自作!お風呂の満水センサーの作り方(「トランジスタ」の活用方法)

full water sensor

なぜ、お風呂の水位満水センサーを作りたいのか?

これから冬になると、毎日温かいお風呂に入りたくなります。
今は自動でお湯を溜めて、保温までしてくれるお風呂もあります。

しかし、我が家はまだ自分でお湯を溜める方式です。
疲れて帰宅し、お風呂を洗って、お湯を溜めている間に寝てしまうこともしばしば。。。
そうすると気が付いた時にはお風呂があふれて、ガスは止まり、冷たい水が溜まってる始末。。
お風呂

そんな問題を解決するために今回はお風呂の満水センサーを作っていきます。
これはお風呂だけでなく、養殖場で大きな水槽に水を溜める際の水の止め忘れにも使えます!!

また、このセンサーは便利なだけでなく、作成の過程で「トランジスタ」「抵抗」などの電子工作についての理解も深めていきます。

水位満水センサーとは?

満水センサーの「仕組み」について

今回作成する満水センサーは水位が上がってきて満水になるとブザーがなるような仕組みです。
(後々はこの満水センサーとラズパイと繋げて携帯に信号を送るなどの高度な技術が使えるようになりたいのですが、私の今のレベルではこの程度の電子工作がピッタリです。)

満水センサーの「配線図」は下記の通りです。
満水センサー配線図

今回の満水センサーで重要な部品が「トランジスタ」です。
トランジスタは下記のように3本の足がついた部品です。
3本の足には文字の書かれた面を正面として左から
E:エミッタC:コレクタB:ベース
と名前がついています。
トランジスタ仕様

トランジスタはベースからエミッタの間に電流が流れると、コレクタからエミッタに大きな電流が流れるようになっています。(トランジスタにはこの機能があるため「増幅装置」と呼ばれています。)

今回の満水装置でのトランジスタの役割は、「水の中を通電した弱い電流を警報装置をならせる大きな電流に増幅すること」です。
水の中を通電した電流はベースからエミッタに流れます。すると、コレクタからエミッタに警報装置を動かすための大きな電流が流れる仕組みです。今回はトランジスタが1つでは増幅しきれないため2つのトランジスタを連結して使用しました。
※このようにトランジスタを連結させて使う方法を「ダーリントン接続」と言います。

 

「材料」について

今回使用する材料は下記の通りです。

・トランジスタ

 トランジスタ
 型式:2SC1815 × 2個
トランジスタ


トランジスタは電流を増幅する効果があります。
今回はトランジスタの増幅率が1つでは不足するため2つ用意しています。
(トランジスタを複数個購入すると、バラバラにならないようにこのようなテープに固定されて納品されます)

・直流用のブザー

 アクティブブザー(Active Buzzer) × 1個
アクティブブザー

 アクティブブサーは直流電圧を掛けるとブザー音が鳴ります。

注意:同じような形をしたパッシブブザーもありますが、こちらはスピーカーの役割のためブザー音はならないので注意が必要です。

※水位センサーを「養殖場」で使用する場合
最初はお風呂用のブザーとして、防犯用のブザーをダイソーで購入しました。
しかし、お風呂の満水装置としては音が大きすぎるため電子部品セットのブザーに変更しました。
(防犯ブザーの音は大きすぎて近所迷惑です!)
養殖場などでは大きな音がする「防犯ブザー」で作るのがオススメです。

防犯ブサー

・電池ホルダーと電池

 電池ホルダー(2本用) × 1個
 電池 × 2本
電池ホルダー

・クリップ付きコード

 中クリップ付きコード × 4本
中クリップ付きコード

・ブレッドボード

 ブレッドボード  × 1個
 型式:BB-801
ブレッドボード

ブレッドボードなしではんだ付けで作ることもできますが、ブレッドボードがあると非常に簡単に作成できます。

・満水センサー用のボックス

 満水センサー用のケース × 1個
満水センサー用の箱

ダイソーで満水センサー用のケースを購入。
水場での使用がメインになるため防水用のケースは必須です。

・ブレッドボード用の配線

 両端がオスのワイヤー × 6本
ジャンパーワイヤー

※各種電子部品の材料は秋月電子通称通商で購入しました。
(ネットショッピングも可能です。)
URL:秋月電子通商トップページ

 

※「アクティブブザー」と「ブレッドボード用の配線」
は下記のセットを購入して使用しました。

満水センサーの作り方

①ブレッドボードに各種パーツを取り付け

ブレッドボードなので配線は簡単☆
準備したパーツを配線図のイメージ通りにつなげていきます。
水位センサー配線図
↑写真:配線したブレッドボードはこちら)

②防水ボックスの取り付け

配線したブレッドボードを防水用の箱に収納しました。
水位満水センサー完成

③テスト運転(お風呂場で実際に使用)

実際にお風呂で給水してテストをしました。

水位が黄色いコードのところまで到達すると、
赤いコードと黄色いコードの間に電気が通って
「きちんとブザーが鳴りました!!」

ブザー音もお風呂場からテレビを見ているリビングでもしっかり聞こえました!
(近所迷惑にもならないちょうど良い音量でした。)

これで我が家はお風呂が満水であふれることはなくなりました☆

バス水位センサーテスト(↑写真:お風呂給水時の様子)

まとめ

電子工作第1弾のLEDライトに引き続き、第2弾はお風呂の満水センサーを自作しました!
第1弾の記事はこちら
完成自作LEDライト超便利!自作のLED照明の作り方(「抵抗」と「LED」の活用方法)

今回の作品は実用性が高く、実際の生活で使える超便利なモノに仕上がりました!

今後はラズパイなどと連動させた高度なIOTにもチャレンジしていきます。

~参考書籍~
・楽しく工作をしながら電気の基礎をしっかり習得
電子工作の職人技 高瀬 和則 著 技術評論社

 

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