給水方法

自動給水装置の検討 2012年版


実現方法
  • 灯油ポンプ+NotePC (従来)
  • 風呂ポンプ+NotePC+12Vバッテリー+太陽電池 (今年)

従来は灯油用ポンプをUSBの電源(5V)で駆動していたため、
  • 耐水性は大丈夫?
  • やや力不足
という点があった。
風呂ポンプであれば若干費用がかかるが、
  • 耐水性は灯油ポンプよりあるだろう
  • 明らかにパワーがある

さらに今年は、太陽電池でエネルギーフリー、自給自足のシステムを考えてみる。



過去の記事

今年(2009)の夏、一週間ほど外出する予定があるため、その間の給水を何とかする必要がある。

色々考えているが、単純なペットボトルによる毛細管式、サイフォン式、重力式では
  • 設置が難しい - 水量確保のため
  • 調節が難しい - これが最大の難点
と問題が多い。(2~3日程度ならこれで十分だが)

システムの概要

自作の電気式自動給水器。
これより安く、確実な方法は無いと思う。
  • 原理は電気式+重力式
  • 電動式灯油ポンプで給水【購入】
  • ポンプをNotePCで制御
  • ゴミ袋+段ボール箱で貯水タンクを作る
  • 灯油ポンプからの水を、底をカットしたペットボトルで受け止める
  • そこから配水管へ【購入】
  • 配水管はビニールホースに穴を開けたものにするつもり

一週間先まで正確に制御するにはこの方法しかないと思う。
これが実現できると日射量、気温で制御することも可能に!


参考:T&Dの自動給水器 こんなハイテクな給水装置が!ちょっと惹かれてしまう。。

参考:Panasonicの自動給水器 →ヤフオクでチェックしているけど、人気が高いため5千円以上はする。補助的に導入したいが、これではちょっと高すぎる。→Panasonicは生産止めてしまった

このシステムの利点(市販品に比べて)
  • 安い2千円以下(ただし、制御部分を除く)
  • 配水箇所、配水量を自由に、かつ正確に設定しやすい(チューブの穴の位置、大きさを変えるだけ)
  • 配水時刻、全配水量の制御をきめ細かく設定できる。(NotePCを使用した場合)

このシステムの欠点(市販品に比べて)
  • 手間がかかる。DIYが好きな人でないと無理。
  • 信頼性・耐久性は腕次第。

灯油ポンプ(給水ポンプ)

工進・灯油ポンプ この驚異的な品揃え!
給水以外にも使えるように、EP-303Cを購入予定。(約¥1,100 安い!)→近所のホームセンターで同等のものが¥980!

灯油ポンプの制御の検討

NotePCを定期的に電源ON/OFFしてUSBから制御する。

1) USBポートの電源をそのまま灯油ポンプの電源へ接続・・・時間精度が悪い
2) USBポートにRS232Cを接続し、RS232Cで制御・・・時間精度は良いが工作が必要
3) 1)の案で給水量を物理的に制限する・・・時間精度は関係なし、給水量も正確

1)は精度的にNGだが、2)は工作が面倒(近所の電子部品屋潰れたし)。
3)が原始的だが一番簡単&正確。
3)の方法はポンプの吸い上げ側のタンクと、受け側のタンクの2種類調整する方法がある。正確なのは吸い上げ側で調整した方が良いが、なるべく簡単にしたいので受け側で調整することにした。
従って、システムとしては貯水タンクからポンプで吸い上げ、それをそのままペットボトルへ給水するだけ。

【ポンプの動作実験】
USB電源(5V)--[DIODE]-[DIODE]--灯油ポンプ--USB(GND)
っていう接続でOK!!
灯油ポンプの電源端子電圧はちょうど3Vになりました。(単三電池2個が定格)

給水テストの様子(clickで拡大)
p13.jpg
制御用PC+灯油ポンプ+延長ホース+配水タンク

配水用タンク

  • ペットボトルの底をカッターで切り取り、ボトルを逆さに設置する
  • ボトルの頭は100均にある三角型の植物吸水用バルブをとりつける
  • その三角型の先っちょをカッターなどで切り取り、配水用ビニールパイプと接続する
  • 接続の際、なるべく密着率を高くするため、温度を高くして接続する(電気ストーブ、ガスコンロなどで)。さらにビニールテープを巻いて漏水はもちろん、空気の流入を完全に防ぐ(これ重要)
  • 以上は配水側。
  • ボトルの底(実際は上を向く)に発泡スチロールの箱を取り付ける。発泡スチロールの箱にポンプの吐出側を取り付ける。購入したポンプは簡単に固定できる構造になっていたのでそのまま挟むだけ。(念のためテープで巻いた方が良いかもしれない)
  • ペットボトルはベランダの手すりからひもでぶら下げる(一週間持てばいいのでこれで十分)。これなら高さ調整も簡単。

配水タンク(clickで拡大)
p10.jpg
  • この発砲スチロール箱には蓋がついているので、虫などで配水管を詰まらせるのを防ぐことが出来ます。

以上で給水-配水のラインができあがり。

自動停止エラー・ブザー音の回避方法

購入した灯油ポンプには、水が一杯になっても自動停止しないときがあったり、自動停止したときの音がうるさい問題がある。
工進のEP-103に買い換えようかと思ったが、ブザー音無しの問題を解決できても、自動停止が確実に動作するか保証はない。
これらの問題を一挙解決するために、
  • 配水側の貯水ボトルに溢れ防止穴を設ける
ことにした。
排水穴を工作する必要があるが、これなら確実に動作してくれる。
→排水処理が面倒なので、結局分解して外した。


必要な水の量

ゴーヤ - 4リットル/day
オクラ - 2リットル/day
しそ - 2リットル/day
朝顔 - 1リットル/day
ししとうなどほか - 1リットル/day
という超おおざっぱな計算をすると、10リットル/day
一週間だと70リットル。
初日はたっぷり手動給水するし、多少不足気味でも良いので最低50リットル程度か?

貯水タンク

一週間程度であれば、段ボール箱+ゴミ袋でOK!
段ボール箱 32x45x53=76,320[cm3]=76リットル!!
ゴミ袋 120リットル(100均2枚入り)

貯水タンク(clickで拡大)
p12.jpg
  • 貯水タンクは2つあり、ホースでつながれています。(サイフォン式)
  • 補給は手前のタンクにするだけなので楽です。

システム構築時の注意事項

  • 正確な給水量の制御→これは実際に自動給水して計るしかない
 →それに合わせて配水タンクのサイズを決める必要がある
  • 配水先のチューブの穴の加工→丸ヤスリで解決
  • 貯水タンクの試作 - 段ボール箱で70kgの重量に耐えられるか?
 →無理なので、複数に分け、サイホンホースで同じ水位に保つ
  • とにかく手間がかかる。十分テストを行う必要がある。

丸ヤスリ(105円)
p11.jpg

制御に使用しているPCについて

5年くらい前に購入したLet'sNoteで、液晶モニタのバックライトが切れてしまったものです。
それ以外は正常に動作しますが、表示がほとんど見えません。この修理に3万円くらいかかるし、外部モニターやRemoteDesktopを使えばまだまだ使えるので、ちょっとした用途に使えます。
ですので、これに関する予算はゼロという見積もり。
(ヤフオクで探せばそのようなPCが格安で手にはいると思います)

予算

¥2,000もあれば足りると思う。→費用
た・だ・し、NotePC~ポンプ制御に関しては得意分野を活用しているので、ここはゼロ円っていう計算です。もし詳しいことを知りたい方は別途。(「ご意見など」からどうぞ)

運用時注意事項

  • プランターの排水溝をティッシュで詰めておく【効果的】
  • プランターが直接日に当たらないようにする
  • アルミシートでプランターを覆う
  • 一番手すり側に置く。雨水も期待できる
  • 出発前に水をまく
  • 出発前にベランダにも水をまく
  • 水の入ったバケツを置く
  • 給水のほかにも収穫についても留意しておく必要がある。
  • 受粉作業については諦める

保守に関する注意事項

  • ポンプは不要になったら必ず外す

ポンプは旅行等から戻ってきたら、貯水タンクから取り出すようにしてください。
または、貯水タンクの水を空にしてください。

私が使用しているポンプは灯油用のポンプであるため、長時間水に浸しておくことを想定されて作られていません。そのため、想定外の故障等が発生する可能性があります。
(実際、一ヶ月以上水につけっぱなしにしたら、給水能力が著しく低下して使い物にならなくなりました)

その他


この自動給水システムは、在宅時でも意外と便利です。
プランターが複数ある場合、一つ一つのプランターに水やりをしなければいけませんが、このシステムなら配水タンクに水を注ぐだけ。
あとは一つ一つのプランターに不足している分を補うだけです。
また、市販の自動給水装置と違い、電気代もかからないのでエコ的にもいいです。


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