0.85A(21V)の表示有り。メーカ資料に依ると「看板用、防滴2面発光」とあり、2枚のLED基板を75゚の挟み角で配置した物だが、作業場の天井直付け器具で使う分には問題無しと考えた。現行ソケット(G13)をそのまま使うタイプで、給電側及び極性が指定されている。

A三菱電機 LDL40S・N/33/39
 0.35A 33Wの表示有り。当該数値からすると、1WのLEDを33個直列にしていると思われる。序でに言うと、同じ40W型でも直列個数の調整により「省エネ」、「標準」、「高輝度」と言った味付けを変えている様だ。それに依り点灯器具(定電流回路)の共用化が可能になる。
 ソケットは専用型なので、松下電工NZ0107MからNZ0202M(給電側)及びNZ0203(接地側)に換えた。

Bパナソニック NDN16601
 172mA 67.6Vの表示有り。天井に丸穴を開ければ、ワンタッチで嵌め込める構造のダウンライト。3P(アノード、カソード、接地)コネクタ付の電線が出ており、専用点灯器具に繋いで使う。

FLD1198 FLD1198使用例

写真上:改造前に付いていた蛍光灯安定器(FL40×2灯用インバータ)


写真中:組み込んだ点灯回路

 FLD1198の場合、2本直列でも所要電圧は40V程度なので分電圧平滑回路(部分平滑回路と言う表現も有る様だ)+LED駆動用IC(MXHV9910)で行けると考えた。

 回路は、点灯電流に応じた回路定数の差異や調光機能の有無を除けば、50WパワーLED駆動回路と同じである。


写真下:点灯状態

 看板用の所為か、パイプの不透明さが低い様で、個別LEDの点灯が分かる。(天井に映り込んでいる)



LDL40 LDL40使用例

写真上:組み込んだ点灯回路

 細長いユニバーサル基板が無いので、AC入力部(ヒューズ及びノイズフィルタ)とそれ以外(昇圧コンバータに依るPFC--力率改善回路--及び定電流回路)の2枚に分けた。

 点灯要求電圧が100V強になる(∵LED33直列)ので、「分電圧平滑回路+MXHV9910」は、些か無理が有る。「分電圧平滑回路」を「倍電圧整流+チョークコイル(銅鉄型安定器)」にする等の手法を試みたが、思わしい結果が得られなかったので、専用ICを使ったPFCを導入した。

※「分電圧平滑回路+MXHV9910」でも点灯はするが、リップルの谷が70V位まで下がるので、1周期中に不灯期間がかなりの割合で存在する。それでもちらつきも無く点灯するが、平均電流を定格近くに設定すると、点灯期間中はかなりの定格電流超過になると思われる。

 複数のスイッチング回路を使う(PFCで既に使っている)のが嫌で、定電流制御については可変3端子レギュレタ(LM317)で済ませた。


写真下:基板側面視

 PFC用ICとしてNJM2375(新日本無線、秋月だと\100で1個から買える)を使った。

 補助巻線(インダクタ電流検出用)付きチョークコイルが必要となるが、市販品やコイルデータの公開が無かったので、ドラムコアのチョークコイルにラッピングワイヤ(黒被覆0.32φ)を巻き足した。


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NDN16601#1 NDN16601使用例

 点灯電流172mA、その時のランプ両端電圧70V弱(表示は67.6V)、「分電圧平滑回路+MXHV9910」では微妙に使い難い。勿論点灯はするが、点灯期間中の過電流の懸念は、上記LDL40程ではないものの存在する。消費電力が高々12W程度なので、低力率を承知の上で「C入力全波整流回路+MXHV9910」で妥協すると言う考えも有るが、スマートさに欠ける。
 そもそも「12W程度の小型照明器具を、小難しい電子回路で駆動する必要が有るのか?」と思い始めた時に浮かんで来たのが、昔ながらの銅鉄型安定器を使った蛍光灯だった。
 ACライン上の安定器で電流制限を掛け、整流平滑後LEDに送り込めば、暴走はせず何処かで平衡して点灯する筈だ。その平衡点で電流が流れ過ぎるのであれば、別途電流制限を追加すれば良いと考え、FL10用銅鉄型安定器を使って実験した。
 結果は大成功で、追加の電流制限をする事も無く160mA程度の点灯電流に落ち着いた。安定器は殆ど発熱せず、進相コンデンサの追加に依り、力率もほぼ100%となった。


写真上:ランプと点灯回路

 基板は使わず端子台に纏めた。安定器とDINレールを、ネジ付きスペーサで繋いでいる。

 黒/白線は電源コード。器具側コードはコネクタを外し、圧着端子に付け替えている。

写真下:斜め方向から撮影

 手前のフィルムコンデンサは進相用。

 マウンティングタイ(取付穴付き結束バンド)を使って、ケミコンを固定した。


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 NDN16601本体、安定器(FL10用50Hz)、電子部品(Siダイオード、ケミコン等)の販売可能です。


NDN16601#2 NDN16601使用例その2

 ダウンライトとして直ぐにでも天井に取り付けられるよう、回路部分を密閉ケースに組み込んだ。
 安定器の個体差に依る電流のばら付きを見る為、FL10用ではあるがメーカも品番も異なる安定器を使った。
 結果は150mA強と若干少なめだったが、過電流や目視で分かるほど暗い等の不都合は無く、FL10用銅鉄型安定器であれば無選別で使えそうだ。


写真上:ランプと点灯回路

 コネクタは容易に入手できる日圧のEL型に交換した。

 圧着棒端子が付いたコードはAC100V入力用。

写真中:回路部分拡大

写真下:筐体に収納した状態

 ABS製だが、安定器が殆ど発熱しないので問題無い。


※組み込みに際しては、鼠咬被害防止の為、コネクタを含めた器具側コードに防鼠テープを巻くと良い。



NDN16601#3 NDN16601使用例その3

 不要となった蛍光灯器具(FCL30+FCL32)に、LEDダウンライトを3個組み込んだ。
 個々のダウンライトにFL10用安定器を使うのは莫迦げていると思い、FL30用安定器で3個並列点灯を試みたが、安定器の発熱(蛍光灯使用時に比べると遙かに少ないが)と力率が今ひとつ(85%程度)だったので、昇圧型PFCに依る3個直列点灯とした。


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(上から順に)
写真1:ダウンライトと基板のマウント状態

 廃材のプリント合板に丸穴を開け、ダウンライトを固定した。

 元々付いていた取付バネは、外してある。


写真2:基板部分拡大

 基板右側に見える灰色の物体は、キャノピスイッチ。


写真3:上蓋を固定した状態

 上蓋は蛍光灯器具の構成部品の一部で、モナカ合わせで使っていた本体(下カバー)は不要なので処分した。

 ヒューズホルダが付いていたので、そのまま流用している。

 ダウンライトの筐体グランド(灰色リード線)は、3本纏めて上蓋アースネジに接続した。


写真4:点灯状態




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 押しボタン照光スイッチ (掲載:2017,6,23)

 照光タイプのパネル取付用押しボタンスイッチ(オルタネイト動作)で割と良さそうなデザインの物(秋月P-07125)を見付けたので、照明の点滅用に壁SWとして使ってみた。

 暗い場所でSWの存在を示すOFF表示としたが、SW端子と内蔵LEDは独立なのでON表示(パイロットランプ)にも使える。

※配線工事用器具として形式認定を取った物ではないので、ご注意下さい。

押しボタン照光スイッチ 写真左:表示灯(青色LED)点灯状態


写真右:表示灯消灯状態(照明点灯時)

 SWをマウントしたプレートは「ステンレス大穴電話線プレート」(松下WN7660)だが、SWを選ばず汎用的に使うには「新金属カバープレート」(穴無し、アルミ系の材料なので加工は容易)の方が良い。

 回路図はこちら


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   今までに使って「これは」と思った物の紹介

テーパドリル  テーパドリル (掲載:2000,8,18)

 板材(木、発泡ウレタン他)を他の部材に留めるのに、タッピングねじやコーススレッド(造作用粗目ねじ)を使うことがありますが、割れや位置ずれを防ぐため下穴をあけることと思います。

 その際、通常の鉄鋼用ドリルを使うと、穴径が一様なので板材にも有効な(正確に言うなら、一様な下穴に対しねじが円錐状なので、板材の方により強烈な)ねじが切られるため、母材と密着しないという経験はありませんか。これを避けようと思えば板材には一回り大きな穴をあける必要がありました。

 こんなときに便利なのがテーパドリルで、円錐状の下穴のため板材が浮かずに済みます。つまり、ドリルビットを付替えて板材の下穴を広げる作業が不要で、穴あけが1回で済むようになります。

 「下穴ドリル」という名前で売られているかもしれません。3,4,5mmの3本セットがあれば殆どの用に間に合うと思います。

 六角シャンクになっているので、フレキシブル延長シャフトと組み合わせると、壁際ぎりぎりの場所(通常はドリル本体が壁に当たるのでやり難い)等に穴をあける時に便利です。

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埋設型コンポスタ  埋設型コンポスタ (掲載:2000,10,14)

・内容積:170l
・1年毎に埋め変える(側面は円筒形で分割可能)
・投入口には目隠しゴムがセットされている


 よく見るコンポスタとして、大きなポリバケツを地面に伏せたような格好の物があります。底部(開口部)が10cm程度、土に埋まっているが、それ以外の殆どの部分は地表より上にある物です。

 安価ではあるものの、夏場の厨芥投入時の強烈な悪臭や蛆の発生等、使いたいと思うような代物ではありませんでした。さりとて、田舎で電気生ゴミ処理機を使うのも馬鹿げた事です。

 埋設型コンポスタでは投入口以外は地中に埋まっているので、上記の問題からほぼ完璧に逃れることができます。写真では投入口しか写っていないので分かりませんが、側面及び投入口以外の上面はメッシュ構造で水分や気体が通過可能です。底面は当然、抜けています。従って、土壌との接触面積が伏せ置き型の物より圧倒的に多くなっています

 堆肥を取る場合は、1年毎にコンポスタを埋め変えるか、複数設置のコンポスタを使い回すことで、腐熟を促進するようになっていますが、私の場合、今のところ堆肥は要らないので'99年5月に導入以来何もせず使い放しです。適度に分解が進んでいると見え、毎日の投入にも拘わらず、容積7,8割位のところで安定しています。

 時々土をかけると防臭にもなり良いらしいのですが、夏でもひどい匂いはないので放ってあります。発酵促進剤を振り掛けるといった涙ぐましいことは勿論していません。
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4路スイッチ  4路スイッチ (掲載:2000,10,26)

 「何だ。単なる屋内配線用のスイッチでないか」とおっしゃらずに、まあ、写真を良くご覧ください。電線が4本(2芯のFケーブルが2本)見えます。単純な点滅用のスイッチでは2本の電線(Fig.1参照)で済みます。2箇所にあるスイッチで点滅するケース(階段の上下、廊下の両端、ひとつの部屋の複数の出入口等)は良くありますが、この場合はFig.2に示す3路スイッチを使います。それでは、3箇所以上で点滅したい場合(普通の一戸建て住宅ではあまり必要にはならないが、集合住宅では階段の照明を各階で点滅するケース等がある)どうするかというと、3路では不足で4路スイッチ(Fig.3参照)を使います。
 私の場合、寝る部屋の都合上、廊下両端の3路スイッチだけでは夜中にトイレに起きたときに困るので、3箇所点滅にすべく取り付けたものです。3路スイッチまではホームセンターの店頭でも目にすることができますが、4路スイッチは意外と知られていません(電気工事に従事する人には常識とは思いますが)。電子回路を専門とする人の場合、専門知識が災いしてか、複雑な論理回路を考え、却って単純なメカニカルスイッチに目が行かない傾向があります。そのような事情から、ここで紹介するのも無駄ではあるまいと思っています。

結線図

 4路スイッチは外部端子が4個出ていますが、構造的には6Pのトグルスイッチ等(2回路の切換スイッチ)と同じで、内部でFig.3(破線は連動することを意味している)のように結線されています。Fig.4の様にたすき掛けにした表現の方が見やすいかもしれません。模型用のDCモータの逆転回路等で馴染んでいる人も居ると思います。Fig.5は、たすき掛け表示を更に簡略化したもので、実線(平行)、破線(たすき掛け)いずれかに接点が閉じていることを意味しています。
 Fig.6は3路スイッチ及び4路スイッチの使い方を示す結線図です。2箇所点滅の場合は両端の3路スイッチのみを使います。3箇所以上の点滅には4路スイッチを追加します。一般にn個の4路スイッチを使えばn+2箇所点滅になります。
 写真で分かるとおり、使ったスイッチは照光タイプ(OFF時ネオンランプ点灯)の物です。各社から出ていますが、神保電器製の物が全面照光なので気に入っています。「廊下」の表示は印字した透明テープをカバー内側に貼りました。
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一文字ドリル  一文字(イチモンジ)ドリル (掲載:2001,3,28)

 テーパドリルに続く、ドリルビットの紹介第二弾です。

 金属(アルミ、鉄他)の薄板に穴を開けるのに、通常の鉄鋼用ドリルを使うと大きなバリ(かえり)が出る上に、穴も真円にならない傾向があります。

 こんな時に便利なのが一文字ドリルで、奇麗な穴が一発で開きます。通常のドリルですと刃先角が118゜位ですが、一文字ドリルではほぼ水平(180゜)です。水平と言っても、エンドミルとは違い中心部に若干の突起があるので、ポンチさえ打っておけばセンタリングはします。
 エンドミルにはセンタリング機能はありませんが、穴位置を若干、修正するような場合、それが役立ちます。(但し、ワークの位置決めと固定を厳密にやる必要がある)

 腕が有れば、一般ドリルを研ぎ直して作れるらしいのですが、私はその様な技能がないので、購入した物を使っています。以前は滅多に見る事が無かったのですが、最近ではホームセンターあたりでも「薄板ドリル」という名前で置いてあるのを見かけることがあります。

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 クーラントライナ (掲載:2010,7,12)

 本来の目的は機械加工時に切削液をワークやバイトに吹き付ける為のノズルやフレキパイプです。

 個々の部品にボールジョイントが付いており、自由に連結し都合の良い方向へ向けて使えます。

 電気・電子部品を取り付けた後に向きの調整をしたい場合(ライト、センサ、CCDカメラ等)が有りますが、関節機構を持ったジョイントや金属の蛇腹管等を使うと本体より高価であったりして、意外と手頃な物がありません。

 クーラントライナが安価な上に位置もしっかり決まるので紹介します。元々がパイプなので、電線を中に通せるのも好都合です。

部品
 上:部品三種、左からコネクタ、ソケット、丸ノズル。ソケットは両側メス。

 中:ノズルにM4ネジを埋めた使用例

 下:皿ネジとしたのでボール(オス)と干渉しない。



 耐候性については不明です。屋外使用はご注意下さい。(材質:ポリアセタール)

 着脱(特に装着)は手では困難です。専用工具が有ると楽ですが、万力等でも何とかなると思います。

使用例
 測距モジュールへの適用例。PS角棒にネジを切ってコネクタを留め、ノズルに埋めたM4ネジでモジュールを保持。

 本ページ
LEDスタンド他にも使用例があります。


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 防湿シート (掲載:2017,7,6)

防湿シート
 家屋の基礎工事の際に、床下に敷いて地中から水分が上がって来るのを防ぐ為のシートです。

 0.15mm厚のポリエチレンなので、踏んだりしても簡単には破れません。

 ベタ基礎の場合は鉄筋を組む前に地面に敷いてその後コンクリートを流す、布基礎の場合は地面に敷いた後に砂等を被せると言うのが本来の使い方の様ですが、私の場合は
既設建物への適用なので違う使い方をしました。

※本体は単なるPEシートをロール状に巻いただけの物なので、貼付のラベルを写しました。

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