2017年1月6日金曜日

自動連続ガウス加速器

「自動連続ガウス加速器」を作ってみました。
2年ほど前に ジャンクホビー工房の有馬さんが作られたものを見て、
ずっと作ってみたいと思っていました。
有馬さんの作品はこちらです。

いざ作ってみたものの、トラブル続出・・・
1つずつ解決して なんとか、blogにアップ出来るものとなりました。
でも まだまだ、あちこちに課題は残っています。
もう少し、技術力をつけて、いずれ改良版を作りたいと思います。

ガウス加速器については ネット上で色々と説明がありますが、
レール上に、ネオジム磁石と鋼球を並べて置き、
ネオジム磁石に別の鋼球を当てると、
一番端の鋼球が勢いよく飛び出す装置です。


<今回作成した装置>
左のレールから転がってきた鋼球が
木片のネオジム磁石に衝突すると、一番端の鋼球が飛び出して行きます。
ネオジム磁石は10mmφの球形のものです。

飛ばされた鋼球がピンクの受け皿に入り、
下に落ちるときに、銅パイプと鋼球が接触することで
スイッチオンとなり、モーターが回転し、
ネオジム磁石に張り付いた鋼球を、右側のレールに送ります。

モーターは たまたま家にあった「タミヤギヤードモーター 380K75」を使用しました。
トルクの大きなギヤードモーターじゃないと、
ネオジム磁石に張り付いた鋼球を引き離すことが出来ません。
電源電圧 7.2V
無負荷時回転数 242rpm
無負荷時消費電流 0.67A
最大効率時のトルク 5.0kgcm (4.05A/202rpm)

モーターに取り付けた木の棒が、マイクロスイッチに接触すると
モーターはストップします。

レールはこんな感じで
3mmφの銅パイプやアルミパイプを使用しました。

基板です。


回路はこのようにしました。
小型リレーで自己保持回路にし、
鋼球が銅パイプを通り過ぎた後も、モーターが回転し続けます。
モーターに取り付けた棒がマイクロスイッチを押すと
モーターの回転が止まります。

乾電池は1.5V 5個を使っています。
新品の場合 約8Vですが、使用していくうちに徐々に電圧は下がります。

電池電圧が変わっても、
モーターが一定速度で回転するように可変抵抗器を入れました。
可変抵抗器は定格電力値が小さいので、トランジスタを使用しています。
(下のビデオをご参照ください。)

当初、スライドスイッチで固定抵抗器の切り替え式にしておりましたが、

青森 渡辺聰明さんにこの方法を教えて頂きました。
渡辺さん、ありがとうございます♪


動画で撮影してみました。


可変抵抗を回して、モーターの速度を調整しているところです。





冒頭に「まだまだ、あちこちに課題は残っています。」
と記載しておりましたが、
時々、ピンクの受け皿の手前で落ちてしまう不備がありました。
どうもその課題が気になって、2週間かけて改良を致しました。

改良点は
・発射台の磁石と鋼球のおさえ部分
・左の滑り台部分です。

改良後、12時間 落ちることなく飛び続けることが出来ました。
(水色のトレイの中で3回ピタッと止まってしまったのと、
場所を変えた時に、勾配調整をしなかったために 
1回ホームランのように飛んでいきました。)
電源はフル充電したニッケル水素電池を使用しましたが
弱ってきたので12時間で終了としました。

おさえ部分はダイソーでも販売されている「おゆまる」を使って、
10mmφの球形ネオジム磁石と鋼球2個をしっかりおさえるようにしました。
特にネオジム磁石は下のレールと左の壁に
強く押さえつけるように貼った方がよく飛ぶようです。

このままではみっともないので、木の壁で覆っておきました。

その後、3個目の鋼球も木片で押さえることにしました。
3個目まで「おゆまる」でおさえておいても良かったかなぁ・・・

滑り台部分は、配線カバーに変更しました。
前回、銅パイプを使ってましたが、
微妙な高さ調整をするために、先端を削っておりました。
このことが、時々落ちる原因だったのかな?と思っています。
滑り台の右端は、綺麗な切り口&鋼球の幅に合わせることがポイントかも知れません。

滑り台の高さ調整はかなり微妙です。
ほんの 0.1mm程度変わるだけでも、飛び方は大きく違います。
最初、手でうまく調整したつもりでも、
板に固定すると、動き方が違ったりします。
この調整部分が、最も難しかったと思っています。

うまく調整できると
高く長く飛ばすことが出来ます。

机の微妙な傾きによっても、飛び過ぎたり、飛びにくかったりします。
本当に微妙な傾きでも飛び方が変わります。
場所を変えたときには、水平器を使って、
勾配調整をすると、うまく飛び続けます。

今回の改良により、12時間 落ちることなく
飛び続けることが出来ました。ヽ(^-^)/
(水色のトレイの中で3回ピタッと止まってしまったのと、
場所を変えた時に、勾配調整をしなかったために 1回ホームランのように飛んでいきましたが・・・)



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。

(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。)