電子工作105 – 足温器2018版の製作−簡易型コタツ

Electronics Project 105 – Simple Foot Warmer

 

 

概要   Introduction

電子工作50や68で製作した足温器はマイクロコントローラを使った結構複雑な回路なので、引き出し線が多くメンテナンスが大変だった。今回は出来るだけ簡易なものにするために、白熱電球2個、ファン、熱フューズ、普通のフューズ、サーモスタット、白熱電球用調光器、DC6VのACアダプタで構成されている。 危険を伴うので自分の責任で内容を利用して下さい。

 


Cold winter came again in Tokyo. I have decided to make a simpler foot warmer, this time only using analog components. They include a 10-year old dimmer, two incandescent lamps, a 60C thermostat and a small electric fan. To ensure the safety of the system, I used three device & components, which are a 12-hour presettable dial timer, a 120C thermal fuse and a conventional AC line fuse. From Circuit Diagram shown below, you can see how system is built up with the above-mentioned device & components. With the ON/OFF function of the key component 60C thermostat, the temperature inside the box where you put your feet for warming increases to about 60C and then gradually decreases to approximately 45C. This up and down cycle is repeated every 5 to 10 minutes time. You can adjust the temperature changing range by moving the slide pot lever of the dimmer and the location of the tip of the thermostat. I have been using this foot warmer for the past couple of months, and found that it was easy to use and could provide a comfortable temperature to my feet and entire body. It looks like soaking footbath in hot spring.  If you use the contents of this project, do so at your own risk due to danger involved.

 


  

回路図   Circuit Diagram

下図のように、基板は電子工作68のものをそのまま使った。白熱電球も同様に、90Wと40Wの小型タイプを使用。それらから発生する熱を拡散するために、DC12V直径38mmの電動ファンをDC6VのACアダプタで回転させる。基板上には白熱電球に繋がるAC 100Vラインに直列に120Cの熱フューズを組み込んだ。基板の外に出る同じAC 100Vラインには普通のフューズとサーモスタットを直列に組み込んだ。前者は過電流が流れたらAC100Vラインが切断するように、後者のサーモスタットは、その設計温度60Cに達したらAC100Vの通電が切れ、白熱電球が消灯、しばらくして足温器内の温度が下がってある一定温度になると再びサーモスタットが通電して足温器内の温度が上がる。以上のON/OFFサイクルを繰り返す。足温器内の温度は白熱電球への電圧を変える調光器のスライドボリュームの位置と、サーモスタットセンサーを足温器のどこにセットするかによって決まる。もう一つの安全対策として12時間回転タイマー(セットした時間になると切れる)を組み込んである。

 

 

 

主要部品   Main components

サーモスタット: KSD9700 (バイメタル式小型サーモスタット(サーモスイッチ) 250V 5A 60C (NC: Normally Close) をaitendo で¥50で入手。温度レンジの違うものも選択出来る。

調光器: Lucon TLC-150 白熱灯用調光器: 最大負荷容量 150W、調光範囲 0-100%、定格電圧/容量 AC100V/150VA トヨスター株式会社 10年以上前に購入したもの。

 

 

写真の説明  Explanation of Photos shown below

60度Cサーモスタット: 60C+/−5C位でON/OFFを繰返し、250Vで5A流せる。実験では、このサーモスタットを使うと、設置位置にもよるが、電源ONで温度が次第に上がり55Cから60Cで発熱回路の電源が切れ、次いで温度が下がり始め43Cから48Cで発熱回路に電源が入り昇温が始まることが分かった。このサーモスタットのOF/OFF繰返し耐久回数は10、000回以上とされているので、1冬期間は持つと思われる。

Thermostat (KSD9700, bimetal type, 250V 5A) with an ON/OFF life of more than 10,000 times

 

 

調光器(表、裏、内部): トライアックQ4015L5が使われていた。1.6Aのフューズも内蔵。

Dimmer 150W (Outside, backside, inside) using triac Q4015L5

 

 

発熱部基板

左の写真は白熱電球がない状態、2個の内径17mmの磁器製ソケットが中央部に、その右側に黒色の電動ファン、そして左手中央部の耐熱チューブの下には120Cの熱フューズが設置してある。右の写真は通電されて、白熱電球が点灯しいる状態。右の大きい電球が90W、左の小さいものが40W、計130Wが発熱源となる。

Heat generating section using two incandescent lamps

 

 

発熱部カバー: 電子工作50や68で使われて来た120Cまで耐えられるポリプロピレン製のダイソーA80(L26XW17.5XH13cm)穴空きかごを2重に重ねて使用。熱で劣化するので1シーズン使用後は2個のうちの内側のものは交換が必要。

Polypropylene covers with lots of holes

 

 

サーモスタット差込口: 差込む位置によってダンボールボックス内の温度が変わる。

Thermostat insertion slot

 

 

足を入れて暖をとっている様子: 足湯に浸かっているような感じで身体に良いと思っている。

Enjoying the heat from Foot Warmer

 

 

サーモスタット式温度スイッチ(KSD301)の紹介: 今回使用したKSD9700サーモスタットに類似のもので、ON/OFF切替え温度が45C、65C、85C、95C、110C、150Cのものがあり、内部の接点がNO(Normally Open)とNC(Normally Close)の2種類に分かれる。250V 5A と容量が大きく、OF/OFF繰返し耐久回数は100、000回以上とされている。本体の裏側に2つの端子が出ているのでAC100Cの直列につないで使う。なお、このサーモスタットスイッチはaitendoで1個¥100で購入出来た。

Different type of thermostat (KSD301, bimetal type, 250V 10A) with an ON/OFF life of more than 100,000 times, which was not used in this project.

 

 

結論&コメント  

1)     出来るだけ簡単のするため、PICのようなマイクロコントローラーを使わないアナログな回路を使ってみた。家庭用コタツの回路に近い。

2)     安全面では、設定時間が来ると切れるダイアルタイマー、熱フューズ、普通のAC100Vライン用フューズの3段階にして、万全を期している。

3)     AC100Vで、2個の電球合わせて130Wの熱源だが、45C前後の温度が保てるので、ちょうど足湯に浸かっているような感じである。

4)     足温器ボックスへ引込線の数が3本ほどでスッキリした。

5)     デジタル温度計で足温器内の温度がモニター出来るようにしてある。

 

Conclusion & comments

1)      It works well. Because of its simpler structure, the number of cables needed to be introduced into the foot warmer box from the outside was reduced to only three, easing its maintenance.

2)      With a digital thermometer with a long cable whose probe is installed inside the box, you can monitor the temperature change in the box.

3)      The total cost for building this foot warmer is 2000 to 3000 yen. Dimmer is the most expensive, costing about 1500 yen.

 

 

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