2016年2月15日月曜日

100均のソーラーゆらゆら人形を改造した回転装置の工作

最近すっかりお馴染みの、100Shopのソーラー人形。
色んな種類のものが販売されていて、見てるだけで癒されますよね。

ソーラー人形はソーラーパネルで発電した電気を基板で制御しながらコイルに送ることで
磁石につながった、人形の手や頭などがゆらゆら揺れる仕組みです。

今回はこのソーラー人形のソーラーパネル、基板、コイルを利用して、
ゆらゆら揺れる動きをくるくる回る回転の動きに変える実験です。

土台を作ります。
5cm×10cmの板に0.8cm角×12cmの柱を接着材で固定します。
0.8cm角×6cmも木柱の端に画鋲を接着材で固定します。
(サイズはだいたいの目安です。)

  ②
①の接着剤が乾いてから、
画鋲を貼った木柱を長さ12cmの柱に接着材で固定します。

ローターを作ります。
6mmφのストローを長さ11cm程度に、待ち針を長さ2cm程度に切ります。
ストローの先端(約1cm)にホットボンドを流し込み、
ホットボンドが固まらないうちに切った待ち針を真ん中にまっすぐ差し込みます。

③に鉄製のボビンを挿入し、直径6mmのネオジム磁石をN・S交互に8個貼ります。
ボビンの内径、ストロー共に6mmφのため、
接着材で固定しなくてもほぼピッタリ合いますが
ストローによっては、ゆるいものもあります。
その場合はストローにビニールテープを1周巻いてからボビンを挿入します。
直径6mmのネオジム磁石はダイソーで販売されています。

 ⑤
不要になったシャープペンシルから芯を入れる細いパイプを取り出して
端の方にビニールテープを巻いていきます。
(ストローにピッタリおさまる太さまで)

テープを巻いた部分を切り離して
ストローに挿入します。

ソーラー人形の制御部分を取り出します。
ネジ留めではなく、はめ込み式になっているので
小さなマイナスドライバーを使って、こじ開けます。
勢いよくやると、細いコイルが切れてしまう可能性もあるので、
ゆっくり、そーっと開けます。

開くとこんな感じです。


コイルの横にローターを支えるための細工をします。
薄くて硬い素材 (ここでは硬質カードケースを利用) を1cm角程度用意し
端の方にドリルで1mm程度の穴を開けます。

薄いガラス素材 (ここでは顕微鏡のカバーガラスを利用) の上に
⑨を接着材で固定します。
(開けた穴に接着剤がつかないようにします。)
ガラス素材がない場合は、銅製のワッシャーなどでもOKです。
(非磁性体で摩擦抵抗が少なく、
針がその上で回転しても穴の開かないものなら なんでもOKです。)

⑩を⑧のコイルの横に接着剤で固定します。
1mmの穴をコイルに接近させるように貼ります。


これを②の土台の上に置きます。
⑥のローター上部のパイプに押ピンの針を入れ、
ローター下部の待ち針を硬質カードケースに開けた穴に入れます。
コイルと磁石の距離が1mm程度となるように、
ボビンを上下させて調整します。

取りあえず基本形はこれで完成です。
日のあたる窓際や、明るい照明の下でうまくローターが回転するかチェックしてみてね。

ストローだけ回しても 面白くないので、
オリジナルの作品を作って 回してみましょう。
出来るだけ軽くした方が良く回ります。

ここでは3種類のものを作ってみました。
<ビーズの輪>

硬質カードケースを切って、その周囲に8個のビーズを
エポキシ系接着材で固定しています。
真横に回してもいいですが、斜めにしてみました。

 <ブタちゃんカップル>


発泡スチロール球でブタのペアを作ってみました。
顔は直径2cm、体は1.5cmでトナーで着色、
鼻はフエルト、耳はPPシート、手足はモールを利用。
目と口はマジックで書いています。

ゆっくり回転するように、コイルと磁石の間隔を3mm程度にしています。

<さんぱつ屋さん>

中心のストローの周囲に6本のストローを貼り

赤・青・白のビニールテープを巻きました。

3個まとめてビデオ撮影してみました。
video
ビデオが表示できない場合はYoutubeでご覧ください。
今回使用したソーラー人形は
ソーラーパネルで発電した電気が基板を通してコイルに送られます。       
基板の回路は発振回路となっていて
コイルに流れる電流を入れたり切ったりしています。       
下の写真の黒い筒状のものは電解コンデンサで
ソーラーパネルと並列に接続されており
発振回路がオフのときにはここに電荷を貯めこんでおくことで、
オンになったときに より多くの電流を流すことが出来ます。
コイルのすぐ上には人形の一部に繋がった磁石があり、
コイルがオンになったときに磁石とコイルの間に反発力又は吸引力が働き、   
磁石が揺れることにより、人形の手や頭などがゆらゆら揺れる仕組みです。
(電解コンデンサはソーラー人形のメーカーによって220μF、470μFが使われてるようです。
どちらでも回転に大きな違いはありませんでした。)

今回作った装置も、コイルと磁石の反発力及び吸引力を利用したものです。   
    回転軸の下部を針で支えているため、揺れることが出来ず回転します。
下図の左のようにN(又はS) 4個を貼った状態でも
反発力又は吸引力により回転しますが   
N極とS極を交互に貼ると、反発力と吸引力が同時に働き、より一層強く回転をします。



白熱電球の中に入れて回しています。
video



(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)


「100円Shopのソーラー人形を改造した回転装置」 は、上橋智恵のアイデアです。

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