【水位センサー】Amazonで約400円!自動水位計を組み立てる方法[配線図/自作/回路図/原理の解説]

格安の水位センサーを組み立てて、リレー回路の作り方を解説する記事

アクアリウム、水耕栽培で水位が減ったときに自動ポンプを動かしたい…。
そんなときに役立つ格安のセンサーの組み立て方を紹介します。

  • 水関係で自動化を図りたい
  • 水量に合わせて、電化製品を動かしたい
  • 水が減ったら、ポンプを動かしたり
  • その逆で、水が増えたら電磁弁を開いて排水とか
  • 格安で出来ます

ということで、例の如く写真をたっぷりで組み立て方を説明しましょう。
Amazonの格安水位センサーを用いて、電子工作をしてポンプを動かせるようにしたいと思います。

注意
以下、電気的な知識が必要な作業です。
知識がないままに作業を進めると、感電・火災などの可能性があります。
知識がある方のみ作業をお願いします。
もし、電気的な知識を安全にしっかり身に着けたいときは、第二種電気工事士の資格を取得することをオススメします。素人でも数カ月で国家資格が取れると思います!家のDIYにも使えるし!

水位センサーとは

まず、水位センサーとは何かということについてさくっと説明します。

水位センサーは、その名前の通り、水位を調べるセンサー。
ですが、この記事ではさらに、電化製品を動かしたり、停止させたりすることができる装置として紹介します。

例えば、

  • 水槽の水が一定以上になるとポンプを動かす
  • 逆に水が減りすぎたから、外部のポンプを動かして、水を追加

なんてことができます。

 

どうやって水位を感知するの?

以下の2つが一般的。

  • フロートスイッチ
  • フロートレススイッチ(電極)
さくっと軽くだけ説明します。

フロートスイッチ

フロートとは、浮きのこと。
浮きが上にあるのか、下になるのか、これをスイッチとして使うものがフロートスイッチ。

例えば…フロートスイッチを水面付近に設置。

水が上まで上がってきたら、フロートが浮かぶ。下がってきたら、下に移動する。
上にある時をONにして、下にある時をOFF。こんな感じで水量を判断するスイッチにします。

ちなみに、電気的ではないけど、水栓トイレの水を一定まで貯める…ってところにも、フロートの原理が使われています。

フロートレススイッチ

電気が流れるか流れないか、で判断するスイッチ。
2個以上の電極を用意して、電極から電極に電気が流れるかで調べることが多いです。

例えば、電極棒を水面より上に設置。
その場合、空気中に電気の棒が2本あるだけだから、電気は流れない。

そこで水が増加。

両方の電極棒が水没すると、片側の棒から水へ、水からもう片側の棒へ電気が流れる。
棒から棒に電気が流れたからON・・・みたいな感じ。

電気が流れるか流れないかで、水量を判断しています。

以上、さらっと説明終了。以下では、フロートレススイッチの原理のセンサーを使います。

Amazonの格安センサー

Amazonで「水位センサー」とか「水位検出センサー」で調べると出てきました。

1つ買うだけで組み立てられるキットになっています。
既にプログラミング済で、物理的に組み立てればそれで完成。

2018年7月現在、高くて900円くらい。安い物は403円でした。

 

ということで、403円のキットをポチった結果がこちらです。

Amazonで購入した水位センサー

ちなみに、自作が不安だーって方には、完成済のキットもありますよ!

それでは、配線図を書いて、実際に電線を取り付ける作業をしていきましょう!

 

配線図&少し解説

配線図の掲載と、基板に書かれた番号などを少しだけ解説します。

配線図

こちらが手書きでさくっと書いた配線図になります。

どうぞお納めくださいませ。

▼基本的な配線図

水位センサーの簡易配線図

▼電源をまとめた、シンプルな仕上がりはこちら。以下の作業ではごの配線図通り作業を進めます。

水位センサーの配線図
僕は下の配線図で進めていきます

 

電源

次に基板を見ていきましょう。
Amazonの商品ページに書かれていた情報と基板の情報を照らし合わせていきます。
中国製品は、作成時期によって仕様がコロコロ変わるので、観察をした方がベターです。

さて、基板を見るに、電源はAC9~12Vらしい。

▼AC9~12Vと表示があります。

水位センサーのAC電源部位の拡大図

…AC!?

DC12Vと思ってたよ…AC12Vとか逆に大変だよ!
ACアダプターを電源にできないやん…とか思っていましたが、なんとかなりました。

というのも、1、2と表示がある電源部分。
基板を見ていくと、電源の先は、ダイオード等で整流されていることが分かります。
つまり、直流入れて大丈夫だし、プラス、マイナスをどちらに接続しても大丈夫。

ということで、例の如く、Amazonで購入したACアダプターを電源として流用することにします。

【初心者向け】ACアダプターの極性の調べ方 DC電源として別の機器に流用する方法

2018.06.20

出力部

水位センサーのAC電源接続部分拡大図

ちょっと見づらいですが、AC電源を接続する部分。1、2、3と書いてあります。
1、2、3の番号の組み合わせで、接点の動き方が変わります。

マルチメーターで調べた結果、1-2がNC、2-3がNOでした。
NC(ノーマリークローズ)、NO(ノーマリーオープン)というのは、接点の動き方のこと。

接点の動き方

NO:センサーONで電路が開く(通電)   OFFで電路が閉じる(非通電)

NC:センサーONで電路が閉じる(非通電) OFFで電路が開く(通電)

NO・NCのどちらを使うかは、どのように動かしたいのかによって変わります。

接点の選び方の一例も以下で紹介しています。

 

S・Z・X

水位センサーのセンサー部分拡大図

S・Z・Xと書かれた場所より、電線が出ています。
これが、フロートレススイッチとして機能する、3つの電極。

電極と聞くと、金属の棒…と想像するかもしれませんが、今回は電線です。
黄・黒・赤の電線。

電線も金属の棒ですからね!!

電極同士に電気が流れるイメージ

  1. 各電線が水に沈む
  2. すると、一方の電線から水に電気が流れる
  3. 水を経由して、もう片方の電線に電気が流れる
  4. つまり、スイッチON 

 

組み立て方

それでは、写真たっぷりで組み立て方を具体的に紹介していきます。

0.材料紹介

  • 水位センサーキット
  • ACアダプター[DC12V 2A]
  • 電源プラグのオス/メス 1個/2個
  • VCTFK 2.0mm²
  • AWG26電線(無くても可。おまけで使用)
  • はんだ付け関連(無くても可。おまけで使用)

工具は、ワイヤーストリッパー(2種類)、圧着工具、各プラスドライバーくらいです。

 

1.AC電源(DC電源)

ACアダプター

まずはキットにDC12Vを投入する部分を作成していきます。基板にはAC9~12Vと書いてますが、DC12Vで大丈夫なので、ACアダプターを流用します。

ACアダプターは12Vで2Aくらいのものを用意すればOK。中国産のACアダプターをAmazonで買っとくと便利。
到着するまでに時間はかかりますが、200円以下で買えたり(送料込)で嬉しくなります。

そして、ACアダプターの作業を詳細に知りたいときは、以下の記事をどうぞ!

【初心者向け】ACアダプターの極性の調べ方 DC電源として別の機器に流用する方法

2018.06.20

▼ACアダプターのプラグ部分を切断し、内部の銅線を露出させます。

ACアダプターのプラグ部分を切断

▼ネジ止めすればOK。

基板にねじ止め
今回のキットでは、極性(プラスマイナス)を意識する必要はありませんでした。

 

2.AC部分

配線図を見ながら、AC100Vに接続する部分、AC100Vを動かす部分、上記のACアダプターに電源を供給する部分を作っていきます。

▼使う電線は、VCTFK。

VCTFK

柔らかくて、しなやか。だけど、強さも合わせもつという、至れり尽くせりなケーブル。
延長コードを作る記事でも使ったやつです。

▼VCTFKのケーブル外装をワイヤーストリッパーで剥いでいきます。

VCTFKのケーブル外装ストリップ

▼心線被覆もストリップ。

VCTFKの心線被覆ストリップ

▼よく見なれている、コンセントに刺すプラグ。

コンセントのプラグ ベタープラグ

▼プラスのドライバー(No.2)1本あれば、取り付け完了。

プラスドライバーで取り付け完了

▼配線図に従って、メスのコンセントなど他の部品を取り付けたりして、作業を進めます。

コンセント類をすべて取り付け完了

▼ここからは電線の接続作業。配線図の接続点部分をストリップして、圧着する前の準備をします。

電線の接続前

▼電線の圧着には、リングスリーブを用いました。
本来は絶縁被覆付閉端子などが良いのかもしれません。
でも、リングスリーブで圧着後、ビニルテープで二重以上巻くことで絶縁できることから、リングスリーブを用いています。

圧着工具とリングスリーブとビニルテープ

▼適正に圧着したのち、ビニールテープを巻いて絶縁!

圧着後、絶縁処理も完成

▼ほぼ完成です。あとは、動かしたい回路になるよう接点の組合せを選べばOK。

ほぼ完成

▼今回は2-3の端子に取り付けることに。

AC部分を基板に取り付け
完成…と言いたいんですが、このままだと使いにくいので、おまけ作業に突入です。

 

おまけ 電極線を延長

本来なら、上で紹介した内容で配線は完成…なんですが、使いにくい部分を発見したので、おまけの作業を追加です。

というのも、電極線がめっちゃ短い。

電極線が短い

このまま使うとなると、水面付近に基板を設置することになるでしょう。下手したら水没したりして、事実上使えない。
ということで、電極線を延長することにしました。

今回、使ったのは、AWG27の電線。
手元にあった白と黒を使いましたが、色・太さ含めて、これである必要はありません。
同じような太さなら何でもOKでしょう!

電線を延長する方法は、電線同士をはんだづけすることにしました。

▼はんだづけする部分を被覆ストリップ。銅線を露出させます。

はんだづけする部分の被覆ストリップ

▼銅線部分を相互に巻き付けて、はんだ付けしました。

電線同士を巻き付けて半田付け

▼3本とも、はんだ付け完了です。このままでは短絡したりするので、ビニルテープを巻いて絶縁します。

はんだ付け完了

▼絶縁終わり!これで電極として使う線が延長されました!

絶縁処理完了

▼完成

センサー作成完成
作業完了です!お疲れ様でした!

 

動かしてみる

作業お疲れ様でした。
それでは、早速動かしてみたいと思います。

動かすにあたって、用意したのはランプ。

電極が水に浸ったときに、ランプが光る(or消える)回路を作ってみます。

▼ランプとして目についたのが、付近にあった延長コード。ON,OFFのライトが通電時に光ります。

延長コード

ということで、早速、電源&水位センサーにつないでみます。

▼光った

ライトが光っている

▼電極が空中にあるとき、ランプは光っています。

電極が空中では光っています。

▼電極を水没させました。

電極を水没

▼ランプが消えました。

ランプが消える
白い電極線は今回使っていません。自己保持の役割となりますが、今回は省略します。最低限の使用では黒線2本(赤線と黄線)で十分です。

ということで、以下の動きをする回路が完成しました。

  • 電極が水没していないときにランプが光る(通電する)
  • 電極が水没した時に、ランプが消える(通電しなくなる)

もし、逆の動きをさせたいときには、1-2の端子に電線を取り付けたら可能です。

 

体験者コーナー

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当記事を読んで、実践してみた!こんな方がいたらここで紹介させて頂きます。ブログのURLや、Twitterの投稿なんかを教えてください。

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この記事を読んでくれる人のセカンドオピニオン的な存在になるかなと思っています。

募集中です!

 

まとめ

以上、Amazonの格安水位センサーキットを組み立てる方法でした。

  • 400円で水位センサー用意
  • 配線図通りに作業
  • NO・NCは、どう動作させたいかで組合せを決めよう
  • 防水対策も忘れずに

ということで、格安で水位センサーが得られました。
これを使って、いろいろなことを自動化していきましょう!

今、僕が考えている利用方法はこんな感じ。

  • 熱帯魚水槽の水替え
  • 水耕栽培の水補給

また、あなたなりの面白い利用方法があれば、僕にも教えてもらえると嬉しいです!

では、お気をつけて作業しましょう♪ご清聴ありがとうございました!

4 件のコメント

  • 悠々さん、こんばんは。
    最近、ブログの更新が無いと思っていたら、こんなことをしていたんですね!

    話がずれてすみませんが、そちら、関西ではなかったですか?(勘違いでしたら失礼)豪雨の影響があったのかなと気になってました。

    ところで、私がもっと若いときに「お風呂の水をためるときに、一定の水位までたまったらアラームで知らせてくれるような機械が欲しい!」と思ってました。
    あのときこの記事を読んでいたら、作っていたかもしれません!
    今では、お風呂の水をためるのも沸かすのも自動になりましたね。

    でもこの記事のセンサーは他にもいろいろ使えそうです。またあの頃抱いていた電気への思いが刺激されます。
    といっても、第二種電気工事士の資格が無いと、100Vコンセントのあたりは素人がやっちゃいけないんですよね?今の私だとすぐにビリビリ昇天できそうです。

    第二種電気工事士の資格、興味あるなぁ。(*´ω`*)

    • 結構、マイペース更新してます!笑

      ありがとうございます。
      雨は幸い僕のところは大丈夫でした!
      ただ、地下水が湧き出したようでビニールハウス内は床上浸水してしまいました!
      プラスに考えるなら、地下水脈があるらしいので、簡易的な井戸を掘ってみるといいのかもしれません(笑)

      ですねー!
      ただ、湯舟のお湯張りを自動化するなら、電気を使わないものがより安全で良いかもです!
      こんなシンプルなものが安くありましたし!
      https://amzn.to/2mgc4P4

      屋内配線は資格が必要ですねー!
      でも、電化製品のプラグを取り替えたり…など、記事内の作業は電気工事士免状は必要ありません。

      電気工事士の免状は、取得にあたっての勉強内で、安全に関する電気の知識を学ぶことができます!
      ということで、取得オススメです!

      特に、DIY方面はできることが色々と増えて、楽しくなりますよー♪

  • 悠々さんのところでも少し被害があったんですねー。大変でしたね。でも比較的小さい被害で済んだようで安心しました。井戸は掘りやすそうですね。(笑)

    お風呂センサーのURLもありがとうございます。
    なるほど、こんなのもあるんですね。

    私、ずっと昔の話ですが(笑)、電機大学を目指そうと思ってたこともあって(でもその後電気とは全く離れてしまったんですが)、電機工事士の免状はそのうち挑戦してみたいですね!DIYもしたいし。
    学生の頃は簡単な学習キットみたいなのを買って、はんだ付けしてたのも思い出しました。
    こちらのブログもいろいろ参考にさせていただきます!

    • 井戸について調べてみると、
      DIYで井戸掘りしている先輩方も多いため、気が向いたらやってみます(笑)

      プログラミング×電気工事の両方を押さえることが、
      現実世界をスマートDIY化させられるんじゃないかと思います。
      (人柱として実験しているつもり)
      エレンさんはプログラミングについて秀でておられますし、
      そもそも興味があった分野なら、絶対面白いと思いますよー!!

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