充電式エアポンプの自作Ⅰ ― 2025年11月06日 19時25分
自作のリチウムイオン電池のエアポンプが壊れたので
新しいエアポンプを作ろうと部品を集めていました。
部品が集まったので製作に入ります。
リチウムイオン電池１８６５０は前のポンプから流用します。
リチウムイオン電池の充電には手持ちの
TC4056リチウムイオン電池充電モジュールを使います。
アマゾンで数年前に数枚まとめて買ったものです。
モジュール仕様
・入力電圧:DC 5V
・充電終止電圧:4.2V±1％
・最大充電電流:1A
・過放電保護電圧:2.5V
・過電流保護電流:3A
・保護回路:過充電、放電、過電流保護
充電中は赤色LED点灯となり、充電完了する時に、
青色LED点灯に切り替わり充電状態がわかりやすいです。
配置検討が終わったので防水ケースの加工から
始めます。
前と同じタカチ電気工業のケースを使いましたが
ホームページからＤＸＦデータをダウンロード出来るので
助かります。
ＣＡＤデータから１：１縮尺でプリントアウトしてケースに
貼付け穴を開けていきます。
次にバッテリ容量計の穴を開けるための紙を
正面パネルに貼ります。
こんな位置でいいかな？
まずは正面ケースの加工です。
ケースはプラスチックなので簡単に開きます。
丁寧にヤスリで少しずつ削ってピッタリの穴を
開けます。
裏側はこんな感じです。
このままでは防水性が悪いので
プラリペアというプラスチックの溶着補修材で
ケースとＬＥＤのケースをくっつけます。
プラスチックどおしが化学結合して隙間がなくなります。
次は上部のシーソースイッチ部分です。
丸い穴をドリルで連続で開けて
ニッパで切り取り四角い穴に加工します。
プラスチックの大きいバリはルータで削りました。
あとはヤスリで綺麗に仕上げます。
実際にスイッチを入れてみて角穴の大きさを調整します。
ポンプ本体と電池ボックスはＡｌｉＥｘｐｒｅｓｓで
購入しました。
しかしこのサイトは安いですね。
izuyanが海外サイトを使う時の決済方法は PayPal （ペイパル）を使っています。
とても安全で今までトラブルなどは有りません。
ちなみに PayPay（ペイペイ）じゃないので御注意ください。^^;
ケース加工が一番大変です。
後は配線して組み上げていくだけです。
一番楽しい時間かも？
考えていたものが形になるのが面白いですね。
モーター制御の心臓部にはいつも使っている
DCモータドライバＩＣのDRV8832を使います。
もう親指の爪よりも小さいICなので老眼にはきついです。
このままでは小さすぎて使いづらいので変換基板に
実装します。
老眼にはキツイ作業です。（涙）
昔２０１７年に冨士灯器のＦＰ－2000改というエアポンプを
作った時が有ったんですが
これ↓
この時に作ったプリント基板が大量にありましたので
これを使います。
この時のエアポンプはどうなったんじゃい？とツッコミが
入りそうですがこのケースは防水性能が悪くてしばらく使っていたら
中に水が入って壊れてしまいました。
自分がＫiＣＡＤで設計したオリジナルプリント基板なので
izuyanの文字をしっかりといれて有ります。（笑）
回路はデータシートを参考にしています。
組み上がった基板はこんな感じです。
中身の全体はこんな感じです。
使っているケース単体は屋外用の防水ケース（ＩＰ６８）なので
ゴムパッキンでしっかりと水が入らないようになっていて
６ケ所もネジ止めするタイプのケースなので
防水性能は問題ないと思います。
メーカではＩＰ６８（水深１ｍで２４時間水侵入がない防水性）で耐候性。
ただ今回の使い方ではエアの取込口と吐き出し口が有りますので
そこだけは注意です。
エアの吸入口には水が入らないプロテクティブベント（PMF-12FAS)を
使っていますが目詰まりがちょっと心配ですね。
次はベルトクリップを付けるためのサポートを
作ります。
固定用のネジは４ｍｍの皿ネジで、
ベルトクリップの固定には３ｍｍの低頭ネジを
使います。
ベルトクリップを止める穴は２．５ｍｍの穴を開けて
タップを切りました。
防水部分とは別の位置に固定用の穴が空いていますので
内部の防水性に影響はあたえません。。
充電モジュールから充電中ＬＥＤと充電完了ＬＥＤの
配線を取り出して充電状態が判るように正面に
ＬＥＤを取り付けました。
充電中は赤のLEDが点灯します。↓
充電完了すると充電中の赤のLEDが消え
緑のLEDが点灯します。↓
ポンプを動作させるとバッテリ容量計が
点灯します。
このバッテリ容量計もＡｌｉＥｘｐｒｅｓｓで買いましたが
まさか届くまではこんなに大きいとは
夢にも思いませんでした。（笑）
まあしゃあないので取り付けましたが。^^;
このDCモータはＰＷＭ（パルス幅制御駆動）
というパルス制御で駆動しています。
発振パルスのパルス幅を変えてモータの回転速度を
変える方式ですので無段階に回転数を変更できます。
DCモータの回転数を変えるにはモータに加える電圧を上げたり
下げたりするのがてっとり早いのですが電圧を下げると
回転力（トルク）も低下してきます。
このＰＷＭ制御は電圧（電流）をパルス状に与えることで回転を
制御します。
実際の波形を見てみましょう。
モータの両端のLOWモード波形です。ＨＩＧＨモードの波形と
比べてON時間が長いです。
電圧はリチウム電池の3.96Vの電圧が掛かっていますが
常時では無く約４４kHzのパルス状になっています。
ON時間は16.5μｓ
今度はスイッチをＨＩＧＨ側に切換えた波形です。
ON時間が長くＯＦＦ時間が短いですね。
最高回転数に調整するとＯＦＦ時間が無くなります。
ところで実践で使えるエアポンプも
たくさんになりました。（笑）
ヤエンの季節が待ち遠しいな。
by.izuyan
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