貯水タンク リモートスイッチ 2017年 バージョン
屋外タンクのポンプをリモートコントロール
Rev.
18
 Original: Mon.Apr.17'17
Updated :Fri.May.26'17
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屋外タンクのポンプをリモートコントロール 2017年バージョン




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 今回の作品は [ リモートスイッチ ] だ。我が家には  Д肇ぅ譽奪箸寮浄目的で残り湯を溜めるタンク、◆П水を溜め庭の樹木の散水目的のタンク
:リザーバー用タンク、として3個の貯水タンクがあり、これらのタンクは相互に貯水を送受できるようにポンプが備えられている。
 このポンプ(とバルブ)をリモートコントロールするために今回の作品を制作した。主題からちょと逸れるが初歩の電気回路のテーマで、『階段の途中に
ある電球を一階、二階どちらからでも On/Off 可能な回路図を作る。』がある。今回の作品も同じアイデアで、庭や書斎など複数の箇所からタンク内の
ポンプの On/Off を可能とする作品だ。
 
 基本システムのテストを開始した()。左右のモジュールは全く同じ回路、同じプログラムで構成されている。プログラムは開発時間を短縮のため、秋
月電子 PIC-kit [K-01714] から流用させて頂くことにした。プロが作ったプログラムはセオリーに忠実で、かつ無駄が無い。『 このコマンドはこのようにも
使えるのか・・。』 などと勉強になる箇所が多い。Special thanks for AKIDUKI !

 
 今回採用したラインドライバー、有名な MAX232 系のチップを使った。TTL ロジックレベル ( +5.0Volt〜0Volt) を EIA232対応レベル、(今回の事例では
実測 -9.0Volt 〜+9.0Volt ) にコンバートしてくれる。


 使用するマイクロプロセサーは現時点では PIC16F87 / 20MHz を使っている。画像の4個のタクトスイッチを操作すると、ラインドライバーを経由して
相手のブレッドボードのグリーン or レッドの LED が On/Off する様にプログラムが組んである。


 見た目は異なるがこちらのモジュールも同様相手の LED を On/Off する。LED は最終的にはリレーに置き換えられる・・・つまり LED を On することは
水中ポンプを On することなのだ。賢明な読者は次の疑問が浮かぶだろう。『相手のボードの LED がリレーなら、自分側の LED は何なんだ。』
 自分側の LED は相手のリレーポイントがクローズした事を UART を経由して知ったことの証明なのだ。具体例を挙げるなら、相手側(ポンプ側)が停電
などで動作不可能な場合はリプライ信号が受信できないことで(当方が)判断可能なのだ。


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Sat.Apr.22'17

 ポンプ On/Off スイッチ用に今回採用したタクトスイッチ。流通している製品より二回りほど大きく色は赤、黒、灰などがあり秋月電子のオリジナル商品だ。
当方の希望としては緑色の製品も欲しかったのだが、、、。
 FYI 秋月電子 [P-09827] @30.-


 キーボード用のパネルを制作する。スイッチ用の穴は12mmφの穴が今回のタクトスイッチには最適だと思われるが、念のためアルミ板片に12mmφ
の穴を開けた仮パネルで操作感を確かめる。穴と穴の間隔は ( 2.54 x 6 ) 15.24mm 。


 工作精度は 0.1mm 以下の誤差以内に納めないと使い物にならない。ワークベンチの奥に失敗した作品が転がっている。
ヘアーライン仕上げされたアルミ板 [ TAKACHI ] MA-S5 価格:マルツオンライン  @320.-



 なんとか許容範囲内の工作精度で12個の穴を開けることができた。


 8個のスイッチ全てが、ひっかかりなど無くスムースに操作できることを最終確認。LEDは On/Off に対応する2色LED を採用予定だ。




 


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2017-04-29 Sat.

 画像右のテストモジュールの LED をリレーに置き換えた。左側モジュールの8個のスイッチ操作は T60 とマークされたラインドライバーを経由して画像
右下の PIC 16F87 に送られデコード後、右上のパワーリレーボードの該当のリレーをドライブする。トライアックなどを使った SSR は今回の使用目的には
( 負荷がインダクションモーターなので)不適当なので採用は見送った。
 このリレーボードには各リレーのステータス ( On/Off 状況 ) を読み取りホストへ伝送する機能が追加される。

 現時点では PIC16F87 で基本動作チェックを行っているが、将来の機能拡張を考え PIC16F873/A に移行する予定だ。


 プログラムを PIC16F87 から PIC16F873A に移した。30分程度の [ 軽いお仕事 ] だと思っていたのだが [ 数時間の大仕事 ] になってしまった。移行後
のテスト結果が毎回異なるのだ。
1、 プログラムのパッチ、873Aのスペックの再確認などいろいろトライしても症状は変わらない。
2、一時は、『システムクロックが異常発信しているのではないか・・・。』と考え、セラロックの交換、(画像ではクリスタルを試用している)をトライするなど
  したのだが、、、。
3、その後、PIC をブレッドボードに押しつけると障害の発生頻度が変化することに気づいた。
  対策は丸ピンの ICソケットを経由して 873A をセットすることで解消した。873Aのリード(足)よりソケットのリードが太いため Drycontact をカバー
  できると考えたのだ。
4、この後数数十時間のテストもトラブルは発生しなかったが、やはり再発。
5、異なるブレッドボードで同じ回路を組み上げて試みたところ障害は完全に解消した。原因はブレッドボードだと断言できそうだ。

  原因はブレッドボードの Dry contact ( ← 接触不良を意味する、英語圏のエンジニアが昔使っていた用語 ) だった。その後の調査で 今回のボードの
  約 400個のピンホールの一カ所、具体的にはロケーション f-16 が不良だったと判明した。

 今回のブレッドボードは安価なので破棄するつもりだが、望むなら修理も可能だ。裏側の粘着テープをはがせば五連の板バネが Row 毎に取り外し可能
 なので、使用頻度の低い Row と位置交換することで対応できるのだ。 この件後日再報告のつもりだ。⇒⇒


 今回の作品はポンプモーターの On/Off 以外に自作バルブもコントロールする。(このバルブも PIC マイクロプロセサーのプログラムでコントロール
される私の作品で、すでに2年以上現場で稼働している。)

FYI 自作バルブの製作記事 ⇒⇒
_
 ブレッドボードの障害 最終報告

 裏側の粘着テープをはがせば五連の板バネが Row 毎に簡単に取り外し可能なので、疑惑のエリアの Row を4セット取り外した。


 現物だと一目瞭然だが、画像ではちょっと判断しにくい。他の Row の板バネに比べ Row-A は乱れている。特にBで示す3番目の板バネは
顕著に変形している事が見て取れる。


 問題の Row の五連の板バネを示す。中央部のブレードは明らかにひん曲がっていて、その両側のブレードも不自然だ。通常のピンの
抜き差しではこのような変形は考えにくい。ロボット or 人間、どちらがアセンブルしているのか不明だが生産工場のミスアセンブリーだと
考えられる。最初は破棄を考えていたが、不良 Row を使用頻度の低い箇所の Row と位置交換して今後も使うことにした。将来別の
ボードで似たような障害発生時の部品取り用としても役立つと考えたからだ。


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2017-05-07 Sun.

 現時点 ( As at May.5'17) の制作状況を記録しておこう。機能としては単純で、裏庭や物置の貯水タンク内ポンプ(3セット)、モーターバルブ(1セット)の
On/Off を離れた屋内から行うモジュールだ。
* 画像左上の E、F、G、H をプッシュすると USART を経由して画像右の対応したパワーリレーが On する。 
* 各リレーの On/Off の状態: Status は  USART を経由して画像中央部の Status で表示される。現時点では F、Gのリレーが On 、他は Off なので
  0110 = 06h を示している。最終的には個々のリレーに対応した4個の2色ブラケット LED で表示する予定だ。
  e、f、g、h は対応のリレーを Off する。
『 凝った割には単純な機能だ。市販のモジュールで同等の作品が安価で早く製作できますよ。』との声が聞こえてきそうだが、このページの序文でも記したが
1個のポンプを複数の箇所から On/Off コントロール & ステータスディスプレイを可能とするには、私の能力ではこの様になってしまうのだが、より優れた知識を
持つ方が設計すれば異なるデザインになることだろう。
 例えば庭で樹木に散水後ポンプの Off を忘れて2階の書斎に戻った場合。 ⇒ ポンプのステータスディスプレイで気づく事ができる。⇒現場に戻ること無く
その場でポンプの Off が可能だ。
 SOT の事例では、リモートスイッチでポンプを Onして On インジケータが点灯しても、実際の現場では停電でポンプが動作していなかったとのケースもあり得
るが、今回のシステムでは、現場のポンプを駆動するリレーのポイントから On 信号をUSART を経由して得ているのでそのようなケースは回避可能だ。





 個々のスイッチに対応するブラケット LED は当初単色の予定だったが2色 LED を採用することにした。
2017-05-08 Mon.

 作業中のワークベンチ。画像上部に赤色のE〜H とマークされたスイッチの On /Off に呼応して画像下部の4個のLED が On/Off する。リレーが On の
時はグリーン LED、Off の時はレッド LED がOn する。スイッチには(プログラムで 1-2-4-8 の値がセットされている。現在 G(4)、H(8) のリレーが On なので
4+8=12(dec) =0C( hex) となり画像中央の Status-Display board は Hexa-decimal code [ 0C ] が表示中されている。
 2色 LED なので個々に2個のトランジスターでドライブしているが、(画像でも8個のトランジスターが見える。) 画像では回路変更してトランジスターの数を
半分にしている。

2017-05-10 Wed.

 余分な配線を破棄してすっきりさせた。2色 LED も回路変更でドライブするトランジスターの数は4個になった。


 [ 7 ] or [ A ] と表示している LED はリレーユニットから送られるステータスコードを Hex 表示している。商品名はTI社の TIL311 、捨てたと思っていたのだが
ジャンクボックスで見つかったので使ってみた。古い古い商品なので入手は困難だろう。2色 LED はカソードコモンなので必然的に PNP トランジスターでドライブ
する。蛇足だがこの LED はとても上品な光なので個人的にはお勧め商品だ、(さすが世界最初の Blue LED を作った会社だ。) 左端のちいさな Red LEDは UA
RT ラインモニターの役目を持ち、TR or Tx のシグナルに応じてフラッシュする。

 現時点で、ほぼ本番レベルのプログラムなので、実用を考慮した各種のテストを行い、必用に応じてパッチを当てる。例えば On とOff のスイッチを同時押しした
場合のリアクションは当初の仕様通りに動作するか。などシンプルなシステムだが様々なシチュエーションを考慮したプログラムにチューンすることで使いやすい
[ 道具 ] として完成させるのだ。
 また [ 裏技 ] などもこの時にプログラムに組み込んでおく。一例を挙げれば、○スイッチと●スイッチをn秒以上同時押しすると、通常の操作を(スイッチ側 or
ポンプリレー側 / スイッチ側 and ポンプリレー側など任意) 受け付けなくする機能など、、、。

 プログラムが複雑になるので躊躇しているのだが、リレー側から一定時間以上 Status が受信できない場合は、エラー表示する機能の採用も可能だ。


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2017-05-13 Sat/

 以前から時々『???』と思う事があったのだが、とうとう秋月製の PIC ライターが書き込み不能になってしまった。 PIC16F873、873A、88、87 に書き込み
できないのだ。正しくは10〜20回に1回は書き込めることもあるのだが、これでは実用にならない。さらに今後書き込み不能の PIC が増えないとも言えない。、
 新しくライターを購入するか、現在のライターで書き込み可能な PIC を見つけ、現行のプログラムを移行するなどの対案を考えねばならない。時々依頼が
ある書き込み済み PIC の配布もクライアントのスケジュールもあることだろうから『できません』では済まされない。う〜〜ん・・・。
 私ぐらいの年齢に達すると自身の頭の硬化を身にしみて感じる毎日なので、『これを買っても、あと数年で使いこなせなくなるのでは・・。?』と考えてしまう
のだ。


 左端は PIC writing error メッセージを表示する PC、隣は MPLAB その隣は Homepage-builder、
今回の書き込み障害の報告はこちらへ・・・⇒⇒


 以前から欲しいと思っていた書籍をアマゾンで見つけた。2005年5月が初版なので絶版になったものと勝手に思い込み、入手をあきらめていたのだ。
私が PIC マイコンを始めたのはほぼ10年ほど前だが、マイコンに関する書物はこれが最初なのだ。無論、書店へ出向いたときなど専門書コーナーで適当に
選び内容を見ても購入に踏み切れる書籍が見つからなかったのだ。

memo' : 神崎康宏著 『 作りながら学ぶ PIC マイコン入門』 CQ出版社


 私のように個々のコンポーネントを集めて基板にこつこつ組み上げる者にとって、大げさに言えばバイブルとも言える内容だ。街工場で (新人から見れば
おじいちゃんの様な)超先輩が工具の使い方を教えてくれるような・・・・と言ったら大げさだが、書籍のタイトルどおり『作りながら、』解説が進み、若い先輩が
NC マシンの操作手順を教えるように Chip の特性やプログラミングテクニックの解説へと続く内容は Excellece の一言に尽きる。

 この様な書籍類は読者の知識や経験により評価は大きく変わるのため、単純に人に勧められないが、個人的には強く推薦したいと考えている。

 もう書店には列んでいないだろうが(私は中古本を入手した)、興味を引かれた方へ、この書籍の内容見本は web で見ることが可能です ⇒⇒ 。
 CQ出版社のホームページからこの書籍の発刊後の正誤表や記載されたプログラムのソースリストなどを今でも入手可能です。本屋さんの書架にはカラフル
な PIC マイコンのガイドブックなどが列んでいますが、10年後でもそれらの書籍のフォローアップがなされているでしょうか?その点からも私はこの書籍を推薦
したいのです。

私が購入したアマゾンの書籍コーナー ⇒⇒


 ほぼ完成しているが完了までにはさらにフィーチャーの追加を試みるつもりだ。、

2017-05-16 Tue.

 今日追加したフィーチャー。
 ポンプ側の停電や PIC マイコンのトラブルで信号が途切れた場合。屋内スイッチモジュール側の4個の二色LED の回路をカットして速やかに異常を把握
できるようにした。具体的には2秒以上 UART シグナルが途絶えた場合には画像の様に LED が消灯するのだ。無論ポンプ側が復帰して UART シグナル
が復帰すれば LED 類は自動復帰する。
 On/Off のキー操作に応じて Pi ! と反応音も追加したいと考えているフィーチャーのひとつだ。

2017-05-18 Thu.


 ポンプ側から停電やトラブルで UART 信号が届かぬ場合、屋内側モジュールの2色 LED を全て Off するフィーチャーを具現化した。画像の中央のブレッド
ボードがそれだ。UART 信号は ラベル [91] の Pin-7 に入り隣のちいさなグリーン LED を数回/秒フラッシュさせている。ご存知だろうが RX シグナルで直接 LED
をドライブすると、あまりに高速の点滅なので ( 今回の事例は 19,200bps )非点灯と誤解されることがあり、点滅速度を落として明快な表示を目指しているのだ。
 その下に位置する PIC は2秒以上UART 信号が受信できないとき、二色LED ドライブ回路をカットするリレーをコントロールしている。
 本来ならば [90] とマークされた PIC16F873A のプログラムにこれらの機能を組み込めば良いのだが、現在私の PIC ライターは不調で 873A の書き込みが
できないため、この様な遠回りをしているわけなのだ。

 ここでポンプ側トラブルを仮定してドライブ側 PIC マイコンの強制リセットキー ( MCLR switch ) を押してみると・・・()。



 強制的にリレードライバーボードのマスターリセットを働かせると、 UART 信号は停止するため今回追加した回路が動作して、約2秒後に二色 LEDを消灯
させる。
 今回はこの目的のために PIC12F683 マイコンを2個使用しているが、今回新しくプログラムを組んだわけでは無い。昨年 ( 2016年) 超音波を利用した貯水
タンクの貯水量表示モジュールを製作したときに使ったプログラムを無修正で使っているのだ。別の目的にプログラムされた PIC マイコンでも使い方により
全く異なる目的にも使用可能のサンプルとして提示したが、最初からプログラムするのであれば1個の PIC12F683 で充分である。プロダクトバージョンでは
16F 873A に組み込むか、1個の 12F683 で済ませるつもりだ。
 
 memo'
 使用した5 Volt リレーのドライブ電流は 30mA で、標準的な PIC マイコンの I/O 電流をオーバーするため今回はトランジスタ C-1815でドライブしている。
もし同様の試みをなさるのなら、リードリレーを使えば PIC の I/O で直接ドライブ可能だ。
 私も経験があり、web でもリポートが見られるが、中国製のリレーは仕様外れの製品が多いと言われている。仕様では 30mA のリレーの消費電流が 実回路
では 40mA 以上だった個人的な経験事例がある。

 上画像左がリードリレーの一例、この製品シリーズは秋月電子で入手可能だ。
FYI  FUJITSU  FRL-644D05/1AS  @150.-

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 誤字脱字には気を付けているつもりだが、ラベルをレーベルとかレベル、ゴールドをゴウルド、測定器のテスターを VOM とかヴォム等と
記述する癖が抜けていない様だ。ご容赦願いたい。(昔、[ a ] と [ o ] の発音で苦労した名残なのだ。)






 開始時期は未定ですが、(2年前にも別のモデルで行った)水量トランスミッターモジュールと屋内表示モジュールの標準的な回路用の
プログラムを書き込み済の PIC マイクロプロセサーや TWE-Lite DIP を有償提供する案も暖めております。


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