2016年3月28日月曜日

100均の時計の水晶発振子を使った回転装置(バレリーナ)

100均の時計の水晶発振子を使って
回転装置を作成し、バレリーナを回してみました。

時計に入ってる水晶発振子は32,768Hz215Hz)で発振しています。
周波数が215Hzなので15分周すると1秒のパルスを得ることができます。

今回の装置では1秒間隔にコイルに電流が流れ、
バレリーナの下の永久磁石とコイルが反応をして回転します。

ダイソーで販売の時計を使用しました。

中を開けるとこのようになっています。
下の黄色い丸部分が今回使用する基板です。

「トランジスターベースへ」のところに
細い線が接続されていますが取り外します。
「ブザー用」のところには
ブザーがついていますが、これも取り外します。
100均で販売されている時計は
だいたい同じような基板が付いていると思います。
目覚まし機能がない時計(壁掛け)は「ブザー用」はありませんが
同じように出来ると思います。

0.5mmφのポリウレタン銅線をプラスチック製のボビンに170回巻きました。
0.35~0.7mmφ程度の被覆線でもOKです。
(ボビンいっぱいに巻いた状態。
例えば0.35mmφ300回巻きなどでもOK。1mmφ100回では巻き数が取れずNG。
細い方が ほんの少し動きが悪いような気がしますが、電池の持ちはいいかな?
今回は動きの一番良かった0.5mmφを使用しました。)

回路は下のように組みました。
(回路は私が考えたもので、もっといい方法があるかも知れません。)

15cm×9cmの板に貼りました。


コイルは立てて 小皿に貼り、
その手前にはカードケースに穴を開けたものを2枚 貼っています。
(魚串のズレ防止のため)

バレリーナを支えるための支柱は白いストローを使用しました。

上部はダイソーの6mmφ×3mmの磁石を入れて
針が直接磁石と接触できるように 少し穴をあけています。


バレリーナは、発泡スチロール、モール、不織布などで作成。
魚串に差しました。(残酷??)
上部は串と針の先端をビーズ経由で接続
(エポキシ系接着剤で貼り付け)
下部はM2用のワッシャー3枚と、磁石2個
(磁石の極性は逆にしていますが、同じ極性でも回ります。)

電池が弱ってきたら、磁石を4個(N極 S極を交互に)貼ると
バレリーナの回転が ある程度 復活します。



⑦の上部の針を⑥の磁石にくっつけて、
魚串の先端を⑤のカードケースの穴に入れたら完成です。

コイル部分が見えないように
白いケースをかぶせてもいいかも知れません。

ビデオで撮ってみました。


<水晶発振子を使った基板について自由研究>

時計から取り出した基板を単3乾電池1本に接続し、
下のA、B 間の電圧波形を見てみました。
(もともと細いコイルが接続されていた端子です。)

正方向に約1.1V、その1秒後に負方向に約1.1V パルスの発生をしています。
(1秒毎に正・負の繰り返しです。)


AとBに直接 今回作成したコイルを接続しただけでも動きそうですが
電流が少なく、ほとんど動きません。

そこでトランジスタを使うことにしました。
A、Bを トランジスタのベースとエミッタに接続すると
周期が2秒(周波数0.5Hz)のパルス発生になります。

それでもバレリーナは回転するのですが、
回転が弱いので、上の回路図のように、
トランジスタを2個使い、A又はBのどちらかがパルスを発生すれば
コレクタ電流が流れるようにしました。
これで周期1秒(周波数1Hz) となりました。

1秒に1回パルス発生をして、その瞬間にコイルに電流が流れ、
そのときのコイルと磁石の位置関係で、回る方向が決まります。

時計回りに回っているときに、
コイルと磁石が さらに時計回りとなる位置関係なら連続回転し、
反時計回りとなる位置関係ならブレーキがかかります。

1秒に1回の出力なので電池の持ちは非常に良いと思います。

(単3アルカリ乾電池1本で、どれだけ持つか試したところ、
最初の2~3日は 元気に回転していましたが、徐々に元気がなくなってきました。
10日目に磁石を4個にして元気挽回しましたが
12日目、左右に動くだけで 全く回転しなくなってしまいました。
14日目もまだ左右に動いてますが、ここで観察は終わることにします。)


これ以外の実験や工作も掲載していますので、
是非こちら ↓ も見てみて下さい。

(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見えない場合もあります。)


100均の時計の水晶発振子を使った回転装置 は、上橋智恵の考案作品です。




2016年3月23日水曜日

ダイソーの「ソーラーガーデンライト」を改造~ソーラーマン丸~

前回のダイソーの「ソーラーガーデンライト」を改造
~7色に光るLEDを点灯&相互誘導でLEDを点灯~
~光る飛行機、回る飛行機~
の工作をしたあと、
ソーラーを始め 色々と部品が余ったので
ロボット風の"ソーラーマン丸"を作ってみました。


片足立ちも出来ます。


スイッチオンで目も光ります。

座って 工作を楽しむポーズも出来ます。

後姿です。

手はネジ留めしています。

足はソーラーガーデンライトの透明の筒の中に入っていたものです。
足もネジ留めしています。
中には針金が入っているので自由に曲がります。

目はキャンドゥの手動発電ライトについていたものです。

明るいところで寝かせておくと、充電池に充電します。

非常用のライトにいかがでしょうか?



これ以外の実験や工作も掲載していますので、
是非こちら ↓ も見てみて下さい。

(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見えない場合もあります。)

2016年3月20日日曜日

ダイソーの「ソーラーガーデンライト」を改造~光る飛行機、回る飛行機~

 前回、ダイソーの「ソーラーガーデンライト」を色々と改造しましたが、
今回はその応用版です。
昼間にソーラーパネルから付属の充電池に充電しておき、
スイッチを入れると、LEDが点灯したり、
モーターでプロペラを回してくるくる回ったりします。

この下の写真右側がLED搭載機、左側がモーター搭載機です。
スイッチは別々にしてどちらか片方だけでも機能します。


この装置はソーラーパネルが小さいため、ソーラーだけではほとんど動きません。
ソーラーガーデンライトに付属の充電池に蓄電しておくことで動きます。

<作り方>

ソーラーガーデンライトの支柱で飛行機を2機作ります。
支柱はハサミでカット出来ますが1本の支柱で1機しか作れませんでした。
(ラベルを剥がすのがかなり困難・・・)
別の素材のもので作ってもいいかも知れませんね。

点灯部の中を開けるとこのようになっています。

ソーラーのコードを切断、電池を取り外し、
中心の穴にステンレス製のキャップ(ダイソーで購入)を真っすぐに挿入し
接着材で固定します。

透明ケースの底に付いている
シルバーの円錐形のものも外しておきます。

20cm×3cm 厚さ5mm以上程度の木板の真ん中に
透明ケースが入る穴を開けます。

10cm角以上 厚み1cm以上 程度の木板の真ん中に
魚串(ダイソーで購入)を約20cmに切断して、尖った方を上にして固定


下のように回路を組みます。
充電用ニッケル水素電池より左側の詳細は
前回のblogの<改造その2>をご覧ください。
LEDは7色に光るイルミネーションLEDにしています。

充電用ニッケル水素電池より右側のソーラーモーターは
タミヤ製の「ソーラーモーター03」を使用しました。

抵抗10~30Ωはモーターの速度制御用です。
抵抗を入れないとプロペラが速く回り過ぎて、
装置全体が目にも止まらぬスピードで回転してしまいます。
下のビデオは22Ωの抵抗を入れた状態のものです。

モーターの赤いコードに電池のマイナス極、
黒いコードに電池のプラス極を繋ぐと飛行機が前進します。
(逆に繋ぐとバックします。)


配置を考えながら、コードの長さを決めて組み立てます。
充電用ニッケル水素電池より左側、
前回はブレッドボードに組みましたが
今回はハンダ付けして飛行機内におさまるようにしました。

 ⑨
厚紙を円形に切って、中心に一つ穴パンチで穴を開け
LEDを挿入しました。

⑤の木板に貼っていきます。
モーターシャフトには100均のハンディ扇風機のプロペラを取りつけました。
中心の透明ケースを木板に挿入してから、支柱を下から差し込んで固定しています。

モーター側飛行機の裏側です。

LED側飛行機の裏側です。
重さを均等にするため、こちらに電池を貼り、
さらに大きめのナットを貼ってバランスを取ります。

中心を⑥の魚串に通せば完成!!



ビデオに撮ってみました。
ゆっくり回ってますが、スローモーションではありません。
video


昼間に充電すると、充電量に応じて数分~1時間 光りながら回ります。
(日当たりのよい窓際の場合)
もっと長時間稼働させたいときは、
ダイソーで販売の「Ni-MH専用充電器」でフル充電させると
4時間15分 光りながら回りました。
(エネループの充電器では充電不可でした。)

さらに、電池をダイソーで販売の単4のニッケル水素電池(ReVOLTES)や
エネループなど容量(Ah) の大きい電池に取り換えると
持続時間は長くなります。
ReVOLTESをフル充電させたものでは約14時間光りながら回りました。



これ以外の実験や工作も掲載していますので、
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(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見えない場合もあります。)