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2022/05/16
室内水耕栽培で欠かせない制御機器といえば、「水流ポンプ」です。色々なスペックの水流ポンプが市販で買えるようになりましたが、初めて買うような製品は自作水耕栽培システムに組み込んで使う前に一度単品で予備動作を確認しておきたい、という思われる方が多いと思います。今回はAmazonで購入してみたミニ水流ポンプの簡単な動作予備実験を試したときのセットアップの話です。
LEDGLE 水中ポンプ DC12V ソリッドステートリレー 単相DCDC制御 SSR-25DD シーエムワイセレクト 12V水中ポンプ 超小型Bタイプ ミニ水流ポンプの購入〜動作確認回路の準備
先日、アマゾンでセール品を勢いだけで買ってしまった水中ポンプは以下の通りです。ポンプ実機の予備動作の結果を踏まえて、水耕栽培装着のパーツ配置やホースの長さなど色々なレイアウトを決めていく流れになりますが、その前段階のデータを取ることは割と重要な作業です。まず、ポンプ単品の予備動作テストを行うためには、簡単な電源とスイッチ機器を準備・作成する必要があります。後々、揚力不足で水が上手く汲み上がらない...とならないように、装置の重要部品のスペックは実機で良く確認しておきたいところです。なお今回の水中ポンプの定格消費電力は、3〜4Wと少々パワー不足が否めませんが、ちゃんと装置で使えるようにするのが腕の見せどころ...というかDIYの楽しい側面です。最終的にはArduinoのようなシングルボードコンピュータによる全自動式のDIY水耕栽培装置を目指しますので、3.3〜5Vの入力信号でポンプの動作を切り替える必要があります。ポンプ自体は12VDC駆動ですので、そのままだとマイコンなどから直接ポンプの動作を切り替えることができません。ちょうど昔買ったソリッドステートリレー(「 ソリッドステートリレー 単相DCDC制御 SSR-25DD 」)と、ご無沙汰のArduinoがあったので、これでポンプのON・OFFを切り替えて使います。ポンプの定格電流もさほど高くないので、最悪スイッチだけあれば、直接ポンプをON/OFFすることで単品チェックも出来そうですが、自動化を見据えたセットアップに近づけた構成にしております。電源ですが定電圧電源があればベストですが、ここでは12VDCアダプターで2A定格のものを電源として利用します。ブレッドボードボード上にこれらの電源周りを載せると以下の写真な感じです。入出用のリザーバータンクはペットボトルを使います。ペットボトルの蓋に穴を開けて、そこからホースチューブを固定します。ペットボトルの蓋は結構丈夫で、ハンドドリルやカッターナイフグリグリとホースが挿入できるサイズまで拡げます。仕上がりは汚いですが、テストなのでさほど気合を入れなくても漏れなければ良いでしょう。どうせあとでグルーガンで隙間ごと固定しますし...。ポンプの給水口・排水口の径に併せて購入したチューブに先程のペットボトルの蓋を取り付けます。給水口側の蓋はペットボトルの底の水を汲み出せるように20cmほど引き出します。排水口側は特にホースの引き出しを深くする必要はないので、適当な長さで固定します。とりあえずこれでペットボトルにそのまま脱着可能な即席ホースが2本出来ました。このまま気密性状態のペットボトルを取り付けてポンプ動作させてしまうと、内部が負圧/加圧になってペットボトルがベコベコに凹むなどしてしまうので、対策に何処かにベント穴を開けます。軽い気持ちで、キャップに2mm径の穴を開けてみました(後にこの穴は不要で埋め直すことになりますが...)。このホースを水流ポンプへ取り付けます。給水口・排水口ともΦ8の呼び径ですので、規格が合っていれば水漏れを気にせずそのまま取り付けることができます。最悪水漏れしても、水中ポンプ自体は耐水性があるので他の電気部品のような心配はいりません。ということで、ポンプ側と電源側を接続させて試験セット第一弾の準備完了です。
LEDGLE 水中ポンプ DC12V ソリッドステートリレー 単相DCDC制御 SSR-25DD シーエムワイセレクト 12V水中ポンプ 超小型Bタイプ ポンプの動作確認
先程の簡単な流水システムが機能するか確かめたのですが、結論からいうとポンプのスイッチONにしても全く給水口してくれません。...ポンプの圧倒的なパワー不足です。ポンプとタンクとの接続状態を良く確認すると、取り出す水とポンプとの距離が有りすぎるのがどうやら原因のようです。3〜4W程度のポンプではやはりパワー不足は否めず、ペットボトルを縦置きにしてしまうだけでも水を汲み上げることすらも出来ないようで、水耕栽培装置へのタンクの取り付け位置はここから色々と悩みどころかも知れません。とりあえず給水口側のホースの長さはギリギリまで給水口に近づけるように改良します。元々「水中ポンプ」という商品ですので、給水用のリザーバータンクの中に設置することを前提に考えられているようです。このため取り込める水は給水口に接しているか、もしくはごく近傍に存在している必要がありそうです。あと念の為に、排水側のホースの長さも切り詰めましたが、こちらの長さはあまり影響なさそうです。ペットボトルもできるだけポンプへの距離を近づけるため、横付けできるように倒した状態で利用できるように改造します。キャップに開けたベント穴も不要になったので塞ぎます。最終的に改良したレイアウトとして、以下のようにするとこの水中ポンプからでも水を輸送できるようになりました。水耕栽培装置でポンプのパワー不足を感じたら、給水口側と給水タンクとの距離を短くするなどの対策が必要であることが今回分かりました。一方で、給水口タンクとポンプとの距離がどうしてもほしいときには、パワーの弱い水流ポンプを選択してしまうのは厳しいので、その場合、「 シーエムワイセレクト 12V水中ポンプ 超小型Bタイプ 」のようなもっと出力電力の大きなポンプを採用する必要があるでしょう。パワーが増してくると電源も容量の大きな機器に変更する必要があるため、予算と相談しながら水耕栽培装置の設計していくことになりそうです。次回はホースからミスト噴射できるかを考えていく予定です。
