2020年4月23日木曜日

大車輪ペンギン

ホールセンサーを使って、
大車輪をするペンギンを作ってみました。
(ペンギンに見えなかったらすみません(^^;)

<作り方>

ペンギンの胴体は100円Shopのボウリングピン、
目と嘴はゴルフティを使用しました。

当初、ペンギンにするつもりはなかったのですが、
目と足をつけると、なんとなく鳥みたいと?と思うようになり
羽根と嘴をつけて強引にペンギンにしてしました(^^;
目のLEDはコイン型の電池 CR1632で光らせています。

胸のあたりに、φ4mmのアルミパイプを通しています。
アルミパイプより上は約35mm、下は約50mmです。
上の方は目、電池、嘴等を取り付け、やや重くしています。
下の方は足のみですがパイプからの距離があるのでモーメントが大きく、
ぶら下げると、足の方が下になって落ち着きます。
しかし、下のモーメントは上よりやや大きい程度なので、
ちょっとした衝撃で、ペンギンは回転しやすい状態です。

 ②
 1段目の振り子です。
ペンギンの羽根は1段目の振り子に固定しています。

羽根はプラスチックねんど「おゆまる」で作りました。

 ③
①と②をつないだところです。
羽根の上の方に穴を開けて、シャフトを差し込み、①のパイプに通しています。
②を1段目の振り子、①のペンギンを2段目の振り子としています。



磁石は下の写真のように貼っています。
1段目の振り子にはφ6mm×3mm 7個とφ6mm×1mm 2個を下がN極となるように、
1段目の振り子の木の上にφ6mm×1mm×2個を上がS極となるように、
ペンギンの足の裏にはφ6mm×1mmを下がS極となるように、
 磁石の厚み、大きさ等は実際に揺らしながら調整しました。

  ⑤
土台です。

土台の左右の柱(伸縮アルミパイプ)は、
100円Shopのカメラの3脚のものです。
高さ調整は、1段目の振り子を上に持ち上げ、
ペンギンの足を真下に降ろしたときに、電磁石に接触しない高さとしました。


電気回路です。
電磁石はM6×20mmのボルトにφ0.3mmを800回巻いています。
φ0.35mmを300回巻きでも、いい動きをするのですが、
コイルの過熱が大きいです。
電源は5V、モバイルバッテリーを使用しています。

配線は下図のようにしています。
今回使ったホールセンサーは「UGN3503」(503 722)です。
先日作成した「磁気浮上装置」では(503 224) を使用しましたが、
同じものを購入したいと思って、同じお店に発注したのですが、
届いたのは(503 722)でした。(-"-;)


プログラムはこちらのようにしてみました。

このプログラムでは最初は手で揺らす必要がありますが、
スイッチオンで自動発進させる場合は、
このような条件式を加えるとうまくいくと思います。
if (rec1<250) { 
digitalWrite( 10, LOW );   
digitalWrite( 11, HIGH ); }
(N極がセンサーにかなり接近してるとき、反発させる。
250のところは自動発進するギリギリの値を入力)


1段目の振り子が揺れる仕組みは
ホールセンサーが1段目の振り子の磁石の接近又は離反を認識して
上記のプログラムにより、電磁石に流れる電流を変えています。


2段目の振り子のペンギンが大車輪をしたりランダムに揺れる仕組みは
様々な要因が重なった結果だと思いますが、
主な要因は
●ペンギンの足の裏の磁石と1段目の振り子の木の上の磁石が反発すること
●ペンギンの支点(羽根の上部で1段目とパイプ経由で繋がってるところ)
の上と下の釣り合い。
(なるべく、釣り合っている方が回転しやすい)
●1段目の振り子の質量の大きい方が、
ペンギンの揺れは大きくなる。
(木製のところに鉄板を貼ったり、ナットを取り付けたり等)
等々により、
大車輪をしたりランダムに動き回るのかな?考えています。

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10数年前に販売された「頑張れ!回転おじさん」
というおもちゃをご存知でしょうか?

私もかなり前に東急ハンズで購入しました。(右上924円のラベルが・・・)
分解すると、永久コマと同じ回路が内蔵されてました。
回路は1本の鉄心の上に2種類のコイルが巻かれて、
トランジスタ1個で制御されています。
振り子の磁石がこの電磁石に接近すると、
サーチコイルにわずかに誘導電流が流れ、
トランジスタで増幅してドライブコイルに大きな電流を流して、
振り子の磁石が反応する仕組みです。


今回はこの駆動部分を、ホールセンサーで行うようにしましたが、
2段に分けて揺らすところは、
「頑張れ!回転おじさん」の真似をしています。

折角なので、おじさんと一緒に動かしてみました、

おじさまの揺れ方には上品さと風格を感じます。
ペンギンはもう少し修業が必要ですね。

2020年4月4日土曜日

DCモーターのローターをクリップモーター風に回転

最近、DCモーターネタばかりですが、
今回はDCモーターのローターをクリップモーター風に回転させてみました。

モーターは整流子がプラス側とマイナス側の2枚のブラシに接触して
コイルに電気が流れます。

この装置では整流子を左側と右側に分け
左側は本来の整流子の配置、右側は左側を180度回転させています。
ブラシ(今回の装置では銅針金で作ったクリップ)の
左はプラスに、右はマイナスに繋いでいます。
このブラシの上に、180度位相を変えたローターを置くことで
コイルに電流が流れ、下の磁石と反応して回転する仕組みです。

<作り方>
ほぼビデオの中に記載していますが、もう少し詳細に・・・
土台は板に穴を開けて、φ1.6mmの銅針金を曲げたものを2か所に差し込んでいます。
針金はなるべく太めの方が振動が少ないように思います。
その下にφ20mm×5mmのフェライト磁石を2枚重ねて板に貼り付けています。
電源は1.5Vアルカリ乾電池2個直列にしました。

 ローターは動画のように3種類作成しました。
(φ3.5mmのキャンディ棒を軸にしたもの2種、φ6mmのストローを軸にしたもの1種)
細い方が速く回転しますが、
細い方は写真が込み入ってわかりにくいので、
太いストローで記載します。
細い方も③以降、ほぼ同様に作っています。(②のテープ巻きは不要です)


両側のシャフトがストローにピッタシ入るようにビニールテープを巻いていきます。
左側はシャフトも本来の整流子も一緒にテープで巻きました。


両側のストローに下の写真のように、銅箔テープを貼ります。
銅箔テープは整流子の役割をします。


左側のストローのすぐ右に
コイルの端が接続されてるところ(ハンダ付けされてます)が3か所あります。
1か所に付き、2本のエナメル線(1本を折り曲げ曲げたところを)をハンダ付けします。
2本のうち1本はすぐ左の整流子にハンダ付け、
もう1本は、180度回転させたところの右側の整流子にハンダ付けします。

下の写真は1か所分しか載せていませんが、
3か所とも同じように接続します。


ここまで完成したら、①の銅針金の上に乗せると回転します。


シャフトの先端に色々と取り付けてみました。
あまりバランスが悪いと、振動が大きくなります。
φ6mmのシャフトは予想以上に回転が遅く、
ベンハムのコマはちょっと失敗でした・・・(^^;