USB機器に対応したサーモスタットを800円で作る(組み立てる)

一定の温度を下回るとUSBのヒーターをオンにして暖めたり、一定の温度を上回ったらUSB扇風機を回して水槽を冷やしたり、そんなことができるUSB機器に対応したサーモスタットを800円で作ってみました。

専門的な知識はほとんどいらず、ちょっと手先が器用なら組み立てられると思います。

800円で作れるUSB機器用のサーモスタットの仕様

コントロール可能な温度 -50度から110度
表示可能な温度 -9.9度から99.9度 分解度0.1度
温度差 0.1度から15度 分解度0.1度
温度校正 -7.0度から7.0度 分解度0.1度
時間差 0分から15分 分解度1分
精度 0.1度
温度更新 0.5秒

使えるワット数はUSB充電器に依存する。普通のUSB充電器は5V1Aなので5WくらいのUSB機器なら動かせる。5V2AのUSB充電器を使えば10ワットのUSB機器を動かせる。

本体の温度は-10度から60度以内、湿度は20%から85%以内に抑える。

温度を測るステンレスの温度計は-50度から110度まで測ることができるが、表示可能な温度は-9.9度から99.9度になる。

温度差は、例えば冷却設定中で温度差を1.0度にして35.0度を上回る温度になった場合にUSB機器をオンにするという設定をしたとする。35.0度以上になりオンになった後、温度が下がり始め温度が34度以下になったときにUSB機器がオフになる。温度差を2.0度にすると33度以下になったときにオフになる。

温度校正は表示される温度があっていないとき、-7.0度から7.0度の範囲で校正することができる。例えば正確な温度が25.5度のときにサーモスタットで表示される温度が26.1度の場合、温度校正で-0.6度を設定すると、サーモスタットで表示される温度が25.5度になる。

時間差は0分のときは、設定した温度を下回ったり上回ったりしたとき、0分後にUSB機器をオンにする。時間差を1分に設定したときは1分後にオンにする。

サーモスタット本体は下記のものと同じ仕様です。

サーモスタット サーモスイッチ 温度調節器
サーモスタット サーモスイッチ 温度調節器 センサー 換気扇

サーモスタットの完成版


3つのモジュールをつなげればサーモスタットの完成です。



このままでは見た目も悪く配線がごちゃごちゃになりそうなので、板切れと両面テープでくっつけます。



左側の銀色の部分が温度計です。防水なので水槽に投げ込んで水槽の温度を測ったりすることもできます。温度計の部分だけ孵化器の中に入れて温度調整することもできます。

配線を短くしたりプラスチックのケースに入れれば見た目がよくなりますが、めんどくさいので良しとします。

必要な材料

材料の入手にはebay様を使います。Amazonや秋月を使えば材料をそろえられると思いますが、費用がおそらく4倍くらい(3000円くらい)になります。届くのに3週間くらい時間がかかりますがebayを使いましょう!

必要な3つのモジュール



左上の小さい青色の基板がブースター 160円くらい
USB電源をサーモスタット用の電源に変換します。

英語名
2A booster board DC-DC step-up module input 2/24V to 5/9/12/28V Replace XL6009

ebayで2A booster boardを探す


緑の基板がサーモスタット 450円くらい
温度によってスイッチをオン・オフに切り替えます。

英語名
-50-110 DC 12V Heat Cool Temp Thermostat Temperature Controler Switch + sensor

ebayでHeat Cool Temp Thermostatを探す


右側の青色の基板がUSBコンバータ 190円くらい
サーモスタット用の電源をUSB電源に戻します。

英語名
5V USB Output Converter, DC 7V-24V to 5V 3A Step-Down Buck KIS3R33S Module

ebayで5V USB Output Converter KIS3R33Sを探す


必須な材料は上記の3つで合計800円くらいになります。

電源はマイクロUSBケーブルとUSB充電器を使えば電源になります。余っているマイクロUSBケーブルやUSB充電器が鳴ければダイソー等の100円ショップに行ってそろえましょう。

Amazonでも普通に買えますが、品質は良いですが高いです。

ミラリード 2.4A対応1m充電コード マイクロUSB
ミラリード 2.4A対応1m充電コード(マイクロUSB)ブラック 急速充電に最適化した充電専用ケーブル PJ13-38

Anker® 10W USB急速充電器 ACアダプタ 合計2A 折りたたみ式
Anker® 10W USB急速充電器 ACアダプタ 合計2A 折りたたみ式 iPhone6, iPhone 5s/5c/5, iPad Air/mini, Galaxy S5/S4/Note 3/2/Tab/Nexus及びその他のスマートフォンやタブレットなどに対応 71AN10W-WA


あると便利な材料。

ピンヘッダー 170円



ニッパーとかで1つ1つ分けられる。

1ピン 6個
2ピン 2個 (片側を半田でショートさせる)

配線するときに使うと便利。Long Header Pinはブレッドボード使いにとっていろんな局面で使えます。

英語名
10pcs 40Pin 1*40 2.54mm 20mm Long Header Pin Male Breakable Pin Header

ebayでピンヘッダーを探す

ジャンパーワイヤー 140円



モジュールをつなげるのに使える便利な配線。Female to Femaleを選ぶ。Maleはいらない。40本セットで1本1本小分けにできる。今回は5本使う。

英語名
40PCS Dupont Wire Color Jumper Cable 2.54mm 1P-1P Female to Female 20cm

ebayでジャンパーワイヤーを探す

その他に必要な道具
半田ごて、半田、ニッパー、テスター、小さいドライバー


テスターを持っていない人はこれが定番です。




半田ごてと半田を持っていない人は下記のを買っておきましょう。




ニッパーと小さいドライバーはなければ100円ショップで買いましょう。

サーモスタットの組み立て方


金額も800円くらいなので、悩まずにとりあえず注文して届くのを待ちましょう。ピンヘッダーやジャンパーワイヤーが必要かなと思う人は310円くらいで買えるのでさっさと買ってしまいましょう。あったほうがお値段以上に楽できます。

材料が全部届いたら、組立て開始です。

まず最初、ブースターにピンヘッダーを半田付けします。



こんな感じにします。ピンヘッダーの下のピンが余分に長いのでニッパーで切ってしまいましょう。

USB充電器とマイクロUSBケーブルをブースターにつなげて電源を入れます。ピンヘッダーの両端の電圧をテスターで測ってください。電圧が12Vになるように調整します。

ブースターに青い正方形の部品があり、小さいマイナスドライバーで回せるネジっぽいのがついています。そのネジを回すと電圧が変わります。


次にサーモスタット側にピンヘッダーを取り付けます。



上に丸い穴が開いた緑色の部品にプラスドライバーを突っ込んで回すと、横からピンヘッダーを突っ込めるようになります。ピンヘッダーを突っ込んだらドライバーを逆回転させて挟み込みます。これでピンヘッダーが取れなくなります。

サーモスタットの基板上にK0、K1、+12V、GNDという表示があります。

K0とK1に1ピンずつ、+12VとGNDに2ピン(片側半田付け)を写真のように取り付けます。


USBコンバータの青い部品も同じようにピンヘッダー(1ピンずつ)を挟みこみます。


最後にジャンパーワイヤーで配線をします。

ブースターのOUT+からサーモスタットの+12Vをつなげる

ブースターのOUT-からサーモスタットのGNDをつなげる

サーモスタットのK1からサーモスタットのGNDをつなげる

サーモスタットの+12VからUSBコンバータのIN+をつなげる (USBコンバータをひっくり返すとIN+とIN1の表示がある)

サーモスタットのK0からUSBコンバータのIN-をつなげる


これで組立ては完成です。
好みでプラスチックのケースに入れるなり、配線を短くして見た目を良くするなりご自由に。

サーモスタットの設定

電源を入れてサーモスタットの設定をします。

サーモスタットに3つのボタン、set、+、-が並んでいます。

setをポチっと短く押すと温度設定になり、+または-のボタンを押すとオン/オフするときの温度を変更することができます。

setを長押しするとサーモスタットの設定を行うことことができます。
まずはsetを長押ししてサーモスタットの設定を行います。

setを長押し→P0という表示になる
P0という表示になったら、+ボタンを押すごとにP1、P2、P3・・・、P6と変化します。

P0という表示になったら一旦setボタンを離して、再度setボタンを押します。
するとCまたはHと表示されます。Cと表示された場合は、冷却モードです。一定の温度を上回ったらUSB機器がオンになります。Hと表示されていた場合は、加熱モードです。一定の温度を下回ったらUSB機器がオンになります。CまたはHと表示されているときに+または-を押すとCからHへ、またはHからCへ変更されます。

P1以下、P0と同じように設定できます。

P1はオン/オフ時の温度差(0.1度から15度)を変更できます。

P2はコントロールできる最高温度の変更ができます。無視してください。

P3はコントロールできる最低温度の変更ができます。無視してください。

P4は温度校正ができます。表示される温度が実際の温度と異なる場合は、ここで調整できます。

P5は時間差を設定できます。

P6はアラーム設定です。無視してください。


サーモスタットがオンになるとカチっという音が鳴ってLEDが光ります。USBコンバータも光ります。オフになるとカチッという音が鳴ってLEDが両方とも消えます。


これで完成です。

USB機器の電源をUSBコンバータのUSBポートから供給してあげれば、サーモスタットでUSB機器のオンオフをコントロールすることができます。



暑い夏に水槽の温度を下げるのに使ったり、自作の孵化器で温度を一定に保つのに使ったり、いろいろ使えると思います。

製作は自己責任で!

追記:USB充電器はAnkerがおすすめ

iPhoneのUSB充電器(5W)でサーモスタット経由でUSBウォーマーを動かしてみましたが、電力不足になりました。

電力不足になるとどうなるかというと、サーモスタットのオンオフ機能が不安定になって、温度調節ができなくなります。

USB扇風機くらいならiPhoneのUSB充電器でも大丈夫だと思いますが、USBウォーマーみたいな暖めるようなやつは5WのUSB充電器では足りません。5V2A以上のUSB充電器を用意しましょう。

Anker® 10W USB急速充電器 ACアダプタ 合計2A 折りたたみ式
Anker® 10W USB急速充電器 ACアダプタ 合計2A 折りたたみ式 iPhone6, iPhone 5s/5c/5, iPad Air/mini, Galaxy S5/S4/Note 3/2/Tab/Nexus及びその他のスマートフォンやタブレットなどに対応 71AN10W-WA

上記のUSB充電器でサーモスタット経由でUSBウォーマーを普通に動かせるようになります。

ティー・エム・ワイ USBウォーマー・暖房器具 WG-CS02BR
ティー・エム・ワイ USBウォーマー・暖房器具 WG-CS02BR

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。