google-site-verification: google3bd66dd162ef54c7.html

アクアリウムライトの仮想設置場所を沖ノ鳥島に変更

 日の出日の入り時刻に連動して動くアクアリウムライトコントローラーを使い始めて約2ケ月経ちました。その後ライトを白色LEDに作り直し、ほぼ完成形になりました。

▼ボトルアクアリウム
ボトルアクアリウム
 750ccのボトルに水草とミナミヌマエビが一匹棲息しています。

 おおむね思い通りに動いているのです、一つだけ問題があります。それは季節による昼の長さの変化が大きすぎることです。 夏と冬で昼の長さが違うのは誰でも知っていますが、その振れ幅はかなり大きいです。冬至に近いこの時期は昼の時間が10時間以下になるため、照明時間が不足している感じです。そこで、ライトコントローラーの補正機能を使って日没時刻をプラスに補正しています。

▼日没時刻を1時間延長
日没時刻を1時間延長
 昼の長さを長くするため日没(Sun OFF時刻を1時間延長するように補正しています。つまり、16:30 + 1.00 = 17:30 にしています。でも夏になると逆に昼が長すぎてしまうため、日没時刻を1時間早めるように補正することになると思います。

 こういう補正が必要になるようでは、日の出/日の入り時刻に自動同期という、このライトコントローラーのコンセプトの根幹が揺らいでしまいます。

 うまい補正方法が無いか検討した結果、設置場所の緯度をもっと南に設定して、昼夜の長さの変化を少なくすることにしました。つまり、現在は東京の緯度経度を使っていますが、緯度をもっと南に設定して、年間の昼夜の長さの変化を少なくしてしまおうという考え方です。

 何もない太平洋上に設定したのでは面白くないので、どこか南の島に設定することにしました。適当な島を探した結果、沖ノ鳥島が良さそうです。

▼沖ノ鳥島
沖ノ鳥島
 この図は、「沖ノ鳥島で工事をしている理由は? [雑感]」より転載させていただきました。
 日本の国土の最南端。経度はほぼ日本のど真ん中。緯度は20.4度で北回帰線より南側です。

 この場所に設定することで日の出/日の入り時刻がどう変わるか、計算サイトを使って調べたのが次の表です。

▼場所による昼夜の時間の変化
夏冬の日照時間差
 東京では昼の長さの年間差が4時間51分もありますが、沖ノ鳥島では2時間28分とほぼ半分まで圧縮出来ます。これならいけそうです。

 プログラムの修正は経緯度の値を定義している部分を変えるだけです。念ために元の値もコメントで残しておきます。

▼プログラムの修正
//float Longitude = 139.7414;               // 東経、値は東京
//float Latitude = 35.6581; // 北緯、値は東京
//float Longitude = 142.1919; // 東経、値は小笠原列島父島
//float Latitude = 27.0942; // 北緯、値は小笠原列島父島
//float Longitude = 141.4679; // 東経、値は南硫黄島
//float Latitude = 24.2272; // 北緯、値は南硫黄島
float Longitude = 136.0811; // 東経、値は沖ノ鳥島
float Latitude = 20.4256; // 北緯、値は沖ノ鳥島
 ついでに日没(日の出)直後の夕焼け(朝焼け)デモ機能を追加しました。
 プログラム全体はこちら、アクアライコントローラープログラム20171219

▼プログラム書き換え
プログラム書き込み
 ICSPコネクタからプログラムを書き換えます。

▼動作確認
沖ノ鳥島の日の出、日の入り時刻
 プログラムの動作確認です。日の出日の入り時刻が計算サイトと同じ値になっているので大丈夫そうです。これなら補正無し(0.0Hr)でいけるはずです。

▼夕焼け(朝焼け)デモ
夕焼け効果
 日没(日の出)時刻付近で照明が赤くなります。

◆まとめ
 これで年間を通して無調整で運転出来るようになったと思います。

 見掛けは何てことないボトルアクアリウムですが、沖ノ鳥島の日差しを再現していて夕焼けのデモもあります。なかなかロマンがあり、かつ実用的だと思います。

 今回の修正をやって感じたことがあります。「日本には美しい四季の変化があり、」とよく言われますが、日照時間の変化はかなりのもので、最短と最長の比率は約1.5倍もあります。これはかなり激しい変化だと思います。現代人にはあまり苦にならないかも知れませんが、昔の人の暮らしに大きな影響を与えたんでしょうね。

▼ついでにエビ君
ミナミヌマエビ
 ミナミヌマエビです。うちに来て2ケ月半経ちました。寿命は約1年らしいのですが、長生きして欲しいです。 

ダイソーのLED電球を改造したアクアリウムライトの製作(続編)

 少し前の記事で、ダイソーのLED電球を改造したアクアリウムライトを作りました。これは、すごいローコストで作れて良いのですが、電球色のLEDなので、水草の色が黄ばんで見えるのが残念でした。

 そういう不満を解消するためにAliExpressからテレビのバックライト用の白色パワーLEDを購入しました。これなら水草の色が鮮やかに見えるはずです。

 ということで、パーツが揃ったのでもう一度アクアリウムライトを作りました。以前の物を改造してもいいのですが、素材はたった100円なので、新たにもう一つ作ることにしました。

▼ダイソーのUSB LED電球の基板
ダイソーのLED電球の基板
 電球を分解して基板を取り出します。元々あったLEDは不要なので取り外しますが、電流制限抵抗 (18Ω) は残してそのまま使います。斜線でハッチングした部分の基板は、放熱用の空気の通路を確保するために取り除きます。

▼使用するパワーLED
パワーLED
 右がダイソーのUSB LED電球に付いていたLED。左がAliExpressで買った、これから取り付けるLEDです。

▼基板加工、LED取り付け (写真の電線は点灯テスト用です)
基板を加工
 新しいLEDをはんだ付けした状態です。LEDの熱を効率良くヒートシンクに伝えるため、LEDのアノードが外周側に接続されるように取り付けています。
 ちなみに、オリジナルのダイソーのLED電球は、LEDの放熱用の端子が電流制限抵抗側に接続されていて、放熱を全く考えていない設計になっていました。

▼センター放熱版はんだ付け
センターのヒートシンクを付けた
 中央の穴に厚さ0.1mmの銅板を丸めてはんだ付けします。外周側には均熱用にφ1.6mmの銅線をリング状にしてはんだ付けしました。

▼アウター放熱板はんだ付け
アウターのヒートシンクを付けた
 外周側に銅板をはんだ付けし、スリットを入れて放熱効果を高めます。センター側もスリットを入れて放熱フィンにします。

 また、補助照明用の赤色LED(60mA)なども取り付け、配線を行っています。

▼ケースに収容
ケースをかぶせれば完成
 そのままだと見てくれが悪いし、そもそも+5Vが露出しているの危ないのでケース(ダイソーのLED電球のカバー)に入れます。

▼完成
新 旧(ダイソーの電球色LED)
 左が今回作った物、右がダイソーの電球色LEDを使った物です。ちょっと白過ぎるかも知れませんが涼しげな緑が楽しめるようになりました。

▼照度測定
照度測定
 12835ルクスです。これまでの照明は6000ルクスくらいだったので照度が倍になりました。

◆まとめ
 これでボトルアクアリウム用の照明が完成しました。この照明に替えて数日経ちましたが、照度が上がった効果で植物の元気さが明らかに違います。ここまでやって良かったです。

 ちなみに照明の制御にはArduinoで作った日の出/日の入り時刻同期タイマーを使っています。

 なお、アウター側の放熱フィンの根元の温度は50℃程度に収まっており、これくらいならLEDの寿命への影響は少ないと思います。ちなみにセンター側の放熱フィンの根元の温度は60℃を超えています。これは主に電流制限抵抗の発熱によるものですが、抵抗は高温になっても問題無いのでこの程度なら大丈夫だと思います。

AliExpressからSMDタイプのパワーLEDが届いた

 ダイソーのLED型電球を改造したアクアリウムライトを作りましたが、電球色なのが気に入りません。LEDを白色の物に交換すればいいのですが、国内には適当な物が見つかりませんでした。探してみると、AliExpress に良さそうな物があったので注文しておいたのですが、それが先日届きました。

▼AliExpressの商品の画面
LGのバックライト用SMDパワーLED
 いつまであるか判りませんが、AliExpress の実際のページはこちら

 LG製の 3528 のSMDパッケージのLEDで、パワーは1Wで色温度は7000-10000K、演色性指数はたぶん80。テレビのバックライト用に作られている物らしいです。

 このパワーのLEDが100個で送料込みで 2.43$ とはとんでもない安さです。何か裏があるのでは無いか、と一抹の不安があったのですが、届いたものを調べると、寿命までは判りませんが仕様通りの優れ物でした。ということで、以下その内容を紹介します。

▼届いた3528のパワーLED
LGのバックライト用SMDパワーLED

▼SMDマウンタ用のテープに入っています
SMDパワーLED
 100個分で切断されたテープで送られてきました。送付方法はチャイナ ポストのトラッキング無しの郵便小包です。

 早速特性を測ってみます。パワーを入れるために小さな銅板にはんだ付けし、その銅板を大きなヒートシンクにねじ止めしました。電圧を正確に測るために、電圧端子をはんだ付けで出しておきます。

▼テスト用に接続したパワーLED
ヒートシンクを付けて測定
 アノード側にチップが搭載されているので、そちら側を銅板にはんだ付けしています。写真の奥側の線が電源につながっていて、手前側の線で電圧を測定します。

▼全体
ヒートシンク
 長さが15cmくらいの大きなヒートシンクなので、LEDから見ると無限大放熱板に接続されているようなものです。

▼点灯
測定中
 激しくまぶしいので直視しないように注意します。

 このようにして電圧電流特性を測定しました。その結果を次のグラフに示します。

▼特性
パワーLEDの特性
 LED電流のプロットが測定結果です。今回の測定では0.8Aまで流してみました。ちなみに、仕様上の最大順電流(DC)は350mA(もしくは400mA)となっています。流石に0.8Aも流すとVfは4.1Vくらいまで上昇していますが、これでも壊れないのはたいしたものです。

 右下がりの直線は、電源電圧5Vで電流制限抵抗を 5, 10, 15, 20Ωと変えた場合のロードラインで、LED電流との交点が動作点になります。LEDの電流制限抵抗の値を求める簡易計算式をよく見掛けますが、ちゃんとやりたい場合はこういうグラフを書く必要があります。(もしくはシミュレーション)

◆まとめ
 とんでもなく安いので少し心配だったのですが、ちゃんと使い物になるSMDタイプのパワーLEDが手に入りました。中華マーケット恐るべしです。

 同じ仕様の物が国内で手に入るといいのですが、秋月、千石、マルツ、aitendo あたりをざっと探した限りでは発見できませんでした。ちなみに 3528 のSMD LEDの20mAの物ならあちこちで売られていますが、パワーが入らないので今回の私の用途には使えません。

 このLEDのサイズは国内の呼び方だと 3528 となるはずですが、中華マーケットでは、2835 あるいは1210 とも呼ばれているようです。探す時はこういう番号も検索すると良いと思います。
 
カレンダー
01 | 2018/02 | 03
- - - - 1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 - - -
プロフィール

ラジオペンチ

Author:ラジオペンチ
電子工作を中心としたブログです。たまに近所(東京都稲城市)の話題など。60過ぎて視力や器用さの衰えを感じつつ日々挑戦!
コメントを入れる時にメールアドレスの記入は不要です。なお、非公開コメントは受け付けていません。

記事が気に入ったらクリックを!
最新記事
カテゴリ
最新コメント
リンク
FC2カウンター
検索フォーム
月別アーカイブ
RSSリンクの表示
QRコード
QRコード