| ２００８年 ８月１７日(日) |
静電容量式・水位計の概要
暑い毎日ですが、ちょっと涼しいイメージをタイトル画像にいたしました。さて、今回は
水位計の製作です。最近行った講座でもテーマにした内容です。部品点数が少なく、
簡単に製作できますので、夏休みの宿題ネタなどにいかがでしょうか？
●現代のお風呂ブザー
お風呂ブザーといえば金属電極を水に直接触れさせて、水の電気抵抗で検出するものは
以前より電子工作の初歩又は第一歩でもありました。
図の回路はもっとも簡単に構成できる、水の電気抵抗で反応する水センサーです。
※水の電気抵抗による検出では微弱ながら水に電流を流して検出しております。
液体に電流を流しておりますので微少ながら電気分解がおこります。従って、電極が
変色したり、水に溶け込んだりします。 |
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●静電容量式・水位計
今回、製作する水位計は静電容量方式のため金属電極が直接、水にふれなくても
測定が可能です。従って、金属の腐食や溶け出しがないため水質汚染がなく、センサーの
寿命が長いのが特徴です。
生物用の水槽の水位チェックや不純物をきらう化学実験などに有効です。
又、マイコン１個とわずかな部品で構成されているため、製作の難易度も低く、コストも
従来の電気抵抗式に近いものになっております。
静電容量式・水位計の回路動作原理
●静電容量の検出動作原理
この回路では静電容量を電圧に変換して、この電圧をＡ／Ｄ変換して、閾値と比較 します。 |
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静電容量を電圧に変換する方法としては、ＯＳＣ（２Ｍｈｚ）を基準に、Ｃｘに接続された
コンデンサの容量を電流→電圧に変換します。
電圧はＭＣＵでＡ／Ｄ変換され、この値と内部で記憶している閾値と比較されます。
容量→電圧変換部では交流電源により、コンデンサのリアクタンスが変化しコンデンサに
電流が流れます。この電流を電圧に変換しております。
閾値を越えた場合は光と音で警報を知らせる様になっております。
静電容量式・水位計製作と調整
●使用部品
入手し難い部品は使用しておりません。
回路図とソフトは一番下においてあります。
※ダイオードは必ず、ショットキーバリアダイオードを使用してください。→１ＳＳ１０６
●水位計のセンサー
水位検出センサーは表面を完全に絶縁した金属性のロッド（棒）や、金属板を使用
します。
図の様にセンサーは色々な方法で設置が出来ます。水につけなくてもＯＫです。 |
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ラミネートフィルムでアルミホイルを熱圧着した例を下に写真で紹介します。
●感度調整パラメーター |
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センサーコードは極力短くし、コードの間隔を一定にします。
初めての検出環境（設置）の場合、調整はまずは感度調整ボリュームで調整します
が、このボリュームで調整範囲外の場合は、上記のいずれかの方法で感度を落とします。 |
静電容量式・水位計の使用方法／仕様
●使用方法
①センサーを中央部まで水につけて、２秒以内でスイッチを押します。
※この時、２秒以上、押し続けると、オフセットモードになります。
②センサーを検出位置に設置します。
③設定した水位に達すると、満杯検出時はアラームＯＮ、渇水検出時はアラームは
ＯＦＦとなります。
※起動時にスイッチを押すことにより、アラームが２回鳴り満杯／渇水検出が
トグルで切り替わります。
※センサー電極は直接水に触れないよう、防水加工をしてください。
●静電容量式 水位計の詳細仕様
・８ピンのマイコン１個で測定パルスの生成、Ａ／Ｄ変換、閾値設定と記憶、警報ランプ、
警報ブザーの機能を有しております。
・閾値のプリセット
プリセットにより、警報を出力させる閾値が設定でき、ＥＥＰＲＯＭに記憶されます。
電源を切っても保持され、次回電源が入ったときに再度この閾値が適用されます。
・オーバー検知
Ａ／Ｄ変換で、オーバーが発生すると緑ランプが点灯しアラームが発生します。
センサー感度調整不足やセンサー配線長が長い場合、Ａ／Ｄ値がオーバーします。
これの検出です。
・警報出力の論理反転
起動時にスイッチが押されている場合は、水位上昇／下降検知モードがトグルで
切り替わります。
下降検知モード 渇水警報等水位が下がったことを知らせるときに使用
上昇検知モード 満杯検出等、水位の上昇を検出するモード
※各モードの閾値データは個別に記憶しております。
※切り替えは電源投入時のみで、設定はＥＥＰＲＯＭに記憶されます。
・オフセット機能
動作中、スイッチを２秒以上、押したままにすると、零調整として、検出用周波数を
ダウンさせてＡ／Ｄ入力が０．４Ｖ以下になる周波数を検出します。これが零となります。
調整中、センサーには検出物が無い状態にしてください。
・電源電圧 外部供給 ＋８～１５Ｖ 内部３端子レギュレーターにより＋５Ｖ動作
・消費電流 検出時 ７ｍＡ以下 非検出時 １ｍＡ以下
（レギュレーターを使用せず、＋５Ｖを直接印加した時）
静電容量式・水位計の回路図とソフト
静電容量式・水位計のソフト 「ヘキサファイル」
※ＰＩＣ１２Ｆ６８３用
回路図 「静電容量式・水位計回路図」
組立キットについて
２００９年 ７月１８日（土）
●静電容量式・水位計がキットになりました。
センサー部、制御部、表示部を一体化しました。又、ＭＣＵを１８ピンにして、
水位のレベルを５段階でＬＥＤ表示します。
詳しくは 「静電容量式・水位計 組立キット販売ページ」をご覧ください。
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