先日、水冷ヘッドが生まれ変わったペルチェクーラー「小雪」をご紹介しましたが、この際、温度調整基盤も専用に作り直そう！と言うことで、先日から情報収集してました。なんせ、電気の修理はプロでも、電気の回路設計はド素人なので♪
すると、回路に疎い僕でも判りやすいページに辿り着きました。
ファンコンを作ろう！(3/5)｜へっぽこプログラマのページ
なるほど。こうやって回路を組むのね。
で、これをベースに、僕のペルチェクーラー向けの回路を考えてみました。
もちろんこれは温調基盤部だけなので、右側のリレー部には別途ペルチェを通電するためのリレーと配線が必要です。
サーミスタTHは俗に103JTと呼ばれる10KΩ（25℃）のものを使用しました。
温度調整ボリューム周りは、サーミスタ10KΩに合わせて20～30℃程度を可変できるように、5KΩの可変抵抗（VR）と8.2KΩ（R3）を組み合わせてみました。サーミスタの温度特性（PDF）を元に計算したつもり。
また、ヒステリシス（オンオフの駆動マージン）は0.5℃を目指しました。今まで搭載していたノートパソコン組み込み用温調ボードはどんなに改造しても僕の頭じゃ2℃が限界でしたが、今回 はせっかくの自作なのでここは絶対に譲れないと決めてました。で、サーミスタの温度特性を片手にへっぽこプログラマさんのページでせっせと計算した結果、R5には2.2MΩあたりを入れたら良いんちゃうの？と結論付けました。
で、今回はNJM2403と言うコンパレータIC（2点の電圧比較によりオンとオフを得るIC）を使ってみたのですが、これの良いところは、出力電流が大きいので、リレーが直接駆動でき、回路が単純にできる！と言うところでした♪
が、実際に組むと動かない。。。
調べてみると、ICの出力電流が最大15mA、用意したリレーの駆動電流が16.7mA。。。確かにちょい足らない（汗）
で、結局上図のように、スイッチング用トランジスタを組み込むことに。手元に2SC1815のGRがあったのでそれを。ちっ。このICじゃなくて良かったやん。。。
ちなみにトランジスタのベース抵抗（R6）は、およそリレーを駆動できるだけの最低限の値としました。GRの増幅率がおよそ200～400なので仮に200として、リレーの駆動電流が16.7mAなので約20mAとして、これを満たすためのベース電流が0.1mAですから、12Vから逆算して約120KΩ。ま、100KΩでちょい多めに流しても良いかな、と。（厳密にはトランジスタ自体にも0.6V程度の電圧降下があるけど、そこまで厳密には出してない）
いざ通電。おぉ！とりあえずリレーは駆動しただわ♪
とは言え、ギャギャギャギャ・・・・。激しいチャタリング発生（曝）
すかさずネット徘徊。。。答えに辿り着かず。。。
仕方が無いので、無い知恵絞ってあちこちにコンデンサを入れてみた。すると、ヒステリシス用2.2MΩ（R5）に並列に1μFのコンデンサ（C3）を入れるのが最も具合が良いことを発見。これで良いのかどうか知らんけど、とりあえず用件満たすからOKと言うことに（笑）
そうして完成したのがこれです♪
苦労したのは、スペースの都合上、基盤4×18ピッチ内に収めなきゃあかんかったこと。また、パーツの裏付けや、1ホールへ複数のパーツの脚を放り込むのは負けた気がするので、そんな可笑しなポリシーも貫きつつ（曝）、やむなくICの未使用の脚をカットしたり、ジャンパーが数箇所発生したりしました。
うむむ。不恰好だなぁ。。。ま、見なかったことにしよう♪
で、実際に小雪に組み込んでみたところ。
しばらく監視したら、ヒステリシスは約0.3℃でした。要するに、25℃に設定したら、25.3℃でオンになり、25℃でオフになる、と言う感じ。おぉ！素晴らしい♪
でも計算では0.5℃のはずなんだけど（汗）。チャタリング防止にR5に並列に入れた1μFのせいかな？
で、試しにこれを2.2μFにしてみたら更に敏感になりました（曝）。0.1℃あるかないかでカチャカチャリレーが切り替わります。うーん。。。これは不味い。で、1μFに戻す（笑）
回路理論が判らないので、深追いはしない♪
とりあえず、満足のいく仕様に仕上がりました。
コンパレータICも80円くらいだし、パーツ代全部足しても数百円くらいです♪
ペルチェクーラーの自作をご検討の方は、ちょっと頼りないけど参考にしてみてください。もちろん、保証はしませんので自己責任で♪
でもちゃんと動いてますよ（汗）
あとは、親切な方から修正案を待つだけ（曝）
この時期、ペルチェクーラー「小雪」のページには国内外からかなりのアクセスがあるんですが、多分ほとんどが温調基盤でつまづくんだろうなぁ、と以前から残念に思ってました。でもこれで少しは悩みも解消できたかしら？
あ。そうそう。
前回、水冷ヘッドがかなり省スペース化されたので、今回、デジタル水温計が筐体埋め込みになりました♪
ちょっと格好良くなったでしょ？
1. さえぱぱ 2010/07/16 08:38
おお～！すんばらすぃ！
自分なら8Pマイコン1個＋サーミスタ＋トランジスタ＋モニタLEDで組みますが、
プログラムとか開発ツールの問題もありますし、アナログ回路は模倣される方に
とっては敷居が低くて良いですね♪
それにしてもネーミング『小雪』がシュールです。笑
2. ダニー 2010/07/16 12:30
暇なんかぃ！(^^;)
まだ使ってたんだ・・・・
自分ならトランジスタの所をそのままパワーMOS-FETに置き換えてペルチェを直接駆動するかも。
10A程度なら十分駆動出来るし、チャタリングも問題なし。
ただ、電源間に電解コンデンサ有った方がいいかも。
あとはヒステリ用抵抗も半固定ボリウムに交換とか。。
DC駆動だと接点の移転でリレーの寿命短くなるのでお気を付け。
3. エイジ 2010/07/16 14:10
さえぱぱさん、
マイコンも興味あるんですが、僕のスキル含め準備期間が途方も無いので避けました（汗）
それだと、サーミスタ共用で水温計の回路も入れられますか？
今の小雪は温調と水温計が独立してるので。（当然サーミスタも2ヶ）
8Pマイコンと言うのは8ピンのマイコンてことかな。
検索したらありました。PICマイコンと言うのが120円で安い！
これで良いのかしら？
安くできるならこれもアリですね♪
アナログ回路は敷居のため、と言うのは建前で、要は僕の敷居です（曝）
修理の業界ではマイコン絡むものは基盤単位で交換になるので、今までなかなか触れる機会がありませんでした（泣）
ダニー、
名前変えたん？
むしろ忙しいです。でも歳なので集中力が続かなくなって、こうして息抜きしないとやってられないのです（汗）
そうか。パワーMOS-FETを使えば良いのか。ソリッドステートリレーと言うのを眺めてて、ACしかあかんやん！と憤慨してました（笑）
こんなんで良いの？
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00034/
ヒステリシスにVRは目からうろこです♪
で、探したら大きいので100KΩくらいしか無いね。。。
今の2.2MΩに追加するとヒステリシスが短くなっちゃうから、1MΩ×2+VRくらいにすれば良いかな。。。でも調整範囲狭そう。。。
4. さえぱぱ 2010/07/16 20:14
はい。8Pは8ピンです。PIC、AVR、H8Tiny等々各種あります。
マイコンは確かに最初の敷居が高いですね。
水温センサは市販の防水センサを使うとしてADが1CHあればできますね。
端子ドライブもリレーくらいならドライブできますが、ダニーさんが言われる様に
MOSFETで直接ドライブの方が信頼性やコストでは上(安い)です。
今は8bitマイコンでもC言語は当たり前ですし、内蔵ペリフェラル(ADCやタイマ等)
のライブラリも豊富なのでそれほど大変でもないですよー。
確か、AVRならBBASICも使えたはず。
最初の敷居さへ超えればマイコンは夢がひろがリングですよっと。
5. エイジ 2010/07/18 02:55
さえぱぱさん、ありがとございます。
ADと言うのはADコンバータか何かがマイコンとは別に必要ということかな？
あと、プログラムの書き込みと言う作業が伴うのか。。。それは面倒だ（汗）
第一、パーツが増えると現在の基盤スペースに収まらない気も。。。
今のが無難のようですね（苦笑）
また別件で必要に迫られたら検討してみます。
その時はまた手ほどき要請します♪
6. つっち 2010/07/19 02:14
わしも制御部にはワンチップマイコン使うな。だって、アナログ回路はさっぱり分からんもん（要は基礎がまったくないｗ）
ちなみにAVR使ってますが、さえぱぱさんもお書きのようにBASICが使えます。しかも試用版ならなんとタダ！（太っ腹！）
うちの造波装置の制御にはAVR使ってます（水流ポンプをパルス駆動するのにも使ってる）
最近は狩人さんも始めたようですよｗ
でも、一般的にはPICの方がメジャーかな？（リファレンスも多いし）
>そうか。パワーMOS-FETを使えば良いのか。ソリッドステートリレーと言うのを眺めてて、ACしかあかんやん！と憤慨してました（笑）
MOS-FETってお手軽なんで好きですｗ
直流用SSRってのもあるみたいですよ。いまいち使いどころ分かりませんけどｗ
ワンチップマイコンを使う場合、その他にプログラムを書き込むためのライターが必要になります。シリアルライターもありますし、それほど高価ではありませんよ。
ADコンバータはマイコンによっては最初から実装されてます。サーミスタのような非リニア素子は計算が面倒くさくなりますが・・・温度計測用ICのようなものなら簡単にデータを取りこめます。
>多分ほとんどが温調基盤でつまづくんだろうなぁ、と以前から残念に思ってました。
ペルチェでいかにして効率よく海水を冷やすかでつまづきますｗ
7. エイジ 2010/07/19 15:18
つっちさん、詳しくありがと！
とは言え、マイコンは触ったことがないのでサッパリです♪
100円ライターならたくさん余ってるんですが・・・。
あ。直流用のSSRもあるのね。結構頑張って探したのに。。。
ま、今のが飽きたら挑戦します（笑）
年取ると新しいことするのが大変で。。。