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水槽用の反応式CO2発生装置、試運転

 アクアリウムと言うと大げさですが、うちの水草水槽用に製作中の反応式のCO2発生装置の話の続きです。

 以前の記事で基本的な検討が済んだので、自動運転用のソフトと回路を作り、実際の水槽で試運転しながら改良を行ってきました。一応の水準に達したようなので、現在の状態を記事で紹介します。

▼運転中の水槽とCO2添加装置
炭酸ガス発生装置
 左奥が水槽で、手前の透明なトレイに入っているのが反応式のCO2発生装置です。なお、現在は試運転中なので中身が剥き出しですが、最終的にはケースに入れて、すっきりした外観に仕上げる予定です。なお、CO2の発生原理などは以前の記事をご覧ください。

▼配管系統図
反応式炭酸ガス発生装置
 反応槽(重曹の槽)へ水が逆流することがあったので、槽の手前に逆止弁を追加しました。夜間CO2の発生を止めた時に気温が下がると、CO2が水に溶け込む量が増え、反応槽が負圧になって水槽の水が吸い上げられたのではないかと思います。

▼ポンプ駆動回路(クリックで別窓に拡大図)
CO2発生装置の回路図
 ArduinoのCPUを使い、チューブポンプを駆動しています。照明コントローラーから昼夜の信号を使い、夜間はCO2の発生を止めています。

 ソフトはこちら → CO2発生装置のスケッチ (Shift JIS でエンコードしています)

 もう少し完成度が上がったらソフトの解説記事を書く予定ですが、ポイントは下記です。

1) 昼間はチューブポンプを5分間隔で30msだけ動かし、CO2ガスを発生。

2) 前記したように、夜間にポンプを完全に止めると、気温の変化などの影響で反応容器(重曹容器)が負圧になることがありました。対策として逆止弁を入れましたが、ソフトから簡単に出来る対策ということで、夜間はポンプを低頻度で動かす(40分に1回、30ms)ことで、ある程度の圧力を維持するようにしました。
 あと、こうしておくと、逆流に伴い弁が濡れたり乾いたりを繰り返すことが無くなるので、逆止弁のトラブル防止にもなるはずです。

3) 朝になってCO2の発生を再開させる時、反応槽の圧力が下がっているため、水槽へCO2の添加が始まるまで時間が掛かります。そこで朝の立ち上げの時には、まとまった量を反応させることで反応槽の圧力上昇させ、再起動までの時間を短くしています。

 以下、試作機の様子を見て行きます。

▼上から見た図
上から見た写真
 写真上の照明コントローラーでは太陽時の計算を行っているので、ここから昼夜信号を取り出しました。

▼側面
側面写真
 まだ試作なのでブレッドボードで動かしています。なお、回路図はCPU単独動作の状態になっていますが、実際には、「あちゃんでいいの」で動かしています。

▼逆止弁
逆止弁
 水槽の手前に入れた逆止弁です。

 この逆止弁は近所の熱帯魚屋さんで990円で買ったのですが、チューブポンプも同じくらいの値段です。物としての機能や複雑さを考えると、逆止弁のこの値段は納得できないです。

▼炭酸ガスの気泡
発生した泡
 エアー用のストーンを使っています。2 リットルしかない水槽にこの添加量は多すぎるかも知れませんが、様子を見ながら調整していきたいと思います。なお、これくらいの量なら1ケ月は連続運転できる見込みです。

◆まとめ
 以前作った発酵式と比べ、反応式はメンテナンスがすごく楽です。反応量の制御をマイコンで行っているので、細かい調整は簡単に出来ます。その気になれば、照明の強さや水温に応じたCO2添加量の調整なんてのも簡単に出来そうです。ただ、プログラムのバグで短時間に大量のCO2を発生させたりすると危険なので、慎重にプログラムを仕上げて行かないといけません。

 とりあえず、動作としてはこれで大丈夫そうなので、このまましばらく試運転を続け、時期を見て最終型としてまとめたいと思います。その際は、メンテナンス用の液の早送りや回収などの機能も付けたいと思います。

 あと、送液量を液晶に表示して調整可能にする機能があると便利かも知れません。でも、一度設定すればあまり変えることも無さそうだし、プログラムを作るのが面倒なので、そこまでしなくてもいいかなと思ってます。
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市販できるレベルです!

素晴らしい機能の品物が出来上がりそうですね。
最終版が楽しみです。
これに昼夜情報を単独で取得する機能も内蔵すれば単品で販売できる商品です。

近所の熱帯魚屋さんでの逆流防止弁価格は高過ぎます。ニッスイの商品でも200円台で販売されているようです。

ヨドバシの通販では送料無料258円「ニチドウ ワンウエイ 逆流防止弁 [70×20×125]」というのが有りました。
Amazonの中華品なら6個入りでこの位の価格でした。

ew:市販できるレベルです!

mytoshiさん、注目していただいてありがとうございます。

昼夜情報は照明の光を検出しようかと思ったのですが、面倒なのでインターフェイス直結にしました。

CO2添加するような人なら照明の自動点灯くらいやっているでしょうから、明るさセンサー方式も悪くないですね。

No title

長時間停止している間に、二酸化炭素が水に溶けて逆流、なんてことも起こるんですね。
動かしてみて見えてくるものがありますね。

nekosanおはようございます

>動かしてみて見えてくるものがありますね。

そうなんですよね。

記事中に書き洩らしましたが、逆止弁を付けた場合、朝になると重曹のボトルが凹んでました。

No title

この記事で違和感を感じるのはポンプ運転時間が一回30msすなわち0.03秒間では本当にポンプは廻っていますか?、、、。
運転間隔を広げ、もっと運転時間を増やすべきと思います。逆流を防ぎたいのであればビニールパイプを長くして上に高く上げておけばサイホンは切れる。

このポンプはこの目的に適していないと思う。

あまり参考にならないと思いますが、私は以前に使ったものを紹介しておきます(今もスクラップとして残っています)
多分30年くらい前の製品 薬液注入ポンプです、、、理化学機器です。
元論家庭用とか趣味に使う製品でありません。

メーカ   :TOKYO RIKAKIKAI CO,LTD
型式    :MICRO TUBE PUMP MP-3

回転数   :0~20回/分(可変が可能)

チュウブ外形:3mm
    内径:1mm

 回転ローラ:6個


回転ローラ数が多いのは脈流を防ぐためかと思います。

jyoさん、今晩は

このポンプは駆動時間が10msでもその時間に見合った流量になることを実験で確認していて、
http://radiopench.blog96.fc2.com/blog-entry-855.html
少し余裕を持たせて30msで使っています。

あと、紹介していただいたポンプは使ったことがありますが、値段が高いし、性能的にもこういう用途には向いていないと思います。
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