100円Shopの時計基板を使ったバレリーナ(改良版）

2016年にこのようなものを作りました。

https://eneene7.blogspot.com/2016/03/100.html

このときは思いつくまま回路を作って、

動いたのでこれでいいか・・・といった感じで終わらせていましたが

先日、横浜の師匠のMukujiiさんに回路を見て頂き、

今回はコレクタ接地回路をエミッタ接地回路に変更、

装置も3Dプリンターで作成、磁石の個数も増やして

前回作より、よく回る改良版を作成しました。

こちらが今回作ったものです。

いつものことながら、作り始めると止まらず13個作成・・・(笑)

そのうちの8個を並べている場面もあるので是非ご覧ください。

BGMの「星に願いを」はこちらからDLさせて頂きました。

https://meteoricstream.com/midi_detail/21.html#download

「100円Shopの時計の構造について」の説明動画も作ってみました。

①

これが3Dプリンターで作成したものです。

左の2つ（土台・上板）は熱溶解方式の3Dプリンターで

右の３つ(磁石用・がびょう用・人形)は光造形方式の3Dプリンターで作成しましたが

熱溶解方式の3Dプリンターでも造形出来ます。

この3Dデーター(Step・Stl 形式)はこちらにアップしています。

https://www.eneene.com/3d/ballerina.zip

穴のサイズが合わないときなどは、Stepファイルを修正してみて下さい。

②

100円Shopの時計を分解し、水晶振動子のついた基板と

電池の電極を取り出しました。

この電極はダイソーのこの壁掛け時計から取り出したもので、

３Dデーターはこの電極に合ったものとなっています。

(セリアの時計やダイソーでもアラーム機能のついたものは電極の形が異なります。)

スイッチはこのスイッチのサイズで3Dデータを作っています。

③

これらをこのようにハンダ付け

(リード線の先端には耐熱通信機器ビニル電線 0.65mm 単芯線の

被覆を剥がしたものをハンダ付けしています。)

④

３Dプリンターで作った土台に貼りました。

上以外の配線は、工作教室で出来ないかと思い、ブレッドボードで試作しています。

⑤

コイルは0.3mmφのUEWを300回、ボビンに巻いています。

ミシンの下糸を巻く機能を使って早く巻くことが出来ました。

⑥

回路はこのようにしました。

⑦

人形のスカートは、不織布で作成。

糸で運針して絞るのがいいと思うのですが、

これまた工作教室で実施したとき、子供が安全に出来る方法を・・・と思い

このような方法を考えました。

⑧

前回は中心軸にバーベキューの串を使っいて、

バレリーナを串刺しにしている点が気になっていました(^^;

今回、何を使おうかと色々と考えていたところ、太めの「フラワー用ワイヤー」を発見！

白い紙が巻かれていて、今回の装置との色合いも良く、

#18は太さが1.2mm(鉄心は太さ1.0mm)とシッカリしています。

⑨

フラワー用ワイヤーを13.5cm、白いストロー2本は14.5cmにカットしました。

⑩

３Dプリンターで作成したものに、

磁石(φ6mm×3mm)はN・S交互にはめ込み、画鋲は先が上を向くようにして

瞬間接着剤で貼りました。

⑪

フラワー用ワイヤーに、⑦と⑩を通して

ゆるい場合はボンドで接着します。

⑫

人形の手足は3mmモールとビーズで作成

「モール」と言うのは日本だけのようで、

AliExpressで購入するときは「pipe cleaner」で検索すると出てきました。

(結局発注した5mmモールはやや太めだったので、使用しませんでしたが・・・)

⑬

回転体はφ6mm×3mmのネオジム磁石にぶら下げて回します。

3Dプリンターで作成したものに磁石をはめこみ(NSどちらでもOK)

⑭

土台と上板はφ6mmのストローでつなぎました。

⑮

土台の下の穴にワイヤーを入れ、上の磁石に画鋲をくっつけてぶら下げて完成です。

＜考察＞

動画の中にも載せておりますが、

時計の基板にコイルが接続されていたところの電圧波形を見ると、

1秒ごとに正と負のパルスが繰り返し発生しています。

時計の基板をそのまま使って①・②にコイルを接続し

バレリーナが回転しないか？試してみましたが、パワー不足で回りませんでした。

前回はコレクタ接地回路で作りましたが、

今回は電力利得が有利なエミッタ接地回路にしました。

＜回転方向について＞

コイルに1秒に一瞬、電流がながれたとき、コイルと磁石の位置関係が

下図の左の場合は、

N極同士が反発し、S極が引き寄せられることで時計回りの方向に回転をします。

右の場合もN極同士が反発し、S極が引き寄せられますが

この状態では反時計回りの方向に回転をします。

また時計回りの方向に回転をしている途中、

左の図の位置でコイルに電流が流れると回転の勢いが増します。

逆に右の図の位置でコイルに電流が流れるとブレーキがかかります。

これ以降は動画には記載していませんが、

もし下図ようになった場合はどちらに回転するの？と疑問がわきます。

実際、13台作ったうちの1台だけですが、

電池電圧が1.4V程度まで弱ると、この位置で時々止まってしまうものがありました。

それ以外の12台はアルカリ乾電池の場合、

1.0V程度まで 止まらず回転します。

この位置で止まらないようにする対策も考えてみました。

コイルを1個追加して下図のように接続すると、

コイルAとコイルBには1秒ごとに交互に電流が流れます。

コイルAに電流が流れたときに動かなくっても、

コイルBに電流が流れたときには回転をします。

余談ですが、15個分解した時計の基板のうち、

1個だけ不良品があり、発振したりしなかったり・・・

結局、この1個は使えませんでした。