SwitchBotで水温を測る！【長編】

※【ご注意ください】2024年9月14日現在
　SwitchBot温湿度計の使用センサーがSHTC3からSHT40（シルク印刷はSH40）に変更されているのを確認しました。この記事のSHTC3センサーを使用すると動作しない様ですので、改造前に使用されているセンサーをご確認ください。
簡単な見分け方は、大きさが SHTC3（2.0mm X 2.0mm）、STH40（1.5mm X 1.5mm）と小型です。C21チップがLCDドライバーAIP16C21のVDDピン下側（温湿度センサーを上とし場合、電池ボックス側）に配置されています。
詳細は関連記事「新・SwitchBotで水温を測る！【SHT40版】その3」をご参照ください。

2025年1月23日(木) 1:59 27秒現在の我が家の水槽水温と防水プローブ内の湿度です。

上記表示はShow Temperature for SwitchBot MeterWordPressプラグインを使用しています。実際のSwitchBotトークン情報でSwitchBot APIから温湿度計データを取得し、写真上のLCDに表示する仕組みになっています。※写真は今回改造した水温計とは異なります。

SwitchBot温湿度計の水温計への改造に際し「F&FのBlog風Next」さんの
以下「Wi-Fi/小電力/ワイヤレス温湿度計」記事を参考にさせて頂きました。https://www.fnf.jp/blog2/2021/12/post-2901/

はじめに

省エネ目的で各部屋に設置していたSwitchBot温湿度計のデータと合わせて「熱帯魚水槽の水温データも見たい」との思いから、SwitchBot温湿度計を水温計に改造することにした。幸いにも前述の「F&FのBlog風Next」さんが実践されているのを知り、SwitchBot温湿度計のセンサー部分の延長＆防水化を進めることに。

注意事項

この記事はSwitchBotの分解・改造を推奨するものではありません。　
取扱説明書等でも「分解禁止」が明記されています。(*)
分解・改造には故障、事故、火災など様々リスクを伴います。
筆者並びに当サイトでは一切の責任を負いません。

(＊)SwitchBot安全に関する情報サイト
　　 → SwitchBot温湿度計について安全上と使用上のご注意（必ずお守りください）

用意したもの

• SwitchBot温湿度計 2台（一台は水温計用、もう一台はベンチマーク＆予備用として準備）
• SENSIRION SHCT3 基板付センサー ２個 （予備）
• ４芯電線 AudioTechnica AT7124F 5m
• 収縮チューブ 1.5φ、8φ、15φ
• シリコンコーキング　コニシXXX ※色付きや防カビ剤入りは飼育水槽に向かないとのこと
• 防水小物入れ　
• はんだ付け道具一式
• 電動ドリル、ニッパー、ラジオペンチ、カッター、ドライバー、ハンマー、棒ヤスリなど
• テスター
• 3Vスイッチ付き電池ボックス（動作確認用にあると便利）
• 液体プライスチック　BONDIC EVO
• キスゴムとホースフック　（余ってたエーハイムの4014100を使いました）

まずはSwitchBot温湿度計の分解から

裏蓋と電池を外すと下部左右２ヶ所に横長穴がある。
本体ボディーと背面ボディとの間に細いドライバー等を差し込み隙間を作る。
さらに横長穴に届く位置まで注意深く差し込む。

隙間が広がったら少し太めのドライバーに変え、先ほどの横長穴にドライバーの先端を引掛けたら、慎重にこじって背面ボディー部を写真の位置まで引出す。

次に右側の青いドライバを抜かずにゆっくりと右側面にずらしていき、写真の位置(側面を固定しているツメがある)まで来たらゆっくりとドライバーをこじって背面ボディー右側を引き出す。
ここまできたら反対側は簡単に外れた。

無事、背面ボディーが外れた。

想定外の出来事。構造が違う。

最新モデル、旧モデルとは構造が変わっていた。
大きな違いは
　A．回路　※特に重要なI2CインターフェースのSDA/SCLのランド位置（緑○部分）
　B．LCD取付方法　ゴムコネクター接続から金属端子で基板直付け
小さな違いは
　a．Bluetoothペアリングボタン部品
　b．外側から基板上のBluetoothペアリングボタンを押すためのパーツ形状
　c．Bluetoothアンテナ位置

それぞれ基盤とLCDを取り出してみる

構造・基盤の確認

今回改造するのは新しく購入した新タイプの方なので、構造と基盤の確認を行う。
先ほどのI2CインターフェースのSDA、SCLのランド位置を確認。
基板左側の「2240」とプリントされた下あたりに、縦にならんで上からSDA、SCLの文字が読み取れる
このランドから配線する。

センサー電源は、できるだけ安定した電源を確保したいため、「F&FのBlog風Next」さん同様にLCDドライバーIC端子から取る予定。下の写真のICがLCDドライバーだ。

AIP16C21のピン配置は以下の通り。
左下1番ピンVDDがドレイン（＋プラス）、4番ピンVSSがソース（ーマイナス）

Amazonで購入した基板付SHTC3も確認する。
センサー基盤がネジ穴があるベース基板に取り付けられている二重構造だ。
センサー部の基板には幾つか部品が付いているが、電源系とプルアップ抵抗などか？
よくわからないのでこのまま使うことにする。

基板へのマーキング

配線を間違えないよう、基板の表裏を確認しながらマーキングする。慎重に！
ちなみに基板最上部「U6」表示の黒い部品が温湿度センサーSHTC3だ。

温湿度センサー本体 SHCT3の取外し　※これが一番大変だったかも

まずは基板に付いているSHTC3を取り外す。センサーはDFNパッケージでピンがなく、基板に直付け（オーブンで焼かれてる）されており、これにはかなり苦戦。
「F&FのBlog風Next」さんの様に上手く外せなかった。

結局、はんだごてでは上手く外せず、ニッパーでパチッと・・・外せた（引きちぎった？）
ひどい仕上がりです。だってセンサーが小さいんだもん。

SHTC3はホントに小さい部品だ。その小ささ2mm X 2mm X 0.7 ｍｍ
はんだごて先が端子に届かない・・というか端子が小さすぎてほとんど見えない。更に老眼で見えない。

配線＆はんだ付け

最近老眼が進み、細かなはんだ付けに苦戦した(笑)
おまけに鉛フリーはんだ(融点220℃)を使用したため、溶けても乗りが悪い．．
そんなこんなでLCD VSSピンへのはんだ付けに手こずってしまい、熱でICを壊しても嫌なので、あきらめて電池ボックスのマイナス端子からマイナス電源を取ることに急遽変更した。

まずは動作確認・・・・あれっ、動かん．．．

満を持して、いざ、スイッチON・　・　・　・　・　あれっ、動かん。
配線は間違っていない。テスターで調べてもはんだ付けしたところと、コネクター先端とは導通している。もしかして・・・・と思ったら予感的中。
基板からセンサーを無理やり外したので、センサーの一部が残り、引きちぎられたれた残骸が短絡していたようだ。

原始的だが指でこすってみた。

念のため液体プラスティック(レジン)で保護する。

動いた！

動いた！
ちゃんと温度・湿度が表示される。
感動！！

動作検証① 最短配線での確認

同時に購入した比較用の温湿度計を使って、しばらく様子をみる。
まったく問題ないように見える。ラッキー。

動作検証② 5m配線での確認

どれくらいの長さまで使えるのか？
ケーブルの静電気容量やI2Cインターフェースの仕様も関係するだろうし。
とりあえず今回ケーブルは5m購入したので、そのまま接続してみた。
あっけなく動作した。

改造していない基準センサーとデータ比較してみる。改造した方は0.1℃前後の細かな変動がノイズの様に出ているが、水槽の水温監視用としては許容範囲だ。ちなみにケーブル長10cmと5mでもデータ特性は、ほとんど変わらないことが分かった。用途によるが意外とI2Cインターフェースって懐が深いと感じた。

最終仕様決め

動作確認はできたので、最終仕様を決める。

センサー配線長	2m
プローブにする防水ケース	チタン合金製 防水ケース 高さ47×外径16mm、内径13ｍｍ （錆びにくいものを探した結果、チタン合金となった）
SwitchBotからの配線取り出し	温湿度計上部から４ピン出し、プローブとはコネクターで接続する （配線長変更や、プローブが浸水して故障・交換することを想定）

SwitchBot温湿度計本体の配線取り回しとケース加工

SwitchBot温湿度計本体から配線の引き出し加工(ピン出し)と、裏面ケースが元通りにハマる様、配線が干渉する部分を加工していく。

表面ケース上部の穴あけ
ピンはセンサー基盤を切断したものを流用するため、穴をドリルとヤスリで広げた。

配線の取り回しを確認して、配線の収まりとBluetoothペアリングボタンへの干渉しないようにする。

背面ボディーは斜線部分を目安に干渉する部分をカットした。

ピンに配線をはんだ付けし、ケースに取り付ける。

そして背面ボディーも元通りに。

良い感じに収まったので、予備のセンサーで動作確認してみた。

防水ケースの加工（穴あけです）

「錆びにくいだろう」とチタン合金製を買ってしまったが、そもそも手持ちの工具で穴あけできるのか？色々調べてみると低速で穴あけしないと削りカスが舞うと危ないとか、油使えとか、、、なんだか難しそうだ。まあ、純チタンじゃないだろうから気にしても仕方ない。やってみよう。

まずは傷つかないようにマスキング。

手持ちのステンレス用3mmドリル刃で試してみる。
切りくずが出てるので何とかなりそう。

穴あけ開始から約15分、ようやく穴が開いた！　たったこれだけなのに結構時間がかかった。

内径測ってみる。
4.5ｍｍ　いい感じ。

ジャーン。穴開け加工完了。

防水ケースへのセンサー組み込み

いよいよ防水ケースにセンサー入れる。

まずは、センサー基盤だけを切り離す。

防水ケースの穴にケーブルを通し、各電線の被覆を剥いたら銅線にはんだメッキを施し、φ1.5の収縮チューブを忘れず通す。

センサー基盤に銅線をはんだ付けする。

防水加工

センサー基盤全体はφ8の収縮チューブで全体を覆ってしまった。
シリコンコーキングはコーキングガンを使おうにも大きすぎるので、製菓用の絞り袋に詰めて使うことにした。

いよいよシリコン充填。

いよいよ防水ケースに入れたセンサー配線を接続！

配線を接続してみる。

動いた！

使用したシリコーンコーキングは空気中の水分で硬化するらしいので
このまま湿度が安定するまで3日間ほど放置した。

防水ケースを密閉する

湿度の下がり方が27％前後で安定してきたので、完全密閉する。

もう一度、内部の湿度が下がって安定するまで追加で5日間放置した。

防水ケースのシリコン保護（対エビ対策）

ヤマトヌマエビが「カジカジ」しない様、いたずらされたくない部分をφ15の熱収縮チューブで保護した。ようやく完成だ！！

防水テスト＆シリコンのアク抜き

シリコンコーキングを飼育水槽に使う場合は３日間ほどアク抜きが必要とのことで、防水テストを兼ねて水に沈める。

計測精度・レスポンスともに実用上まったく問題ないことが分かった。（1分位で安定した）
あとは、防水ケースに浸水しなければよいのだが・・・

温度変化よりも湿度変化が気になる。
アク抜きが終わるまでに湿度は何％まで上がるのだろうか。

案の定、浸水しているようだ

グラフを見て頂きたい。水に沈めてアク抜きを始めてから順調？に防水ケース内に水が浸透しているようだ。防水加工をやり直そうかとも考えたが、せっかくなのでセンサーが壊れるまで試し、限界を探ることにした。

いざ水槽へ！！

部品調達を開始してからここまで約2ヶ月。時間かかったなぁ。

経過は順調。しっかり水温コントロールされていることが分かる。あと、Alexaに水槽の水温を聞けるようになった。

パーツ情報

名称	型番等	金額	入手先
SHCT3	SHTC3高精度デジタル温度および 湿度センサー測定モジュール	444円(税込)	Amazon （Reland Sun)
４芯電線	AudioTechnica AT7124F 5m	116円/ m(税込)	楽天　ｻｳﾝﾄﾞｱｳﾄﾚｯﾄBits通販事業部
防水ケース	PR-TITACASE-MEDI	1,240円(税込)	楽天　株式会社プランドル
液体プラスティック(レジン)	BONDIC EVO BD-SKEJ SK18394	2,737円(税込)	楽天　THINK RICH STORE

さいごに

既製品ではできないことにチャレンジする。
上手くいったときの喜びと、改造の醍醐味を味わった。
皆さんにとって少しでもヒントになれば嬉しいです。

防水性を強化したプローブ製作はこちらの記事を参照してください→「SwitchBotで水温を測る！【防水プローブ再製作編】」

関連記事「新・SwitchBotで水温を測る！【SHT40版】その3」