2018年1月19日金曜日

ぶつからない車(赤外線反射型センサーモジュール使用)

小学高学年~中学生向けの工作を考えています。
2つ目は「ぶつからない車」です。

以前にも 赤外線LEDと赤外線フォトトランジスタを使用して
「ぶつからない車」を作りました。

最近、Arduinoの勉強のために、
赤外線反射型センサーモジュールを購入したのですが、
このモジュールとダーリントントランジスタを使用することで
とても簡単に「ぶつからない車」を作ることが出来ました。





おもちゃのタイヤに15mm程度のシャフトを差し込み
TTモーターのモーター軸に差し込みます。
モーターの電極には、0.65mmφのPVC線をハンダ付けしています。
(後でブレッドボードに差し込むため、PVC線を使っています)

TTモーターに3×8cmの板をホットボンドで貼り
端の方に1×3cmの板と、φ4mmのストローを
ホットボンドで貼りました。

③のストローに50mmのシャフトを差し込み
シャフトの両側におもちゃのタイヤを取り付けました。

電池ケースのリード線の先端にも
0.65mmφのPVC線をハンダ付けし、
ケースを板にホットボンドで貼り付けました。


(5×5)hole のミニブレッドボードに
赤外線反射型センサーモジュールと
トランジスタ(注①)を差し込んで回路を作ってから
ブレッドボードを板に貼り付けました。

(注①)
トランジスタに関しては
電池が新しい間は2SC2120でも大丈夫ですが
電池がある程度消耗すると、
モーターに電流が流れにくくなり、
トルク不足で発進しにくくなったり、全く動かなくなります。
例えば電池電圧3.6Vまで低下すると、
2SC2120の場合、全く動かなくなりましたが
ダーリントントランジスタ(2SC4811)に変えると動きました。
(フォトトランジスタからのわずかな電流を増幅してモーターに流すため
増幅率の大きなダーリントントランジスタの方が流れやすい。)

電池消耗時や、モータートルクのことを考慮すると
増幅率の大きなダーリントントランジスタの方がいいかも知れないです。
2SC4811なら1個20円くらいなので、
私も工作教室ではこれを使用することにしました。

基板の青い四角の可変抵抗を
反時計回りに回すほど、障害物に接近して止まります。
(回し過ぎると障害物に接近しても、車が止まらないです。)
時計回りに回すほど、障害物から離れて止まります。
(回し過ぎると障害物が遠くでも、車が動かないです。)

乾電池はアルカリでもOKですが、
工作教室用のため、経費を考慮しマンガン電池にしました。

LEDとフォトトランジスタはなるべく寄せた方が反応は良くなります。


動画で撮ってみました。


動画の最後の方、黒い紙に反応した時は、
これくらいギリギリのところで止まりました。
(距離は可変抵抗により変化します。)

2台向き合わせると、
お互いの赤外線を受光して止まります。

赤外線センサーモジュールの定格は3~5V
TTモーターの定格は3~12V
なので、
ダーリントントランジスタ(2SC4811)を使用すれば、
乾電池は2個でもOKですが、
電圧2.7V以下まで下がると、
電流が流れにくくなり反応が悪くなるため、
今回は乾電池3個使用することにしました。

ギアモーターの種類によっても動きが変わると思います。
TTモーター(ギア比 1:48)より(ギア比 1:120)
の方が動きやすいかも知れません。

動画の最後にも書いておりますが、
太陽光が入るところでは、
太陽光に含まれる赤外線に反応して止まってしまいます。
電灯照明等の部屋でやってみて下さい。

ttモーター、赤外線反射型センサーモジュール、
ミニブレッドボード等をAliExpressで購入した場合
材料費は約450~550円くらいになりそうです。

ハンダ付けはこちらでしておけば、子供さん達でも簡単に作れると思います。




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。

前足歩行ロボ

小学高学年~中学生向けの工作を考えています。

まずは「前足歩行ロボ」です。
前足だけでヨタヨタ歩きます♪

ttモーターの軸に4mmφのストロー(長さ約1cm)を
ホットボンドで貼り、その上からテープを巻きました。
モーター電極には1Pinコネクタをハンダ付けしています。

幅15mm、厚さ約4mmの板の両側に
 幅、長さ 約10mm、厚さ約4mmの板を貼り
板の両側に 5mmφ×10mmのストローを貼りました。

②を①にネジ留めしています。

モーターに近い方に
厚さ5mmのスチロールボードを貼り、
ボードの上にφ5mm 長さ10cmのストローを貼りました。
(ストローの長さは長い方が、歩き方が安定します。)

アイス棒 長さ約30mmの上の方に穴を開け
M4×15mmの小ねじを取り付けています。

直径約20mmに切ったスチロールボードに穴を開け
③を差し込んで接着、
ボードの下にはすべり止めシートを貼っています。
アイス棒の上から約20mmのところに、
つまようじを貼っています。


⑦ 
⑥のつまようじを
②の5mmφのストローに差し込んでから
⑥の小ねじを①の4mmφのストローに差し込みます。

単4乾電池2個用のケースのリード線の先端に、pinを取り付け
モーターの上に貼っています。
(単3乾電池2個を使用したかったのですが、
動きを比較すると、単4の方が良かったので、単4にしました。)

電池ケースにナットを貼って、目にしてみました。
 横から見たところです。 

スイッチはなく、
プラス、マイナスのピンを差し込みことで、
動き始めます。

動画で見るとこんな感じです。

Youtubeのこちらの作品を参考にしながら作ってみました。
https://www.youtube.com/watch?v=5Y8nKhuK8O4&t=28s

電極のハンダ付け、アイス棒の穴あけはこちらで下準備しておき
接着は全てホットボンドで行ってもらおうと思います。
ただ、貼るときの微妙なズレで動き方が変わるので
意外に難しいような気もします。

AliExpressでttモーター等を購入した場合、
材料費は200~300円くらいになると思います。




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。

2018年1月3日水曜日

ダイソーの「パチパチトール君」を電動で!

ダイソーの「パチパチトール君」
胸のあたりのレバーを押すと、手を叩いてくれます。
愛嬌があってとても可愛いです♪

今回 これを3つ並べ、電動で動かすことにしてみました。

昨年末からマイコン(Arduino)のお勉強中ですが
今まではLED関係のものばかりでした。
今回、サーボモーターに挑戦してみようと思い、
サーボモーターの動きを見ているうちに
この装置を思いつきました。
サーボモーターの場合、指定した角度でモーターが動いてくれるので
制御しやすいかな?と思いました。

「パチパチトール君」を開けるとこのような感じです。
バネの力でうまくパチパチやってくれるようです。

手を繋いでる部品も外してみました。
この中にも小さなバネが入っていました。

サーボモーターが入るように、本体の後ろ側に穴を開けました。


サーボモーターに木片を取り付けて
③に取り付けました。
ケースの横から木片をネジ留めしています。


手の接続部分にアイス棒も一緒にネジ留し
(アイス棒は軽く動くようにしています。)
アイス棒の下の方に、サーボアームをネジ留めしています。
(サーボアームも軽く動くようにしています。)


マイコンは5V用 Arduino mini、
電源は5V2Aの電源アダプターを使用しました。

右の方のタクトスイッチを押すと、動き始める仕組みです。

後ろ側はこんな感じです。
板の裏側には すべり止めシートを貼っています。

動画で撮ってみました。

手動の場合は、手と連動して口も動くのですが
私の装置では 残念ながら口を動かすことは出来ませんでした(^^;





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。