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zoom RSS 寺子屋シリーズ、雨降り検知器の製作

<<   作成日時 : 2010/06/25 20:44   >>

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天気が良くても、突然曇りだし雨が降り出すことがあります。洗濯物を干したまま窓を閉め切っていると気がつかないことがあります。この雨降り検知器は、雨滴の導電度により、微小の電流が流れることを利用して、CMOSゲートの4011を使って検出する回路になっています。ほとんど電流が流れないMOSロジックのゲートに、1MΩのプルアップを置き、雨滴がセンサに掛かると、ゲートの電圧がGNDレベルになることを利用します。雨降り検出器としては、これだけが機能の全てです。

画像寺子屋シリーズの雨降り検知器をそのままの回路で製作すると、雨が降り始めて4011のゲートの電圧が下がると出力はハイレベルとなります。これにより、残りの4011のゲートを使った発振器によって、圧電ブザーを鳴らす回路となります。雨が降り続ける間は、ブザーが鳴り続けてしまうので、スイッチにより検出したレベルを反転することでブザーを止めることができます。このまま放置すると、雨がやみ、センサが乾くことで、雨滴によるセンサの導通がなくなると再びブザーが鳴り出します。つまり、雨がやんで、次の降雨を検出できるように準備してよいことを知らしてくれます。

回路は非常に簡単なもので、初級の対応となっていますが、このまま使用すると、雨が降るたびにスイッチを切り替えなければならなくなります。このような降雨検出は、降り始めに意味があり、それを知らせてくれればよいことになります。できれば、ブザーがしばらく鳴ったら自然に止まって欲しいと思います。雨が上がり、センサが乾いた後、再び雨が降ったときに再びブザーがなるようにして欲しいと思います。
このようにすると、たまたまブザーが鳴ったときに居合わせなくて聞き逃すことがありますので、センサが雨滴でぬれている間は、LEDが点灯していて欲しいところです。

そのような要求により回路を考えたところ、下記のような回路となりました。

画像


画像回路は、同じ4011を一個使っていますが、一定時間(5〜10秒)の間ブザーが鳴って止まるようにしたので、圧電ブザーを鳴らせる発振器は作れなくなってしまいました。仕方なく、9Vでなるブザーを使用しています。
この回路にすると、雨が降り出したとき、ブザーが5〜10秒なって止まります。同時に、高輝度LEDが点灯して、センサがぬれていることを表示します。ブザーを聞き逃しても、LEDが点灯していれば雨が降っていることが分かります。このLEDは、雨がやんでも、センサが乾くまで点灯したままになります。

実際に回路を組むと、写真のようになります。ブザーがなる時間は、すこし大きめのコンデンサに充電しておき、放電しきるまでブザーが鳴り続けます。このコンデンサの充電は、放電用の抵抗を通して充電すると時間が掛かるので、ダイオードを通して充電するようにしています。

このような検知器は、常時待機状態にしておき、時々降る雨に対応することになりますので、ケースなどにしっかりいれ、ACアダプタなどで電源を供給するようにしなければなりません。ほとんどめったにないことが、その時うまく動作しないのではうまくありません。

キットをそのまま製作して、その考え方を理解することも重要ですが、更に一歩進めて、回路を応用して、使いやすくすることも重要であると感じました。



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