2018年10月30日火曜日

単相誘導モーター(コンデンサ方式)

約10年前にもコンデンサ方式の単相誘導モーターを作成しました。
これが当時作成したものです。
ローターはアルミホイルを丸めて作成しました。

約10年前の作品の動画です。
取りあえず回るのですが、回転力が弱い上、
定格オーバーでトランスとコイルの発熱がひどく
長時間の駆動に耐えることが出来ませんでした。

いずれ修正しようと思い続けて約10年・・・
ようやく今回、トランス・コイルともに発熱が少なく、
1時間経過しても温度上昇は40℃前後まで!!
といった装置が完成しました。
ローターも変更し、勢いよく回ります。


使用した電源トランスはSP-1205
一次定格:100V (5060Hz)
二次定格:12V-10V-8V-6V(CT)-0.5A

コイルは 0.2mmのAIWを直径5cmに280回巻きにしたもの2組、
うち1組に100μFの無極性電解コンデンサを直列に接続しています。

ローターはブリキのミニ地球儀にしました。
中を開けると片方にネオジム磁石、もう片方にフェライト磁石がくっついていました。
この磁石を2つとも取り外し、南極あたりに穴を開け、
アルミ製のペンシルキャップの先端を差し込みました。

以前作成したアルミホイルを丸めたローターでもやってみたのですが
ピクッとする程度で、回るところまで至らず断念。
何かないかしら?・・・と家の中を見渡したところ、
冷蔵庫に貼っていたこの地球儀マグネットが目につき
これでやってみたところ、ビュンビュン回るようになりました。

コイルの中心に立てた銅釘に
アルミ製のペンシルキャップを差し込んでいます。


動画です。
撮影後、回転方向を逆にすればよかった!と反省・・・
また10年後をめどに改造予定 !?

スロー映像からみて、
1秒間に約16回転=約960rpmで回転していると推測しました。

<回転する理由>




2018年10月25日木曜日

LED人形「のっぽとちび丸」

最近、AliExpressでこのような手足をゲットしたので、
LED人形を作成してみました。

左がフィルムケースをボディにした「のっぽ」
右がダイソーのインテリアライトドーム型をボディにした「ちび丸」です。


<作り方(のっぽ)>
目はこのようなゴルフティを使用しました。
(アイアン33mm 株式会社レザックスのものです。
ダイヤコーポレーションのものも試しましたが、5mmLEDを入れるにはきついです。)


フィルムケースにLEDの足が通る程度の穴を開けます。
LEDに拡散キャップをかぶせ、ゴルフティ先端を切り取ったものに通し、
フィルムケースの穴にLEDの足を差し込み、接着剤で固定しています。
LEDは青色、緑色のLEDを使用しました。

接着剤は最近お気に入りのこれ!
少し粘性があり、プラスチック系もそこそこに接着してくれます。
(セメダインスーパーX程度 ??)
先端が細くなっているので、使いやすいです。

LEDの足にリード線をハンダ付けしています。
(中2本がアノード、外2本がカソードです。)

裏側にコイン型電池用の電池ケースをネジ留めしました。
(ネジはM1.4×10mmです。電池ケースとフィルムケースにM1.0ドリル刃で穴開けしています。)

目のLEDを並列接続にし、抵抗を接続(青色100Ω、緑色300Ω)
胴体用の色が変化するイルミネーションLEDにも51Ωの抵抗を接続、
電池ケース、スイッチからの配線にハンダ付けしています。
(スイッチ用には 0.8mmの穴を3か所開けて差し込んでいます。)

 1.2mmの銅の針金の両端に、M1.7×6mmの小ねじをハンダ付けしました。
(ここのハンダは板金用ハンダを使用し、高温のハンダで接続します。)
銅の針金に ⌀ 1mmのアルミ針金を巻き、手を片方のネジにネジ留めしています。
フィルムケースには0.8mmの穴を開け、回しながら差し込み
内側から接着剤で固定しました。

フィルムケースの蓋&購入した足に穴を開け、
M3×25mmの小ねじを通しました。 

さらに蓋にLEDの足が通るくらいの穴を2つ開け、
胴体用のLEDの足を差し込んで、接着剤で固定しています。
その後、この胴体用のLEDにも拡散キャップをかぶせました。
 

「ちび丸」の方は、ダイソーのインテリアライトドーム型の底部分に
電池ケース、スイッチもついているので作成しやすいです。
中には白色LEDが接続されています。
胴体がピンク、オレンジ、ブルーのものはそのまま白色LEDを使用し、
白い胴体は、イルミネーションLEDに取り換えました。
ただ、白い胴体は拡散が弱く、あまり綺麗に見えなかったので
中にピンポン球を切ったものを入れました。

のっぽ総勢12体の集合写真 

ちび丸総勢7体の集合写真 

のっぽ&ちび丸 18体の集合写真 
(のっぽ一人欠席)

全員、光らせてみました。

胴体の色が徐々に変化する様子です。
(ちび丸の胴体のピンク、オレンジ、ブルーは色の変化はしません。)
目は青色又は緑色なのですが、ほとんど白く見えてますね・・・(^^;

2018年10月10日水曜日

ぶらんこ大車輪人形 (手動式)

前回、電動式のブランコを作成しましたが、
今回は手動で紐を引っ張って、
人形を立たせたり座らせたりすることで ぶらんこをこぎ、
さらに大車輪まで出来る
「ぶらんこ大車輪人形」を作成しました。

この装置を作成するにあたっては、
ちゆう工房さんの「ブランコこぎ」を参考にさせて頂きました。
とても綺麗に作成されていて、感動します。

私は、ちゆう工房さんのように上手く作ることは出来ませんが、
取りあえず、人形がぶらんこをこぐ感じに作成することは出来ました。

映像です。
54秒あたりから大車輪をするので、是非 見て下さい♪

<私の作成した装置>
人形の頭からパイプ内を通り、レバーへと紐が繋がっています。
レバーを押すと紐が引かれて、人形が立ち上がり、
レバーを戻すと紐が緩んで、人形が座ります。
紐を通しているパイプは ⌀ 4mmのアルミパイプです。

人形はこのような感じで
腕は肩・肘・手首に関節があります。
脚はつけ根・膝・足首に関節があります。

横から見たところです。

レバーの中ほどに、ネジを取り付け、紐を結んでいます。
当初、もう少し短いレバーだったのですが、押しにくいので長くしました。

レバーの根本にはバネを入れて、より早くレバーが戻るようにしてみました。

この装置、紐の損傷が激しく、
その対策として出口に ⌀ 4mmのアルミパイプを取り付けています。
特に右側を長くしていますが、これが短いと紐が引っ掛かってしまうのです。
アルミパイプ取り付けネジも左側しか見えませんが、
穴より右にネジを付けると、紐がネジに引っ掛かるため、
右側は後ろからねじ止めしています。
最初プラスチックパイプを取り付けたのですが、
摩擦で紐がパイプ内に食い込んでしまいました。
この箇所は3回やり直しました(笑)
紐は「ケブラーライン」という強い紐を使用しています。

後ろから見たところです。

背中にワッシャーを1枚取り付けています。
  
大車輪をさせるときは、
さらにもう1枚 少し大きめのワッシャーを磁石で貼っています。
体重を増やすことで、より回転させやすくなります。


2018年10月8日月曜日

ぶらんこ装置(ソレノイド&リードスイッチ利用)

最近、Facebookで「ぶらんこがどうして揺れ続けるのか?」
ということが話題になっていたので、
私も「ぶらんこ装置」に挑戦してみました。

まず、ソレノイドとリードスイッチを利用したものです。
ある一定のところで、ソレノイドの中心穴に差し込んだ磁石が上昇し
ある一定のところで、磁石が下降します。

磁石が上昇するときに位置エネルギーを蓄え、
下降するときに運動エネルギーに変換することで
揺れ続けることが出来るようです。

映像です。
 
最初は手でコイルを持ち上げますが、
その後は電池の寿命の続く限り、揺れ続けます。
私のこの装置では、どんどん加速することはなく
一定の振幅で揺れ続けました。

<作成した装置>

ダイソーのハンダの入っていた透明プラスチックケースにコイルを巻いています。
コイルは ⌀ 0.3mmのAIWを1300回巻き、抵抗分は23.7Ωです。
ソレノイド中心穴の下半分には詰め物をし、
上半分に磁石( ⌀ 12mm×3mmネオジム磁石7個)
を入れています。

電池はリポパック(250mAh)を使用しました。
電池~リードスイッチ~コイルを直列に接続、
さらにコイルに並列にLEDを接続しています。
(LEDのカソードを電池のプラス側)


★磁石は鉄製定規に3個貼っています。(極性は同じ向き)
この3個を通り抜ける間、リードスイッチがオフになることはありません。

★磁石1個でも揺れ続けますが、左右に揺れる幅は少し小さくなります。

★ 磁石5個にすると、だんだん減衰していき、止まってしまいました。
磁石5個のときのスロー映像です。
最初はうまく揺れていますが、次第に減衰し、
映像の後半では、磁石がずっと持ち上がった状態で止まってしまいました。
磁石が中心位置よりも手前の方から持ち上がることが原因でしょうか?
よくわかりません。

 ★磁石を中心に置かず、左右に分けた場合も止まってしまいます。
磁石2個ずつを両端に置いたときのスロー映像です。
中心あたりと両端の 計3か所で磁石が持ち上がっていて、次第に止まってしまいました。

<2018年10月14日 追記>
コイルの巻き数を増やし、
電源は3.7V、250mAhのリポパック2個を直列にしてみました。
磁石も前回のものより直径が1mm大きなものを10個使用しています。

①上で紹介したものより揺れる幅は大きくなり、
加速していく様子もわかるようになりました。

②上で紹介したものでは気が付きませんでしたが、
LEDが片側だけで2回光ります。
コイルの電流が切られたときの逆起電力によるものと、
磁石がソレノイドの中に引き込まれる時の発電によるものかと思います。


ぶらんこが揺れ続けるのは、
係数が周期的に変化することで振動現象が起こる「パラメーター励振」という現象だそうです。

簡易ブランコを作成され、シュミレーションで検証されている映像を紹介して頂きました。
https://www.youtube.com/watch?v=OhR1O1kQvi4&t=951s

この映像から画面を1枚キャプチャーさせて頂きました。

理想的な重心の軌跡は
左へ行くときは青線のように持ち上がり、端でストンと落ちて
右へ行くときは、赤線のように持ち上がり、端でストンと落ちる。
といった感じのようです。
また、紐を遅く引いたり、早く引くとぶらんこの振り上がりの時間に影響するようです。

私の装置の重心の軌跡は、映像からするとこのような感じでしょうか・・・
赤線のように持ち上がり、一度落ちて少し跳ね、
点線のように戻ってきます。
上の図の理想形とは少し違いますが、割と似ているように見えます。


私の使用したリードスイッチの動作時間は0.5秒、復旧時間は0.3秒です。

動作時間は リードスイッチが磁石を認識してから
ソレノイドコイルに電流が流れ始めるまでの時間でしょうか?
動作時間に0.5秒要するため、
磁石が持ち上がるタイミングは中心位置に近くになると推測しました。

またリードスイッチが磁石を認識しなくなってから
ソレノイドコイルに流れる電流が切れるまでの時間を
復旧時間と思い、0.3秒間は持ち上がった状態が続き、
その後下降すると推測しました。

また落ちたはずみで磁石が少しバウンドしているように見えます。

ソレノイド装置&リードスイッチだけではここまでが精一杯で、
やはりマイコン等で制御した方が良さそうですね(^^;
いずれ挑戦してみたいですね。

近いうちに手動方式の「ぶらんこ装置」をアップしようと思っています。
こちらもまた見て下さいね