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流量センサーFD-Q20CとAPEXを繋ぐ

2020-03-22
前回、APEX流量センサーの廃止、代わりのセンサー設置でまとめたとおり、流量センサーFD-Q20Cを取り付けました
精度は良いのですが、せっかく流量センサーが付いているのにポンプが故障して流量ゼロになった場合にAPEXでそれを検出することまではできていませんでした

Twitterでフォロワーの方々から教えていただき、方法がわかったのでまとめてみます

こちらが前回設置した流量センサーFD-Q20C
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今回は配線のテストしながら取り付ける必要があるので、アンペアも測定できるテスターを買いました
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あと抵抗も買いました。抵抗とか触るの久々過ぎる
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■仕組み

ではAPEXに繋ぐ前に、流量センサーができることをまとめます

このセンサーは流量値のアナログ出力が可能で、4-20mA、0-20mAで出力できます。イメージはこんな感じで、流量が増えるほど電流も増える感じ。あとゼロカット機能もあるので、流量があまりにも少なくなったときは流量ゼロと判定できますし、逆流状態になっても判定できます
20200322_040.jpg

アナログ出力とAPEXの接続はI/O Breakout BOXでおこないます
配線としてはこんな感じで、左側にセンサー、右側にI/O Breakout BOXを繋ぎます
ポイントはこの抵抗を繋ぐことで、これでセンサーのアナログ出力の電流を電圧に変換します
電流計測についてはこちらがわかりやすいです
20200322_050.jpg

■アナログ出力設定

アナログ出力は、センサーのch.2から出力されます。M12コネクタでいうと、白ケーブルのところですね
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センサーの出力設定は4モードあり、ここでは一番下のOut1 + Analog のモードに設定が必要です
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センサーの出力設定は初期設定の時しかできません(初期設定後に変更できちゃうと、誤操作したときに繋いだ機材が危険だからだと思います)。なので、初期化して再設定します
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今回I/O Breakout boxで流量ゼロを判定するため、アナログ出力電流を4-20mAでは無く、0-20mA側に設定しておきます。4-20mAだと流量ゼロでも電圧はゼロになりませんので、異常検出できない可能性があります
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(ちなみにアナログ出力の範囲が4-20mAなのは、断線と流量ゼロを区別するためですね。まぁ今回は気にせず0-20mAに設定します)

というわけで0-20mA設定しました
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■アナログ出力の測定

APEXに繋ぐ前にテスターで測定します

とりあえずポンプ動いているときは、
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白ケーブルと青ケーブルにテスター繋いでアンペアを測定すると2.30mAでした
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FEEDモードにすると、
20200322_120.jpg

0.03mAとほぼゼロに。設定どおりですね
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ついでに流量変えたら電流変わるかも確認し、ちゃんと増減することを確認しました

■配線

では配線していきます

APEXのI/O Breakout BOXから、各ポート2本、GNDから1本配線繋ぎます
20200322_140.jpg

それをセンサーのところまで引っ張ってきて接続
I/O Breakout BOXから引っ張った方は、プラスとマイナス間違えないように注意…
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雑ですが抵抗も繋ぎました。この抵抗はすぐに買えた2.2kΩを使っていて、電圧高くなりすぎるので(電圧 = 電流×抵抗)交換予定です
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この状態でテスター使って測定すると
流量あり:5.11V、2.34mA
流量なし:67.1mV、0.03mA
という結果でしたので、抵抗のおかげで流量あり、なしを判定できそうです

■APEX動作確認

というわけでAPEXからI/O Breakout BOXの状態を確認すると、水が流れているときはOPENですが、
20200322_170.jpg

ポンプを止めるとちゃんとCLOSEDになりました
ちなみにS_FLSBがサブ水槽のポンプ、S_FLCHがメインのクーラールートのチェックに使います
20200322_180.jpg

あとはポンプ停止を検出するためにAPEXのプログラムを修正します。これは異常検出時にE-mailを送る時のプログラムです

Set OFF
省略
If S_FlSB CLOSED Then ON
If S_FlCh CLOSED Then ON

省略
If FeedA 015 Then OFF
If FeedB 015 Then OFF
If FeedC 015 Then OFF
Defer 001:00 Then ON


実際にクーラールートのポンプを止めてみるとちゃんとメールが届きます。配管からクーラールートに水が逆流して流量はゼロでは無いのですが、方向が逆なのでちゃんと異常検出できます。これ結構凄いかも。
20200322_190.jpg
あとは応用で、クーラーを連動して止めるということもできますね

というわけで、なんとかAPEXと繋ぐことができるようになりました。これで、APEXの流量センサーでできていたことは大体できて、かつセンサーが汚れによる誤動作しなくなりましたね
みなさんアドバイスありがとうございました。電気苦手なので配線あってるのか、危険は無いのかが不安ですが… もし誤りあったら教えてください。

ちなみに今回、ポンプ停止だけを検出するだけにとどめていますが、Advanced Sensor Module(ASM)を使えば流量もAPEXで見られると思います。コスト的にそこまでするつもり無いですが。

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APEX流量センサーの廃止、代わりのセンサー設置

2020-03-21
2017/7にAPEXの流量センサーを導入しました
流量センサーはポンプの性能、変化を捉えられる他、ポンプが停止したときに異常として検出できたりと色々と便利でした。ポンプ停止したまま水槽用クーラーが動いたら凍結するリスクがあります
が… 最近、ポンプ動いているのに流量ゼロ表示になることが多くなってきました

■はじめに

これがAPEXの流量センサー。配管に割り込ませる形で使います
20200321_010.jpg

中身はこんな感じで水車になっていて、回転数を流量に換算してAPEXに表示しています
これが汚れ他の理由で詰まってしまったりするみたいですね
掃除しても直ってくれなかったりと割と不安定
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あと、どうしても仕組み的に配管抵抗になって流量が下がります
配管内径が狭くなるうえに、水車まわすのが少し抵抗になります
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悩んで最終的にはAPEXの流量センサーを廃止することにしました。今、メイン水槽にポンプが二つ、サブ水槽にポンプ一つつかっていますが、特にメイン水槽はポンプの片方が止まったとしても、一つ生きていれば配管から逆流してサンプにまで水が流れます。そうであれば水槽用クーラーが凍結することも無いはずです

■クランプオン式流量センサについて

とはいえ、流量の変化はたまに知りたいなと思ったりするので、他の流量センサーを導入することにしました
今回選んだのは、キーエンス社のクランプオン式流量センサです。アクア用というよりは、工場とかで液体の流量を測定して制御や異常検出に使うものになります
HSBAOポンプのSAFF Designさんblogで出てきていたので気になっていました

どんなものかはこれ見てください。配管に割り込ませるのでは無く、配管の外に設置して超音波で測定する仕組みです


原理はこれをみてください


■センサを16A塩ビ管に取り付け

今回、中古品を比較的安く購入し、割と無理矢理取り付けたりしています。
キーエンス社の想定する使い方とは異なりますので、うまく動かないとかキーエンス社に問い合わせたりはしないでください…(問い合わせするなら、公式サイトから登録して直接購入してください。代理店販売はしていません)

これが落札したセンサー、FD-Q20Cです。FD-Q20Cは樹脂や金属15A、20Aに対応しています
中古品はセンサー単品しかないもので、配管固定金具はついてきません。また金具の単品販売はされていません
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センサー単独では動かないので、まずはM12ケーブルが必要です
これは長野計器 M12コネクタ付ケーブル(耐油) PUR L形 2m L形2mを買いました
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ケーブルの端っこはこんな感じで4本出てます。2本はDC電源、残り2本はIO-Linkやアナログ出力等々に使います
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電源として24V 1A わに口クリップ付きのアダプタを買いました
このセンサーは20V~30Vに対応しています
たくさんセンサー使うなら、スイッチング電源あると良いのかも
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ケーブルを本体に繋いで、
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マニュアル見ながら電源繋ぎます
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無事起動しました
ついでにマニュアル見ながら初期設定しておきます。今回配管は塩ビ16Aに繋ぐので、15Aに設定しました
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サブ水槽の16A塩ビ管に取り付けていきます
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手で配管に押し当てたぐらいでは、まったく流量測定できません
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センサー背面はゴムがついていてそこから超音波を出しているので、もっとしっかり密着させる必要があります。今回は、大きめのホースバンドを使って固定してみます
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ホースバンドのねじを締めていくと無事ポンプの流量が表示されました。表示単位はL/minなので、12.3L/min … 738L/Hということがわかります
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配線は、わにクリップだと怖いので、カットしてねじ込みコネクター使っときます
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ポンプの出力を変えながら流量を測定してみました(クリックで拡大します)
以前プラケースを使って簡易測定した結果とほぼ一致しますね。プラケース測定って結構正確なのね
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詳細はこんな感じ。流量(簡易測定)と、FD-Q20Cの結果が大体一致することがわかると思います
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塩ビ管に外から取り付けるだけで測定できるのは凄く楽ですね。しかも水の抵抗になら無いし
配管に割り込ませる方法だと、そこから水漏れするリスクはあるし、抵抗にもなるし…

■センサを25A塩ビ管に取り付け

実験がうまく行ったので、もう一台購入し次は水槽用クーラーに繋がってる25A塩ビ管にも取り付けていきます
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ケーブルはオムロン(omron) 丸型防水コネクタ(M12)ケーブル付コネクタ ソケット 片側コネクタ XS2 XS2F-D422-DA0-Fを買いました。こっちの方が安い…
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本体の方に接続していきます。ちなみに、ケーブル挿すところは出っ張りがあるので挿し間違わないようになっています。あとセンサー本体はIP65/IP67対応なので防塵、防水性能高いですね
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クーラーへの配管はこんな感じ
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ここにセンサーをホースバンドで取り付けました
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繰り返しになりますが、FD-Q20Cなので15A、20Aに対応しており、25Aで使うならFD-Q32Cが必要です
でもQ32Cの中古はあまり無いので、今回はQ20Cでなんとかしていきます
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今回、配管サイズ設定は20Aにしています。そのときの表示は10.3L/minとなりました
20Aと25Aは内径が1.25倍違いますので、10.3L/minを1.25倍してあげれば25Aの流量に近付くはずです
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というわけで、流量スパン調整します。これは調整前で倍率1.00になっています
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これを倍率1.25に設定してあげると
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表示が補正されました。12.8L/min…768L/Hとなりました。以前、APEXの流量センサーで測定したときは764L/Hでしたので概ねあってそうです。(正規にFD-Q32Cを使った場合と厳密には差があると思いますが、ざっくりと流量、流量の経年変化がつかめればよいので、まぁこれぐらいの値が出てくれれば十分です)
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水槽の配管とセンサーの位置をまとめるとこんな感じ。クリックで拡大します。
あと二つセンサーあれば全ルートの把握ができる感じ…
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■プラケース測定との比較

念のためプラケース測定して比較してみます
いつものようにプラケースで受け止めやすいように排水管を延長して、プラケースがいっぱいになるまでの時間をストップウォッチで測定します
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今回、クーラールートの流量を測定するので、それ以外のルートはバルブで閉じます
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クーラールートのプラケース測定結果と、FD-Q20C(1.25倍表示)との比較です
流量が多くなるとちょっと差が出ますが、これぐらいなら許容範囲です
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あとAPEXセンサーが有ったときと無くしたときで比較
10%ぐらいの差がありますね。クーラーという大きな抵抗のあるルートでこれなので、25Aで揚水だけの場合はもっと影響が出るかも
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バルブを開いて、クーラールートと直ルート合計の流量も測定
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APEXセンサー無しの方が基本的に性能が良いです。逆転している箇所は、10%飛ばしで測定したせいです…(間は平均)
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というわけで、取り付けは比較的楽で、精度も良いことがわかりました。水車が汚れていくような仕組みではないので長期間安定して使えそうですね

ここまでできるなら、あとはAPEXと連動させてポンプ停止の異常検出とかに使いたいところですが… いまのところAPEXとの接続はうまく行っていません。アナログ出力は4-20mA、0-20mAで流量が電流として検出できるような仕組みになっています
ポンプが停止したらそれをI/O Breakout BOXでOPEN/CLOSEで検出できたら良いのですが…
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とりあえず今のところ250Ω抵抗を使って、4-20mA→1-5Vに変換し、それをAPEXのAdvanced Sensor Module(ASM)で読み取るのが現実的かな…? でもASMをセンサーの数だけ用意する必要があるのでコスト的にかなりキツい…

I/O Breakout BOXでなんとかできないかもうちょっと調べてみます



B!
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一人でツアー(2020年3月)

2020-03-14
今年初になりますがAQUALOVERSさんに行ってきました

入り口
3月なのに雪が降りそうなぐらい寒かった… 実際帰りは雪になりました
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ライブロックストック そこそこの量あったので水槽立ち上げる人によいかも
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水槽一つ目
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既に売約済みだとおもいますが綺麗なピンク系のサンゴ
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ウスエダかな。綺麗なグリーンですね
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ツツハナかな? テーブル状で綺麗な色ですね
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水槽二つ目
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入ってるマルシアズアンティアスが綺麗ですね。ちょっと大きめなのも良い
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水槽三つ目
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ピンクっぽいクシハダミドリイシがきれい
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コモンサンゴの色も良い感じ
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水槽四つ目
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サンゴの名前は忘れちゃいましたが綺麗
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こちらも
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次は魚水槽見ていきます。いつみても魚の調子凄く良いです
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ハタタテダイ入荷していました。今回最小サイズを1匹購入しました
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ヤッコとチョウチョウウオ
悩んでアミメチョウチョウウオを購入しました
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あとストライプバーフィッシュ
ハリセンボンの仲間ですが可愛い
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ハリセンボンもいました
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こちらはLPS水槽 どれも綺麗です
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ピンク系のハナガサ
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あとソフトコーラル系。中央のグリーンのスターポリプはどにゃさんの水槽にいたやつですね
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まん丸なクダサンゴ
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花が咲いたようなポリプが良いですね
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久々にインドネシアブリードサンゴ見ました
最近、インドネシアからの輸入が再開されました
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このグリーンウスコモンはreefさんところで育ったものとのこと
最近レイアウト変更していたので、割った残りかなと思います
一枚購入しました
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入り口水槽のイソギンチャク
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イサザアミ
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というわけで、今回も冷凍餌たくさん買いました。エビバージョン、アサリ、海藻を買いました
あとベクトラ用の塩ビ管継手も買いました。予備用
トリトン水質測定キットは、FAUNA ICPテストと比較する為に買いました。同タイミングで採水して結果を比べてみます
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こちらはチョウチョウウオ餌付け用のアサリです。人工海水で砂抜きして、あとは冷凍します
人工海水だとやはり水管かなり伸びますね
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魚はいつもどおり比重を販売水槽にあわせてトリートメントと餌付けします
今回魚は、アミメチョウチョウウオ、ハタタテダイ、ホンソメワケベラ、オグロクロユリハゼを買いました
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あとコケ取り貝を15匹ほど買いました
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reefさんところのグリーンウスコモンをフラグに接着。reefさんみたく巻いてくれると良いのですが
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