芝生×IoT

２月１６日（日）

 

「芝生×ＩｏＴ」

 

前回は迷って、迷って、迷って・・・
行き先を見失いつつありましたが・・・（汗）

 

3.3V側の動作確認までは完了出来ましたね。

 

さて今回は・・・、
5V側の動作、なかでもソレノイド（水電磁弁）が動かず止まっていたので、
どうすれば動くようになるのかを検証しながら改良していきます。　っが、

 

まぁ、タイトルにもある通り・・・(苦笑）
先に言っちゃってますがぁ・・・、

 

 

ついに・・・、

 

ついに・・・、

 

ついに・・・、

 

完成しましたぁーー！！

 

 

アントニオ猪木氏の言葉通り、
迷わず行ったら、わかったさっ！！(笑)

 

ってことで、

 

何が問題だったのか？
どうしたら動いたのか？

 

ご紹介いたしますね。

 

今回は、動作検証の様子を動画にて紹介しております。

 

お楽しみに。

 

 

 

 

ソレノイドが動かなかった原因は？

 

原因は１つではなく複数の原因が絡んでおり、原因を特定するまでに時間が掛かってしまった。

 

もしかしたら、変える必要もない所も変えてしまったかもしれないが・・・（汗）
最終的には動いたので・・・、良しとしようかね。

 

 

まずは修正前の配線状態を。

 

右下の赤枠内が今回の問題の個所。

 

 

双方向ロジックレベル変換モジュールから右下に伸びる2本のカーボン抵抗器。

 

この抵抗器は10KΩを使用していたが、
オームの法則の計算式に当てはめてみると・・・。

 

改めてオームの法則の式を。
「電位差V ＝ 電気抵抗R × 電流I」

 

双方向ロジックレベル変換モジュールからは5Vが出力される。
そして、抵抗は10KΩ。

 

つまり、
5V = 10000Ω × 電流I
電流I = 5V / 10000Ω
電流I = 0.0005A

 

0.5mA（ミリアンペア）？！

 

これって・・・？　いいの・・・？？

 

恐らく・・・、
電気が流れていないに等しい値では？！

 

 

そこで、前々回に交換したMOSFET（2SK4017）のデータシートを確認してみる。
「ゲートしきい値電圧」は1.3V～2.5Vとなっているが、電流の表記は見当たらない・・・。

 

0.5mAでは、流れてないに等しいし、5Vもまずいよね・・・（汗）

 

 

まずはここを変えてみた。
12Vを5Vに降圧しているDCDCコンバータ（M78AR05-0.5）は0.5Aを出力するとデータシート上はある（同じ3.3V版は1A出てたけどね・・・）。

 

5Vを2.5Vに変換し更に電流を半分の0.25Aにする為に、再度オームの法則で・・。

 

5V = 電気抵抗R × 0.25A
電気抵抗R = 5V / 0.25A
電気抵抗R = 20Ω

 

これではNGで、合成抵抗Rを求める必要がある。

 

つまり、5V 0.5Aの電圧　電流を半分にするのだから、
MOSFET（2SK4017）に2.5V 0.25mAを通す為に、
残り半分の2.5V 0.25mAを抵抗器で消費しなくてはいけない。

 

合成抵抗R = 5V / 0.25A
= 2.5V / 0.25A + 2.5V / 0.25A
= 10[Ω] + 10[Ω]

 

すると、10Ωの抵抗器を介せばMOSFET（2SK4017）に2.5V 0.25mAを流すことが可能になる。

 

 

あぁ、前回しっかりオームの法則を勉強していてよかった。
非常に役にたったよー！！

 

 

しかし、
10Ωなんていうちょうどよい抵抗器は手持ちにない・・・（汗）

 

仕方ないので、前回購入した7.5Ωのカーボン抵抗を使ってみた。

 

これで、MOSFETのゲートにはそれなりの電圧がかかり、ゲートが開いて電気がソレノイドに流れるはずなのだが・・・。

 

 

結果として、
これだけでは動かなかった・・・（涙）

 

 

 

では、次に疑う個所はソレノイド自体に12Vが掛かっているのか？

 

先の変更でゲートは開いているはず。
なのにソレノイドが動かないのは、ソレノイド自体に12Vが来ていないのでは？　と考えた。

 

そこで電圧測定器で計測すると、案の定ソレノイド自体に流れてはいなかったのだ。

 

ではなぜ流れないのか？？

 

実はプラス電流自体はソレノイドまで来ている。
でも、MOSFETにてマイナス側に流れていく電気を止めているので動かないようになっている。

 

そう、疑う個所はマイナス側に電気が流れて行ってないのでは？

 

先の写真の赤枠の中の左下側に白いリード線があるが、これがMOSFETからマイナス側（GND）に繋がっている。はず

 

回路図上もちゃんとつながっているが、繋げているGNDはDCDCコンバータ（M78AR05-0.5）のGNDにしていた。

 

 

12Vの電気なので、
これがいけないのでは？と思い、繋げるGNDを電源ON/OFFするトグルスイッチのマイナス側に接続してみた。
ここらか12Vのプラス電源が来ているからね・・・。

 

さぁ、これで行けるのか・・・？

 

 

仮結線にてテストを行うと・・・、
「カチッ」　っとなったぞ！！

 

う、動いたー！！

 

 

ホッとしたところで、ちょうどお昼ご飯の時間になったので、
お昼ご飯の準備に入り、家族でお昼休憩を取る・・・、

 

が・・・。

 

 

 

 

 

 

悪夢はふたたび

 

さぁ、ソレノイドの動作が確認できたので、
全て接続して再度すべての動作確認を行ってみると・・。

 

へっ？
ソレノイドが動かなくなっているではないか？？

 

なぜだ？お昼ご飯を食べたからか？　そんなわけないか

 

冷静になり、次に疑ったのはここ。

 

赤枠内にある青枠のカーボン抵抗。

 

これは、MOSFETのゲートを閉じる時に、電圧を抜いた後に確実に0Vとするために結線している抵抗器だ。

 

先駆者たちも結線していたし、様々な情報を拝見しても、この抵抗器の存在は必ず必要だと記載されていたんだけど・・・。

 

念のため、この抵抗器を外して動作確認すると・・・、ちゃんと動いてくれたぞ。

 

やはり、この抵抗器が邪魔をしていたようだね。
OFFするとソレノイドが閉じる動作（音）もちゃんとしてるし、無くても問題ないよね・・・。

 

 

それにしても、
なぜお昼ご飯を食べたら動かなくなったのか？？

 

 

前章にてこんな事が・・・。
「仮結線にてテストを行うと・・・、」

 

そう、仮で繋いでたので、この抵抗器が繋がっていなかったのかな？？（大汗）

 

 

まぁ、
いずれにしても、これで基板作製は完了！とします。

 

 

最終的な基盤と回路図です。

 

それにしても配線がぐちゃぐちゃで、スイッチ操作がしにくそうだねぇ・・・（苦笑）

 

 

 

 

 

 

Blynkとの連携テスト

 

Blynkの画面には、前回までに感雨センサ検知状況がわかるように、
雨を検知したら光るようにLEDを追加したが、
今回はその感雨センサの値も見えるようにしてみた。

 

 

ここまでアイテムを追加してもまだまだ＜無料の範囲＞。
恐るべしBlynk。

 

 

さて、
以下の動画は基板上の各スイッチ（電圧計、即時散水SW、,夏モードSW）、感雨センサ、LINE通知etc　と、
Blynk（スマホ）との連携をテストしたもの。

 

どんな感じに動作するのか・・・。

 

どうぞご覧ください。

 

・デジタル電圧計はスイッチ押下時のみ表示。

 

・夏モードSWをONすると、基板上のLEDが点灯、
　同時にBlynk側のLEDが点灯。

 

　夏モードSWをOFFすると、基板上とBlynk側のLEDが消灯する。

 

 

・即時散水SWをONすると、Blynk側のLEDが点灯。
　同時に散水が開始されたことを知らせるLINEが通知される。

 

　OFFするとLED消灯と同時に散水が停止したことを知らせるLINEが通知される。

 

　Blynk側の散水ボタンをON/OFFした時も同じ動作をするようになっている。

 

 

・感雨センサが雨（水）を感知すると、Blynk側のLEDが点灯し、
　センサ値が表示される。
　水をふき取ると、LEDが消灯し、センサ値も変わる。
　ただし、感雨センサは「夏モードON」になっていないと動作しないので、「夏モードOFF」の時に雨が降っても感知しません。（夏モードOFFの時には、感雨センサの電源が入らない様にしている）

 

以上が基盤とBlynkとの連携テストの様子。

 

まったく問題なしですね。

 

これで、
散水のために庭に出る必要もなく、スマホからボタン一つで散水が可能になる。

 

しかも・・・、
世界中のどこにいてもボタン一つで散水が可能なのだ。
旅行先でも、出張先でも、電車に乗ってても・・・、
ネットにつながる場所ならいつでもどこでも。

 

急いで外出したいが、散水しないとって時にも　そんな時あるか？
スマホでポチッとすれば・・・。

 

ただし・・・、
止めることを忘れないようにしないと・・・、ね。

 

 

 

 

 

 

 

最後に

ようやく、ここまで来ましたね。
やっとかな？

 

本来ならば、ホース繋いで実際に散水する所まで確認したかったが、
本日はあいにくの天気（雨）のため、外での作業を断念。

 

散水部の残りは、ソーラーパネルの土台が出来れば、
あとは庭に設置するのみだね。

 

来週はソーラーパネルの設置と散水テストをしてみたい。

 

次の題材は、
センサー部を同様にバッテリーからの電源で動作させるように変更する事。

 

 

センサー部の動作自体は既に完成しているから、
次こそは基板上に効率よく、奇麗に組み上げたいね・・・（汗）

 

 

完全完成までもう少し。

 

止まらず、走り抜けたいと思います！

 

 

もう、迷わず行くよ！

 

 

闘え、ボンビーリーマン！
負けるな、ボンビーリーマン！
常緑のために！

 

 

#芝生#常緑#ボンビーリーマン
#IoT