前回までの計算で、5V30mmファンで十分換気能力があることが分かりました。ただ、実際問題として、昨年の実績からは日中の気温が少しでも上がってくると、途端に能力不足となり、ファンが日中回りっぱなしになった上に温度が下がらない、という状況が生まれます。温度の問題もありますが、複数の小さいファンが長時間フル回転していると、小さいとは言え耳障りな音がします。そこで、大きめのファンに交換し、換気能力を引き上げるとともに、ファンの数を減らして騒音低減を図ります。
DC5V 60mmファン／ANVISION
今の育苗箱ベンチレータの基板では、マイコンへの給電もファンの動力も同じ5Vとしています。これは、XIAO ESP32C3の5Vピンが、出力／入力どちらも対応しており、DC5Vを基板上で分岐させてやれば、電源ラインを1本で済ますことが出来る為です。
なので、今回のファンの増強でもDC5Vで探すことにしました。手頃そうなので見つけたのが、ANVISIONのAV-YDH6015B05-1です。
これ、よく見ると型番の中にYDH6015とあります。YCCFANのOEM品ですね。元々付けている30mm５VファンはYCCFANのYDH3010C05です。FAN業界はよく分かりませんが、寡占化が進んでいるのかな。同じメーカーなら安心なのは間違いないです。
これまでのファンと比較すると下のような感じ。
| 項目 | YDH3010C05 | AV-YDH6015B05-1 |
|---|---|---|
| サイズ | 30 x 30 x 10 mm | 60 x 60 x 15 mm |
| 定格電流 | 0.36A | 0.27 A |
| 定格電力 | 1.8W | 1.35 W |
| 定格回転数 | 13000 rpm | 4000 rpm |
| 最大風量（静圧0mmAq) | 4.07 cfm | 17.6 cfm |
| 最大静圧（風量0cfm） | 5.51 mmAq | 3.14 mmAq |
| 騒音レベル | 37.3 dBA | 30.7 dBA |
ん？
改めてデータシートをちゃんと見ると、風量は最大風量であって、静圧0mmAqの時の値なんですね。どちらもちゃんと風量静圧特性曲線が引いてあるので、静圧さえ測れば風量に換算できますね。こりゃいかん、熱計算は修正が必要です。水柱マノメータを作って実測してみましょう。記事は次の回かな。
実際の風量は次回までに測るとして、最大風量で比較すれば、これまでの30mmファンより4倍程度となります。給気側に１個だけファンを付けることにします。
実装
育苗箱透明プラケースに穴を開けて、これまで同様透明テープで固定しました。実際に動かしてみると、騒音は凄く小さく感じますね。これまでは30mmファンが2基、高回転で動いていたので、高めのノイズが耳につきましたが、60mmファン1基にすることで、音程も低くなって音圧も下がったように思います。
これまでの30mmファンが稼働した時の音は下のような感じ。動画の終盤、29-31秒あたりが定常状態です。撮影条件が全く同じではないですが、なんとなく音が小さくなったことが分かりますでしょうか。
60mmファンで晴天日（2025年1月25日）に稼働させたときの温度トレンドは下のような感じ。
真ん中の青い線が育苗箱内気温、下の灰色の線がポット内土壌温度、上の黄色い線が基板box内の温度（RTC/DS3031）です。育苗箱内気温が27℃を超えるとファンが起動し、25℃を下回るとファンが停止する為、気温のトレンドは25～27℃の間でギザギザになります。
ポット内土壌温度は緩やかに気温に追随しますが、20-22℃くらいで安定します。一方、基板box内温度は、結構上昇してしまいますね。この日は最高で46℃です。60mmファンに増強、風量が増えたことで、基板box内の温度も変化するようになりました。これまでの30mmファンでは、育苗箱内の温度は下がりますが、基板box内はあまり下がらず、50℃超まで行っていました。
ところで、この基板box内温度は、DS3031（RTC）の温度補正用の温度計データを読み出してきている為、1℃単位です。なのでここだけカクカクしたトレンドになっています。
温湿度計スタンド
前の記事を覚えておられる方がいるかどうかわかりませんが、もともと温湿度計DHT22は、基板boxの蓋に貼り付けていました。
ええ、そうです、基板boxが日中50℃前後まで温度が高くなる為、日によっては温湿度計が影響を受けて、育苗箱内気温が30～35℃を示すことがありました。別途アルコール温度計を差し込んでも24℃くらいで、どうしようかと思っていましたが、原因はこれでした。
そこで、温湿度計DHT22を基板boxから分離して、基板boxの温度影響を排除する為、木っ端を使って温湿度計スタンドを作りました。
温湿度計と基板box分離後は、基板boxの温度影響を受けることなく、快調です。
静圧実測
メーカーサイトにYDH6015B05そのもののデータシートが無かった為アマゾンの商品紹介ページから風量静圧特性曲線を参照します。保存した画像を直接貼るとチョメチョメされてしまいそうなので、リンクを貼っておきます。
https://www.amazon.co.jp/dp/B0CD26L3HJ/?th=1&m=A6NNV6VK9GJ7V
これを見ると、静圧0 mmAqで風量17.6 cfm、0.5 mmAqで15.8 cfm、1.0 mmAqで13.6 cfmくらいですね。水柱マノメータを作って、実測し、風量換算してみます。
・水柱マノメータ
装置間の差圧を見るシンプルな装置です。駆動部分が無く、電源も不要なので、差圧がそこまで大きくない時はとても便利です。差圧の相手が大気のものをよく見かけます。
100均の木っ端に物差しを垂直に貼り、チューブを物差しに沿わせてU字に固定します。今回は使用後の解体を考えて、釘で押さえつけるだけにしておきました。
右側のチューブは育苗箱内へ繋ぎ、箱内の静圧を取ります。左側のチューブは大気に開放で、チューブ内に気泡が無いように水を入れます。育苗箱内の圧力が大気より高ければ、チューブ内に入れてある水が押されて、右側の水面が下がり、左側の水面が上がります。この水面の差（mm）が静圧になります。中身は水なので単位はｍｍAqです。
今回は最大静圧が3.14 mmAqであることが、風量静圧特性曲線から分かっているので、差圧を取る範囲は10mmもあれば十分ですが、差圧が大きい時は、チューブを長くして水も多くしないと、大気側にチューブ内の水が吐き出されてしまいます。また、装置内が負圧なら、装置内に水が吸われてしまいます。差圧が大きい時にサイズが大きくなるのが水柱マノメータの難点ですね。
使ったチューブが細すぎたのか、チューブとの抵抗が大きくて液が動かなかったので、ごく微量の洗剤を入れています。
60mmファンに5V電源をつないで実測してみると、水柱マノメータの指示は下のような感じ。
おお、どうでしょう。
表面張力で液面が湾曲するので、この場合は湾曲した一番底部の高さを読みます。メモリは1mm単位なので、その1/10、0.1ｍｍまで読みます。
右側のメモリの11の数字があるところが、左側のメモリの7.5cmに相当します。装置側である右側は11のメモリから-0.1mm、大気側である左側は7.5cmのメモリから+0.3mmくらいかな。差圧は0.4mmAqですね。ちょっとメモリの読みに怪しいところがありますが、差圧が付いている方が安全側なので、良しとしましょう。
風量静圧特性曲線から読み取ると、静圧が0.4 mmAqなら、風量は16 cfmですね。
この感じだと、30mmファンで確認しても大差ないかな。
今回はこの後Deep Sleepからの復帰時間改良を書こうと思っていましたが、ちょっと長くなったのでここまでにしましょう。次回は復帰時間改良かな。間に合っていれば、30mmファンでの静圧測定と熱計算見直しですね。
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