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冷蔵庫開閉タイマ/カウンタの製作 アーカイブ

2011年12月20日

-100円ショップを活用する-冷蔵庫開閉タイマ/カウンタの製作(1)

 一般家庭における電力消費の約16%は冷蔵庫によるものであり、エアコン(約25%)および照明(約16%)と並んで大きな割合を占めています(出典:資源エネルギー庁、エネルギー白書2006年版)。そこで、冷蔵庫の使用に際して節電意識を啓発するための冷蔵庫開閉タイマ/カウンタを、100円ショップの商品を活用して製作しました。

 冷蔵庫開閉タイマ/カウンタ(以下、本装置)の外観を図1に、構成の概略を図2に示します。本装置では、100円ショップで販売されている歩数計及びストップウォッチを活用しており、それらにタイマIC(555)を用いた簡単な回路および扉の開閉を検知するマイクロスイッチを付け加えた構成となっています。
 冷蔵庫の消費電力は、扉を開ける回数および扉を開けている時間に依存して増加すると考えられますので、本装置では、歩数計をカウンタとして、ストップウォッチをタイマとして、それぞれ用いて、冷蔵庫開閉タイマ/カウンタを製作しました。すなわち、歩数計で冷蔵庫の扉を開けた回数を、ストップウォッチで冷蔵庫の扉が開いている時間を、それぞれ計測しています。


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図1 冷蔵庫開閉タイマの外観


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図2 冷蔵庫開閉タイマの構成の概略

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2011年12月28日

-100円ショップを活用する-冷蔵庫開閉タイマ/カウンタの製作(2)

 そのような機能を実現するために、図6に示す回路を考えました。図7に示すように、歩数計の棒状端子およびバネ状端子から適当な導線(本稿ではAWG28のジュンフロン線)を外部に出し、また、棒状端子は上下に動かないようにテープで固定します。導線は双極双投(DPDT, Double Pole Double Through)のマイクロスイッチ(米Cherry(チェリー), E19-50H)の1回路分に接続しました。なお、歩数計の内蔵電池の脇に、購入時に電池絶縁シートが挿入されている隙間がありますので、この隙間から導線を外部に出せば、歩数計のケースはきちんと閉まります。
 

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図6 冷蔵庫開閉カウンタ部の回路

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2012年1月16日

-100円ショップを活用する-冷蔵庫開閉タイマ/カウンタの製作(3)


 マイクロスイッチのレバーを普通に(つまり故意にゆっくりではなく)操作して、接点がNOとNCの間を切り替わる際に要する時間、すなわちNOおよびNC端子の電圧が一瞬0Vになっている時間は、図13(前回掲載)に示すように、おおよそ10ms程度以下と極めて短い時間でした。そして、0Vになっている時間がこのように極めて短時間の場合には、このようなパルスを直接ストップウォッチに入力しても、ストップウォッチの仕様上、それは立ち上がりエッジとして認識されません。
 そこで、図10(前回掲載)では、NOおよびNC端子の後段に、タイマIC「555」を用いたワンショット(単安定)・マルチバイブレータを追加して、より長いパルス幅を作り出しています。マイクロスイッチのレバーを故意にゆっくりと操作して確認したところ、パルス幅が100ms程度であれば確実にストップウォッチが動作しましたので、10ms程度以下の極めて短いパルス幅から、100ms程度の長いパルス幅を得るワンショット・マルチバイブレータを用いることとしました。

 図14に、ワンショット・マルチバイブレータの入力(2ピン)および出力(3ピン)における電圧変化の概略を示します。マイクロスイッチのNOおよびNC端子から出力される約10ms幅のパルスが、ワンショット・マルチバイブレータの2ピンに入力されます。ワンショット・マルチバイブレータでは、パルスの立ち下がりを検出して、3ピンから約100ms幅のパルスを出力します。この出力パルス幅 TH は、555の8ピン-7ピン間の抵抗の抵抗値 R [Ω] および6ピン-1ピン間のコンデンサの静電容量 C [F]によって、TH =1.1RC [sec] と決定されます。図10では、パルス幅を100ms程度とするために、100kΩの炭素皮膜抵抗と1μFの積層セラミック・コンデンサを用いています。


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図14 ワンショット・マルチバイブレータの入出力における電圧変化の概略

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