印刷する 印刷する

太陽光発電で自動灌水!部品の選び方

家庭菜園やガーデニング愛好家にとって、夏の水やりはとても大事なことです。なぜなら、夏場の植物は水を上げないと干からびてしまいます。でも、一定期間家を空けることって、時々は有りますよね。そんな時には、どうしたら良いでしょうか?

「もし自動で水やりしてくれたら」と誰もが考えるでしょう。でも畑には水道も電気も無い(水道は有ったとしても共同ですね)。仮に水道と電気が有ったとして、自動の灌水装置は1万ほどで買えます。こういった商品を選択すれば、自動灌水はできます。ホームセンター等に1~2万ほどで、同様の商品がいくつかありますね。

でもそういった商品が使えるのは、水道と電気が、自分の意志で自由に使える自宅の庭しかないでしょう。畑だと水道と電気が近くにないので自動潅水が出来ないです。この問題を解決するには、水道はタンクに貯めて使い、電気はバッテリーにすれば良いのです。これを実現するために、ネット通販を利用して自動灌水装置を作ってみましたので、その過程を紹介します。

部品の選定

電気がない畑で自動潅水を実現するために、何が必要か考えてみました。まず、機械を動かすには、電源部、制御部、駆動部が必要です。それぞれ何を使えば良いかを考察していきます。下の図は自動潅水装置の完成予想の略図になります。

電源は家庭ですとコンセントの100Vが一般的ですね。畑にコンセントは無いので、必然的に直流のバッテリーになります。手に入りやすいバッテリーは、車やバイクのバッテリーでしょうか。今回はバイクのバッテリー直流12Vを使うことにします。アマゾンで購入しました。商品名:TAIWAN YUASA [ 台湾ユアサ ] シールド型 バイク用バッテリー [YT4L-BS高性能版] YTX4L-BSです。2000円程で購入できました(写真は予備のバッテリーが写ってます)。

電源には供給源が必要です。100Vコンセントで充電できれば良いのですが、畑にコンセントは無いのです。ここは12Vを発電できる太陽光発電パネルを使うことにします。アマゾンで購入しました。商品名:Empire 太陽光パネル 5W 12V 多結晶 ワニ口クリップ付き ソーラーパネル 自家発電 船舶 重機 キャンプ 充電 EM-T5Wです。2000円で購入できました。

電源部の選定
太陽光パネルでバイク用バッテリー12Vを充電して使用する。

次に制御部です。バッテリーは、化学反応によって電気の放充電をしています。充電する際には、水が分解されて水素ガスが発生します。過充電されつづけると、必要以上に水素ガスが発生して危険なので充電を制御する装置が要ります。それが、過充電制御装置です。アマゾンで購入しました。商品名20A 12V 24V ソーラーパネル用 チャージコントローラー 充放電コントローラー(以下:チャージコントローラー)です。900円で購入できました。

あと、自動で潅水を目的としてるんで、自分が設定した時だけ動くようにできるタイマーが必要です。アマゾンで購入しました。商品名:AYWS デジタルプログラムタイマー 12V 16A Programmable Timer Switch LCDデジタル顕示です。900円で購入できました。


制御部
チャージコントローラーでバッテリーを制御する。
タイマーで、灌水を制御する。

駆動部は、普通に考えてウォーターポンプ(水中ポンプ)ですね。12Vで動くウォーターポンプを探します。ポンプには揚水性能ってのがあって、ただ単に水平に水を流す場合には考えなくて良いのですが、傾斜を付けたり、二階へ水を運ぶとなると揚水の性能も考慮する必要があります。要は何メートル上に上げれる力があるか?という事です。性能が弱いと、送り出す力が弱くなります。アマゾンで購入しました。商品名:1stモール 小型 水中ポンプ 12V 揚程5m 流量600L/H ST-JT-500-12です。1230円で購入できました。

駆動部
12Vのウォーターポンプを駆動し水を灌水する。

部品の制御

必要なスペックを考察し、部品の選定ができました。次に選定した機械の制御を考えます。今回、機械で制御したい所は、時間が来たらポンプを回して灌水するという事の一つのみです。つまり、時間が来たら信号を1回発生させれば良いだけです。この信号発生の動作は、リレーという電子機器を使い行います。

リレーの説明

ごく初歩的な制御の仕組みをリレーを使って説明します。リレーとは信号を伝える器機になります。構造は、電磁石と接点からなります。リレーに電気を流していないときは、下図の構造で、接点の開閉が起きないのでなにも起きません。

リレーに電気を流したときは、鉄心とコイルにより電磁誘導が発生して(磁界が発生して)接点が閉じて電気を流すことができます。

この接点の開閉する動きが、信号の伝達としてのリレーの役割になります。どのような事ができるかというと、主な事は次の二つです。

リレーによる信号の伝達
灌水するタイミングにはなにかしらの行動を起こします。例えば、「タイマーを起動する」又は「スイッチを押す」この行動を信号と呼ぶことにします。この信号を受けて、リレーという制御機器が働き次の回路に信号を伝えます。リレーの役割は信号を送り伝えることです。
リレーの接点による信号の保持
スイッチというものは、一回限りの動作です。つまりスイッチ入れた=信号が入るというのは、その一瞬だけなのです。スイッチは離すと信号が切れたことになります。信号の保持をするには、自己保持回路を作る必要があります。「スイッチ入れた信号」を一時的に記憶させて、「スイッチを切りなさい信号」が来るまで自己保持しつづけるというのが、一般的な制御回路の作り方になります。自己保持するには、リレーの接点を使い自己保持回路を作ります。
スイッチとリレーを使った自己保持回路

では、スイッチとリレーを使った回路をみてみましょう。

押しボタンスイッチを入れると、リレーに電気が入ります。しかし押しボタンですので、ボタンが戻り、リレーの電気が切れます。これではボタンを押している一瞬しか信号が有りません。信号を送り続けるには、ボタンを押し続けないとできないことになります。では、どのように改善すれば良いかというと、リレーに電気が入り信号を送り続けるには、接点を補助に使い回路を自己保持してやればいいのです。

赤〇で囲われた部分が自己保持回路になります。

押しボタンスイッチが入るとリレーに電気入ります。するとリレーの接点が閉じるので自己保持が掛かります。押しボタンスイッチが離れてもリレーに電気が流れ続けます。

この自己保持回路が働いた回路を停止するにはどうすれば良いでしょう?。答えはリレーの前にある押しボタンスイッチB接点を押せば切れます。以上が一番簡単な自己保持回路の説明でした。これでリレーによる信号の伝達というものが、どういうものか判って頂けたでしょうか?。前述して時間が来たら信号を1回発生と書きましたが、リレーによって信号を発生させているということを、回路で説明しています。基本的に制御器機回路を有する設備はこの回路の複合で動いています。次回更新では、タイマーの接点を使い「潅水のタイミング」を制御する方法を紹介いたします。

ゴウ
太陽光発電で自動灌水!部品の選び方と題して紹介しました。amazonを駆使すれば何でも揃うことが判りました(笑。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

ABOUTこの記事をかいた人

1974年愛知県豊田生まれ刈谷市在住です。 仕事は地元のトヨタ関連企業に勤めています。 家族構成は、嫁と犬です。 趣味は、釣りと料理と家庭菜園です。 私の書いた記事が読者の皆様の参考になればいいなと思います。 宜しくお願いします。