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20107月16

ペルチェクーラー「小雪」の温調基盤

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先日、水冷ヘッドが生まれ変わったペルチェクーラー「小雪」をご紹介しましたが、この際、温度調整基盤も専用に作り直そう!と言うことで、先日から情報収集してました。なんせ、電気の修理はプロでも、電気の回路設計はド素人なので♪

すると、回路に疎い僕でも判りやすいページに辿り着きました。
ファンコンを作ろう!(3/5)|へっぽこプログラマのページ
なるほど。こうやって回路を組むのね。

で、これをベースに、僕のペルチェクーラー向けの回路を考えてみました。

ペルチェクーラーの温調回路

もちろんこれは温調基盤部だけなので、右側のリレー部には別途ペルチェを通電するためのリレーと配線が必要です。

サーミスタTHは俗に103JTと呼ばれる10KΩ(25℃)のものを使用しました。

温度調整ボリューム周りは、サーミスタ10KΩに合わせて20~30℃程度を可変できるように、5KΩの可変抵抗(VR)と8.2KΩ(R3)を組み合わせてみました。サーミスタの温度特性(PDF)を元に計算したつもり。

また、ヒステリシス(オンオフの駆動マージン)は0.5℃を目指しました。今まで搭載していたノートパソコン組み込み用温調ボードはどんなに改造しても僕の頭じゃ2℃が限界でしたが、今回 はせっかくの自作なのでここは絶対に譲れないと決めてました。で、サーミスタの温度特性を片手にへっぽこプログラマさんのページでせっせと計算した結果、R5には2.2MΩあたりを入れたら良いんちゃうの?と結論付けました。

で、今回はNJM2403と言うコンパレータIC(2点の電圧比較によりオンとオフを得るIC)を使ってみたのですが、これの良いところは、出力電流が大きいので、リレーが直接駆動でき、回路が単純にできる!と言うところでした♪

が、実際に組むと動かない。。。
調べてみると、ICの出力電流が最大15mA、用意したリレーの駆動電流が16.7mA。。。確かにちょい足らない(汗)
で、結局上図のように、スイッチング用トランジスタを組み込むことに。手元に2SC1815のGRがあったのでそれを。ちっ。このICじゃなくて良かったやん。。。

ちなみにトランジスタのベース抵抗(R6)は、およそリレーを駆動できるだけの最低限の値としました。GRの増幅率がおよそ200~400なので仮に200として、リレーの駆動電流が16.7mAなので約20mAとして、これを満たすためのベース電流が0.1mAですから、12Vから逆算して約120KΩ。ま、100KΩでちょい多めに流しても良いかな、と。(厳密にはトランジスタ自体にも0.6V程度の電圧降下があるけど、そこまで厳密には出してない)

いざ通電。おぉ!とりあえずリレーは駆動しただわ♪
とは言え、ギャギャギャギャ・・・・。激しいチャタリング発生(曝)
すかさずネット徘徊。。。答えに辿り着かず。。。
仕方が無いので、無い知恵絞ってあちこちにコンデンサを入れてみた。すると、ヒステリシス用2.2MΩ(R5)に並列に1μFのコンデンサ(C3)を入れるのが最も具合が良いことを発見。これで良いのかどうか知らんけど、とりあえず用件満たすからOKと言うことに(笑)

そうして完成したのがこれです♪

実際に組みあげた温調基盤

苦労したのは、スペースの都合上、基盤4×18ピッチ内に収めなきゃあかんかったこと。また、パーツの裏付けや、1ホールへ複数のパーツの脚を放り込むのは負けた気がするので、そんな可笑しなポリシーも貫きつつ(曝)、やむなくICの未使用の脚をカットしたり、ジャンパーが数箇所発生したりしました。
うむむ。不恰好だなぁ。。。ま、見なかったことにしよう♪

で、実際に小雪に組み込んでみたところ。

新温調基盤を搭載したペルチェクーラー「小雪」

しばらく監視したら、ヒステリシスは約0.3℃でした。要するに、25℃に設定したら、25.3℃でオンになり、25℃でオフになる、と言う感じ。おぉ!素晴らしい♪
でも計算では0.5℃のはずなんだけど(汗)。チャタリング防止にR5に並列に入れた1μFのせいかな?
で、試しにこれを2.2μFにしてみたら更に敏感になりました(曝)。0.1℃あるかないかでカチャカチャリレーが切り替わります。うーん。。。これは不味い。で、1μFに戻す(笑)
回路理論が判らないので、深追いはしない♪

とりあえず、満足のいく仕様に仕上がりました。
コンパレータICも80円くらいだし、パーツ代全部足しても数百円くらいです♪
ペルチェクーラーの自作をご検討の方は、ちょっと頼りないけど参考にしてみてください。もちろん、保証はしませんので自己責任で♪
でもちゃんと動いてますよ(汗)
あとは、親切な方から修正案を待つだけ(曝)

この時期、ペルチェクーラー「小雪」のページには国内外からかなりのアクセスがあるんですが、多分ほとんどが温調基盤でつまづくんだろうなぁ、と以前から残念に思ってました。でもこれで少しは悩みも解消できたかしら?

あ。そうそう。
前回、水冷ヘッドがかなり省スペース化されたので、今回、デジタル水温計が筐体埋め込みになりました♪
ちょっと格好良くなったでしょ?

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