スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

ダイワの科学工作キットの発電機を流用して交流発電機を作った。

さて、またもや天文関連の記事ばかりになって天文ブログみたいになっていました^^;
まあ当ブログのメインコンテンツが生涯学習としての理科実験・科学ネタなので、別にそれはそれで構わないっちゃあ構わないのですが、そろそろ他のネタもたまってきたので、ここいらへんで少し話題を変えたいと思います。

ダイワの科学工作シリーズは有名だと思うのですが、そのシリーズの中で発電機キットがあります。
https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-05X6[外部リンク]
このキットは発電機を実際に作ることで発電機の内部について理解することができるスグレモノなのですが、一つだけ難点があります。それは部品を壊してしまうと部品を単品買いする手段がないので、もう一度キットを買うしかないのです。私は実際に過去に作ってハンドルを壊したことがあり、かなりへこんでいました。
凡そ発電機は、手回しのものももちろんですが、磁場の中でコイルをまわしたときに感じる手ごたえ、これこそが発電をしている瞬間なので、ハンドルや歯車には相当な力学的な負荷が掛かることは間違いありません。したがって手ごたえのない発電機を作ることは原理的に不可能なわけですが、それをそれとしてももう少しなんとかなんらないものでしょうか。
そう思ったかどう思ったか、簡単交流発電機を利用して整流回路と平滑回路を併用すれば、回転子で部品を磨耗させることなく多少なりともハンドルのスムーズな回転を実現できるのではないでしょうか。そう思って、このダイワのキットの筐体を利用して交流発電機を作ってみました。
簡単交流発電機に関しての解説は月僧秀弥氏による解説が下記にありますのでそちらへ譲りますが、当方ではダイワのキットでハンドルをぶっ壊すという人類史上まれに見る悲劇(w)を防ぎたいという目的から、この発電機を改造して交流化、もしくは整流回路を使っての直流発電機としての実用化を考えました。
月僧『簡単にできる「手回し交流発電機」の開発と交流電流の学習』
http://www.toray.co.jp/tsf/rika/pdf/h22_01.pdf[外部リンク](pdfファイル)
https://edupedia.jp/article/53233f8a059b682d585b5e32[外部リンク]
動画による解説
https://www.youtube.com/watch?v=hTQ5R3Ja2oM[外部リンク]

なお、文献では川村ほか『理論がわかる電気の手づくり実験』(p124- オーム社 2012年 東京)辺りに記述があるので、参考にしてください。

というわけで、発電機の改造に着手しますが、ここで一つお願いがあります。
ここではただの頭のおかしいおっさんがキットの仕様を無視して勝手に改造に着手している記事です。マネなさるのはご自由ですがあくまで自己責任においてお願いします。ここでの改造はあくまで自己責任において行ってください。

まずそれでは手元にある簡単交流発電機(月僧モデル)がこちらになります。
IMG_3326.jpg
割と簡単に発電機キットの中に組み込むことができそうです。
それでは、ダイワのキットの中身を開けてみましょう。
IMG_3325.jpg
このうち、必要になる部品は筐体とエナメル線、歯車等で、界磁、整流子等の部品は要りません。
で、イキナリなのですが、シャフトにコイルを組み込んだ写真です。

IMG_3362.jpg
下にコイル部分の図解を示します。
IMG_3517.jpg
雑な図でさーせんwwwwwwwwww
とりあえず図の上から順に説明すると、軸は歯車に直結してコイル中心部にあるネオジム磁石を回転させます。
ストローは軸受けになる部分で、コイルでぐるぐる巻きつけてしまうと軸がコイルで埋まってしまうので、これを防ぐ意味で必要です。
枠とあるのは、コイルを巻きつけるために便利だからというのと、確実にネオジム磁石を回転させる空間を作るために用意しただけのもので、別になくてもどうってことない、もしくはそんなもんなくてもうまく作れる自信があると言うなら、必須のものではありません。なんかの蓋かなんかを加工すればいいと思います。
コイルは枠に巻きつけます。線材は発電機キットに付属のエナメル線で、私の場合は巻ききるのに少し残す感じでした。
そしてネオジム磁石は二枚用意して磁力で張り付くようにします。間に軸を通すので偏心を防ぐために爪楊枝等で間隔を調整してもいいと思います。また写真だと白い紙で巻きつけてありますが、これはそうやってくっつけた爪楊枝が回転中に飛び出さないようにするための工夫です。

単純に簡単交流発電機をつくるだけなら、あとは筐体に組み込めば完成です。しかし、筐体の中は結構隙間があります。

これ、整流回路と平滑回路用意して交流/直流の両方でいけるんじゃね?

そう思った私は下のような回路を作ることにしました。
IMG_3481.jpg
この回路に書き忘れたのですが、コンデンサにつながる上T字路の右側に、逆流防止のダイオードが一つ入ります。

整流回路はともかくとても平滑回路なんて呼べたもんじゃない、とりあえずバカでかいコンデンサつければいいんだろという漢気ある回路ですwwwwwwwww

それでは組み込みましょう。
IMG_3365.jpg

写真からはスライドスイッチが見えると思います。これで交流/直流を選びます。

また、長い電線がビロビロしているのも気になるので、DCジャックを使って片付けるときに取り外し可能としました。
IMG_3366.jpg

完成した波形をご覧ください。
IMG_3387.jpg
IMG_3389.jpg
交流は一応正弦波っぽい波が出ていますが、直流はまあ使えないことはないのですが、脈流になっていますね。

そこで知人に回路を見てもらって、DC/DCコンバーターを入れればいいんじゃね?ということになって、下のような回路を組みなおすことにしました。
IMG_3417.jpg
これによってかの220μFの巨大コンデンサの呪縛から解放されます。
IMG_3410.jpg
写真左側は巨大コンデンサを使った平滑(笑)回路、そして右側は、まだDC/DCコンバーターを載せていないICソケットだけのものなのですが、これでも相当の省スペース化になったことはお分かりいただけることと思います。
それでは、平滑回路改良後の波形をご覧ください。
IMG_3415.jpg
IMG_3413.jpg
こんどはだいぶ平滑化に成功していると言ってよいのではないかなあと。
この発電機、恐らく慣れてくると普通に説明書どおり作るよりもやさしいのではないかと思うのですが、その辺の判断はあくまで自己責任でお願いします。この記事は「悪い見本」くらいに思っていただけると幸いです。
さて、回路についてはまだ改良案があるのですが、それはまた別の機会に出しましょう。


なおこの記事、
お前が馬鹿力で回すから壊れるんだろうというツッコミはナシの方向でw
スポンサーサイト

コメントの投稿

非公開コメント

プロフィール

Mr.Ouch

Author:Mr.Ouch
理科好き(≠得意)おじさんです。

にほんブログ村 科学ブログへ
にほんブログ村 科学ブログ 自然科学へ
にほんブログ村 科学ブログ 科学実験・工作へ

最新記事
カレンダー
08 | 2017/09 | 10
- - - - - 1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
月別アーカイブ
カテゴリ
最新トラックバック
最新コメント
ブロとも一覧

けふはいざよひのつき
検索フォーム
Powered By FC2ブログ

今すぐブログを作ろう!

Powered By FC2ブログ

QRコード
QR
ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。