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pHメーターの製作

完成品 (^^)/
完成品 (^^)/
秋月電子デジタル pHメーターキットを組み立てましたので,その過程を順を追って書いて見ました.
性能と特徴
・常時使用型(水槽に入れっぱなし)
・米国オメガ社(OMEGA) 社製 pHセンサー[PHE78604]使用のデジタル表示.
・pH0.00〜14.00まで表示可能(0〜40℃)なので,熱帯魚飼育上は問題なし.
・精度は ±0.15pH,表示分解性能 0.01pH と,精度も特に問題なし.
・価格は \5000 (2002/02/01現在),交換電極は\3000.
・電源は 006P を使用.
※このキットは秋月電子で通販でも手に入れられます.
※記載内容等は 2002/02/05 のものです.

キット内容物(その他マニュアルなど)
キット内容物(その他マニュアルなど)
製作開始

黄色い「デジタル pHメーター・キット」の製作手順に従って製作開始しようとしたら,同封の「温度計製作マニュアル」の6,7ページの要領で製作するようにかかれているので,それにしたがって製作開始.(一部マニュアルの手順と違う部分もあります.)

細かな部品がたくさんありますので,なくさないように気をつけて作業しましょう.
また,なれていない人は半田付けの練習もしておいた方がいいかと思います.

使った工具など
使った工具など
必要な工具

・テスター(最終調整時のmV調整に必要&抵抗の値を測る)
・半田ごて(先の尖がった小さ目のものがいいです)
・半田(精密機械用のもの,今回使ったのは Sn63%,Pb37%,ヤニ入り)
・マイナスドライバー(小)
・錐(プラスチックの箱に穴をあけるときに使用)
・ラジオペンチ(小)

あったら便利なもの
ニッパー, カッター, ミノムシクリップ,はさみ,棒状やすり,ハンダ吸い取り紙

桟をカットする前後
桟をカットする前後
ICソケットの加工1

2個あるICソケットに別々の加工をします.
1個目の桟部分を,ディスプレイパネル用にニッパーで2個にカット.(写真右)

カットするときにソケットの足を曲げないように注意しましょう.
また, ニッパーでカットする時は慎重に切りましょう.
カットした後で,でこぼこしている部分はカッターややすりなどで平らにしておきます.

桟カット後
桟カット後
ICソケットの加工2

もう1個のICソケットは真中の桟のみをカット.(写真左)
こちらもでこぼこしている部分は平らにしておきますが,少し削った方がいい場所があるかもしれません(後述)

多回転半固定VRとコンデンサ
多回転半固定VRとコンデンサ
基盤にくっ付ける部品の確認1.(キットにより構成が違うかもしれません)

マニュアルのパーツリストで確認しましょう.
100KΩポテンションメータ(VR1)
200KΩポテンションメータ(VR2)
47pF セラミック(C3)
0.047μFフィルムコン(C1,C2)
0.1μFフィルムコン
0.1μF積層セラミック(C4)
0.47μFフィルムコン

抵抗
抵抗
基盤にくっ付ける部品の確認2.(キットにより構成が違うかもしれません)

使用する抵抗は4個です
抵抗値は色分けしてあるのですが,見にくいのでテスターで確認しましょう.
100KΩ(RT)
180KΩ(R3)
200KΩ(R2)
390KΩ(R1)
各パーツは半田付けする前に正しい位置に差して確認してから半田付けしましょう.

JT2半田付け
JT2半田付け
ジャンパー(JT2)の半田付け

3箇所ジャンパー線を半田付けする場所があります.
使わない部品(抵抗やコンデンサなどの余りのリード部分)などを使います.
半田付けする前に長さに合わせたジャンパー線を作っておきましょう.

JT2は距離が長いので,─── こんなのと ─── こんなのを半田付けしてから ┌──┐ な形にしたものを使っています.
別途細い電線などがあるのでしたらそれを使ったほうが綺麗で楽です.
半田付けする前に正しい位置に差して確認してから半田付けしましょう.(以下同様)

J1半田付け
J1半田付け
ジャンパー(J1)の半田付け

J1のジャンパー線の半田付け.
ここは距離が長くないので ┌──┐ こんなのをそのまま半田付けしてます.
ここは後でICソケットが載るので,少し内側(図では下側) に付けます.

JT1半田付け
JT1半田付け
ジャンパー(JT1)の半田付け

JT1のジャンパー線の半田付け.
ここも距離が長くないので ┌───┐ こんなのをそのまま半田付けしてます.
ここも後でICソケットが載るので,少し内側(図では上側) に付けます.

ジャンパー線だけだと,なんだか寂しいですね.

C3取り付け
C3取り付け
47pF セラミック(C3)取り付け

いよいよ各種パーツの取り付け開始です.
基盤の上にパーツ名が書いてありますので,間違わないように取り付けましょう.

ICソケット取り付け
ICソケット取り付け
ICソケット取り付け

ICソケットの切り欠きマークを印刷と合わせて取り付けます.
穴がたくさんありますので間違わないよう,ちゃんと差し込まれているように取り付けましょう.
半田付けの際に基盤のそりやひずみを修正します.

なお,C3がじゃまでうまくはまらない場合は,ICソケットのC3の部分を少し削ります.
また,ICソケットがジャンパー線に載っていないかも確認します.

LCDソケット取り付け
LCDソケット取り付け
LCDソケット取り付け

LCDソケットを2個取り付けます.
後でLCDを組み込むので,できる限りまっすぐになるように取り付けましょう.

ソケットが付いてだんだんそれっぽくなってきました.

C1取り付け
C1取り付け
0.047μFフィルムコン(C1)取り付け


C2取り付け
C2取り付け
0.047μFフィルムコン(C2) 取り付け

後でICが載るので邪魔にならないように取り付けます.

0.1μFフィルムコン取り付け
0.1μFフィルムコン取り付け
0.1μFフィルムコン取り付け

後でICが載るので邪魔にならないように取り付けます.

C4取り付け
C4取り付け
0.1μF積層セラミック(C4)取り付け

0.47μFフィルムコン取り付け
0.47μFフィルムコン取り付け
0.47μFフィルムコン取り付け

100KΩ(RT)取り付け
100KΩ(RT)取り付け
100KΩ(RT)取り付け

基盤に合わせて ┌ooooo┐ こんな形にしてから取り付けます.

180KΩ(R3)取り付け
180KΩ(R3)取り付け
180KΩ(R3)取り付け

片足のみ折り曲げて,縦にして取り付けます.

200KΩ(R2)取り付け
200KΩ(R2)取り付け
200KΩ(R2)取り付け

片足のみ折り曲げて,縦にして取り付けます.

390KΩ(R1)取り付け
390KΩ(R1)取り付け
390KΩ(R1)取り付け

片足のみ折り曲げて,縦にして取り付けます.

VR1取り付け
VR1取り付け
100KΩポテンションメータ(VR1)取り付け

VR1とVR2を間違えないように部品に書いてある表示をよく見て,基盤に書いてある絵に合わせて足を入れて取り付け.

VR2取り付け
VR2取り付け
200KΩポテンションメータ(VR2)取り付け

バッテリースナップ加工
バッテリースナップ加工
バッテリースナップ加工

バッテリーのスナップは長めなので短く切ります.
(付属のプラスチックボックスに組み込む場合は写真よりもっと短くしても大丈夫です)
切った残りは後でジャンパーや導電シールと接地させるときに使います.

DP2とTESTのジャンパー
DP2とTESTのジャンパー
DP2とTESTのジャンパー

小数点の表示をさせるために,スナップ加工のときに余った分で,DP2とTESTをジャンパーします.
たくさんパーツが付いてますので,穴を間違えないようにしましょう.

バッテリースナップ取り付け
バッテリースナップ取り付け
バッテリースナップ取り付け

先ほど加工したバッテリースナップを取り付けます.
赤は「V+」,黒は「V−」 に間違えないように取り付けましょう.

ここまでで,配線や半田付けはほとんど終了です .
間違っていないか,半田付けはちゃんとできているかよ〜くよ〜く確認しましょう.

ICL7136取り付け
ICL7136取り付け
ICL7136取り付け

ICL7136 を ICソケットに慎重にはめ込みます.
ICの向きは,ICの切り欠きと基盤に印刷されている切り欠きとを合わせます.
足が全部きちんとはまったら,しっかりとはまるまで慎重に押し込みます.

LCD取り付け
VR2取り付け
LCD取り付け

SP521 LCDを LCD用ソケットに慎重にはめ込みます.
LCDの向きは,LCDの出っ張りと基盤に印刷されている出っ張りとを合わせます.
足が全部きちんとはまったら,しっかりとはまるまで慎重に慎重に押し込みます.

リファレンス電圧調整
リファレンス電圧調整
リファレンス電圧調整

VR1に小さなマイナスドライバーを差し込んで,ICL7136の35ピンと36ピンの間の電圧が 572mV(*1)になるように調整します. (次の拡大図のようにすると楽です)

*1 この設定は 572mVは15℃のときの設定で,20℃では 582mV,25℃では 592mV,28℃では 598mVにしますが,pHセンサ自体の精度が±0.15pHなので,厳密に設定する必要は無いです.

リファレンス電圧調整拡大図
リファレンス電圧調整拡大図
リファレンス電圧調整拡大図

基盤を裏返して,ICL7136の35ピンと36ピンに,余ったリードなどで仮の端子を付けてミノムシクリップではさんでテスターに繋いで測ると,調整用のドライバを回す手が空くので楽に調整できます.
なお,裏返した場合は,VR1側が40ピンなので,間違えないように付けて測りましょう.

オフセット電圧調整
オフセット電圧調整
オフセット電圧調整

基盤の IN と COM をショートさせた状態で VR2を回して7.00になるように調整します.

なお,完成後にpH校正液を使って調整するとより確実に調整することができます.

ケースの穴あけ
ケースの穴あけ
ケースの穴あけ

基盤と電池をケースに入れて,BNCコネクタの箱の中に来る部分が,基盤や電池とぶつからない部分に穴をあけます.
穴は,BNCコネクタのワッシャーを使い,ふたを閉めてもぶつからないところにしるしを付けます.
中身を出して,錐でゆっくりと穴を開けます.(アクリルなので割れやすいため慎重に作業しましょう)
錐で穴が空いたら,カッターなどで切り欠いて徐々に大きくしたり,錐でいくつか穴を開けておいでニッパーなどで切り取ったりして,BNCコネクタ(ねじやワッシャーを取った状態)がはまる大きさまで広げます.

BNC接続コード取り付け
BNC接続コード取り付け
BNC接続コード取り付け

基盤のIN1とCOMにBNCコネクタとの接続用コードを取り付けます.
なお,写真にはありませんが,COMから導電シールに接地させる線も出しておきます.
接地させる線は,基盤に触れない先端部分の皮を5cmぐらい(長ければ長いほうがいい)むいておきます.

組み立て
組み立て
組み立て

安定度向上のためにケースに導電シールを銀色のほうを下に向けて糊ははがさずにそのまま入れます.
基盤を組み込んでBNCコネクタをワッシャーとねじでしっかりケースに固定します.
BNCコネクタを半田付けします.INは真中,COMは外側です.
COMから出ている導電シール用のコードを導電シールの銀色の面(下側)に回しこんで,むいた部分が導電シールと接地するようにします.

完成
完成
完成

pHセンサーをBNCコネクタで繋いで,pHメーターの完成です(^^)
お疲れさまでした!
なお,確実に調整する場合は,pH電極のKCL液を水道水でよく洗ってから,pH校正液で校正し,数日後に再度校正するとより確実です.

おまけ
おまけ
おまけ

スケルトンモデルもいいのですが,設置する場所に合わせて,自分の好きな絵などを印刷してケース内側に入れると,よりオリジナルっぽくていいかもしれません!


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