ブログ活動を閉鎖します。
最近、またうつ病が悪化したため、ブログ活動を閉鎖します。
申し訳ありませんが、コメントおよびメールによるコンタクトにも一切お答えできませんので、よろしくお願い申し上げます。
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2009年10月29日 (木)
2009年7月27日 (月)
うつ病が良くなってきました！
思えば２００６年２月１９日、母が有料老人ホームで転び、救急車で市立病院に運びこまれ、左大腿骨骨頭部骨折と診断され、心臓が弱いため手術をしないことになり車いすになった。そのご車いす移乗訓練とリハビリののち３月２４日退院した。
私が同年２月２０日に心臓がシクシク痛み、心電図異常を認め、市立病院をし紹介され２次精密検査するも最終的に心臓にカテーテルを入れて造影剤を注入してみないと狭心症か否かわからないとのことで４月２４日から３日間検査入院。恐怖を味わう。結果は冠動脈狭窄は無かった。ほっとした。
しかし、母のアルツハイマーは進行し、その面倒見で心身疲労。
６月１日心的不安感が強くなり、２００６年６月１４日メンタルクリニックを受診。うつ病となった。それ以来、今日まで３年間、うつうつとした日が続き、何をやっても面白くない日が続いた。
本ブログ活動もその後１年間以上、何とか続けたが、ついに２００７年１１月８日をもって耐えられなくなりブログ活動を中止した。
それが２００９年６月１１日頃より、気分がよくなりはじめ、まだ夜中に目がさめたりする。
６月２４日のメンタルクリニック受診で病状を報告、薬と量を変えてもらった。
それ以来、朝早く目ざめ、眠れなくなることはあるものの。気分は良い。
最近聞いた私の正式病名は「双極Ⅱ型気分障害」と考えているとのこと。
つまり躁鬱病であまり躁の方につき抜けないとのこと。最近の気分を伝え、やる気が出てきたので2週間に一回一回の診察を4週間に一回の診察に変えてもらった。次回、血液検査をして薬の濃度を見て見るとのこと・
良くなった誘因としては、母が亡くなって６ヶ月で落ち着いてきたこと。
６月１１日よりＮＨＫの、ためしてガッテンでやっていたスロージョギングを室内の廊下で毎日３０分やること。
６月２１日よりＪ：ＣＯＭのＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーク・システム）である「ｍｙページ」に登録し活動していること（ハンドルネーム：tough）。
ブログをＮＩＦＴＹのここで再開したこと。
Ｊ：ＣＯＭのブログ「ＢＬＯＧａｒｉ」（ハンドルネーム：tough）で開始し、楽しさが戻ったことが考えられる。
そして６月２９日放映のＮＨＫの「生活ほっとモーニング スロトレ 完全保存版」を週４回開始したこと。などが考えられる。
つまり、運動と仲間がキーワード。
現在のんでいる薬は朝食後と夕食後に
①デパケンＲ錠３００ｍｇ（２００ｍｇ＋１００ｍｇ）：躁状態を抑え、うつ状態にも効く
②ベタマック錠５０ｍｇ（ミラドール錠５０ｍｇのジェネリック薬）：うつ状態に効く
③イソクリン錠５ｍｇ（リーゼ錠５ｍｇのジェネリック薬）：気持ちを落ち着かせる薬
寝る前に
④リボトリール錠０．５ｍｇ ２錠：脳の過剰な興奮を抑える
です。
今は、躁状態なのかもしれません。が、これが９月になって「うつ状態」に戻らなければ、確実に良くなったと言えると思っています。
以上
2009年7月23日 (木)
愛すべき測定器と工具
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
私の使っている測定器と工具の紹介です。
●夢のオシロスコープ
昔から電子回路の測定をしているとどうしても動作波形が知りたくなります。
そこで欲しくてしかたがないのがオシロスコープ。我々が若いとき現役でつかっていたときは、テクトロニクス製で何百万円もしたものです。
10万円は覚悟して、ついに小遣いをはたいて買おうと決心し、秋葉原の秋月電子まで行ったところ、BenchScopeというドイツ製のデジタルオシロを見つけ57,800円と安かったので嬉しくなりました。
店員さんも、私の喜ぶ顔をみて親切にしてくれ、この日は幸せなルンルン気分で帰ってきました。
このオシロ、パソコンにもつながり波形表示、制御、印刷、波形保存ができるし何より軽い、大変な優れもので感動しています。取扱説明書は英文ですが十分理解できました。スピードは20MHzですが趣味には十分です。
因みに、秋葉原では、私みたいな年寄りが多く、昔に戻って目をキラキラさせながら電子パーツを探していました。
しかし、BenchScopeの会社は現在倒産してサポートは受けられないらしいです。もう売ってないでしょう。
●テスター
【写真１】アナログテスター
このテスターは学生時代からつかっている年代ものです。
アナログテスターはデジタルが全盛の現在でも、連続した値が読み取れますので魅力的な測定器です。古い友達のように愛着があります。
一度は内部回路を焼きそうになり焦げた部分もあるのですがなんとか動いています。
私はオッチョコチョイなもので、しょっちゅう接続間違いやレンジの間違いをします。
針が逆に振れたり、オーバーしたりしてヒヤヒヤしてますが、なんとか生き残っています。
内部回路とケースとの間は油紙のような絶縁紙でした。電池漏れで汚い染みがありました。
テスター棒は何度も接続部の線が切れその都度ハンダで直しました。
最近１００円ショップでかったプラスチックを加工して絶縁紙を取替え、１００円ショップの工具箱を加工して、レンジ切り替えダイヤルの出っ張リの部分を保管時に一番強いの電流レンジ（内部にシャント抵抗があるので誤接続してもメーターをできるだけ保護できる）の位置になるように工具箱のフタに穴を開け専用ケースを作りました。
【写真２】デジタルテスター
定年になってから買ったデジタルテスターです。電源が単３の電池でよいところが気に入りました。東急ハンズ横浜店で６，０９０円で買いました。
コンデンサの容量や周波数が測れるなんて、我々の時代には考えられませんでした。
このテスターも１００円ショップの工具箱を専用ケースにして大事にしています。
●電動動工具と安全作業
【写真１】電動ドリル
前から欲しくて、ドイトで２，７８０円で現品限定で買った電動ドリルドライバーです。
風力発電工作では金物に穴をあける作業が多いのです。
でも回転体の命はセンターの位置の精度なんです。このドリルではポンチ（１００円）をつかってもやはりズレます。プラスチックなどの正確な穴はキリで慎重にあけ、仕上げはドリルの刃を手で廻して行います。
【写真２】電動ノコギリ（ジグソー）
歳をとるとノコギリ引きは体にこたえます。そこで「くろがね屋」で１，７８０円の特売に飛びついて買ったものです。このジグソーは振動が激しくあばれ馬みたいです。
大雑把な木材の切断に使います。
【写真３】安全作業セット
風力発電の工作は安全第一です。ステンレスなど硬い金属に穴をあけるときはドリルの刃が折れ飛んできます。
目に当たったら失明の恐れがあります。
まず目を防護メガネで保護するのが第一です。
金属の切り口（バリ）で手も怪我しますので軍手が必需品です。
写真の机のようなものは工作物をはさんで固定する工作台です。
右端は金ノコです。風車のステンレス軸の切断によく使います。
最近「切削油」なるものを買ったら大変良い具合です。今までより早く穴や切断ができ温度もさほど上がりません。
私の家の裏庭ではこのほかに、【写真４】のヤブ蚊防止の香取線香がいります。
それに厚木飛行場のジェット戦闘機の爆音が激しいので「耳せん」が必須です。
裏庭作業は紫外線防止クリームを顔と手に塗り、防護メガネにバルサ材の粉防止のマスクをし帽子をかぶって耳栓をするとまるで泥棒か宇宙服スタイルの異様な姿になります。
でも安全第一です。
●リンク集
知る人ぞ知る電子工作のパーツのお店、通販での格安キットもあり店員さんも良心的。また行きたいな。
ここまでで
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
は終わりです。
気象観測用測定器（その２）
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
気象観測用測定器のページのつづきです。
● １００円ショップの材料で作る風速計
定年になると時間の余裕はありますが、お金がさびしくなります。
そこでインターネットの情報をヒントに100円ショップ（私の近くは「ダイソー」さんです。）の材料で風速計を作りました。
まずビックリするのが100円のソーラー電卓を改造すると回転数のカウンタになることです。
そして「リードスイッチ」もドアアラームを分解すると中で使われています。
これと発泡プラスチックのお椀、家具の下に貼る丸いクッション、バルサ材、模型用のシャフトと軸受けを使って、ＤＩＹの店で無料でくれる木材の切れ端を使って作りました。
難点は測定に一分間かかることです。
校正は扇風機の風で行います。扇風機の風速はおおざっぱに言うと「弱」が2.5m/s,「中」が3.5m/s，「強」が4.5m/sです。
「風の工作」という本に書いてあったのですが、私は自分で図りたくて本物の風速計を12,390円も出して東急ハンズ横浜店で買ってしまい、これを校正用にしてつかいました。
写真で風速計の下にあるのは温湿度計を、ベランダなどで花を植えるプランターボックスで囲った簡易百葉箱です。
●電卓を改造したカウンター
電卓をカウンターに改造するには、中をあけ「＝」のスイッチの両端からリード線を出します。
これをリードスイッチにつなげば完成。
途中に測定開始と終了のためのトグルスイッチをいれると使いやすいです。
図り方は、電卓のスイッチを入れ、「１」「＋」「１」と入力します。そして風速計が廻っていたら時計を用意し、測定開始のスイッチを入れます。
すると、あら不思議、「１」「２」「３」と回転数があがっていきます。これは「１＋１＝＝＝＝＝＝＝」と「＝」が何度も押されると「１」が加算される仕組みになっているからです。
１分後にスイッチを切って表示された数字が回転数です。この数字をあらかじめ扇風機や風速計で測定した値の校正曲線から風速を測定します。
●リンク集
リードスイッチと、電卓を改造したカウンターで計る風速計で参考にしたホームページです。
・PＩＣ１６Ｆ電子遊戯へようこそ
ダイソーやホームセンターで電子工作の部品になるものが安く手に入ることを紹介している記事があります。ダイソーの防犯ブザーにリードスイッチが入っていることをこのページで知りました。
2009年7月21日 (火)
気象観測用測定器（その１）
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
気象観測を始めるきっかけとその測定器を解説したページです。
● 気象観測に興味を持ったきっかけ
気象観測に興味を持ったきっかけは、実は下の写真の古い気圧計を持っていたからです。
この気圧計は、亡くなった親父の形見で。船舶用のものです。親父が最初に持っていた船に設置されていたものです。
実は、昔、その船が沈没し、そこへ船員さんがわざわざ潜って取ってきてくれた大切な記念品なのです。
本体はもう塗装がはげ、数値は水銀柱でなぜかｃｍ単位というものです。
定年になって、測定値が正しいのかどうか調べたくなり、自宅の気圧を知ろうと市内の公共の場所を調べて見ましたがわかりません。
調べていくうちに気象庁が毎正時に測定している気圧は海面気圧で、私の自宅は標高が違うので気圧が減ることも知りました。
自宅の標高は、国土地理院のインターネットに公開している地図で調べると約７５ｍらしいので海面から約９ｈＰａ位低いらしいのですがそれでも測定値と合いません。
しかたなく東急ハンズで６，７６２円も出して次項の写真の気圧計のついた気象計を買いました。
早速、その気圧計の値と古い気圧計の値をｍｍＨｇ→ｈＰａに理科年表で換算し比較したところ、なんとピッタリだったのです。
さすが船舶用です、命をあずける測定器は違うものだなと感心しました。敬意を表して今でも値を信じています。最近では、東急ハンズで買った気圧計も校正しなくてはならず、こちらの船舶用気圧計を基準にして理科年表でｈPaに換算いています。
●気象計
下記の写真が東急ハンズで買った気象計です。
気象観測をしようと思ったもうひとつの理由があります。
向かって左が気圧計、右が温度計と湿度計です。
室内の値になってしまいますが、気圧は大体同じだろうと思っています。
ところが観測して見ると、毎正時に横浜地方気象台がインターネットに公開している海面気圧から４～５ｈＰａしか低くありません。
理論上は約９ｈＰａ低いはずなのですが、標高が間違っているのか、測定器の誤差か、または別の理由なのかいまだに理由はよくわかりません。不思議です。
でもまぁ、現地気圧としては正しいのだろうと思ってます。
●風速計（自作）
風車の部分は、小学生用の工作の本「住野和男 著「風の工作」（勉誠出版）」を参考にして、お椀の部分は１００円ショップで買った「楊枝入れ」のプラスチックのフタ４個で作りました。
これを長さ５０ミリの３Ｍ全ネジの腕に取り付けます。
そしてネジの他方を、化粧水を旅行時に小分けするプラスチックの化粧水入れ（ダイソーで購入）のフタの部分に取り付けます。
ポイントはモーターと風車をつなぐ軸の部分です。
このフタは、中心位置の精度が良く、ど真ん中にパイプがあります。
これを ｔａｍｉｙａ ｓｏｌａｒ ｍｏｔｅｒ ０２（ｔａｍｉｙａ ｓｏｌａｒ ｍｏｔｅｒ ０２）という太陽電池で動くモーターの２ｍｍのモーターシャフトに接続します。
化粧水を旅行時に小分けするプラスチックの化粧水入れ（ダイソーで購入）のフタの部分がこのシャフトにぴったりはまります。
風で音もなくするする廻りだすので感動します。機械は精度が命なんですね。
雨から守るカバーはフタを使ったあとの楊枝入れのプラスチックの円筒型の本体部分を使いました。測定用メーターと直結したモーターをこの中に内蔵します。
前は毎回テスターをつないで計測してました。
ところが、ダイソーでボタン電池の「電池測定器」(\210円)を見つけました。
100円より高いから高感度かもしれないと飛びつきました。
分解して見ると、0.5mAでフルスケールになる設計になっていました。
しかも内部抵抗は約700Ωですから直結で0.35Vとなりピッタリです。
このメーターを先ほどのカバーの中に内蔵すると、あつらえたようにピッタリと入ります。
さて、面倒なのが校正です。扇風機の風は乱れていて均一ではありません。次項の校正用風速計で慎重に調査し、２ｍ/sと４ｍ／ｓのなるべく均一な場所をさがします、ポイントは風を受けるお椀と風に逆らうお椀に同じ風速の風が当たるようにすることです。
苦戦の結果、納得がいくところでメーターのカバーに目盛りをつけました。
このとき電圧も測定しておきます。今回は、２ｍ／ｓで70mV，４ｍ／ｓで160mVでよしとしました。
６ｍ／ｓは比例計算で片方のお椀に偏って風をあてて250mVのときに目盛りをつけました。
完成した装置の写真を下に示します。さて早速、今日は１５時に５ｍ／ｓの南南西の風が吹くというので窓のそば（横着なので窓から観測）に設置したところ。予報どおり１６時３０分に目盛りの４と６の中間に針が来たではありませんか。ヤッタネ！
残念ですがこれは現在ありません。支柱や支持ステーが庭をあまりにも占有しすぎるからです。 (2009.07.21改訂)
●校正用風速計
下の写真は、自作風速計の校正のために買った風速計です。東急ハンズで１２，３９０円の大金を払って買いました。
自作風速計を作るのに、風速計を買わなくてはならないとはその風速計で測定すれが良いとお思いでしょうが、自作は作ることに意味があると勝手な理屈をつけて、清水の舞台から飛び降りたつもりで買いました。
同じシリーズに、風速と気圧が同じ測定器で計れるものが、たしか２７，０００円位でインターネットに紹介されています。
残念ですが東急ハンズにはもっと高いものしかありませんでした。
この測定器は、瞬間風速、最大風速、平均風速がわかりますが、どの値も常に変化し、どの値を信用してよいかわからなくなります。扇風機の風も前面の場所で変わり、どの値でデータをとるかで悩みます。
自然の風は、もっと時々刻々変わり、どの瞬間の値を使うか大変迷います。
「風はじゃじゃ馬娘」のようなものとはよく言ったもので風力発電はこんな気まぐれな女性を相手にするのですから、ほんとうに大変です。
●風向計（自作）
ヤフーのご当地の天気予報には３時間ごとの風向きと風速が書いてあります。
私のところは常に風向きが変わるので風向は大変気になります。
風向計は「風見」ともよばれます。簡単そうなので自作しました。
羽の部分は、バルサの余った部分と100円ショップで買った赤の工作用の発泡プラスチック材、先端の小型プロペラは模型用の６枚プロペラです。
意外に苦労するのがプロペラの軸を取り付けるコの字型の金具です。自分で曲げると精度が悪くプロペラが軽く回りません。
苦労した挙句、ホームセンター「くろがねや」でミニステーというのを見つけました。
軸は丸い木の軸（洋服をかけるハンガーの一部）の穴に３mmのステンレス棒で軽く廻るようにしています。
ポイントは重心の部分に慎重に穴をあけ、間隔管をはめ込むこと。失敗した穴はめげずに割り箸を接着剤をつけて埋めこみ、カッターで注意深くカットしなおします。
実測の結果、２ｍ／ｓの風速でプロペラがカラカラと回ります。
完成して見ると、風でクルクルと良く廻り、見ていてあきません。ぜひ、簡単なので自作をお勧めします。
残念ですがこれは現在ありません。支柱や支持ステーが庭をあまりにも占有しすぎるからです。
●リンク集
横浜の毎正時の気象データです。
・天気図
気象庁発表の天気図です。 気象庁のホームページ さまざまな気象に関する情報を 発表しています。
風杯風速計の自作で参考にした本です。
2009年7月20日 (月)
発光ダイオードと電子工作
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
発光ダイオードと電子工作のページです。
●白色発光ダイオード点灯回路（１．２V→５V昇圧回路）
ミクロ風力発電や模型用のミクロ太陽電池の出力は、電圧が０．５～３Ｖ程度で、電力にして数ｍＷ～数十ｍＷ程度の微少なものです。
この出力をどう利用するかがこのページのテーマなのです。
ミクロ電力でも利用できるものに発光ダイオード（ＬＥＤ）があります。高輝度のＬＥＤは美しく光り、暗闇の中で見るとほんとうにきれいで楽しくなります。
でも、高輝度のＬＥＤは最低でも、赤色ＬＥＤで２Ｖ以上、白色ＬＥＤなら３Ｖ以上の電圧がないと発光しません。１．２Ｖ程度の低い電圧では光らないのです。
ミクロ風力発電も試行錯誤の結果、最近やっとギアの増速で強風なら１．２Ｖ電池を順方向電圧０．７Ｖのダイオードを通して充電できる電圧がどうにか出るようになりました。
でも、まだ白色ＬＥＤは直接点灯できません。そこで、１．２Ｖを３Ｖ以上に昇圧する回路が必要になります。
そこで、最初に作ったのが下の回路です。
これはＴＬ４９９ＡＣＰというスイッチングＩＣ（1個189円）を使った昇圧回路で、１．２Ｖを５Ｖに昇圧しています。
上の左の写真が完成品です。作り易さと測定しやすいようにユニバーサル基板の裏にハンダ付けしてます。なるべく回路図のイメージの通りに作ってわかりやすくしています。
上の右の写真は太陽電池で充電した１．２Ｖ電池に接続して動作させた状態です。右の方にある白色ＬＥＤがまぶしいくらい光ってます。
その下の左の写真はスイッチング波形Ｖ１と出力電圧Ｖ２のオシロスコープでの測定波形です。
その右は、入力に測定用の１Ωの抵抗を入れ入力電流の波形Ｖ３を測定したものです。Ｖ４はチョークコイルの両端の電圧波形です。
そして一番下がＩＣの中の関連する部分の回路ブロックもいれた回路図です。
その右はＴＬ４９９ＡＣＰの端子図です。
スイッチング波形はＩＣの中のトランジスタＱ３がオンするとチョークコイルＬの出力が抵抗を通して短絡されるのでＬに電流がながれエネルギーが蓄えられます。
次にＩＣの制御でＱ３がオフするとＬはいつまでも電流を流し続けようとする性質をもっていますので、Ｌの出力の電圧は急峻に立ち上がろうとします。
写真では約６Ｖまであがってますね。
この電圧が出力コンデンサに蓄えられますが、ＩＣの制御によって、出力電圧Ｖ２が平均で５Ｖになるようにパルス幅が短くなるようになっています。
周期は約０．３８ｍＳですから逆数をとるとスイッチング周波数は約２．６ＫＨｚとなります。
この回路は、このページの一番下にリンクした技術資料を見て設計しました。
当初、この回路は不安定で時々動作しないことがありました。よく調べると回路図のイメージのように長いリード長でチョークコイルを配線したことが原因でした。
リードが長いとその分、Ｌの抵抗分が増え、チョークとして動作しなくなります。最短配線にしたところ安定して動作するようになりました。
できあがった回路は、１．２Ｖの電池１本でよく光るのですが、電池なしで太陽電池と直結すると動作しません。
これは、入力電流波形Ｖ３を見るとわかるようにチョークコイルに一瞬２００ｍＡのピーク電流が流れる変動の激しい電流波形になっています。
このため重たい負荷となり、太陽電池が供給できなくなるためと考えられます。一旦、電池に充電させ、その出力を接続すれば確実に動作します。
昇圧するのですから出力よりも入力電圧が低い分だけ入力電流は多くなります。もっと軽く動く省エネルギーのＬＥＤ点灯回路が必要と思いました。
● 秋月電子の１．５Ｖ電池白色ＬＥＤ投光キット
この前、秋葉原の秋月電子で５００円の「１．５Ｖ電池白色ＬＥＤキット」を買ってきました。
作りましたらけっこう優れものです。原理は１項目のＴＬ４９９の昇圧回路と原理は同じだし、どうせ同じだろうと放っておいたのですが、最近、試しにサボニウス型風力発電につないでみるとＴＬ４９９の昇圧回路よりも負荷として軽いことがわかりました。
えっ？ なぜ？ というわけで調べてみました。
この回路はＬＭＣ５５５というＣＭＯＳのタイマーを使っています。説明書によると効率を上げるためＬＥＤを高速パルス点灯しているとあります。
下記の上の左の写真が完成品です。単三の電池ボックスに電池１本分のスペースに入ってます。専用基板になっていて簡単に作れました。
上の右の写真は太陽電池で充電した１．２Ｖ電池に接続して動作させた状態です。白色ＬＥＤはチャント光ります。
その下の左の写真はＬＥＤに印加されるパルス電圧Ｖ１の波形と、ＩＣの６番端子の電圧Ｖ２の波形です。その右は、入力に測定用の１Ωの抵抗を入れ入力電流の波形Ｖ３を測定したものです。Ｖ４はチョークコイルの両端の電圧波形です。
そして一番下がＩＣの中の回路ブロックもいれた回路図です。
その右はＩＣの端子図です。
スイッチング波形はトランジスタＱ１がオンするとチョークコイルＬが短絡されるのでＬに電流がながれエネルギーが蓄えられます。
次にＩＣの制御でＱ１がオフするとＬはいつまでも電流を流し続けようとする性質をもっていますので、Ｌの出力の電圧は急峻に立ち上がります。
写真では約４Ｖまであがってますね。このパルス電圧がＬＥＤに直接印加され発光します。
周期は約４．２μＳと早く、逆数をとるとスイッチング周波数は約２３８ＫＨｚとなりＴＬ４９９の昇圧回路よりずっと高速で動作も安定しています。
ＴＬ４９９の昇圧回路より効率がようのは、入力に１Ωを入れ電流波形に比例した電圧Ｖ３の波形をみてみると変動もすくなく電流もずっと少ないことがわかります。
ですからＴＬ４９９の昇圧回路よりずっと風力発電の負荷としては軽いのだと納得しました。
さらに軽く動く省エネルギーの昇圧回路となると点滅回路が良いのではと考えました。（2005.06.29追加）
●１．２Ｖ入力・緑色発光ダイオード点滅回路
白色、青色、緑色などの白色系高輝度発光ダイオードは、３Ｖ以上の電圧をかけないと点灯しないので前項の点滅回路では点灯できません。
インターネットで探したところ１．５Ｖの入力電圧を３倍に昇圧して瞬間的に白色高輝度ＬＥＤにかけることのできる回路を発見しました。（下記のリンク参照）。
この回路は、二つのコンデンサに入力電源電圧まで充電しておいて入力電源電圧に足し算して白色発光ダイオードに電圧を印加して点滅させる回路です。
下記に完成品と点灯状態の写真、動作波形の写真、回路図をまとめました。
この回路の動作は、コンデンサＣ２（１００μＦ）を入力電源電圧１．２Ｖから抵抗Ｒ５、Ｒ６（各１ＫΩ）を通じて、Ｃ３（１００μＦ）をＲ７、Ｒ８（各１ＫΩ）を通じて、それぞれ充電しておき、入力電源電圧値近くまで電圧が上がったタイミングでトランジスタＱ３とＱ４を同時にオンさせて、Ｃ２の電圧（約１．２Ｖ）とＣ３の電圧（約１．２Ｖ）を入力電源電圧１．２Ｖに加算し、ＬＥＤに３倍の３Ｖ以上の電圧をかけるしくみになっています。
回路をよく見ると、確かにＱ３とＱ４が同時オンのとき赤い線のようにＱ３→Ｃ２→Ｒ９→ＬＥＤ→Ｃ３→Ｑ４の経路で電流が流れＣ２とＣ３が放電しています。
ＬＥＤは宙に浮いたような回路になっていますが確かに約３倍の電圧がＬＥＤにかかっています。ほんとうによくできた回路で感心しました。
このため白色系の高輝度ＬＥＤでも点灯させることができるのです。
ＬＥＤが発光するのはコンデンサＣ２とＣ３が同時に放電する一瞬だけです。
オシロスコープのＧＮＤを電圧が回り込まないようにＬＥＤのカソードに一点接続し、ＬＥＤ回路に印加される電圧波形Ｖ３を測定すると、普段は電源電圧の１．２Ｖなのですが、一瞬だけ約３Ｖの電圧にあがっていることがわかります。
発光周期は約９００ｍｓ（測定器を接続したため誤差あり）ですから概略１秒間に１回の割りで発光しています。
この周期を決めているのは、抵抗Ｒ１（１０ＭΩ）とコンデンサＣ１（０．１μＦ）で決まる時定数回路です。
トランジスタＱ１のベース電圧Ｖ１の波形を見るとその動作がわかります。
Ｖ１が－０．６Ｖから上昇して行き＋０．４Ｖ位になるとＱ１がオンになりはじめて急激にベース電圧は＋０．６ＶまでになってＱ１が完全オンとなります。
そしてＱ１のコレクタ電圧がさがります。
このため、Ｑ２のベース電圧も下がりＱ２がオンとなります。するとＱ３とＱ４のベースに電流が流れ両方ともオンとなるために赤い線の電流経路でＬＥＤに電圧が印加されるのです。
Ｑ１がオンになった瞬間にＣ１は瞬時に放電し、Ｑ１はすぐにオフとなります。
このＲ１とＣ１の値で時定数がきまり、その充放電によって周期が決定されています。
点滅させてみると、約１秒に１回ですので時計の秒を刻んでいるような感じがします。
エネルギーもほとんど消費しませんので、白色ＬＥＤを昇圧回路で常時点灯すると昼間太陽電池で充電した１．２Ｖ電池では一晩もちませんが、この点滅回路は２４時間余裕でずっと点滅をしています。
点滅の周期（時間間隔）に比べ、あまりにも放電時間が一瞬であるため、オシロスコープの時間軸を遅くするとサンプリングのタイミングの関係で、０．２ｓ／Ｄｉｖではときどきパルスがないような波形になります。
最初、びっくりしましたがＬＥＤは着実に発光しているので、サンプリングタイミングの問題と気がつきました。
前項の赤色発光ダイオードと並べて夜暗いところでみると赤と緑が非同期でキラキラと光まるで花火のようで見ていて飽きません。もっと回路を増やしたくなります。
●ソーラーガーデンライトの動作解析
ホームセンターなどで太陽電池と白色発光ダイオードで夜間だけ点灯する庭園灯を「ソーラーガーデンライト」として売っています。
数ヶ月まえ一番安いＬＥＤ１個のものを確か７００円くらいで買いました。
その後、倒産処分品販売で４９９円のものを見つけまた飛びついて買ってしまいました。
ところが最近７００円の方が不安定で時々光りません。そこで、分解し回路解析に挑戦しました。
中国で作られたものようですが、今日まで動作がさっぱりわかりませんでした。
トランジスタの名称はNPN型と思われるのがS9013,S9014。PNP型と思われるのがS9015です。
インターネットで検索すると韓国製らしいのです。日本のトランジスタの端子配列と統一されているのだろうと思い込み回路図を何べん描いてもチンプンカンプンです。
それが、今日、トランジスタを取り外し、テスターで極性を確認してやっとわかりました！
なな、なんと、端子配列が日本と全く違うのです。確認した端子配列で回路図を解析したところ下記の回路図のようになりました。
これなら、よくあるチョークコイル（Ｌ）を使った昇圧回路です。やっと理解できました。
それまで、オシロスコープで波形をみても、どうして動作するのかさっぱりわかりませんでした。
【回路動作】
チョークＬとコンデンサの共振でトランジスタＱ２とＱ３がオフすると、Ｌはいつまでも電流を流し続けようとする性質があるので白色ＬＥＤにかかる電圧Ｖ１は急上昇します。
でもコンデンサとの共振である一定以上あがらずある時間後に電圧がさがり始め、正弦波の一部のような波形となります。
この変化はコンデンサを通してＱ２のベースに伝えられます。
するとベース電圧Ｖ２がさがりＱ２がオン、つづいてＱ３がオンとなりＬの出力はショートされます。
その後、ある一定時間後にＱ２がオフとなります。この繰り返し動作により昇圧しています。
波形写真を見ると約３μＳの間、Ｖ１はピークが５～６Ｖの変形正弦波となり、あとの６μＳは０Ｖ近くになっていますこの変化がそのままＶ２に伝わりＱ２，Ｑ３がオンオフしている様子がわかります。繰り返し周波数は周期が約９μＳですから逆数をとると１１１ＫＨｚという高い周波数です。
このため白色ＬＥＤはちらつくことなく光るわけです。
Ｃｄｓは暗くなると抵抗値があがるのでＱ１がオンとなり動作をはじめます。
現品は白色ＬＥＤがＬに直結でした。乱暴だなぁと、試しに直列に２．２Ωの抵抗を入れたところ安定しました。
また太陽電池は定電流特性をしていますので、ニッカド電池に直結でもよさそうですが念のため２２Ωを追加して充電しています。
またスイッチの位置が不可解だったので変えました。最初は発光ダイオードへの配線色が＋が黒で、－が赤とかなり乱暴な作りでした。
でも、わかってしまうと韓国トランジスタの端子配列はベースが真ん中なので回路図と似ておりわかり易いとさえ思いました。でもわかるまで悩みましたぁ～ おかげで達成感を味わうことができました。（2005.06.30変更）
★参考にしたホームページ
・オーディオＱ（LED 電子部品販売 通販）
ＴＬ４９９ＡＣＰを使った昇圧回路を作るヒントになったサイトです。
・ＴＬ４９９ＡＣＰの技術資料
出力電圧可変型スイッチングレギュレータＩＣの半導体技術資料です。この資料を見て設計します。
・エレ工房 さくらい
２５０円キットシリーズの中に１．５Ｖで赤色ＬＥＤを点滅する回路キット「１．５ＶＬＥＤフラッシュキット」があります。
・電子マスカット
「白色発光ダイオード点滅回路」の説明でコンデンサに貯めた電気で一瞬３倍の電圧にあげ白色ＬＥＤを点滅させるトランジスタ回路の原理がわかりやすく説明されています。
・サトー電気
電子パーツのお店です。ここの町田店によく行きます。秋葉原は遠いのでこのあたりでは貴重なお店です。
2009年7月19日 (日)
ミクロ太陽光発電
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
模型用の太陽電池を使った小電力の太陽光発電のページです。
● 概要
太陽電池を利用した小電力の太陽光発電と関連回路で楽しむページです。
下の写真は、タミヤの模型用のソーラーバッテリーを３個使って、子供がもう要らないと言ったニッケル水素電池を充電し、その電力で白色の発光ダイオードを光らせる回路システムです。
このように自然のエネルギーを活用した環境にやさしい電気回路を工夫して楽しもうというものです。大げさに言えば環境保護ですね。
また、微少電力で何ができるか、それもお小遣いの少ない年金生活で作って楽しめるものを研究しよう。なんて夢を見ています。
●太陽電池
きっかけは子供がいらないといった太陽電池です。
調べるとタミヤ・ソーラーバッテリー ０．５Ｖ－１２００ｍＡｈと低電圧ながらなかなかの大電力です。
この太陽電池にあうモーターが風力発電で紹介したタミヤのソーラーモーター０２という優れものです。
で、ユザワヤで値段を見たらなんと１個で２，２０５円と高くてビックリしました。０．５Ｖでは発光ダイオードも点灯できないので、０．５Ｖをもう一つと１．５Ｖー４００ｍＡｈと２個、買ってしまいました。
これをドイト（ＤＩＹの店）で無料でもらった木材の切れ端にのせ、端子は町田のサトー電気で買った陸軍端子です。（懐かしい・・・）
●充電回路
下の写真が充電回路です。
太陽電池の３個合計２．５Ｖからダイオード１Ｓ１５８８（100mA）と２２Ωの抵抗で１．２Ｖのニッケル水素電池を充電しています。
なぜ２．５Ｖもあるのに１．２Ｖの電池しか充電できいかというと、ダイオードは順方向電圧が０．７Ｖいるからなんです。２．５Ｖ－０．７＝１．８Ｖで１．２Ｖ電池を充電するわけです。
充電電流は差の電圧０．６Ｖを２２Ωで割って約２７ｍＡですね。
さて、かわいいメーターがついているでしょ。これは１００円ショップで買った電池測定器から取ったものです。
なんと４９ｍＡも電気を食う大飯食らいなのです。充電電流よりもメーター用の電流の方が多いなんて面白いでしょ。
毎朝、窓をあけるとピョコンと針があがって晴れだと「多。パワー満たん！」っていう赤のゾーンを示します。暗いと「少。さむー」という青いゾーン、曇りや日があたらなくなると「残り、ワンチャンス！」という黄色いゾーンを示します。ほんとに可愛いやつです。
●２１０円の電池測定器
１００ショップのダイソーで２１０円だすと下の写真のような電池測定器を買えます。
内部のメーターは分解し解析の結果、メーター感度は0.5mAで内部抵抗は約700Ωとすばらしいものでした。
色々つかえそうな優れものです。お勧めです。
私は前項の充電器のメーター回路を改造したり、風速計に早速つかいました。
（2005.06.12改定）
2009年7月17日 (金)
ミクロ風力発電（その５）
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
やや専門門的です。
●ジャイロミル型風力発電の翼型による性能比較
＜概要＞
そよ風の力はとても弱いものです。そよかぜで起動するジャイロミル型風力発電で、かつ、できるだけ高速回転になれるシステムは、風車と発電機 の相性、そして翼の形が影響していると思います。
高速で回転できる翼（ブレードという）は、弱い風で起動しにくく、逆に弱い風で起動する翼は高速になりにくいという矛盾を 抱えています。
この矛盾を、どう試行錯誤で見つけるかという点はジャイロミル型風力発電の面白さだと思います。どの翼の形にするか、実験してみないと判らないのです。
模型飛行機の翼型については「翼型座標データ集」というすばらしいホームページが公開されています。
今回、このデータ集を参考にして、ジャイロミル（ストレートダリウス）風車のブレードの翼型を非対称型のクラークＹ型と、両面に膨らみがあるＮＡＣＡ２４１５型とを比較してみました。結論からいうとあまり変わりません でした。
＜解説＞
下の左の写真はＮＡＣＡ２４１５のブレードをつけた風車を上から見たところ。その下は白色系ＬＥＤを負荷にした発電実験風景です。
写真の右は翼型の座標の作図です。エクセルを使って作図し、長さ３００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアガチス木材をカンナで根気よく削って作ります。垂直ブレード（羽根）は４枚です。回転直径は約２００ｍｍです。
発電部は簡易エアーギャップ方式です。１００円ショップで買った直径１５０ｍｍのステンレスの落し蓋２枚の間に、厚さ１９ｍｍ、直径８０ｍｍの木の円盤を作って挟み、上の円盤に１５φ×３ｔの円柱型ネオジウム磁石を４個、下の円盤に８φ×１．５ｔのネオジウム磁石２枚重ねを４個、相対する場所吸い付かせます。
磁石と磁石の間の空間に０．２０ｍｍφエナメル線９００ターンの空芯コイルを２組挟むように固定します。コイルはフロッピーディスクのケースを改造した板に取り付けています。
整流回路は回路図のようにフルブリッジ２段です。
発電実験は、風車を扇風機の直前２５０ｍｍの位置に中心を合わせて置き、左右のブレードに均等に風が当たるようにします。
下の表は、扇風機「弱」（風速２．５ｍ／ｓ）の時の無負荷特性です。予想に反し、周速比はＮＡＣＡ２４１５という型の方が低くなり、発電電圧も低い結果となりました。
下のグラフ１は負荷特性の比較です。ＮＡＣＡ２４１５の方が電力が低いです。負荷を重くするとＮＡＣＡ２４１５の方が若干電力が高く見えます。
グラフ２は出力特性の比較です。ＮＡＣＡ２４１５の方が電圧が低い結果となりました。
負荷電流３．５ｍＡ～４ｍＡ付近で変なカーブになっているのは、回転数が落ちてきて風車が共振でガタガタ揺れるためです。
この辺からクラークＹよりもＮＡＣＡ２４１５が電圧が逆転していますので、低速性能はＮＡＣＡ２４１５の方が若干良いように見えます。
起動特性は、ＮＡＣＡ２４１５が良いと期待したのですが、結果はクラークＹの方が良いように感じました。
ＬＥＤ６個並列負荷で風速２．５ｍ／ｓでは、両方の翼型とも、磁石がコイルの真上にある位置では起動しません。
風速４．５ｍ／ｓで磁石がコイルの真上にある位置でやっと、クラークＹは起動するのですがＮＡＣＡ２４１５は微妙に起動しないことがありました。
ＮＡＣＡ２４１５の翼型の方が性能が良いかもと期待し辛抱つよくブレードを削ったのに、がっかりです。でも、あまり差がないという事実がわかったのだから、まぁいいかと自分を慰めています。
性能の高いブレードを作れたらいいなぁと夢みています。
●ジャイロミル風車の直径と重量の大小による比較
＜概要＞
１００円ショップで買った「フリスビー」のプラスチック円盤は真円の円盤なので、これををつかって、それまでのジャイロミル（ストレートダリウス）型風車を直径の大きい風車に改造し、性能を比較してみました。
結果は、無負荷電圧は高くなんるのですが、回転速度＝周速比や負荷特性は期待に反して性能が落ちてしまいました。
また良い点として、風速２．５ｍ／ｓで青色ＬＥＤ負荷でも確実に起動しました。
性能が落ちた原因は、エアーギャップ発電部の金属円盤が大きくなるため、風車の重量が３５０ｇから４６０ｇと大幅に増加したためと考えます。
やはり、風車を軽く作る必要がありますね。下記は改造前の風車と改造後の風車の回転中の写真です。
その他の風車の構造は上の項の「ジャイロミル型風力発電の翼型による性能比較」のクラークＹ型と同じです。
＜解説＞
（１）改造後の風車の構造
下記の写真に示します。
フリスビーのプラスチック円盤をプラスチック用電熱工具（カッター）で直径２１５ｍｍの円盤にくりぬき、Ｌ型の金具（ミニステー）でブレード（翼）を取り付け、下は直径１９０ｍｍの穴あき金属円盤２枚（ステンレスの落し蓋）を１ｍｍ間隔で模型の６０歯４ｍｍΦ穴のプラスチックギアを中心合わせで超強力両面テープで取り付け４ｍｍの軸に固定しています。
風車の高さは約３２０ｍｍです。
発電部は簡易エアーギャップ方式です。
上の円盤に１５φ×３ｔの円柱型ネオジウム磁石を４個、下の円盤に８φ×１．５ｔのネオジウム磁石を４個、相対する場所の金属円盤に吸い付かせます。
磁石と磁石の間の空間に０．２０ｍｍφエナメル線９００ターンの空芯コイルを２組挟むように固定します。コイルはフロッピーディスクのケースを改造した板に取り付けています。
（２）無負荷特性
表１に示します。同一測定条件で無負荷電圧は高いのですが回転数は同様で、起動は重量が重たいほうが慣性のため遅くなっています。
（３）負荷特性
グラフ１に電力特性を示します。
発電電力は４６０ｇの風車の方が電力が少ないことがわかります。ただ。もっと早い風速のもとでは急激に電力が増す傾向が見られます。
グラフ２に出力特性を示します。
無負荷電圧はフリスビーを利用した。重量の重い風車の方が高いのですが、電流負荷を大きくしていくと期待に反して急速に電圧が低下します。風車全体が重いのでもっと速い風速でないと出力が得られないのでしょう。
（４）回路図
回路はショットキーダイオード２個と２２０μFコンデンサ２個の半波倍電圧整流回路を、２段直列接続しています。負荷は１０Ωの抵抗を直列にして青色発光ダイオードを光らせています。（この項の一番上の動作写真の中央上で青く光っているものです）
●ジャイロミル型とサボニウス型の比較
＜概要＞
「フリスビー」のプラスチック円盤を使ったジャイロミル（ストレートダリウス）型風車を、さらにサボニウス型風車に改造し、Ⅰ項のクラークY型翼型のジャイロミル型 風車と、特性を同じ風速条件２．５ｍ/sで比較して見ました。
結果は、 ジャイロミル風車は定常回転に達したあとは軽負荷の電力が強い特性でした。
一方、サボニウス風車は重たい負荷でも電力が 強い結果となりました。つまりサボニウス型は低速 でもトルクが強いと言えます。
起動時間はジャイロミルが定常回転になるまで分単位の時間がかかるのに比べ、サボニウスは３０秒以内に定常回転に達します。
つまり風の変化に早く応答するのです。自然風はしょっちゅう風の強さが変わ りますから、サボニウス型風車の方が、発光ダイオードを点灯させるようなミクロ風力発電には向いていると思いました。
＜解説＞
（１）サボニウス風車の構造
構造の比較は下記の写真を見て下さい。
ジャイロミル型の構造は一番上で説明してますので、ここではサボニウスの構造について解説します。
上の円盤はフリスビーを改造した直系約２１５mmのプラスチック円盤です。
下の２枚は直径１９０ｍｍのステンレスの穴あき円盤（料理の鍋の落し蓋：１００円ショップ）です。
この２枚の金属円盤を間隔２０mmになるようにＭ３のネジとナット４本で中心と外周に真ん中あたりを４箇所固定し高さを固定します。
このギャップの間で、ネジとナットで固定した箇所と外周の間にネオジウム磁石を上下につけ、サイドから発電コイルを挟み込みます。
肝心のサボニウスの胴体に当たる、半径分ずらした半円筒は、高さ３００ｍｍの薄いペラペラのクリアホルダーのプラスチック板で作ります。
寸法設計は直径２１５mmΦの風車を作るのですから、互い違いに半円の円筒を重ねるので、まず直径を３分割、つまり215÷3＝71.7mmを計算します。
これを半径ｒとする円弧、L=(π＊ｒ＊２）÷2＝πｒ＝225ｍｍ。
この幅で高さを300mm、つまり225mm×300mmのクリアホルダのプラスチック板を２枚、カッターかはさみで作ります。
コツは「平板」にすること。
へたに半円になっているものは却ってきれいな半円の円筒ができません。
安く軽い材料としてクリアホルダのプラスチックが良いです。
そして両端を写真の青の部分のように補強します。今回クリアホルダの厚さ１ｍｍのプラスチックを幅２０ｍｍに切り出し両面テープで貼り付けました。
このプラスチック平板を上のフリスビー改造のプラスチック円盤と、下のを金属円盤にL型金具を使って取り付けます。
上は既に直径２１５mmあるので１０mm程度の小さなＬ型金具。取り付け後の膨らみで直径220mmになります。
下の円盤は直径１９０ｍｍしかないので、一辺が長いＬ型金具（ミニステーとしてホームセンター「くろがねや」で売っていた）で全体が直径２２０ｍｍのサボニウスとなるように調整しました。
（２）無負荷特性の比較
表２に示します。ジャイロミル風車の方がサボニウスより無負荷電圧は高いです。
しかし表2の起動時間を見てみると赤い字で示したようにジャイロミルが定常回転に達するのに分単位の時間がかかるのに比べ、サボニウス風車は秒単位で定常回転に達する、つまりすばやく風に応答します。平均２．５ｍ／ｓ位で風速が変化するとすれば、少なくともこの比較では早くＬＥＤを点灯させられるような気がします。
（３）負荷特性の比較
グラフ１に風速２．５m/sの場合の電力特性の比較を示します。負荷が約１．５ＫΩ以下の時はサボニウス型の電力が高く、１．５ＫΩ以上の時はジャイロミル型の電力が高くなっています。つまりサボニウス型は低速 でもトルクが強いと言えます。
グラフ２に風速２．５m/sの場合の出力特性の比較を示します。出力電流を増やしていくとジャイロミルは１．４mA付近で急速に出力電圧が低下ます。これに比べ、サボニウスは２．２mAでも電圧が１V以上です。
つまり、ジャイロミルの方が軽負荷の電圧は高いが、負荷が重くなってくるとサボニウスの方が粘り強いと言えると思います。
（３）回路図
回路は双方とも前と項と同じショットキーダイオード２個と２２０μFコンデンサ２個の半波倍電圧整流回路を ２段直列接続したものです。
ミクロ風力発電（その３）
「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ
●サボニウス風車と自転車用発電機で風力発電
サボニウス風車と自転車用発電機での風力発電です。
全体高さ58ｃｍの構造体に、直径15cmφ,高さ12cmのサボニウス風車と直径９０ｍｍの風杯４個で回転直径２５０ｍｍの風杯風車を取り付けて見ました。
扇風機「強」の前方３０ｃｍで片側だけに風があたるようにしたところ起動しました。
発電波形をオシロで測定したところ約２Ｖ（0 to peak) で直結した赤色ＬＥＤが連続点滅しています。【図１】
【風車軸と発電機軸のつなぎ方】
これが一番苦労します。安く作るため市販品を流用しますので軸の太さやつくりは多種多様です。中心の精度を良く合わせることができないと摩擦や振動が多くなります。
自転車用のタイヤでまわるリム発電機は軸が短い５ｍｍのネジでできています。
これを風車の軸と中心をピッタリ合わせるのが苦労します。最初十字金具とアルミストッパーと両面テープで接合しましたが、発電機全体がくねるように動いてしまいました。中心点の精度も安い電動ドリルですのでズレてしまい、激しく振動しました。
ついに、あきらめ、東急ハンズ横浜店でユニバーサルジョイントを買いました。これは二つの回転体の軸がずれても滑らかに動力を伝えられる部品です。小さい部品なのに価格は１，３３３円。自転車用発電機は１，４８０円ですから、それに比べとっても高いです。
【図２】がその写真です。軸のてっぺんにあるのがユニバーサルジョイントです。
自転車用発電機側は５ｍｍネジの軸に十字金具をナットで締め付けています。そして４ｍｍの短いネジに十字金具をナベコネジで締め付けたものをつくります。
次に、精度の良く真ん中に穴のある木製の円盤を購入し、その穴をドリルで広げガイド（案内）穴をつくります。そして発電機側のナットと、４ｍｍネジのナベコ頭をガイド穴の中に入れてあわせ、二つの十字金具の腕の部分をネジで締め付けます。
そして，その４ｍｍネジと風車の４ｍｍの軸をユニバーサルジョイントでつなぎます。ジョイントの「イモネジ」で締め付けますので、４ｍｍネジの「ねじ山」は潰れます。もうネジとしては使えません。
結果は高価なだけあって回転はずっと滑らかになりました。いかに中心を合わせることが大切かということを痛感してます（2005.08.07実験）
●二重連サボウニウスと自転車用発電機で風力発電
二重連サボウニウス風車と風杯風車をハイブリッドにして自転車用発電機に接続した風力発電です。
交流出力電圧を倍電圧整流しさらに３倍電圧昇圧回路で青色発光ダイオード（ＬＥＤ）を光らせるものです。
性能は扇風機の「強」の風が一番効率よくあたる位置で測定すると無負荷で交流出力（回路図のＶ１）は３．２Ｖｐｐ，倍電圧整流後の直流電圧（回路図のＶ２）は２．９Ｖでした。
青色ＬＥＤを直接接続すると直流電圧は２．７Ｖになりますがなんとか光りました。このホームページの「発光ダイオードと電子工作のページにある「１．２Ｖ入力・緑色発光ダイオード点滅回路」を使えば確実に青色ＬＥＤを点滅させることができました。
下の【図１】は自然風で発電しているところを写真にとったものです。
青色ＬＥＤの点滅は一瞬ですのでシャッターのタイミングを合わせることは不可能です。
しかたがないので赤色ＬＥＤを接続し、電圧が高いので点滅を通り越して「常時点灯」の中で強弱の脈を打って光っているところを撮影しました。左の下でうっすらと「赤い光」が見えているのがお分かりでしょうか。
自然の風での撮影は強風の日が最適です。その日の天気予報で最大風速５ｍ／ｓとあったらチャンスです。
自然の風は最大風速が強くても、ぱったり吹かない瞬間もあるという気まぐれものです。撮影は根気が要ります。この日も約３０分くらい待ってやっと撮影できました。携帯風速計で測定したところ、この日は最大風速４．８ｍ／ｓでした。
【図２】は回路図です。ショットキーダイオードを使った倍電圧整流回路と３倍電圧に昇圧してＬＥＤを点滅させる回路構成になっています。
この回路では自然風で測定した赤色ＬＥＤを点滅させるようにしておきます。Ｖ２が約０．８Ｖ近辺から点滅を始めます。
（2005.09.14）
●サボニウス風車と自転車用発電機で風力発電（旧）
自転車用発電機は、軸を一寸廻しただけで直結した発光ダイオードが点滅します。
そこで交流発電機は効率が良いのかなと思い、サボニウスの風車に直結して見ました。
苦労したのはサボニウスの軸と自転車用発電機の軸の結合です。
中心に穴のある十字金具を２つ、ドイトで買い。一つはサボニウスの軸に４ｍｍφのアルミストッパーで取り付けました。十字金具とアルミストッパーは両面接着テープでとめます。
発電機の軸には十字金具を５Ｍのゆるみ止めナットで取り付けます。結合は十字の腕の先の穴同士をネジでとめました。
さらに風車軸と発電機軸のセンターを合わせて発電機を固定します。これは木材を加工してアダプタを作りました。完成したのが下の写真【図１】です。
【発電テスト】
扇風機の風量を「強」にしてテストしている写真が【図２】です。
直結した赤い発光ダイオード（ＬＥＤ）が点滅しています。発生電圧はテスターで約０．９Ｖ。直流ならＬＥＤはまだ光らない電圧です。
しかし、自転車用発電機は交流で波形のピークが２Ｖ程度なの一瞬ひかります。扇風機の「強」の風は風速計で約４．５ｍ／ｓです。
サボニウスの風車の半面に当ててますので、自然の風の時はもっと早い風速でないと発電しないかもしれません。
さわやかな微風で効率良く発電したい私としては、まだまだ研究の余地があります。
【発電波形】
上記テストで自転車用発電機に５１Ωの抵抗を直列に入れた赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）を負荷として接続し測定しました。
出力電圧は。
・実効値（デジタルテスター）＝０．９８Ｖ
・０toPeak値（オシロスコープ）＝２．１Ⅴ
５１Ωの両端電圧は
・０toPeak値（オシロスコープ）＝０．３Ｖ
よってＬＥＤに流れるピーク電流は、０．３Ｖを５１Ωで割って
・０toPeak値（オシロスコープ）＝６ｍＡ
となります。
波形の写真は【図３】です。上が出力電圧、下が電流を知るために測定した５１Ωの両端電圧です。電流波形はプローブの共通点を抵抗の一方の端にしたので逆さまになっています。いずれも１０：１のプローブで測定してます。
発光ダイオードは順方向のときだけ電流が流れているのが一目でわかります。
周波数は写真から周期は約５５ｍＳですから逆数をとると約１８サイクルです。（2005.06.02実験）
●自転車用発電機は１回転で何Ｈｚ発電するのか？
風車の回転数を測定するにはストロボを使った回転数計があると良いのですが高価です。
自転車用発電機が１回転で何Ｈｚ発電するのかがわかれば風車の回転数が波形から測定できます。
そこでサボウニウス型発電装置を使って風車の回転数を測定しました。ヒントは気象観測用測定器の２ページ目にある１００円ショップの材料で作った「風速計」です。
写真のように軸のてっぺんにバルサ材の十字をとりつけその腕に100円ショップのドアアラームの磁石を取り付け、同じくドアアラームからはずしたリードスイッチをその真下に固定します。
このスイッチが閉じる回数を電卓を改造したカウンターで１分間カウントしました。すると２８７回転でした。このときの発電電圧の周期は５４ｍＳでしたから逆数をとると１８．５Ｈｚ、１分間で１１１０サイクルです。したがって２８７回転で割ると１回転あたり４Ｈｚとなりました。
つまりこの自転車用発電機は１回転あたり４Ｈｚの電圧を発電することがわかりました。
本屋で見た「分解！」という本に自転車用発電機の分解した図が載っていて、やはり１回転で４Ｈｚの交流を発電する構造になっていました。（2005.06.10）
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