2016年11月27日日曜日

浮上する磁石(1点固定方式)

浮上する磁石の実験をしてみました。
・・・と言っても 完全浮上ではなく、1点固定方式です。

完全に浮上する方式も 今まで何度かやってみましたが
今のところ成功していません。
(このblogを書いた5日後に成功しました。)
http://eneene7.blogspot.jp/2016/12/blog-post.html

この1点固定方式にすると、簡単に浮上させることが出来ます。

しかも、ダイソーで販売されている、
25個入りで100円のフェライト磁石6個で出来ます。

<やり方>
(1)
磁石の一つに、短い釘をホットボンドなどで貼っておきます。
(磁石にテープ等の下地を貼っておくと、くっつきやすいです。)
クリアホルダーを適当な大きさに切り、
磁石の周囲に両面テープを貼って、巻いていきます。

(2)
巻き終わったら、セロテープで固定します。

(3)
土台は、ダイソーで購入した鉄製のブックエンドを
横に倒して使用しています。


磁石の極性に関しては
色々な組み合わせで浮かすことが出来ます。

①、②、③の違いは、下に置いた磁石の極性です。
勿論、N・Sが全て逆になった状態でも浮かびます。


上の図との違いは、筒に入った磁石の極性です。

クリアホルダーの長さを8cm、6cmで試しましたが、
どちらでも浮かびました。
(写真手前が6cm、奥は8cmです。)


下の磁石を立てて、浮かすことも 出来ます。


6mmφのストローの両端に
6mmφのネオジム磁石を1個ずつ入れて
片方に画鋲をくっつけてやってみました。

ドーナツ型の磁石(N、Sが各面の全面に着磁されているもの)
を鉛筆などに通しても浮かびます。
「おゆまる」で りんごを作りましたが、ピンクのりんごになってしまいました。
「Apple Pen」のつもりだけど・・・(^^;


いずれの場合も、上と下の磁石の極性に気を付けて配置し
微妙に位置をずらしていくとうまく浮きます。

どうしても浮かないときは、
(1)  磁石の極性を改めて確認し、

(2)  まず左側がよく浮かぶように、下の磁石(左側)の位置を調整します。

(3)  下の磁石(右側)を前後させたり、広げたりして位置を調整します。







装置を回転させる場合は、
土台の磁石を立てた状態で、筒の長さを6cm程度にすれば回りやすいです。





また、左側の磁石の位置を変えて
筒の磁石が下の磁石よりも少しだけ左に位置するようにします。



このように、サイコロ型に切った木片に貼ってみました。
木片の下側にも磁石を貼っていますが、これは鉄板に固定するためのものです。
木片を直接、鉄板や板などに貼り付けてもOKですが、
この方が微調整しやすいので・・・






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。

(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)

2016年11月23日水曜日

ライト親子

ダイソーのインテリアライトと頂き物のオーナメントライトを使って
「ライト親子」を作ってみました。

使ったのはこのライトです。

オーナメントライトはジャンクホビー工房の有馬さんから頂きました。
有馬さんが作られた、こちら ↓↓ の作品がメチャ可愛かったので
私も真似して作ってみました。


LED部分は残しておき、頭は光るようにしました。
子供ロボはキャンドルICが入っていて、明るくなったり暗くなったりします。
パパロボとママロボは白色LEDが入っています。

胴体はモーターケースを使用しました。
手足をネジでモーターケースに固定していますが、
モーターケースの中に木材を入れておくと、ネジがシッカリ固定出来ます。

足は端子に穴を開け、ネジを差し込みましたが
裏側からハンダで固定しています。
(端子は錫メッキを施されてますが、その中は銅なので、
フラックスを塗って100W以上のハンダを使うとシッカリくっつきます。)

目に使用してるワッシャーは
パパロボと子供ロボは、解体した家具からとっておいたもので
ママロボは、ローゼットワッシャーM5用です。

動画に撮るほどではないですが・・・(笑)




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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2016年11月16日水曜日

サボニウス型風車の風力発電装置(ミニチュア版)

先日、放送された「所さんの目がテン!」で
東京理科大学 川村康文教授がサボニウス型風車を紹介されていました。
とても興味深かったので私も作ってみました。
・・・と言っても、実用的な大きなものを作るのは無理なので、
ペットボトルを再利用したミニチュア版です。


サボニウス型風車は円柱状のものを縦半分に切って
左右にずらし、中心に軸を取り付けたような格好になっています。
テレビの説明では、
「一度受けた風の力を もう一度内側から利用できるので 風速が弱くても回りやすい。」
とのことでした。

この下の写真の風車は 3段になっています。
 計6枚の羽を60度ずつずらしてあり、
どの方向から風が吹いても回りやすいように、川村教授が改良されたものだそうです。


私が作ったものは残念ながら1段です。


キリン メッツ(1.5L)のペットボトルを縦半分に切って
中心をずらしてCDに取り付けています。

磁石はダイソーで販売されている直径13mmの磁石を
木の周りに8個×2段 貼り付けました。
N極とS極が交互に外側を向いています。


中心に ダイソーで販売されている魚串を刺しています。

魚串の尖った方を下側にして、

上の方も、少し尖らせています。

土台です

下の板には顕微鏡のスライドガラスにM2用ナットを貼り、
その真上に位置するところに6mmφのネオジム磁石にM2用ワッシャーを貼って
なるべく中心軸がぶれないようにしています。
ガラス上で回ることで摩擦抵抗も軽減できます。

③に①を差し込んで、土台に取り付けるとこんな感じです。

発電用のコイルです。4つのボビンそれぞれに 
0.1mmφのポリウレタン銅線(UEW)を2500回ずつ巻いています。

4つのコイルを直列に繋いで
極性が同じになるように土台に取り付けました。

 コイルの両端はブレッボボードへ差し込んでいます。

LEDは逆向きの並列接続にしています。

これで完成で~す!

風が吹いて、サボニウス風車が回るとLEDが点灯します。
ビデオで撮影してみました。


<発電の様子について自由研究>

今回の装置では、コイルの近くで磁石が回転しています。
コイルに磁石が近づいたり離れたりすることで、電磁誘導が起きて
コイルには誘導電流が流れ、誘導起電力が発生します。

誘導電流はレンツの法則により、下図のように流れます。


上のビデオ程度の速度で風車を回転させたときに
発生する誘導起電力の波形は下のようになりました。

LEDを接続していない無負荷状態の波形
磁石が1回転する間に、コイルにはN極、S極が4回接近するので
磁石が1回転するのに要する時間は 0.4秒となります。
正方向が5.8V、負方向が4.8Vと違う理由はわかりません。

LEDを逆向きの並列接続にした時の波形
1.9Vが赤色LEDを順方向に繋いだ方で、
-2.6Vが青色LEDを順方向に繋いだ方です。

負荷がかかると無負荷状態に比べて、
周期が長く(周波数が低く)なっている様子がわかります。

 逆向きの並列接続にしておくと、
LEDにかかる逆電圧がおさえられます。


<全波整流回路にしてみました。>
この波形↓ は青色LED1個を接続したときのものです。

電圧が常に正となるので、
イルミネーションLEDを接続すると色が変化します。


<倍電圧回路にしてみました。>
直列で4個のLEDが点灯しました。
(実は上の全波整流回路でも 直列4個のLEDが点灯しましたが 光り方が弱いです。)






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2016年11月7日月曜日

2極モーターで泳ぐさかなくん

手作り 「2極モーター」を使った回転装置 第2弾!
「泳ぐさかなくん」 を作ってみました。
さかなくんの反対側には、頭の光る釣り人が居ます。


推進力は さかなくんがしっぽを左右にフリフリすることで発生し
後方に空気を送って前進します。

さかなくんはもう少し可愛く作りたかったのですが、
やむなくこの形に・・・センス悪いですね~(^^;

「2極モーター」の作り方はこちらをご覧ください。

http://eneene7.blogspot.jp/2016/11/2.html
(上記記載の2極モーターは0.35mmφのUEWを使用していますが
この装置では0.5mmφを使っています。)

2極モーターのシャフト(ストロー)の前方に頭を、
後方に尻尾を揺らす部品を付けています。
頭の方には、自己誘導起電力で点灯するLEDを付けています。

黄色い胸ビレのようなものは、ただの飾りです・・・

尻尾を揺らす部品は、
円形の中心から少し離れたところに杭を打って作成し、
円形の中心をシャフトに固定します。
(ここではギアとM2ネジで作成していますが、ギアで減速しているわけではありません。)


尻尾の根元には、(コの字型+ 筒状)のものを付けています。
筒状のものに釘など棒状のものを挿入して 左右に軽く動くようにし、
装置の土台に固定しています。

 2極モーターが回転すると、杭の回転とともに 尻尾が左右に動きます。

この尻尾の機構は、
ダイソーで購入した ゼンマイ仕掛けの 
ニモ風の魚のおもちゃを解体して知りました。

釣り人の方は、電球で作成しました。
口金の先の電極を取り外し、青色LEDを電球に挿入。
口金部分 4ヵ所に穴を開けて、手足を挿入しています。

乾電池1個(1.5V)ではLEDは点灯しないので
ジュールシーフ回路で光らせています。
(ジュールシーフ回路のコイルはマイクロインダクターを使用しました。)


電池1個 と さかなくんでは、さかなくんの方が重かったので
重さ調整のために 釣り人を電池側に乗せましたが、
結局、電池側の方が重くなってしまい、
電池側の長さを短くしてバランス調整しました。

さかなくんの尻尾を左右に揺らすため、
2極モーター単独で動かすよりも負荷がかかります。
今回 私は電池1個で作りましたが、新品の電池を使用しても
電池が弱るとすぐに動かなくなりました。
電池2個で作った方が良かったかな・・・


動画で撮ってみました。


当初、この装置をギアモーターで作成しようと思っていたのですが
自作の2極モーターだと、回転速度が割と遅く、
尻尾を付けるとさらにゆっくり回転するので、
2極モーターで作成してみました。

尻尾部分をギアモーターでも作ってみましたが
もちろんギアモーターでもうまく回ります。
(ダイソーのハンドミキサーについているギアモーターを使用しました。)


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。

(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)