組み立て説明

[工具の用意] [添付部品の確認] [部品組み付け方向の注意] [組立の手順]

[工具の用意]

本キットを組み立てるには,ハンダづけ作業を伴います。以下,組立に際して必要と思われる工具類です。

ハンダづけ道具(ハンダごて(20W〜30W),ハンダ(0.8mmから1mm程度の電子工作用),液体フラックス,ハンダ吸い取り線)ニッパ,ラジオ・ペンチ,#2番,#0番プラス・ドライバ(時計ドライバ),ワイヤストリッパ,カッタナイフ,ピンセット,対角7mm,8mmスパナ,デジタル・テスタ,穴開け加工道具(ドリル,キリ,ヤスリ,スケールなど)等,必要に応じて用意してください。また、ホット・ボンドやマスキング・テープなども有れば便利です。安全性を考慮して軍手や水を入れた洗面器なども準備してください。火傷対策や防災の備えになります。

ハンダづけのコツは,基板へ部品のリードを通して少し曲げてしまいます。リードを曲げる事が出来ない部品は,部品実装後マスキング・テープで固定すれば両手が使えます。そして基板をひっくり返してハンダごてでパターンとリードを同時に加熱しそこへハンダを溶かし込めば綺麗に出来る筈です。十分ハンダが行き渡った所で静かにハンダごてを外しハンダが固まったらニッパで余分なリードを切断します。隣のパターンとタッチしない様に注意してください。一度、固まったハンダを再度加熱するときは,液体フラックスを併用すると上手く行きますので試してください。取り付け場所を誤ってしまった実装部品を取り外す場合,無理をせずハンダ吸い取り線を使ってハンダを除去してから取り外してください。ハンダ吸い取り線の使い方は,除去するハンダへ吸い取り線をあてがいその上からハンダごてで加熱します。ハンダが溶けだすと毛管現象によって吸い取り線へ溶けたハンダが吸い上げられるという仕組みです。

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 [添付部品の確認]
ペルチェコントローラキットのセット内容一覧です。
品名 品番 数量 穴あけサイズ
トグルスイッチ(SW1) MS239F-6P 1 6.2mm/min
★プッシュスイッチ(SW2) MS650-3P 1 4.8mm/min
プッシュスイッチ(SW3,SW4) MS650-2P 2 4.8mm/min
★FET(Q1) 2SK1298 1
★トランジスタ(Q2,Q3) 2SC1815 2
抵抗(R1,R2,R4,R5,R6) 2.2Kオーム 1/8W 5
抵抗(R3) 1Kオーム 1/8W 1
★圧電ブザー(BZ1) TMB-05 1 警告音用に必要
★電解コンデンサ(C3) 100μF10V 1
★電解コンデンサ(C1) 220μF 25V 1
積層セラミック(C2,C4) 104(0.1μF) 2
★LED(D1) RED 1 3.1mm/min
★LED(D2) GREEN 1 3.1mm/min
ナベビス 3X10 1
ナット 3N 1
プリント基板 PC POWER UP REV4.0 1
電源コネクタ(電線加工済み) 4P(黄、黒、黒、赤) 1
コントロール出力コネクタ 4P 1
出力用電線 青、橙 各1
インシュロックタイ 結束バンド 1
フラットケーブル 10P 1
ナイロンソケット(電線加工済み) 2Pサーミスタ接続用 1
ジャンパーポスト 2Pサーミスタ接続端子 1
熱収縮チューブ 1φ(サーミスタ絶縁用) 1

 (注意)

本体を固定するパネルは,このキットに添付されておりません。お好みに応じて用意してください。基板に部品を実装する前にパネルへ部品位置のレイアウトを転記してください。

フルセットキットの場合,温度計モジュール(TX-100)が同梱されています。ただし,初期不良等のトラブルに関しては温度計モジュールの製造メーカにご相談ください。

セット内容に不足品や不良品が発見された場合,必ず組み立てる前に購入元へメールでお申し出ください。発送日から7日間以内であれば対応していただけるように依頼してあります。電話での連絡は,迷惑がかかりますので絶対に避けてください。

このペルチェコントローラは,私(KAZ’[ニフティID:QZX00015])が設計したものですがみなさんからの要望でキット化を企画しました。みなさんのお手元にこのキットが届くように企業の方のご理解とご協力があって実現できました。万が一,トラブルが発生した場合でも,マナーを重んじて問い合わせてください。くれぐれもお願いしておきます。

その他の注意事項

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 [部品組み付け方向の注意]

上記ペルチェコントローラキットのセット内容一覧にて★印を記した部品には,定めた組み付け方向があります。正しい方向に実装してください。

★プッシュスイッチ(SW2) *プッシュスイッチのノブは,引っ張ると外せます。
スイッチ本体にMS-650と刻まれた方向に注意します。 実装方向は写真のように実装します。
★FET(Q1) *ビス・ナットで固定してからハンダづけをする。
部品番号が印刷された面を基準にします。向かって左より「G(ゲート)」「D(ドレイン)」「S(ソース)」となります。 定格で使用する場合,ヒートシンクは不要です。
★トランジスター(Q2,Q3) *実装方向を間違えて通電すると瞬時に壊れます。
部品番号が印刷された面を基準にします。向かって左より「B(ベース)」「C(コレクタ)」「E(エミッタ)」となります。 基板に印刷されたマークに従って実装する。
★圧電ブザー(BZ1) *基板完成後,白いフイルムをはがしてください。
プラスマークが印刷された長い方のピン・リードが「+」です。 BZ1+の方へ長いピン・リードをあわせます。C3の実装方向も参考にしてください。
★電解コンデンサ *極性を間違えて実装すると破裂する場合があります。
マイナスマークが印刷された短い方のピン・リードが「−」で長い方が「+」になっています。
★LED *基板に印されたシンボルマークと照らし合わせて極性を確認してください。
ほんの少しだけ長いピン・リードが「A(アノード)」で短い方が「K(カソード)」になっています。

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 [組立の手順]

このキットを組み立てた後,パソコンの5インチベイに組み込む前提で手順を説明しています。

ペルチェコントローラの組み立て手順一覧
1,ブランクパネルに温度計モジュール(TX-100)とコントローラ基板の穴あけ位置を転記する
2,ブランクパネルの穴あけ加工
3,コントローラ基板に部品を実装してハンダづけする
4,フラットケーブルの端末処理と電源ケーブルの配線
5,温度計モジュール(TX-100)の動作チェックとサーミスタの摘出
6,温度センサを加工する
7,温度計モジュール(TX-100)とコントローラ基板を接続する
8,基本動作試験

1,ブランクパネルに温度計モジュール(TX-100)とコントローラ基板の穴あけ位置を転記する。

ブランクパネルにコントローラ基板をセロテープで仮止めしスイッチやLEDの位置を転記しておく。 温度計モジュール(TX-100)とコントローラ基板が接近するとセンサのコネクタを装着する際に難儀する。

温度計モジュール(TX-100)の外形サイズは,TX100SIZ.gifを参考にしてください。もしもTX-100を分解する場合は,予め温度計モジュール単体で動作する事を確認してください。最終的にTX-100は,ホット・ボンドでパネルに固定します。レイアウトを決定する際に注意する事柄は,TX-100とコントローラ基板が干渉しないように配慮してください。後述する温度センサのコネクション・スペースをも確保してください。

コントローラ基板に実装する部品の内,パネルに穴あけ加工が必要なのは,SW1,SW2,SW3,SW4,D1,D2です。圧電ブザーのところにも1mm程度の穴を3カ所ほどあけておくと警告音がよく聞き取れます。取り付け位置のセンタが記せないところは,ピン・リード穴の対角線などから割り出してください。

2,ブランクパネルの穴あけ加工

温度計モジュール(TX-100)の穴あけは,カッタ・ナイフの刃をコンロ等で加熱してパネルを溶かし切ってしまうと簡単です。目的のラインより少し控えたところをフリーハンドで切断します。余分なところはヤスリで仕上げていきます。火傷や火災に注意してください。 スイッチやLEDの穴をドリルであけておきます。穴のサイズはセット内容一覧に記してありますが目的のサイズより控えた太さのキリで精度を出すと良いでしょう。必要に応じて目的の部品が固定できるサイズまで調節してください。

3,コントローラ基板に部品を実装してハンダづけする

組み付ける順番は,基板に対して背の高さが低い部品から固定します。つまり抵抗からと言う事です。次にC2,C4やセンサを接続するジャンパ・ポストへと順々に背の高い部品を取り付けてそれぞれにハンダづけを施します。

写真では,撮影の都合で組み付け順序と異なっている。作業例として参考にしてください。
ハンダづけは,適度な温度のこて先で基板の銅箔及び部品のリード線を同時に加熱するようにあてがいます。そこへハンダを溶かし込んでいきます。 溶かし込むハンダの量はハンダ面から観察して小さなインディアン・テントの様になっていれば合格でしょう。風船のように膨らだ場合ですとハンダの量が多いか加熱不足かと思います。
部品実装サンプル写真(以下,リンク先からは,ブラウザの「戻る」ボタンを押してください)
抵抗は,両端のリード線をコの字型に折り曲げて基板のR1.R2,R3,R4,R5,R6と印刷されている所へ実装します。ただ,R3のみ抵抗値が異なりますから注意してください(判別方法は,キットのセット内容一覧表で確認してください)。青い積層セラミック・コンデンサはC2及びC4と印刷されている所です。なお,これらの部品に極性はありません。どちらの向きに実装しても動作に支障はありません。ハンダづけする際に基板をひっくり返すと部品が脱落してしまうので貫通したリード線を少し折り曲げておくと良いでしょう。

[J3]には,ジャンパ・ポストを実装します。基板を机に押しつけてジャンパ・ポストが基板より浮き上がらないようにしてハンダづけしてください(不完全ですとセンサのコネクタを脱着する際にパターン剥離の原因となります)。

次にFETですが,前述の通り極性を持っています。FETの部番が読める面に注意して部品実装面からピン・リードを折り曲げて実装します。このキットに付属しているビス,ナットで先に固定してからハンダづけしてください。「D(ドレイン)」と「S(ソース)」に大きな電流が流れます,ピン・リードが基板に少しでも密着するよう更に折り曲げてハンダづけするようにしてください。

Q2,Q3と記されたところには,2SC1815というトランジスタを実装します。この部品にも実装方向がありますので注意してください(実装方向は「部品組み付け方向の注意」を参照)。さらに可能な限り基板へ押し込むようにしてください。背が高いとパネルに干渉します。ハンダづけの際には,隣のピンと一塊りにならないよう注意してください。

次は,圧電ブザー電解コンデンサを実装します。これらの部品も極性がありますので間違えないでください。C1と記されたところには,220μF(マイクロ・ファラッド)25VをC3には,100μF10Vの電解コンデンサを実装します。圧電ブザーは,基板完成段階で白いフイルムを剥がします。電解コンデンサも含めて基板と隙間がないように実装しハンダで固定してください。特にC1は,パネルへ装着する場合に接触しますから無用に浮いているとスイッチを固定する際に難儀します。

残った部品は,スイッチ類とLEDですね。スイッチのなかで3ピンのSW2だけは,必ず実装方向を指定通りに実装してください。逆に実装すると正しく制御しません。LEDにも極性がありますから注意してください。加えて現段階では,LEDの両ピン・リードを仮づけにしておきます。パネルに装着し高さが確定した後でしっかりハンダづけを施します。よってピン・リードの切断も,固定後に行います。

部品実装が完了したなら,間違いが無いか良く確かめてください。特にトランジスタの向き電解コンデンサの極性等,十分点検してください。場合によってこれらは,極性を間違えると通電時破裂する事が有ります。

4,フラットケーブルの端末処理と電源ケーブルの配線

温度計モジュール(TX-100)とコントロール基板を接続するためのフラットケーブルを準備します。

フラットケーブルの両端は,カッタ・ナイフを使って一本づつに分けた後ワイヤストリッパで外皮膜を取り除きます。このとき,基板へ接続する際には放射線状に実装しますので取り除く長さを調節してください。後,心線を丁寧によりあげて呼びハンダしておきます(手間取ると外皮膜がとけてしまうのでサッと手早く処理する)。
コントローラ基板のポート K3 K2 S2 S4 VDD VSS M1 M2 SEN SEN
フラットケーブル配線色
準備が整ったフラットケーブルの心線をコントローラ基板に通しハンダで固定します。説明の都合上配線色は,上表の通りとします。具体的には,部品実装サンプル写真を参照してください。
ペルチェ用の電源と制御出力の配線を説明しておきます。今の段階ではなく温度計モジュール(TX-100)やコントローラ基板をパネルに組み付けてから最後に施しても構いません。
説明の都合上,配線色と接続する電源種別は,写真の通りとします。それぞれの電線は,都合の良い長さに切りそろえて先端の絶縁外皮を取り除きます。少し余裕(10〜15mm程度)をみてストリップするとうまくねじれます。ねじった心線に予めハンダを馴染ませておきます。黒,青リードは4mmほど心線を残して切断します。残りのリードは7mmほど残すと良いでしょう。GNDの黒リードは,2本まとめてFETの「S(ソース)」ピンに固定します。チョンづけにならないようにしっかり固定してください(大きな電流が流れますのでしっかり固定しないとペルチェ素子電圧がドロップするとともに発熱の原因となります)。加えて隣のポイントにタッチしないように注意してください(タッチするとペルチェ素子を制御しません)。

もし,思うようにハンダが溶けない場合,ハンダごての火力が不足している事が考えられますが,効率よく加熱すれば30W程度のハンダごてでも作業は可能です。テクニックを文章にする事はとても難しいのですが,一応書いておきます。まず,コントローラ基板を作業台に何らかの方法でしっかり固定します。そして電線を持つ手には,軍手を着用し指先を少し湿らせておきます。ハンダごてのこて先を出来る限り基板と平行にして対象となるポイントへあてがいます。加熱具合が良くなければ,ハンダを少し追加します。ポイント全体のハンダが溶けたら,心線を加えます。こて先で心線を押さえておき残りの黒リードに持ちかえます。その間,心線に施した呼びハンダが加熱されますね。すかさず準備した残りの黒リードを加えます。このとき熱いかも知れませんが,両方の黒リードを摘んで動かさないよう堪えます,こて先を操作して熱が全体に行き届くまで加熱します。絶縁外皮がドロドロに溶けるまで加熱しないのがポイントです。後から加えた心線の呼びハンダが溶けて一塊りになった頃合いを見計らいハンダごてをゆっくり遠ざけます。このときも リードを持つ手を動かさない様に我慢します。加えて勢いよく息を吹きかけ温度を下げる努力も惜しまないでください。

青リードは,ペルチェ素子の(−)と接続する電線でFETの「D(ドレイン)」ピンに固定します。制御を開始するとこのポイントが電気的にGNDと通じたり切れたりします。

残った3本の電線は,SW1のピンリードへ固定します。最初は,橙リードから着手すると良いでしょう。基板のパターンに沿ってSW1のピン・リードをつなぐ様にハンダづけしてください。これらも,出来る限り電流の流れを妨げる様な配線を避けたいと考えています。ハンダごてのこて先を上手に操作して他方のピン・リードとタッチしない様に固定してください。ハンダづけのコツとしては,心線の先端に少し多めの呼びハンダを持たせます。そしてハンダごてのこて先をSW1の片側ピン・リードにあてがい基板とピン・リードをしばらく加熱します。ピン・リードを固定しているハンダが溶けてきたら,心線を加えて呼びハンダにこて先を移動します。それぞれのハンダが馴染むまで加熱します。うまく出来たら少し冷却時間をおいて残りのピン・リードと心線を同時に加熱しハンダを流し込みます。このとき先のハンダポイントが溶け出さないうちに手早く処理してください。同様の手法で赤,黄リードも所定の所へ固定してください。

作業完了後,各電線を束ねて結束バンドで縛っておくと良いでしょう。

5,温度計モジュール(TX-100)の動作チェックとサーミスタの摘出

温度計モジュール(TX-100)の動作チェックは,本体背面に乾電池を装着して室温が表示されるか確認してください。乾電池装着部の下方に位置するセンサ部に「はぁ〜」と息を吹きかけて温度が上昇すれば合格でしょう。確認後,乾電池を抜き去りLCD表示器面にある4本のビスをゆるめて本体を分解します(このときに正面,裏ケースの一カ所にマジック・インキで印を書き入れておくと組み立て時に間違えなくて済みます)。 目的のサーミスタは,上の写真に赤い円で印した部品です。ハンダごてを使い素早く両方のピン・リードを交互に加熱して摘出します。摘出した後,サーミスタを冷却し絶対に紛失しないようにマスキングテープで作業台に貼り付けておきましょう(破損・紛失した場合,補充は難しく同じ規格のサーミスタはとても入手困難です)。

6,温度センサを加工する

これから説明する作業が最も難しいかもしれません。加えてサーミスタを紛失したり壊してしまうと補修部品の入手に困難を極めるため無駄な出費と時間を強いられます。注意事項をよく理解して慎重な作業をお願いします。

サーミスタに耐熱電線をハンダづけする。
サーミスタは,周囲の温度変化によって両端の抵抗値が変化する素子です。センサユニットに加工する上で注意する事は,無用に加熱しすぎない事,ピン・リードを修正するときに破損させたり,はじき飛ばしたりしない事や2極のピン・リードを絶縁する事です。なお,加工作業において加熱する訳ですが,1極づつハンダづけして温度が無用に上がらないよう配慮してください。サーミスタの点検は,テスターを使って2極間の抵抗値を測定すると判断できます。0オームや無限値だとダメです。周囲温度22℃で44Kオーム前後の値を示せば大丈夫です。温度が上がると抵抗値は,下がりますので参考にしてください。
キットに付属するナイロンソケット(電線加工済み)と熱収縮チューブを準備します。念のため,配線加工状態をチェックしておきましょう。テスタを使ってナイロンソケットの両端を導通試験し合格なら耐熱電線の先端(Uターン部)を切断します。もしも導通していない場合は,切断する前に購入先へ連絡してください。

熱収縮チューブは,10mm前後に2本切断して先の耐熱電線に通しておきます。Uターン部を切断した耐熱電線の先端は,外皮を2mmほどワイヤストリッパで取り除き心線に予めハンダづけをしておきます。

TX-100より摘出したサーミスタは,作業台等にマスキングテープで固定し両方のピン・リードが平行になるように修正します。ただ,無理なチカラを加えると破損する恐れがあります,慎重に作業してください。

先に準備した耐熱電線の一本をサーミスタのピン・リードにあてがいハンダづけします。このとき液体フラックスを塗布しておくと上手に仕上がります。ハンダづけのコツは,耐熱電線をピンセットで摘み,その手の拳を作業台に固定すると安定します。ハンダごても同じく,握った手の手首を作業台に固定する事で精密な作業が可能になります。加えて加熱する時間は1秒〜2秒で十分です。無理に「ハンダを追加しよう」と考えると概ね失敗します。するなら,耐熱電線の心線に施す呼びハンダを多めにしておくと良いでしょう。

片方のハンダづけが完了したなら,しばらくの間放置してサーミスタの温度が下がるのを待ちましょう。頃合いを見計らい,残りのピン・リードに着手します。両方のピン・リードに耐熱電線がハンダづけ出来たらナイロンソケット側で抵抗値を測定しておきます。周囲温度に依存しますが,40Kオーム前後の抵抗値を示せば良いでしょう。サーミスタを指で摘み,温度を上げると抵抗値は下がります。その変化がテスタで確認できたら合格です。

サーミスタと耐熱電線の接合部を絶縁します。熱収縮チューブをサーミスタの根本まで移動させてヘヤードライヤで加熱します。決してライタやマッチの直火を使わないでください。ハンダごても厳禁です,折角ハンダづけした所が外れる可能性も高く,サーミスタが破損する原因になります。また,一気に熱風を当てつけることなく徐々に収縮させると良いでしょう。

作業が完了したなら,ナイロンソケット側で改めて抵抗値を測定しておきます。

7,温度計モジュール(TX-100)とコントローラ基板を接続する

コントローラ基板に取り付けたフラットケーブルをTX-100のモジュール基板にあるポートに接続します。写真と下表を参考にして配線色とポート端子位置を確認してください。

ポート端子の番号は,TX-100のモジュール基板にも印されてありますが,乾電池の(−)端子側から(+)端子に向かって1,2,3,4・・・・15,16となっています。

フラットケーブルの白,灰リードはサーミスタが固定されていたポイントにそれぞれハンダづけしてください。特に極性はありません。

配線が間違っていないか,十分に確かめてください。特にリード線の心線が解れてヒゲが隣のポート端子にタッチしているトラブルも考えられます。異常がなければ,TX-100を組み立てます。このとき,フラットケーブルを噛み込まない様に注意してください。フラットケーブルは,元々サーミスタが固定されていた方角より引き出すと良いでしょう。

フラットケーブル配線色
TX-100ポート番号 1 3 5 6 7 12 13 16 サーミスタの元ポイント

8,基本動作試験

それでは,組み立てたコントローラをベイ・パネルへ組み付ける前に動作試験を実施しておきましょう。注意として現段階では,ペルチェ素子を接続しない事と使用する電源ユニットがパソコン用の場合,必要であれば,適切な負荷(ハードディスク等)を接続するなどして正しく動作するように準備します(本格的には専用の定電圧電源装置の導入を勧めます)。もしも,試験結果が異なる場合は,トラブルシュートを参考に原因を調べてください。

温度計モジュール(TX-100)に乾電池を取り付けてください。(極性に注意)センサが接続されていないと液晶パネルには温度表示がされません。センサが接続されているのにも関わらず温度表示がされない場合,直ちに乾電池を抜いて原因を調べてください。室温が表示されたら[HI]温度と[LOW]温度を設定出来るか試してみます。設定方法は,取り扱い説明を参考にしてください。全ての設定が出来る様で有れば,ペルチェ用電源をペルチェコントローラに接続してください。次に[HI]温度を33℃〜35℃に[LOW]温度を室温よりやや低い数値に設定します。ペルチェ用電源を投入したならペルチェ動作LED(Green)が点灯しているか確認してください。コントロール出力(橙,青リード間にテスタを接続して出力電圧を確認してください。

サーミスタを指で摘んでいると温度計の表示が上がって行きます。そして[HI]の設定温度を越えると「ピー」とアラームが鳴り警告のLED(Red)が点灯する事を確認します。次に,サーミスタへ冷風を当てるなどしてセンサ温度を下げて行きます。[HI]の設定温度以下に成るとアラームが止まり警告のLEDが消灯します。更に温度が下がり[LOW]の設定温度に成った時、ペルチェ動作LEDが消灯するとともに出力電圧が切断されたら動作試験合格です。念のためにセンサ温度を上昇させて[LOW]温度に達した時,ペルチェ動作LEDが点灯し出力電圧が確認出来るか試しておくと完璧です。ただし,[LOW]温度を通過しペルチェ動作LEDが点灯するまでに10秒ほど要する場合は,SW2の実装方向を確認してください。

基本動作に問題が無ければ,ベイ・パネルに温度計モジュール(TX-100)とコントローラ基板を組み付けます。可能であれば,仮に固定しているLEDのハンダづけを吸い取ってフリーにしておきます。温度計モジュール(TX-100)は,ホット・ボンドを用いて固定すると簡単で便利です。コントローラ基板に実装したスイッチ類の固定ナットを調節してパネルに合わせてみます。少々の位置ずれは,スイッチのピン・リードを再加熱(除くSW1)すると修正可能な場合もありますが,吸収出来なければ丸ヤスリで調節してください。固定の目処が立てばLEDの極性を再度確認しておきます。スイッチ類のナットは,電解コンデンサC1の高さに合わせておくと良いでしょう。SW1の場合,ナットを使用すると高さが適合しない事が考えられます。ナットを外してワッシャのみにすると良いかも知れません。パネルに上手く固定出来たらLEDをパネルの穴に固定します。それぞれのピン・リードをハンダで固定して余分なリードは,切除しておきましょう。

組付完了後ペルチェ冷却装置にコントロール出力の配線(極性注意:橙(+),青(−))とセンサユニットをCPU等に取り付けます。改めて,[HI]の設定温度と[LOW]の設定温度を理想的な値に設定して実際に動作させ冷却装置が目論み通りの動作をするか試してください。全て合格ならマシンの空きフロントベイにペルチェコントローラを組み込んで完成です。

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