作ってしまおう「シーケンサ(４Ｃｈ出力制御装置)」

＜＜管理人よりお知らせ＞＞
２００６／０４に「簡易ＰＩＣシーケンサＫｉｔ」がバージョンアップし「簡易ＰＩＣシーケンサキットVer.2」となりました。
詳しくはこちらをクリック（またはページを下にスクロール）→ 「簡易ＰＩＣシーケンサキットVer.2」
※今後このコーナーでのフォローは製品移行に伴い「簡易ＰＩＣシーケンサキットVer.2」とさせて頂きます。

シーケンサ（プログラマブルコントローラ）で周辺機器を制御しよう！
シーケンサ（プログラマブルコントローラ）の簡単な説明はここ　

みなさんは水流・照明などの制御をどのように行っていますか？
コンセントに挿したり抜いたり、スイッチを入れたり切ったり、またはちょっと進んで市販のタイマーを使用して自動化したりしているのではないでしょうか？
実は「小さな海の管理人」も前躊作（配電盤）の中でアナログチックな制御を行っていました。
制作当時はこれはこれで結構便利に使えていたのですが、使って行く上で問題点や不満点がいくつか出てきました。
いくつか例を挙げると
　�@タイマーの音（Ｏｎ/Ｏｆｆ時のリレーの音）が以外と大きい。
　�Aタイマーの時間設定を変更するのが大変（設置場所の問題もあるのですが）
　�B制御盤の筐体が大きい割に制御できる系統が少ない
など、贅沢といえば贅沢なのですがこれを解決する方法がないものかと考えていました。
水槽を設置した当時はメタハラ１灯、蛍光灯１灯、ポンプ２台の構成でしたので何とかなっていたのですが、だんだんと欲が出てきて機器を買い足し現在はメタハラ２灯、蛍光灯４灯、ポンプ４台となりさすがにどうしようもなくなってきました。

そこで配電盤を増設すれば良いのですが場所的な問題があり、またそのままでは能がないので何とか代替え方法がないものとかと考えて行き着いたのが工場のＦＡ（Factory Automation）などで使われているシーケンサ（プログラマブルコントローラ）だったのです。
ただ、市販のシーケンサ（プログラマブルコントローラ）は高価でお金のない管理人はとても手が出せません。
そこで「やることは単純なのだからいっそのこと作ってしまえ」ということになり、シーケンサの試作を行うことにしました。
前置きが長くなりましたが以下制作事例報告です。

１．基本構想　ここでは何Ｃｈをどのように制御したいかを決めておきます。
　１．１　制御Ｃｈ数　 とりあえず４ｃｈ
　１．２　制御回数　　１Ｌｏｏｐあたり１回のＯｎ／Ｏｆｆ動作
　１．３　制御間隔　　１秒単位で設定可能（実際は１分単位くらいで十分）
　１．４　出力機器　　ＡＣ１００Ｖ機器（照明・ポンプなど）を直接制御できること
　　　　　　　　　　　　　（できればメタハラの制御（４００〜５００Ｗの制御）ができること）
　１．５　入力設定　　インターフェースケーブルでＰＣと繋ぎＰＣにより設定可能なこと
　１．６　ケース　　 　 初めてケースに組み込んでみること
　１．７　価格　　　　　そしてなにより安く、確実に制作できること

２．部品の選定および調達準備
　２．１　部品の選定
　　１．の基本構想で洗い出した用件を元に必要な部品の洗い出しをします。
　　１．１〜１．３および１．５を満たすものとして秋月電子通商「簡易ＰＩＣシーケンサＫｉｔ」が機能・価格ともに合致
　　 （と言うよりこのＫｉｔを見つけたから作る気になった）
　　　同Ｋｉｔの仕様
　　　　制御出力：オープンコレクタ４Ｃｈ
　　　　制御入力：ＲＳ−２３２Ｃ接続によるＰＣよりの制御
　　　　制御回数：各Ｃｈ１サイクルあたりＯｎ／Ｏｆｆ１回
　　　　制御間隔：各Ｃｈあたり動作／停止時間を１／１０秒単位で設定可能
　　　とまさにこの制御のためにできたようなＫｉｔなのです。
　　また１．４のＡＣ１００Ｖ機器の制御にはＳＳＲ（ソリッドステートリレー）を使えば電源がシーケンサと共用でき好
　　都合である。（動作電圧５Ｖ〜１６ＶのＳＳＲ例）
　２．２　部品の価格および必要個数（４Ｃｈ制御する場合）
　　・簡易ＰＩＣシーケンサＫｉｔ￥４，３００（制御ソフト・ケーブル付き。基板完成は右写真）
　　・ＳＳＲ　１００Ｖ／４Ａ（＠￥２００）＊３、１００Ｖ／１２Ａ（￥４００）＊１
　　・電源ユニット（５Ｖ１Ａ、１２Ｖ０．５Ａ）￥１、０００〜
　　・ＡＣコンセント（＠￥１００）＊４ 　・ＡＣプラグ（￥４００）＊１
　　 （注：耐圧１２Ａ以上のものを購入してください）
　　・表示用発光ダイオード抵抗付き（＠￥１００〜）＊５
　　・ヒューズボックス・ヒューズ（￥１００〜）＊１
　　 （注：安全性を見越して耐圧１０Ａのヒューズを購入してください）
　　・収納用ケース（￥１，０００〜）＊１
　　・その他（ビス・ナット・配線材など）＊少々

３．工作に必要な工具類
　「小さな海」では以下の工具を使いました。（工具セットイメージ）
　　・ドライバー　・ニッパ　・ラジオペンチ　・半田ゴテ＆半田　・デジタルテスター　・カッター　・ルーペ （なくても可）
　　・電気ドリル　・ハンドニブラ　・リーマー

４．部品の買い出しです。
　晴れた日を利用して東京地区なら秋葉原、大阪地区では日本橋あたりですべのものが揃います。
　インターネットの通信販売でもＫｉｔの購入は可能

５．さあ、組立です。
　　パーツと組み立て後の写真です。使用部品一覧　組立完了後
　５．１　シーケンサ部部品のハンダ付け
　　　　　Ｋｉｔの中に制作に関する説明がありますのでそちらを参照して各部品を基板にハンダ付けする。
　　　　　（ＩＣやＴＲ・ＬＥＤの向きさえ間違わなければ特に難しいことはありません。火傷注意！）
　５．２　シーケンサ部の動作チェック
　　　　　シーケンサ部に仮の電源とインタフェースケーブルを繋ぎ、ＰＣよりデータを送り込み動作チェック。
　　　　　（動作はシーケンサ基板上のＬＥＤがＰＣで設定したとおりに点滅すれば基本的にＯＫ）
　５．３　シーケンサを入れるケースの加工
　　　　　・まずケースに部品をどのように収納するか図面を書きます。（Ｖｉｓｉｏなどが便利） 図面イメージ
　　　　　・相互に干渉しないように配置が終わったらば、正面・裏面及び底面の図面を印刷します。
　　　　　・印刷された図面を切り取り、裏に両面テープを貼ってケースに張り付け、ケースの穴開け加工を行います。
　　　　　　（出来上がりを左右するので失敗しないように、傷つけないように慎重に行いましょう）
　５．４　ケースにパーツをセットする
　　　　　穴あけの完了したケースにパーツをセット（ねじ止め）します。
　　　　　セットしたパーツ（シーケンサ基板ははずしてあります）
　５．５　電気配線を行う（その１）
　　　　　ＡＣ１００Ｖ周りの配線を行います。（線が太いので大変ですよ）
　　　　　しっかりはんだを付けてまたほかの部分に接触してないかチェックしてください。
　５．６　電気配線を行う（その２）
　　　　　制御線周りの配線を行います。（こっちは線が細いので切らないように）
　５．７　配線のチェック
　　　　説明と見比べながら配線の間違いを十分にチェックする。
　　　　　（特にＡＣ１００Ｖが印加されている部分は十二分にチェックしてください）
　５．８　動作テスト（その１）
　　　　電源を接続し、異常な発熱・臭いが出ないかどうかをチェック。
　　　　（当然なことですが異常な発熱・臭いが出た場合は速やかに電源を切り再度配線のチェックをしてください。）
　５．９　動作テスト（その２）
　　　　ＰＣを接続し、データを設定してＳｔａｒｔボタンを押してちゃんと動作するかチェック。
　　　　（シーケンサ本体は５．２でチェック済みなのでここで動作しない場合は５．５、５．６の配線間違いです。）
　５．１０　シーケンサの完成
　　　　すべてのチェックが無事終了したら、シーケンサの完成です。（右写真）

６．シーケンサの設置。
　設置はパソコンと接続可能なところにご自由にどうぞ。
　設定はケーブルを繋いでＰＣで行います。
　制御用のプログラムもシーケンサキットに含まれています。（制御設定画面例）
　設定用のプログラムの設定方法はこちら。

７．今後の展開
　７．１　常時実行スイッチの設置（プログラムを無視して電源を入れるスイッチ）
　７．２　シーケンサを配電盤内に組み込み、配電盤の無音化を行う（現在はリレー音が大きい）

８．シーケンサを使ってみて気のついたこと。
　・シーケンサ内蔵タイマーの精度がいまいち（月差３分くらいある）。
　・１Ｃｈあたり単動作（Ｏｎ／Ｏｆｆ各１回）のため細かい制御には不向き。
　　（ユニットを複数使用してカスケード化すればある程度解決は可能）
　・高電流ＳＳＲが低電流の負荷では動作しない問題。
　　１２Ａ用のＳＳＲは低電流の負荷（１５Ｗ以下）ではＯｎ動作がうまく行かない。
　　これは予想していたことで高電流ＳＳＲの負荷にはメタハラなどの器具を接続する事で解決。

９．後日談（２号機制作記）
　もう１台作ってしまった。
　今度はいかに小さくできるかに挑戦してみました(100w*40h*140d)フロッピー２枚分より小さいです。
　１号機で問題のあった２点を解決
　　�@１２Ａ制御がＣｈ１しか出来ず、Ｃｈ２〜４は４Ａ止まり。
　　�AＣｈ１が低負荷では動作しなかった。
　全４Ｃｈとも１２Ａ負荷制御が可能となった（だだし各Ｃｈ電流の合計値は１２Ａ以下）
　全４Ｃｈとも低負荷でも動作可能とした。
　ケースも少し立派な2tアルミケースとしてみました。
　これでレタリングが出来れば立派に商品となる（？？？）
　価格は（据え置き……とはなりませんでしたが）約１万円強で出来上がりました。
　さすがにこの大きさが限界で、中身はぎちぎち（↓）です。
　


この後３，４号機と連続して制作しましたが、これは組込用のため基盤剥き出しなので説明は省略させてもらいます。

「簡易ＰＩＣシーケンサキットVer.2」について
２００６／０４に簡易ＰＩＣシーケンサキットがVerUPしました。

主な変更点
（秋月電子HPより抜粋）

Ver.1では正面パネルにはシリアルコネクタとSWが２つのシンプルな構成でしたが、Ver.2になって書くChのスタートSWが追加（４個）されたためにぎやかになりました。


制御基板は部品（シリアル制御回り）が追加されたため、Ver.1より一回り大きくなりました（向かって左がVer.2)


特に�Cのオートスタート機能が搭載されたため、１度セットしてしまえば電源のON/OFFで出力制御を自動的に始めてくれるため
DIY７の『なみこん』と組み合わせた場合、パワーヘッドの簡潔制御がより簡単に行えるようになりました。
コレこそ我々アクア人が待ち望んできた装置ではないでしょうか。

こちらもなみこん同様パネル面のリニューアルを断行した（右側の２台）


上段が今後展開していくシーケンサである。

ご希望の方がおられましたらなみこん同様実費にてお作り致します。
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