100均の時計の水晶発振子を使った回転装置(バレリーナ)

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こちらに改良版を掲載しています。

https://eneene7.blogspot.com/2021/05/100shop.html

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100均の時計の水晶発振子を使って

回転装置を作成し、バレリーナを回してみました。

時計に入ってる水晶発振子は32,768Hz（2の15乗Hz）で発振しています。

周波数が2の15乗Hzなので15分周すると1秒のパルスを得ることができます。

今回の装置では1秒間隔にコイルに電流が流れ、
バレリーナの下の永久磁石とコイルが反応をして回転します。

①

ダイソーで販売の時計を使用しました。

中を開けるとこのようになっています。

下の黄色い丸部分が今回使用する基板です。

「トランジスターベースへ」のところに

細い線が接続されていますが取り外します。

「ブザー用」のところには

ブザーがついていますが、これも取り外します。

100均で販売されている時計は

だいたい同じような基板が付いていると思います。

目覚まし機能がない時計（壁掛け）は「ブザー用」はありませんが

同じように出来ると思います。

②

0.5mmφのポリウレタン銅線をプラスチック製のボビンに170回巻きました。

③

回路は下のように組みました。
（回路は私が考えたもので、もっといい方法があるかも知れません。）

④

15cm×9cmの板に貼りました。

⑤

コイルは立てて 小皿に貼り、

その手前にはカードケースに穴を開けたものを2枚 貼っています。
(魚串のズレ防止のため)

⑥

バレリーナを支えるための支柱は白いストローを使用しました。

上部はダイソーの6mmφ×3mmの磁石を入れて
針が直接磁石と接触できるように 少し穴をあけています。

⑦

バレリーナは、発泡スチロール、モール、不織布などで作成。

魚串に差しました。(残酷？？)

上部は串と針の先端をビーズ経由で接続

(エポキシ系接着剤で貼り付け)

下部はM2用のワッシャー3枚と、磁石2個

(磁石の極性は逆にしていますが、同じ極性でも回ります。)

電池が弱ってきたら、磁石を4個(N極 S極を交互に)貼ると

バレリーナの回転が ある程度 復活します。

⑧

⑦の上部の針を⑥の磁石にくっつけて、

魚串の先端を⑤のカードケースの穴に入れたら完成です。

⑨

コイル部分が見えないように

白いケースをかぶせてもいいかも知れません。

ビデオで撮ってみました。

＜水晶発振子を使った基板について自由研究＞

時計から取り出した基板を単3乾電池1本に接続し、

下のA、B 間の電圧波形を見てみました。

(もともと細いコイルが接続されていた端子です。)

正方向に約1.1V、その1秒後に負方向に約1.1V パルスの発生をしています。
(1秒毎に正・負の繰り返しです。)

AとBに直接 今回作成したコイルを接続しただけでも動きそうですが

電流が少なく、ほとんど動きません。

そこでトランジスタを使うことにしました。

A、Bを トランジスタのベースとエミッタに接続すると

周期が2秒(周波数0.5Hz)のパルス発生になります。

それでもバレリーナは回転するのですが、

回転が弱いので、上の回路図のように、

トランジスタを2個使い、A又はBのどちらかがパルスを発生すれば

コレクタ電流が流れるようにしました。

これで周期1秒(周波数1Hz) となりました。

1秒に1回パルス発生をして、その瞬間にコイルに電流が流れ、
そのときのコイルと磁石の位置関係で、回る方向が決まります。

時計回りに回っているときに、
コイルと磁石が さらに時計回りとなる位置関係なら連続回転し、
反時計回りとなる位置関係ならブレーキがかかります。

(単3アルカリ乾電池1本で、どれだけ持つか試したところ、
最初の2～3日は 元気に回転していましたが、徐々に元気がなくなってきました。）

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。

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