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Amazonの燃料計 フロートスイッチではない水位センサーの自作

小さなタンク内の水位(燃料)のレベルを測りたくなり「水位計」「水位センサー」でググってみました。
水耕栽培系のサイトがヒットしますが、ポンプのオンオフ制御のためのフロートスイッチ関連の記事が大半でレベルを表示するために参考になる記事があまりありませんでした。

そこで、月並みなアイデアでありますが、バイク・自動車の燃料計を流用してみようとAmazonで一番安かった燃料計を試しに購入してみました。

Amazonの燃料計

商品名は、
liuzhuo 燃料ゲージ 52mm 燃料レベル計 ゲージ 燃料計 車 汎用 12V
¥2,299

アーム先端のフロートが上下してアーム軸付近の可変抵抗(白い半円状)が可変する仕組み。

可変抵抗器は細いニクロム線がコイル状に巻かれているものです。かなり繊細なつくりで乱暴にいじるとコイルが変形して使い物にならなくなりそうです。

フロートが一番下(タンクが空)の時の抵抗値が240Ω、一番上(タンクが満タン)の時の抵抗値が33Ωです。

一応、自動車やボートなどの燃料タンク用ですが、水位に合わせて可変抵抗器が動けばいいのでいろいろ流用できそうです。
ただし、大きなタンクにしか使えません。フロートのアームが長いからです。

Amazonで購入した燃料計

小さなタンクの水位計測に使用するための改造

次の理由からフロートセンサーを自作することにしました。

1 可変抵抗器がさびる

可変抵抗器がニクロム線むき出しため水中での使用は錆の心配があります。燃料計なのでガソリン・軽油などの中での使用が前提なので仕方ありません。

2 フロートを含むセンサ部分がでかすぎる

小さいタンク内で使うためアームを短くすると、ニクロム線式の抵抗器はスライドさせるのに少々抵抗があるためフロートの浮力だけでは稼働されられません。

この製品は、長いアームの先にフロートがあることで、てこの原理で可変抵抗器の摺動抵抗に打ち勝って稼働する構造のため、アームを短くすればするほど、大きなフロートが必要になります。

そこで、リードスイッチ(磁気スイッチ)と22Ωの固定抵抗を使ったこんな回路を考えてみました。

このようにリードスイッチを並べて固定し、リードスイッチに沿って磁石がスライドすれば階段状になりますが、燃料計が動くはずです。

購入したもの

必要なパーツはAmazonで購入しました。

基盤  ¥1,450 
Quimat 35枚 ユニバーサル基板 両面 PCB回路基板

リードスイッチ樹脂タイプ  ¥1,050
FULARR® 20個 プレミアム GPS-14A リードスイッチ、2.5X14mm プラスチックリードスイッチ

チップ抵抗 ¥630
HiLetgo® 400pcs 電子部品バッグ 0805常用チップ抵抗バッグ 20種類 各種20pcs

作成過程 

基盤の表にリードスイッチを配置し、

水位センサーの作成
基盤の幅に収めるため斜めに固定

基盤の裏側にチップ抵抗を配置しました。

水位センサーの作成

固定抵抗はチップタイプの0805サイズ=2.0mm×1.2mmです。
米粒より小さいのではんだ付けがちょっと面倒です。
半田こてのこて先を細めのものに交換しておく必要があります。

基盤完成後、動作を確認して樹脂で封印します。

水位センサーの作成

次のフロート側の作成です。ネオジム磁石を組み込んだ四角いドーナツ状のフロートを作ります。
FRPで中空のドーナツを作成したのですが、「水が絶対漏れてはならない」ので少々面倒でした。
(写真を撮る前にタンク内に設置してしまいました。)

シンプルに発泡スチロールに磁石を組み込むだけでもいいと思います。

これで水深9cmのタンクでも満タンから空までレベルを表示できます。

最後に

燃料計を流用して水位計をと工作しましたが、自分が作ったフロートセンサーと同じ仕組みのものが各種の長さで市販されているんですね。(笑)

例(Amazon)液体レベルセンサー水位センサー 燃料オイル フューエル アダプター 240-33Ω 汎用 サイズ多種
といった一般的な抵抗値のフロートセンサーが販売されています。

さすがに水深9cm用はなかったので自作する必要がありましたが、一般的なタンク水位ならほとんどの市販品でカバーできそうです。

「購入部品代+作成にかかった時間」を天秤にかけると市販品を買った方が安上がりじゃない?なんて考えもありますが、電子工作を楽しめた、経験できたのでこれでよし!
(ただやってみたかっただけです。)

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