2016年11月27日日曜日

浮上する磁石(1点固定方式)

浮上する磁石の実験をしてみました。
・・・と言っても 完全浮上ではなく、1点固定方式です。

完全に浮上する方式も 今まで何度かやってみましたが
今のところ成功していません。
(このblogを書いた5日後に成功しました。)
http://eneene7.blogspot.jp/2016/12/blog-post.html

この1点固定方式にすると、簡単に浮上させることが出来ます。

しかも、ダイソーで販売されている、
25個入りで100円のフェライト磁石6個で出来ます。

<やり方>
(1)
磁石の一つに、短い釘をホットボンドなどで貼っておきます。
(磁石にテープ等の下地を貼っておくと、くっつきやすいです。)
クリアホルダーを適当な大きさに切り、
磁石の周囲に両面テープを貼って、巻いていきます。

(2)
巻き終わったら、セロテープで固定します。

(3)
土台は、ダイソーで購入した鉄製のブックエンドを
横に倒して使用しています。


磁石の極性に関しては
色々な組み合わせで浮かすことが出来ます。

①、②、③の違いは、下に置いた磁石の極性です。
勿論、N・Sが全て逆になった状態でも浮かびます。


上の図との違いは、筒に入った磁石の極性です。

クリアホルダーの長さを8cm、6cmで試しましたが、
どちらでも浮かびました。
(写真手前が6cm、奥は8cmです。)


下の磁石を立てて、浮かすことも 出来ます。


6mmφのストローの両端に
6mmφのネオジム磁石を1個ずつ入れて
片方に画鋲をくっつけてやってみました。

ドーナツ型の磁石(N、Sが各面の全面に着磁されているもの)
を鉛筆などに通しても浮かびます。
「おゆまる」で りんごを作りましたが、ピンクのりんごになってしまいました。
「Apple Pen」のつもりだけど・・・(^^;


いずれの場合も、上と下の磁石の極性に気を付けて配置し
微妙に位置をずらしていくとうまく浮きます。

どうしても浮かないときは、
(1)  磁石の極性を改めて確認し、

(2)  まず左側がよく浮かぶように、下の磁石(左側)の位置を調整します。

(3)  下の磁石(右側)を前後させたり、広げたりして位置を調整します。







装置を回転させる場合は、
土台の磁石を立てた状態で、筒の長さを6cm程度にすれば回りやすいです。





また、左側の磁石の位置を変えて
筒の磁石が下の磁石よりも少しだけ左に位置するようにします。



このように、サイコロ型に切った木片に貼ってみました。
木片の下側にも磁石を貼っていますが、これは鉄板に固定するためのものです。
木片を直接、鉄板や板などに貼り付けてもOKですが、
この方が微調整しやすいので・・・







これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。




2016年11月23日水曜日

ライト親子

ダイソーのインテリアライトと頂き物のオーナメントライトを使って
「ライト親子」を作ってみました。

使ったのはこのライトです。

オーナメントライトはジャンクホビー工房の有馬さんから頂きました。
有馬さんが作られた、こちら ↓↓ の作品がメチャ可愛かったので
私も真似して作ってみました。


LED部分は残しておき、頭は光るようにしました。
子供ロボはキャンドルICが入っていて、明るくなったり暗くなったりします。
パパロボとママロボは白色LEDが入っています。

胴体はモーターケースを使用しました。
手足をネジでモーターケースに固定していますが、
モーターケースの中に木材を入れておくと、ネジがシッカリ固定出来ます。

足は端子に穴を開け、ネジを差し込みましたが
裏側からハンダで固定しています。
(端子は錫メッキを施されてますが、その中は銅なので、
フラックスを塗って100W以上のハンダを使うとシッカリくっつきます。)

目に使用してるワッシャーは
パパロボと子供ロボは、解体した家具からとっておいたもので
ママロボは、ローゼットワッシャーM5用です。

動画に撮るほどではないですが・・・(笑)





これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。




2016年11月16日水曜日

サボニウス型風車の風力発電装置(ミニチュア版)

先日、放送された「所さんの目がテン!」で
東京理科大学 川村康文教授がサボニウス型風車を紹介されていました。
とても興味深かったので私も作ってみました。
・・・と言っても、実用的な大きなものを作るのは無理なので、
ペットボトルを再利用したミニチュア版です。


サボニウス型風車は円柱状のものを縦半分に切って
左右にずらし、中心に軸を取り付けたような格好になっています。
テレビの説明では、
「一度受けた風の力を もう一度内側から利用できるので 風速が弱くても回りやすい。」
とのことでした。

この下の写真の風車は 3段になっています。
 計6枚の羽を60度ずつずらしてあり、
どの方向から風が吹いても回りやすいように、川村教授が改良されたものだそうです。


私が作ったものは残念ながら1段です。


キリン メッツ(1.5L)のペットボトルを縦半分に切って
中心をずらしてCDに取り付けています。

磁石はダイソーで販売されている直径13mmの磁石を
木の周りに8個×2段 貼り付けました。
N極とS極が交互に外側を向いています。


中心に ダイソーで販売されている魚串を刺しています。

魚串の尖った方を下側にして、

上の方も、少し尖らせています。

土台です

下の板には顕微鏡のスライドガラスにM2用ナットを貼り、
その真上に位置するところに6mmφのネオジム磁石にM2用ワッシャーを貼って
なるべく中心軸がぶれないようにしています。
ガラス上で回ることで摩擦抵抗も軽減できます。

③に①を差し込んで、土台に取り付けるとこんな感じです。

発電用のコイルです。4つのボビンそれぞれに 
0.1mmφのポリウレタン銅線(UEW)を2500回ずつ巻いています。

4つのコイルを直列に繋いで
極性が同じになるように土台に取り付けました。

 コイルの両端はブレッボボードへ差し込んでいます。

LEDは逆向きの並列接続にしています。

これで完成で~す!

風が吹いて、サボニウス風車が回るとLEDが点灯します。
ビデオで撮影してみました。


<発電の様子について自由研究>

今回の装置では、コイルの近くで磁石が回転しています。
コイルに磁石が近づいたり離れたりすることで、電磁誘導が起きて
コイルには誘導電流が流れ、誘導起電力が発生します。

誘導電流はレンツの法則により、下図のように流れます。


上のビデオ程度の速度で風車を回転させたときに
発生する誘導起電力の波形は下のようになりました。

LEDを接続していない無負荷状態の波形
磁石が1回転する間に、コイルにはN極、S極が4回接近するので
磁石が1回転するのに要する時間は 0.4秒となります。
正方向が5.8V、負方向が4.8Vと違う理由はわかりません。

LEDを逆向きの並列接続にした時の波形
1.9Vが赤色LEDを順方向に繋いだ方で、
-2.6Vが青色LEDを順方向に繋いだ方です。

負荷がかかると無負荷状態に比べて、
周期が長く(周波数が低く)なっている様子がわかります。

 逆向きの並列接続にしておくと、
LEDにかかる逆電圧がおさえられます。


<全波整流回路にしてみました。>
この波形↓ は青色LED1個を接続したときのものです。

電圧が常に正となるので、
イルミネーションLEDを接続すると色が変化します。


<倍電圧回路にしてみました。>
直列で4個のLEDが点灯しました。
(実は上の全波整流回路でも 直列4個のLEDが点灯しましたが 光り方が弱いです。)







これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。



2016年11月7日月曜日

2極モーターで泳ぐさかなくん

手作り 「2極モーター」を使った回転装置 第2弾!
「泳ぐさかなくん」 を作ってみました。
さかなくんの反対側には、頭の光る釣り人が居ます。


推進力は さかなくんがしっぽを左右にフリフリすることで発生し
後方に空気を送って前進します。

さかなくんはもう少し可愛く作りたかったのですが、
やむなくこの形に・・・センス悪いですね~(^^;

「2極モーター」の作り方はこちらをご覧ください。

http://eneene7.blogspot.jp/2016/11/2.html
(上記記載の2極モーターは0.35mmφのUEWを使用していますが
この装置では0.5mmφを使っています。)

2極モーターのシャフト(ストロー)の前方に頭を、
後方に尻尾を揺らす部品を付けています。
頭の方には、自己誘導起電力で点灯するLEDを付けています。

黄色い胸ビレのようなものは、ただの飾りです・・・

尻尾を揺らす部品は、
円形の中心から少し離れたところに杭を打って作成し、
円形の中心をシャフトに固定します。
(ここではギアとM2ネジで作成していますが、ギアで減速しているわけではありません。)


尻尾の根元には、(コの字型+ 筒状)のものを付けています。
筒状のものに釘など棒状のものを挿入して 左右に軽く動くようにし、
装置の土台に固定しています。

 2極モーターが回転すると、杭の回転とともに 尻尾が左右に動きます。

この尻尾の機構は、
ダイソーで購入した ゼンマイ仕掛けの 
ニモ風の魚のおもちゃを解体して知りました。

釣り人の方は、電球で作成しました。
口金の先の電極を取り外し、青色LEDを電球に挿入。
口金部分 4ヵ所に穴を開けて、手足を挿入しています。

乾電池1個(1.5V)ではLEDは点灯しないので
ジュールシーフ回路で光らせています。
(ジュールシーフ回路のコイルはマイクロインダクターを使用しました。)


電池1個 と さかなくんでは、さかなくんの方が重かったので
重さ調整のために 釣り人を電池側に乗せましたが、
結局、電池側の方が重くなってしまい、
電池側の長さを短くしてバランス調整しました。

さかなくんの尻尾を左右に揺らすため、
2極モーター単独で動かすよりも負荷がかかります。
今回 私は電池1個で作りましたが、新品の電池を使用しても
電池が弱るとすぐに動かなくなりました。
電池2個で作った方が良かったかな・・・


動画で撮ってみました。


当初、この装置をギアモーターで作成しようと思っていたのですが
自作の2極モーターだと、回転速度が割と遅く、
尻尾を付けるとさらにゆっくり回転するので、
2極モーターで作成してみました。

尻尾部分をギアモーターでも作ってみましたが
もちろんギアモーターでもうまく回ります。
(ダイソーのハンドミキサーについているギアモーターを使用しました。)



これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。