2016年7月15日金曜日

クルクルピカピカ (磁石でクルクル、電磁誘導でピカピカ)

CDの上でLEDが光りながらくるくる回ります。
LEDは二次コイルに接続し、マグネットに乗せていて 電池は接続していません。
一次コイルとの相互誘導で光る仕組みです。
くるくる回る理由は、CDの下の磁石を斜めにしているからです。


<二次回路を作ります>

0.35mmφのポリウレタン銅線(UEW)を
単1乾電池に30回巻いて電池から外します。
UEWの両端は約10cm程度残しておきます。

硬質カードケースなどを利用して下のようなドーナツ型の枠を切り出し
4ヵ所程度針で穴を開けます。
①で作ったコイルを糸又はワイヤーなどで枠にくくりつけます。
コイルを下に向けて、マグネットに差し込み、
プラスチック用接着剤で貼り付けます。

UEWの両端にLEDを逆向きの並列接続にして接続します。
内径の大きなビーズを利用すると、
LEDをマグネットに固定しやすいかもしれません。


<一次回路を作ります>


回路図は下のようになります。
コイルは二次回路と同様0.35mmφのポリウレタン銅線(UEW)を使用して
下図右下のように巻きます。


コイルの巻き方の①をトランジスタCに、②をスライドスイッチに
③を抵抗器1kΩに接続します。


モーターはダイソーで販売されている「ハンドミキサー」から
取り出したものを接続します。




下の面でそれぞれのパーツを①の回路図のように接続し、
ケースの4隅に0.8cm角程度、長さ4cmの木柱を
エポキシ系接着剤で貼り付けます。


<プーリーを作ります>

直径12cmの厚紙2枚の間に直径11cmのカラーボードを挟み
中心に目打ち等で穴を開けて、4mmφのストローを通します。
3枚は接着剤でしっかり固定します。
(それぞれの隙間にゴムが入らないように)


木片を下のサイズにカットし、斜面の上にエポキシ系接着剤で磁石を貼ります。
磁石の極性は、二次回路で使ったマグネットに合わせます。
木片もエポキシ系接着剤で厚紙に貼ります

磁石の高さに合わせて、ストロー上部を切ります。
ストロー下部も約1.5cm程度に切ります。



<土台を作ります>

厚さ1cmの木板を下のように切ります。
中心あたりにドリル刃2.5mm程度で穴を開けておきます。


ダイソーで販売されている「ハンドミキサー」のギアの底面2ヶ所を
2.6M×12mm程度の皿小ねじでしっかり固定します。


CDケースの中心にハンダごてなどで穴を開け
M3×50mmのなべ小ねじを通します。
なべ小ねじはプーリー中心のストローと輪ゴムを通してから、
下の板にしっかりねじ留めします。




ハンドミキサーのホイッパーが差し込まれていたところに
M4×40mmのボルトの頭を上にして差し込み、
プーリーとボルトに輪ゴムをかけます。

二次回路で作成したものをCDの上に乗せてスイッチを入れると
LEDがピカピカ点灯(高周波で点滅)しながら、くるくる回転します。





<自由研究>

1次回路のコレクタ~ベース間の電圧波形は下のようになっています。
(モーターを並列接続して単3乾電池1個に接続した状態です。)
このように一次回路はコイルとトランジスタ、抵抗によって
高周波のブロッキング発振をしています。

二次回路の電圧波形
(緑のLED2個を逆向き並列接続にした場合の端子電圧)


2次回路はコイルを巻いただけで、電源に繋いでいないのに
最大値3V程度の電圧が発生し、LEDも光ります。


なぜ、2次回路のLEDが点灯したのか考察してみます。


(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。)

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