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2014年3月20日 (木)

Arduinoで高電圧機器を制御できるボード”Controllino”

Arduinoを使って遠隔操作で電子工作、というのは今でもありますが、これが家電や用水路のポンプといった高電圧機器を使えるというものはあまりなかったようです。

これを可能にしてくれるArduino搭載ボード”Controllino”がKickstarterにて資金を募っているようです。

Arduinoで商用電源製品を制御できる応用ボードControllino, Kickstarterで資金募集中 | TechCrunch Japan

ボード単体は129ドルからで、250V/5Aまで使えるみたいです。複数の機器を扱えるタイプのものは169ドル以上だそうで。

きっかけはコーヒーマシンの修理だったようですが、これと同じような機能のものArduinoでもできらぁ!と思ったら、高電圧に対応したボードがなかったそうで。

これが商品化されれば、家電製品や業務用機器を制御できるボードが安価に作れることになるかもしれません。

これとは全然関係ないのですが、ArduinoでもRaspberry Piどちらでもいいのですが「スイッチ」をオンオフできる機械が作りたいんですよね。

会社に行く前にバッテリー切れ寸前のiPhoneを充電してしまうと、そのまま夜まで充電しっぱなしになり、なんだかバッテリーに悪そうなので、こんな時はいつも帰ってから充電するんですが。

時間がきたら自動で、または遠隔操作でぱちっとスイッチを切ってくれる機器があれば、充電したままでかけられるんですよね。

どちらのボードでもモーターを動かすことが可能なキットはあるくらいなので、スイッチを押すくらいの動作はわけないと思うんですが、いざ考えて始めてみるとこれがどうやったらいいのかよく分かりません。

スイッチでなくても、iPhoneからコネクターを抜いてくれてもいいんですが。

昔持ってた熱帯魚用水槽のライトをオンオフできる機器があるので、これを探し出して使えばいいんですが、なかなか見つからないのと、電子工作の方がこのブログネタとして面白いかなあとも思うので、チャレンジしてみたい気持ちもあります。

このArduinoボードもアイデア次第ではいろいろな応用が考えられそうです。

Arduinoをはじめようキット

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Raspberry Pi・Arduino・電子工作」カテゴリの記事

コメント

omronのwebサイト(ttp://www.fa.omron.co.jp)に
「リレー」って押しボタンがあります。これをクリック、
「・一般リレー」>「制御盤用」>「ミニパワーリレーMY」とクリックすれば
iPhoneのAC100V電源を入切出来る接点容量を持った汎用リレーが紹介してあると思います。
後はArduinoやRaspberry Piなどの
デジタル信号(パレレル信号、例:LED点灯信号)で
こういうリレーを駆動してやればいいんですが、
おそらく出力電流(出力トランジスタの電流容量)が小さいでしょうから
制御用マイコンボードとリレーの間にトランジスタを使った「汎用制御基板」が必要と思います。
先日のLED点滅キットでも良いかも知れません。
リレーを駆動するための電圧・電流が、マイコン側から供給可能かどうかということです。

注意点としては、AC100Vを接点で切り入りすると、火花(アーク)が出て「電波」が出たり「磁界の変化」が起こり
接点のすぐ近くにある駆動用のコイルにサージ電圧や高調波として影響が出ます。
これを防ぐには、接点と並列に微小容量のセラミックコンデンサなどを付けてやれば
高調波や電波の周波数の高い成分は消えてしまいます。

高校生の時作ったタイマーが誤動作するのでおかしいな?と思ったら
このへんが抜けていました(汗)

注意点2、万がいち回路がショートした時も大丈夫なように
電源にはヒューズを入れ、手動で切れる電源スイッチも付けておくべきです。
電圧の掛かる部分は露出させない事も重要ですね。
出来れば耐熱電線を使えればより良いかも。
ハンダ付けの際もハンダでくっ着けるのではなく、配線を1回巻き付けるなどして
緩まないように半田で固定するという発想が良いでしょう。
機器の電源の電流を流すんですから電線も熱を持つかもしれません、
ハンダは加熱すれば溶けるのですからハンダだけで「接着」するのは危険だと思います。

注意点3、湿気を吸ったら絶縁性能が落ちたり、加熱すると炭化する「紙」は、
気をつけて使用して下さい。
よくパソコンのマザーボードを仮組みするときは、
マザーボードの入っていた紙箱の上でやったりしますが、
環境の良い状態での紙は絶縁性能が高いのですが、
環境が悪くなると思わぬ事故に繋がります。
そういう意味では、温度が上がると「ビニール」も溶けますねぇ。
熱の「こもり」難いケースが良いかも知れません。

それから、一応「用語」の混乱を防止するために
「電気設備に関する技術基準を定める省令(平成九年三月二十七日通商産業省令第五十二号)」
http://law.e-gov.go.jp/cgi-bin/idxselect.cgi?IDX_OPT=1&H_NAME=%93%64%8b%43%90%dd%94%f5%82%c9%8a%d6%82%b7%82%e9&H_NAME_YOMI=%82%a0&H_NO_GENGO=H&H_NO_YEAR=&H_NO_TYPE=2&H_NO_NO=&H_FILE_NAME=H09F03801000052&H_RYAKU=1&H_CTG=1&H_YOMI_GUN=1&H_CTG_GUN=1
に『(電圧の種別等)第二条  電圧は、次の区分により低圧、高圧及び特別高圧の三種とする。』とありまして
電灯・動力の商用電源(AC110VやAC220Vなど)は「低圧」になりますのでよろしくお願いします。

大雑把に言えば、街中の電柱で使われている「配電線」が『高圧』です。
電柱に載っている柱上変圧器を介して受電する100V(110V)の電灯用・220Vの動力用電源は『低圧』です。
JRなどの電車の電線は2万Vもありますから『特別高圧』、
発電所から変電所への送電線も66kV・110kV・22万V・50万Vなどありますがこれも『特別高圧』
いずれも空気中の放電の距離で考えればどのくらい危険なのかということのようです。
(安全を確保するために離隔距離をどのくらい取らなければならないかということです。)

こんにちは、enuteaさん。

用語の件は専門ではないため、リンク先の表記に従ってしまいました、すいません。確かに家庭用で高電圧というのもやや言い過ぎな感じです。

スイッチの方はそんなに大げさなものではなく、単にこのケーブルのスイッチが押せればいいのかなあくらいのものをイメージしています。

http://www.thanko.jp/product/1278.html

Raspberry Piでサーボを動かすキットもあるようですし、これくらいのスイッチが押せるくらいのものはわけないと思ってますが…でもスイッチを押す行為って思ったより難しいのかなあと感じてます。サーボでやるにしても、どれくらいの時間動かすのか?とか細かい調整がいりそう、押されたり押されなかったりと不安定になりそう、などと思ってしまうとなかなか手を出せません。熱帯魚用タイマースイッチを探した方が楽かもしれません。

実を言うと仕事が水力発電なので

発想はDC24V電源やDC110V電源を
押しボタンスイッチやリミットスイッチで入り切りして
リレー(継電器)を使い装置を制御するってのが

うちの職場の発想のベースになっています。

だから、
デジタルのC-MOS(1.5Vなど)やTTLレベル(5V)の微弱な電圧出力を
一旦、DCアダプター(DC12Vなど)で電源を確保したトランジスタを使って増幅し
目標のAC100V入り切りは確実な動作が必要ですからリレーを使う
ということを書いたつもりなのです。

まあ、セットして12時間くらい迄の電源切りが差し迫った問題であるなら
時間が経ったらOFFやONになる単動作のタイムスイッチが良いと思いますよ。


ところで、うちの職場の制御対象の「装置」には

①電動機が直接の動力源だったり

②一旦電動ポンプ(ギヤポンプ)で約2MPaの圧油を
大きなタンクに作っておいて
この油圧をピストンに掛け一気に大きな機械を動かす。
(油圧の操作は電磁弁とパイロットバルブなど)

圧油作成でなく
③圧縮空気作成のコンプレッサー&空気タンクなどもあります。
(発電機のブレーキや変電設備の機器操作などに使います。)

いずれにしても、動力の出発点は電気で電動機なんですね。

で、発電機が起動する時の電源や制御電源として直流電源があります。
DC110V(約DC2.1V蓄電池×55セル)やこれを変換したDC24Vなどです。
制御電源というか近年の制御用機器の電源がAC100V製品が多くなったため
CVCF(定電圧定周波数装置)とかUPS(無停電電源装置)とかも多いんですよ。

これらの無停電防止機器は5分~15分くらいしか電源供給してくれませんから
長時間の停電の場合への対応としてディーゼル予備発電機も
装備されてます。

まあこういう発電「プラント」ですから
制御はリレーやPLC(シーケンサ)などの「展開接続図」
(ラダーシーケンスと言いますが梯子状に書かれる制御プログラムの事です)
で記述されます。

こんにちは、enuteaさん。

そういえば発電所にお勤めでしたよね。そういう場所になるとリレーが大活躍してるんですね。

私のところの職場ではせいぜい業務用空調機が大電力装置といったところで、あまり高電圧な機器は使われてませんね。たまに行く工場や実験場には巨大な機器が動いてて心ときめくものがあります(ン百トンプレス機や車両を時速数十kmまで加速できる機器など)。

TTLのICが登場してからでしょうか
半導体部品のモデルチェンジ周期が早すぎて
設備の償還期間との乖離が発生し
メーカーの部品ストックにすがるばかりの現状です。
それでも交換部品が無くなれば、
全国の同様設備から出てくる中古部品を探すとか
苦心するしかありません。

そういう中で、リレーは
①透明ケースなら肉眼でも動作が確認できる。
②接点寿命や過大電流による接点焼損が透明ケースなら、
 内部が黒ずみ特定し易い。
③構造が簡単なので代替品が探し易い。
④「論理」は配線で行うので、
 応急措置の場合は配線変更で急場をしのげる場合が多い。
という具合に、部品も復旧時間も限られる修理の現場では
重宝します。
欠点は多彩な論理を組むのには向かないって事でしょう。

10年程前、圧力式水位計を使った排水ポンプ制御回路が雷で焼けて
応急処置にフロートスイッチで入切する排水ポンプ制御回路に
配線変更したことがあります。
圧力式水位計は数百万円なのですが、フロート式なら数万円
ただし数値制御が出来なくなるって利点も欠点も併せ持つのですが
すぐに排水ポンプの稼動が目的なので、変更したといういきさつでした。

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