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ブラデカのコードレス掃除機に自動LEDライトを取り付け

1.まえがき
ブラックアンドデッカーのバッテリー式ハンディクリーナーを外部バッテリー仕様に改造し、さらに電圧計を取り付けて便利に使っています。このクリーナーにLEDライトが付くと便利だろうなーと、かねてから思っていたので、今回改造してみました。先に完成状態の写真です。

▼バッテリー掃除機に取り付けたLEDライト
バッテリークリーナーに付けたLED照明
吸い込み口の上の四角い箱が今回取り付けたLEDライトです。形が全然スマートではありませんが、結構実用的です。

2.点灯回路の検討
掃除機の運転時間はさほど長くないので、電池でLEDを点灯させても電池寿命はたぶん問題にはならないと思います。でも、せっかくクリーナー側に大容量のバッテリーがあるので、この電源を使うことにしました。

で、12Vだから白色LEDを4直列にして、ちょっと抵抗を入れておけば良かろう、と思ってやってみたのですが、全然ダメでした。クリーナーのモーターが廻っていない時は明るく光るのですが、モーターが廻ると電圧が下がるので、LEDがすごく暗くなってしまいました。

電圧計の表示で10.5Vくらいになっていたのでまあ当然の結果でした。というか、そんなことは実際にやる前から予想出来た話でした。

3.定電流点灯回路
ということで、電圧が下がっても明るさが変わらないようにするために、定電流回路を入れることにしました。また、クリーナーには電圧計の電源の自動ON/OFF回路があるので、電源はそこから取ることにしました。

▼回路図
バッテリークリーナー用LED点灯回路
右側のポリスイッチ以降の回路が今回追加した部分で、トランジスタを使った定電流回路になっています。R6の電圧が約0.6V以上になると、Q2がONになってQ3がOFFになるので定電流になる仕掛けです。
参考:LED一つの状態でシミュレーションした結果はこちら。

実際の回路を測定してみると、R6の電圧は0.56Vでした。つまりLEDの合計電流は56mAで安定化されていることになります。また、電源電圧が10V程度まで下がっても定電流特性を維持できていました。

あと、バッテリーの電流供給力は凄いので、安全のためにポリスイッチを入れておきました。

4.製作
▼LEDと定電流回路の基板
LEDと点灯回路
ゴミ捨ての時に掃除機のヘッド部を取り外す必要があるので、5mm/2.1mmのDCジャックを経由して電源供給するするようにしました。使ったLEDは5mmの高輝度白色の砲弾型で、照射角15度の物で。これを回路図のように3直列の3並列に接続しています。

▼配線面
LEDと点灯回路(配線面)
FETは少し発熱するので、ドレインのパターンに薄い銅板をはんだ付けして放熱を助けてやっています。まあ、発熱すると言っても、200mW程度なので、ここまでやらなくても良いのですが、場所が空いていたのでちょっと遊んでみました。

▼ケース
ケース
このあいだ aitendo に行った時に買っておいたプラケースで、サイズは厚さ17mm、幅70mm、奥行42mm.。フタがパチンと嵌るタイプの物です。これを加工して、LED が露出するようにしました。

▼取り付け
ランプケースをクリーナーに取り付け
ケースに基板をホットボンドで固定し、ケースはクリーナーに両面テープで取り付けました。

5.完成
▼光らせている状態
LED点灯
クリーナーの運転に連動して照明が点灯。クリーナーを OFF にしても約20秒間は光ったままなので便利です。また、電圧チェックボタンを押しても LED が点灯します。

また、定電流回路が入っているので、モーターやバッテリーの状態によらず、LED の明るさは一定です。なお、モーター起動時にはの電圧低下のために LED が一瞬暗くなりますが、すぐに回復します。

▼掃除中
使用状態
クリーナの前方を浅い角度で照明するので、ゴミが見易いです。

▼延長ノズルを使用
延長ノズル
クリーナーに内蔵されている延長ノズルを出した状態です。期せずして、ノズルの先端と光の中心がほぼ一致したのはラッキーでした。

6.まとめ
使ってみるととても便利です。これならもっと早く作ればよかったです。LED ライトの消費電流からすれば、バッテリーの容量はほぼ無限大なので、電池切れを気にしなくて済みます。

機能的には問題無いのですが、ランプハウスの形が四角形で不格好なのが残念な点です。もっと無駄を省いたすっきりしたデザイン。例えば、先端に向けてテーパー状に薄くし、横幅も出来るだけ絞ったケースを作ることが出来れば最高です。実はプラ板を切って接着して、そういうケースを作ることも考えたのですが、面倒そうなので止めました。3D プリンターとかあれば格好良いケースが作れるのでしょうね。まあ、それ以前に3D でモデリングするスキルを身に付けないといけないのですが、、

ヤナセのミニルーター(BKONG)にドリルチャックを付けた

 amnjackさんの記事の中に、ヤナセのミニルーター用のドリルチャックを買った、という話があったのでポチっていたのが届きました。購入先はamanjackさんの記事中にリンクされている業者からです。

▼早速取り付けてみた
三つ爪チャック
 上がヤナセのミニルーター、BKONGで、下はサイズ比較用のピンバイスです。

▼ドリルチャック
三つ爪チャック
 ドリルを付けた状態です。送料込みでたった150円くらいで手に入りました。
 但しamanjack さんのブログのコメント欄で教えてもらった通り、芯ブレは結構あります。でもこれひとつ3mmのドリルまで使えるので、コレットチャックを交換する手間を考えたら悪くないです。

▼コレットチャック
コレットチャック
 これはオリジナルのコレットチャックです。一般的にコレットチャックの精度は良いはずなのですが、これ芯ブレがひどいです。プロクソンのコレットを修正して入れるとマシになりますが、満足のいくレベルにはならなかったです。スピンドルの精度と剛性が不足しているんでしょうね。

 ちなみに、左に立てて置いてあるのが今回買ったドリルチャックで、ネジ径7mmのロングタイプです。チャックのスリーブが長すぎたので、ヤスリで削っています。なお、この部分(チャックの外周部分)は鉄の黒染めに見えますが、実はアルミ合金です。たぶんアルマイト加工を着色したものだと思います。なお、チャックの爪の材質は鉄です。

◆まとめ
 このチャックは値段が安いので持っていれば便利だと思います。ただ、このヤナセのミニルーターはスピンドルの精度が悪いので、最初からプロクソンのミニルーターを買った方が幸せだったような気がします。
 まあ、これ無しでは出来なかった加工が結構あるので、無駄にはなっていないのですが、出来るだけ良いツールを使いたいというのは本能みたいなものでしょうね。

シチズンの超音波洗浄器 SW5800を購入

 家庭用の小型の超音波洗浄器を買いました。主な用途としては時計のバンドやメガネの洗浄を考えていますが、細かい部品の洗浄に使えるので以前から欲しかった物です。

 買ったのはシチズンの SW5800 という機種でアマゾンから買いました。

▼シチズンの家庭用超音波洗浄器 SW5800
シチズン超音波洗浄器 SW5800
 カタログの写真を見ると電気釜みたいな感じですが、あんなに大きくはありません。サイズが判るように手前に150mmのノギスを置いてみました。右側は添付されている洗浄カゴなどです。

▼洗浄槽
洗浄漕
 フタを開けると洗浄槽が見えます。カタログには洗浄槽の寸法は148mm X 125mm と書かれていますが、これは長円形の洗浄槽の長辺と短辺の寸法なので注意が必要です。つまり、148 X 125mm の長方形の物は入りません。

 いつもだと分解して内部を調べるのですが、分解用のネジが見当たりません。たぶん底の4か所のゴム足の裏に隠しネジがありそうな感じですが、とりあえず分解は自粛。

 分解しないで出来ること、ということで超音波の周波数の確認をやってみます。槽に水を入れて何か適当なセンサーで検出すればいいので、マグネチックサウンダ(電子ブザーの発音子)を水中に突っ込んで振動を検出してみました。圧電素子のサウンダでもたぶんいけると思いますが、試してません。

▼超音波の確認
超音波振動波形測定
 ゴチャゴチャしていますが、右下の黒い円筒形の物体がセンサー(マグネチックサウンダ)で、その出力をオシロで見ています。

▼超音波の波形
電源に同期、半波整流で出力
 超音波が連続波で出ていると思っていたのですが、実際にはこんな波形。AC電源の半サイクルの期間だけ超音波が出力されているようです。ダイオードで半波整流しただけで平滑回路の無い電源になっているのだと思います。こうやると回路が簡単になるのは間違い無いと思います。ちなみに昔の電子レンジも半波整流でRF出力が出る方式だったと思います。あと、断続的に超音波を出すと洗浄能力が上がったりするのかも?(自信ありません)

▼超音波の波形
超音波の周波数は約27μs
 周期は約27μsなので周波数は約37kHzです。この周期は不安定な感じだったので自励発振方式なのかも知れません。波形には激しいスパイク状のノイズが乗っていますが、これはたぶん出力トランジスタのスイッチングに伴い発生しているものでしょう。

 ここまで調べると、実際に出ている超音波のパワーがどれくらいのものかを見たくなります。プロなら専用の測定器を使うのですが、こういう場合の古典的な調べ方としてアルミ箔のエロージョンを見る手があります。

▼アルミ箔を入れてみる
アルミ箔でテスト
 料理用のアルミフォイルを水中に入れてみます。

▼アルミ箔がエロージョンで微小変形、穴開き
水中超音波によるアルミ箔のエロージョン
 超音波で発生したキャビテーションでアルミ箔が変形し、更に破壊されて穴が開きます。このテストでアルミ箔に全く変化が無いようだとマズイのですが、これなら大丈夫そうです。

▼水から出したアルミ箔
アルミ箔のエロ-ジョン
 エロージョンの状態から槽内の超音波の分布をある程度推定出来ます。ちなみに、槽のど真ん中の底付近は意外と超音波が弱いようでした。

◆まとめ
 ということで買った超音波洗浄器は正常に動いているようですが、まあ当たり前です。有機溶剤を使った洗浄にも使いたいので、小型のガラスビーカーを買っておこうと思います。

 あと、この洗浄器を使った感想ですが、

良い点:
・タイマー付きなので切り忘れの心配が無いのは良いと思います。超音波の電源を切り忘れると、発熱による液の沸騰や発振子の破損や接着剥がれなどが怖いです。

気になる点:
・水を捨てる場合は本体を丸ごと傾けるしか方法は無いのですが、この時回路部に水が入らないかすごく不安。
・操作スイッチのクリックがちょっと硬すぎて押しづらい。
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