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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

デパケンR錠300mg(200mg+100mg):躁状態を抑え、うつ状態にも効く

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

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

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

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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。

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●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。

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●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。

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●リンク集

秋月電子通商

  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。

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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。

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●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。

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●リンク集

おもしろ科学工作

   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。

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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。

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●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。

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●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)

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●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。

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●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。

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●リンク集

横浜(ヨコハマ) 毎正時の気象観測データ

  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。

住野和男著「風の工作」

  風杯風速計の自作で参考にした本です。

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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。

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● 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)

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●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。

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●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)

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★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。

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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。

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●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・・・)

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●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。

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●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)

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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。

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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。

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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。

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<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。

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(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。

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(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。

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(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)

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●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。

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<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。

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(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。

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(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。

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(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。

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ミクロ風力発電(その4)

「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ

●ジャイロミル風車とエアギャップ発電

工事中(2006.04.11)

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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)

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●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)

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●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)

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●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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2009年7月16日 (木)

ミクロ風力発電(その2)

「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1個と風杯風車のハイブリッド

サボニウス風車1個と風杯風車のハイブリッドのミクロ風力発電特性です。

下の写真がその実験です。これは、直径15cm、高さ13cmのサボニウス風車と、100円ショップにある直径9cmのジョウゴを改造したお椀4個をペットボトルのフタに3mmのネジで取り付け、最大回転直径25cmの風杯風車をつくり、テッペンにつけたものです。このペットボトルのフタは「六甲のおいしい水」のものが最高です。なぜかというと中心にセンターをあらわす溝があり、そこに穴をあければ真円に近くなるからです。

発電機は前ページで説明したテクノキットの3相交流発電機を歯車交換を着想していないときに改造したもので、ギア機構を経由してユニバーサルジョイントで軸に接続しています。

起動風速は3.5m/sでした。もっとも片側だけに当てているのでちょっとインチキっぽいです。このときの出力電圧は0.5V、周波数3.3Hz、リップル電圧が1Vpeak to peakです。

風速4.5m/sを片側にあてると調子がよければ出力電圧が1.6V~1.7V、周波数50Hz、リップル電圧が0.5Vpeak to peakの3相全波整流電圧となります。

写真撮影のときは1.5V程度でした。それでもピーク電圧は1.9V近く出ますので赤色高輝度LEDがオシロスコープの前の真ん中でかすかに光っているのがおわかりでしょうか。出力は負荷抵抗100Ωのとき電圧が0.98Vで電流は9.8mAですから電力は9.6mWです。まさにミクロ電力の風力発電ですね。

ちなみにタミヤのソーラーモーターをつかうと、同じ条件で起動風速は2.5m/sです。風速4.5m/sで無負荷電圧は1.25Vと低いのですが、負荷抵抗100Ωのとき電圧が1.15Vで電流は11.5mAですから電力は13.2mWでした。誤差を考えると同様の性能といえます。

しかし直流モーターは負荷をとっても電圧低下が少ない特徴があります。「発光ダイオードと電子工作」のサブページにある秋月電子の1.5V電池白色LED投光キット(500円)の回路で青色高輝度LEDがきれいに光ります。交流発電機の方は負荷が重くなると急に出力が低下する傾向があり青色高輝度LEDはぼんやり光る程度でした。

交流発電機はブラシレスで機械的に信頼性が高いし魅力的です。このときはまだギアの摩擦などの損失が多かったのだと思います。

【3相交流発電機の初期の改造】

発電機の重たさに拍車をかけている内蔵ギア2枚をはずし、3相交流発電機単体の軸にとりついているギアもはずそうとしたところカッチリ作ってありビクともしません。頑丈に作ってあります。実は、ギアの歯の形やピッチがギアボックスや市販の平ギアと似てないので付け替えたかったのですがあきらめました。

しかたなく内蔵ギアのひとつを活かし、これに市販のプラスチック平ギアを平行にとりつけ固定しようとしましたがやはり中心がずれてしまい回転ムラがひどく失敗しました。

で、試しにギアピッチが違うと思うのですが、プラスチックの小ギアを内蔵ギアに直接噛ませました。すると音はするもののスムーズに回転するではないですか。つまり平ギア追加は不要でした。つまりギアは歯の形状よりも「真円」に近いことが大切なのですね。

で完成したのが図2です。3相交流発電機から風車の軸にとりつけるまでのギア機構です。さいごは高価なユニバーサルジョイントのお世話になってます。

このギア機構は、交流発電機軸→内蔵増速ギア→減速ギア→金属製増速ギア→金属製増速ギア→風車の回転軸の順になっています。金属ギアは東急ハンズで1枚436円から586円で4つの大きさのものを買いました。この軸は3mmなのです。

これが完成するのに2日間かかりました。アイデアを思いつくと図面もかかずノギスでも測らず、すぐ試作してしまうセッカチな性格なもので失敗ばかりです。そのたびに分解してまたヤスリで穴を加工し、ネジで再組み立ての繰り返しです。

サボニウス風車に取り付けたところが図3です。
(2005.08.25)

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●サボニウスとプロペラのハイブリッド型風力発電

サボニウス型という風車があります。(「松本文雄 著「小型風車活用ガイド」(パワー社)」参照)。

名前が「サボる」みたいでゆったりとした感じであり、気にってます。これは円筒形を半分に切ったものを半径分ずらして縦に取り付けたものです。

こういうタイプを垂直型といい風が風車を押す力(抗力)を利用しています。風向を気にしなく良い利点があります。

同じ垂直型の風杯型(お椀がくるくる廻るもの)風車はパワー係数(効率?)が5ですが、サボニウス型はパワー係数が15で3倍良いそうです。

一番効率が良いのは揚力(翼型で浮く力)を利用したプロペラ型でパワー係数が40あります。

しかし、サボニウス型もプロペラ型も起動性が悪くなかなか回りだしません。両方とも手で起動すると廻りはじめ、一旦、回り始めれば弱い風でも廻り続ける特性を持っています。

特にプロペラ型はエンジンが掛かるように、起動すると急に勢いよく廻り出し感動します。
サボニウス型は作って見たのですが、自然の風ではなかなかまわりだしませんでした。

そこで、サボニウス型とプロペラ型をハイブリッドにするとどうなるのかと挑戦しました。試行錯誤の結果、やっとできあがったのが下の写真の風力発電装置です。
垂直型で初めて自然の風で起動し、白色発光ダイオードを点灯させることができました。

白色発光ダイオード点灯回路は秋月電子の500円キットを使っています。写真で白色発光ダイオードが白く光っています。このときの自然の風を携帯風速計で測定したところ3.6m/sでした。光った瞬間は達成感を感じ、感動しました。(2005.07.13)

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●ハイブリッド型風力発電の作り方と特性

【作り方】(写真参照)
垂直型の良いところは、発電機の位置を固定できるので、電気接続が簡単なことです。

プロペラ型は発電機も一緒に風向きの方向に動かす構造にするので、発電機から電気を取り出すコードがよじれてしまいます。電気を回転機構から取り出すブラシのような構造が必要になり自作では難しいと思ってます。

そこで、水平に回転するプロペラの軸を、垂直の回転に変換することを考えます。これは市販の模型用「クラウンギア」を使いました。クラウンギアは軸の直径が2mmφのものしかありませんでした。

そこで、サボニウス型風車の直径3mmφの軸と2mmφの軸は片側2mm×片側3mmの「ジョイントパーツ(レインボープロダクツ)」で接続しました。

プロペラは市販の模型飛行機用の240mmのプラスチックプロペラです。

プロペラの軸を風の方向を向かせるために、尾翼をつけ、回転台は100円ショップで買った直径170mmの鍋の落し蓋(全面に小さな穴がある)をヘリポートのように天板として取り付け、もう一枚の同じ落し蓋にプロペラと尾翼とクラウンギアを取り付けて載せています。

回転機構はビーズ玉をベアリングの代わりに使っています。当初、風でプロペラの回転で機構全体が廻ってしまうかと心配しましたが、尾翼で止まっており、うまく行きました。

サボニウス型風車の方は、上下を100円ショップの直径150mmの鍋の落し蓋に、直径80mmφ×高さ130mmの貯金箱(上下の部分が閉じているもの)を縦半分に切っり、半径分だけずらせて取り付け風車にします。

これをDIY店で売っている3mmφのステンレス丸棒を切断した軸に、東急ハンズで買った軸に締め付けネジで取り付け模型用3mm用のアルミストッパーに両面テープを介して取り付けます。

軸の一番下には内径3mmのボールベアリングと構造体の穴を通します。回転体を作るときは摩擦がなく精度の良い軸受けが命です。そして軸に締め付けネジ付の模型用の60歯の歯車を取り付けます。

全体の構造部分は、DIY店で買った5mmφと3.5mmφの穴が交互に開いた長さ195mmのマゲイタ金具12枚、5M×長さ285mmの全ネジ4本、ナット数十個です。

天板の立ち上げ部分は、4M×長さ60mmのネジ4本と長さ95mmのマゲイタで取り付けます。

プロペラは2mmφのステンレス丸棒に取り付け、お尻に10歯の歯車を取り付けます。

これを長さ195mmのマゲイタ金具の上に、ホームセンターで「ミニステー」として売っている「コの字」型金具でつくります。

ベアリング代わりに2mmφ穴の開いた直径10mmのビーズ玉を使います。プロペラ部を載せた機構全体も上記のステーとビーズ玉で車輪を作り天板の上を回転させます。

軸につかう「丸棒」は強度があり錆びに強いステンレスが必須です。

発電機はタミヤの0.5Vで動くソーラーモーターです。お値段は840円と高いですが性能は抜群です。10歯の歯車をモータの軸につけます。モーターと60歯ギアの接続は、加工しやすいマゲイタに現物の寸法に合わせた穴を開け、アダプタ金具を作ります

【特性】
プロペラだけの発電特性、サボニウス風車だけの発電特性、両者をハイブリッドにした風力発電の発電特性を一番下のグラフに示します。いずれも無負荷の電圧です。

ごらんのように、プロペラ単体、サボニウス単体だけでは2.5m/sの風速では起動しないのが、ハイブリッドにすると互いに助け合って起動し、プロペラ単体、サボニウス単体のときよりも高い電圧がでています。(2005.07.13)

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2009年7月14日 (火)

ミクロ風力発電(その1)

「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ・シリーズ

模型レベルの小電力の風力発電のページです。(写真はクリックすると拡大します。)

●プロペラ型風力発電

三野正洋 著「自転車の発電機でマイクロ風力発電に挑戦」(パワー社)という本を参考にして、最初に作った風力発電機です。

ダウンウインド型といって方向舵の風下にプロペラがあります。

風は気まぐれで変化しますので強い風がくると上に上がっていく安全機構をつけないと危険です。

プロペラ(ブレードといいます)はバルサ材を削って作りました。バルサ材は破損して飛んでも軽くやわらかいので危険が少ないのです。それ以外の材料は、住宅の密集地では危ないので使いたくても使えません。プロペラの形はクラークY型といいます。

発電した電気で高輝度の発光ダイオード6個を光らせます。私の作り方が下手なのか、自然風では風速約6m/s以上でないと起動しません。

それより弱い風のときはプロペラをちょっと手で動かすと起動すれば、驚く早さで回り始めます。飛行機のエンジンを起動しているみたいでちょっと感動します。そのあとは風が弱くなっても回転を続けます。

プロペラ型風力発電は、高速で廻るので危険です。常時設置は怖くてできません。風のある日に組み立てて動かし写真を撮ります。
常時設置するには強度、耐候性、十分な安全対策が必要です。屋外の自然環境は大変過酷なので丈夫に作る必要があります。

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●プロペラ型風力発電の作り方と特性

【作り方】
作り方は、上記の本に詳しく書いてあります。

自転車用発電機はホームセンター(私の近くでは「くろがねや」)で1,480円で買いました。本体の木材、アルミパイプ、アルミ角パイプ、金具、ネジ、ナット、ユニバーサルプリント基板などの材料はDIYの店(私の近くでは「ドイト」)で買いました。

高輝度発光ダイオードと抵抗は「サトー電気」で買いました。

困ったのは「金属フランジ」という発電機の軸とプロペラを接続する部品です。金属を削りだして作らねばなりません。下記のインターネットで売ってますが3,500円もして高価でちょっと手がでません。

実験レベルなので、ドイトにあった直径60mmで中心に3mmφの穴のあるステンレスの十字金具を加工して使いました。円の正確な中心位置に精度の良い穴があるというは大変貴重です。

自分で位置決めして穴をあけると、だいたいずれて発電機の振動が激しくなります。回転機械は精度が命であると痛感しました。

私はボール盤を持っていないので、3mmの穴を5mmに電気ドリルで広げました。それでもまっすぐの穴をあけるというのはなかなか難しいです。

下の左の写真は、プロペラ(ブレード)をはずして屋内テスト用の仮固定用金具に上下をさかさまにして取り付けています。下に置いてあるのがバルサ材のプロペラ(ブレード)です。下の右の写真は扇風機でテストをしている風景です。

高輝度の発光ダイオードは裏にも3個ついており全部で6個です。
私はのどかなものが好きなので、もっと弱い風で起動し安全にゆっくり廻って発電できる風力発電を模索しています。

【特性】
扇風機の風量を「強」(風速約4.5m/s)に設定し、前方30センチにプロペラ(ブレード)がくるように風力発電機を置いて出力電圧を測定しました。発光ダイオード6個(3個づつ逆並列)した負荷に電流測定用の1Ωの抵抗を直列に接続して測定しました。

出力電圧は、
・出力電圧実効値(デジタルテスター)=2.3V
・出力電圧0toPeak値(オシロスコープ)=3.8Ⅴ
1Ωの両端電圧は
・実効値(デジタルテスター)=85mV
・0toPeak値(オシロスコープ)=0.2V
でした。よって負荷電流は1Ωで割って
・実効値(デジタルテスター)=85mA
・0toPeak値(オシロスコープ)=200mA
となります。

出力電圧のPeak値が実効値の1.4倍より多いのは波形が正弦波ではなく歪んでいるためです。

下記に波形写真を示します。上が出力電圧、下が電流を知るために測定した1Ωの両端電圧、つまり電流波形です。いずれも10:1のプローブで測定してますので画面のグリッド値の10倍の値です。

発光ダイオードは3個づつ逆極性に接続してあるため電流波形は交互に流れています。

さて、周波数はどのくらいでしょうか?、写真から周期は約19mSですから逆数をとると約53Hzです。

つぎに、プロペラ風車の回転数はどのくらいなのか気になりませんか? あとから実験してわかったのですが、この自転車用発電機は1回転で4Hzの電圧を発生します。(つぎのサブページに測定法があります。)

したがって、周波数を60倍して1分間に53×60=3180サイクルの電圧を発生してますので、これを4で割ると風車の回転数は795rpm(1分間の回転数)となります。

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●二重連サボニウス風車と風杯風車のハイブリッド

サボニウス型という風車があります。(「松本文雄 著「小型風車活用ガイド」(パワー社)」参照)。

名前が「サボる」みたいでゆったりとした感じで気にいってます。これは円筒形を半分に切ったものを半径分ずらして縦に取り付けたものです。

こういうタイプを垂直型といい風が風車を押す力(抗力)を利用しています。風向を気にしなく良い利点があります。

しかし、サボニウス型は起動性が悪く自然の風ではなかなかまわりだしません。2つの風車を縦に90度ずらし2重連にしましたがあまり良くなりません。

同じ垂直型に風杯型(お椀がくるくる廻るもの)があります。効率はあまり良くないのですが、トルクが強く起動性が良い長所があります。

そこで、2重連サボニウス風車と風杯風車を同じ軸に接続しハイブリッドにして見ました。すると、自然風で発電をでき、高輝度・青色発光ダイオード(LED)を常時点灯させることに成功しました。

下の写真がそのミクロ風力発電実験です。
【図1】は、屋外で待つこと30分。風速約4m/sの自然風で青色発光ダイオードを点灯させたところです。

サボニウス風車は、直径15cm、高さ13cmと高さ12cmの2重連です。それにジョウゴを改造したお椀4個で作った回転直径25cmの風杯風車を追加しています。

発電機は【図2】のようにテクノキットの3相交流発電機を改造したものをユニバーサルジョイントで風車の軸に接続しています。

交流発電機にこだわったのは、【図3】の倍電圧整流回路で電圧を上げることが簡単だからです。

このミクロ風力発電は、風速4.5m/sを片側にあてると出力電圧が無負荷で4Vでます。

テクノキットの3相交流発電機の単相1回路から約5.6Vpeak to peakの交流電圧が出てますので、

順方向電圧降下が約0.7V程度あるダイオードで整流し【図3】のように2個の電解コンデンサに充電して積み上げ2倍の直流出力電圧を取り出します。この整流ダイオードを順方向電圧の低いショットキーダイオードにすればもっと出力電圧があげられます。

ただ負荷電流をとると急速に電圧が下がります。青色LEDをつけると約3Vに下がりました。ためしに赤色LEDを抵抗をつけて並列に接続したところ2Vまで下がり青色LEDの方は消えてしまいました。

皆さんは、なぁ~んだこれだけ大掛かりな実験をして苦労して青色LEDがたった1個点灯するだけとお思いかもしれませんね。

風の力って弱風の時はすごく小さいのです。風速の3乗で急速に強くなるのです。自然風で青色LEDを点灯するのが念願でしたから、私としては「やったね」って一人喜んでます。

そうそう【図1】の青色LEDがついている回路の部分はブレッドボードといいまして、部品を差し込むだけで簡単に回路の試作ができる便利なものです。(2005.08.25)

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●市販の3相交流発電機をサボニウス風車につなぐ改造

ホームページ「バケさんの趣味の部屋」のバケさんに紹介してもらった市販の交流式手回し発電機にテクノキットのHD-300(980円)というのがあります。最近これを購入しました。この3相交流発電機。なかなか魅力的なのでサボニウス風車の軸に接続する改造を工夫してみました。

下の図(写真)を見てください。【図1】は手回し発電機のカバーをはずし金具にとりつけたものです。当初図のように2枚の歯車(ギア)で増速しています。このままでは大変重たくてとても風車の力では動きません。人間の手の力って強いのだと感心してます。

写真に写っているリード線と端子は全波整流した直流出力部と、3相交流部を引き出した出力部です。

よく調べたところ、この2枚の歯車は直径が同じではありませんか、つまり、二つの歯車を互いに別の軸につけても、歯車はうまくかみ合うのです。

そこで、【図2】のように歯車を互いに相手の軸につけ、しかも小歯車のついた方は逆さまにしました。

すると小歯車→大歯車→発電機軸の歯車の順となって、発電機を直接廻すくらい軽く動くようになりました。この歯車に市販の平ギアを中心軸を合わせて背中合わせにネジ止めして、それに2mmφのシャフトをはめました。

これを外部に歯車をつけて風車の回転数を増速すれば発電できます。

でも、できるなら歯車(ギア)の段数はなるべく少ないほうがエネルギー損失が減ります。そこで【図3】のようにしました。

まず手回しハンドルに直結した方の歯車一枚だけを発電機軸の歯車と直接噛みあう軸に取り付けます。その歯車に手回しハンドルの取り付けアダプター部品を流用し、その中心に穴をあけてそのはめ込み構造を活かします。

ハンドル取り付け部分にはタミヤのギアボックスの添付品で「十字アーム」というプラスチック部品を改造して軸の中心と注意深く合わせてネジ止めし、同じくタミヤのギアボックスの添付品でスプリングピンを差し込んだ4mmφのシャフトというのがあるのですが、これを短く切って取り付けます。

コツは軸の中心をできるだけ精密に合わせて注意深くキリで穴をあけることです。下手なノギスなどより目の感覚の方がずっと正確です。

風車に軸の中心がずれてもスムーズに動力を伝達できるユニバーサルジョイント(レイボープロダクツ ちょっと高くて、1,333円)でつなげば良いまでに完成したサブユニットが【図4】です。このサブユニットは、当初の手回しよりは軽い回転トルクで廻ります。

今回の改造をしてみて、テクノキットの3相交流発電機はなかなか良くできていると感心しとても気に入りました。(2005.08.25)

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●サボニウス風車とコイルと磁石で風力発電

このミクロ風力発電は、「バケさんの趣味の部屋」のバケさんに教えて頂いたアイデアを実現したものです。

バケさんのアイデアは「自転車のリム(スポーク)に磁石をつけたようなイメージで、自作コイルを固定して取り付ければ、1回転する毎にLEDが点滅し、その時に倍圧整流回路を使用すれば効率良く点滅動作が出来るのでは」というものでした。

考えてみれば、サボニウス風車は中心軸よりも、回転円の周辺の方がはるかに高速で回転しています。

試作したのが下の写真です。風車は軽く回転の早いアルミ製風車を使い、上のスチール製円盤に小さな磁石をセロテープで止め、発電コイルは固定して、その両端の電圧をショットキーダイオードを使った倍電圧整流で直流に変えます。

これに、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(LED)点滅回路」(3倍電圧に昇圧)を接続したところ成功しました。

動作中の写真が【図1】です。緑色LEDは青色LEDに交換しています。風車の真下で青く光っているのが確認できますでしょうか。

点滅というのはカメラのシャッターのタイミングが合わず撮影は難しいのですが、写真は扇風機「強」にして直流出力が3V近く出ているので点滅を通り越して弱い常時点灯状態となりその中で点滅しているので撮影できました。実際には扇風機「中」で「弱」でも立派に青色LEDが点滅します。

課題は、起動時に風車の羽の位置加減で磁石の位置がコイルの真下で停止していると、扇風機「強」でも起動しません。

手で一寸押す必要があります。コイルと磁石の隙間は約5mmでした。でも、良いこともあります。

宇宙飛行でのスイングバイのように、その他の位置からの起動では磁石とコイルの引き付け力で、すばやくコイルの位置をとおりすぎて回転は急速にあがり、風がなくなっても暫く回転しています。つまり、一旦廻り始めれれば実に気持ちよく軽く廻るのです。

起動を良くするため、発電コイルの磁芯を取り去り空芯にし金具をプラスチックにしたり、コイルを風車の側面に固定し、バネに磁石をとりつけ遠心力でコイルに接近するようにしてみましたが、動作できる状態では最大0.4V(0 to peak)しか出ず失敗しました。

風杯風車を追加すると若干起動は良くなるのですがこんどは最大回転数が落ちます。

【図2】は発電コイルの波形です。扇風機「強」で周期100msで1.7V(0 to peak)、3.4V(peak to peak)でした。周期の逆数が回転数ですので毎秒10回転しています。

【図3】が整流したあとの電圧波形です。下の波形はDC(直流)レンジで測定した波形でほとんど直流に近いです。デジタルテスターで計ると約DC約2.8~3Vでした。

上の波形は変化しているリップル(さざなみのような波形)の部分を拡大した電圧波形です。ノコギリの歯のような階段状になっています。専門用語では脈流といいます。

よくみると、1回転のパルス発電毎に約0.2Vほど急激に上がって斜めに少し下がり、その差約50mVステップで上昇(充電)してゆき7発目位で、LED点滅回路にエネルギーを取られ約300mVストンと下降する波形になっています。このストンと落ちるタイミングはランダムで、谷の時間幅は狭いときもあります。

【図4】は全体の回路図です。整流回路はショトキーダイオードを使った倍電圧整流回路です。

【図5】左下が発電コイルで右下が磁石です。

発電コイルは0.26mmΦのエナメル線20mを550回ほど昔の子供のベル実験用のボビンに巻いたものです。一層一層セロテープでとめた簡易なコイルです。

磁石はネオジウムという強力な希土類磁石で6×6×4.5t(mm)のちっぽけなものですが、3200ガウスもあり吸着力が1.8kgもあります。(たまたま東急ハンズ横浜店で発見し面白そうなので買っていた、577円)
100円ショップで売っているガラス戸の防犯ブザーについている磁石でも動作します。

図6はサボウニウスへの取り付け部分です。実際には磁石はセロテープでとめています。
この方法はゆったり廻る風車で発光ダイオードを点滅させる風力発電への一番の近道のようです。アイデアを教えて頂いたバケさんに感謝します。

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●参考情報

・三野 正洋著「自転車の発電機でマイクロ風力発電に挑戦

 プロペラ型風車の作り方が書いてあります。

・松本文雄著「小型風車活用ガイド

  ヒントになる、いろいろな風車が書いてあります。

バケさんの趣味の部屋

 電子工作 電子工作の記事が豊富にそろってます。
  趣味のエコライフ ミニ風力発電に挑戦しておられます。雨水の利用や電子工作のページがあります。

テクノキットのホームページ

 手回し交流発電機などエネルギー変換教材があります。

レインボープロダクツ

 金属モデル製品の基本パーツがあります。

以上。ここまで読まれたかた、お疲れ様。

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2009年7月13日 (月)

「風と光と電気で遊ぶ」アーカイブズ

今日から順次、故あって閉鎖したホームページ「風と光と電気で遊ぶ」の内容をアーカイブズ(保管)として順次載せていきます。中には古いものもありますがお許し下さい。まずは表紙からです。

表紙

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   ★風と光と電気で遊ぶ

定年になって趣味はなにがよいかと考えました。地球環境に優しいエコロジカルな趣味でお金をあまりかけないものがいいなと思いました。

学生時代は電子回路が趣味でした。それに歳をとると自然に親しみを感じます。そこで思いついたのが風や太陽などの自然エネルギーを電気に変えるミクロな小電力発電と電子回路の工作です。

それも小さくてシンプルな模型レベルのものです。簡単な実験工作をして、データを調べて、原理や仕組みを理解して見ようと考えました。

年金生活ですので安い部品や材料しか買えません。趣味ですから100円ショップ、DIY(Do It Yourself)の店、ホームセンター、電子パーツの店等へ行って部品や材料になるものを探し、頭を使って工夫して時間をかけてゆっくり作ります。あまり実用にはなりませんが、ご参考になれば幸いです。

どうぞよろしく。

【安全に気をつけましょう!】
この趣味は安全第一です。風力発電の風車は高速回転体です。

風車に触れると指の骨を折ったり、金属の鋭利な切り口で大怪我をします。

特に、小さなお子様は近づけないようにお願いします。また、金属の工作をするときは穴あけ時にドリルの刃が折れて飛んだり、金属の粉が目に入ったりして大変危険です。水泳のゴーグルのような保護メガネ、軍手などで目や手を保護しましょう。

電子工作のハンダ付けも溶けたハンダが飛び散り、目に入ります。保護メガネを着用しましょう。安全に気をつければ、とっても楽しい趣味です。

★メニュー

 ・ミクロ風力発電
  ・ミクロ太陽光発電
  ・発光ダイオードと電子工作
  ・気象観測用測定器
  ・愛すべき測定器と工具

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2009年7月 9日 (木)

手回し携帯充電器

昨年末、「安くなりますよ」という営業のうまい言葉にのってしまい、ケーブルテレビ(HDR付き)、固定電話、インターネットとすべてJ:COMさんに切り替えてしまいました。

最近になって、まてよ災害等で停電になったら、モデモつけてるから使えないじゃないかと問い合わせたらやはりそうでした。NTTの場合は最低限、向こうの電源でつながります。

携帯電話も電池が切れたらアウトです。

そこで、今日ダイソーに何年かぶりで行き、写真の「ぐるぐるピカピカ(ラジオ・携帯電話充電器付き)」を1,260円も出して買ってきました。

早速、試したところ、携帯電話とのコネクタの接触がいまいちでした。LEDライト、サイレンはまぁまぁですが、FMラジオは音が悪くて使いものになりません。ハンドルの回転方向が時計まわりでも、反時計まわりでも良いとなってますが、どんな仕組みなんでしょうね。

昔、同じようなグッズを買って分解したら確か整流回路が付いていたような・・・・記憶があります。

写真の撮影は大変で、ハンドルをめいっぱい回し、携帯の充電ランプが点いている間の短い時間で撮影しました。

もうひとつの写真は外観です。

4年ほど前は、風力発電の遊びのため、こういう発電グッズをよく買ったものです。

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2009年7月 7日 (火)

これはなんでしょう

2年8ヶ月も活動を休止しているうちに、世の中ずいぶん変わりましたねぇ。

これなんだと思います?

実は電池式蚊取り器「電池でノーマット」なんです。もう電気コード式の蚊取り器なんて売ってないのです。

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一番左の上が前から見た外観(動作中)。その右が後ろのカバーを開けた薬剤部付きのところ(動作中)。その右がカバーと本体と薬剤部です。一段下がって左が側面の外観(動作中)。その右は本体(プロペラ停止)と薬剤部分。その右が本体(プロペラ回転動作中)と薬剤部分がはずしてあるので緑色LEDしか点灯していない。

一段下がって左が薬剤部分でてっぺんにボタン電池がついています。

使用法は本体のてっぺんにあるスィッチを入れると黄色のLEDと緑色のLEDがつきます。黄色のLEDが点滅したら薬剤を交換。緑色のLEDが消灯したら電池交換だそうです。

ふ~ん、いまいち仕組みが分かんないなぁ(^^ゞ

世の中変わったね。

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2009年7月 1日 (水)

乾電池の総とっかえをやりました。

今日、テスターや各種時計、懐中電灯の電池の消費期限か切れていたので思い切って総とっかえをやりました。

面白いのは今は10年間保証の乾電池もあるのですね。単3が4本で山田電機で590円。もちろんテスターに入れました。

懐中電灯2台用に単1を6本、850円。

あとは時計用に5年保障のを20本パックで1480円

居間の蛍光灯も暗くなったので全取りかえ、4060円でした。

でも500円クーポン券とポイントも使って3970円で済みました。

かえってから100円ショップではがせるラベルを買い。電池の消費期限を書いてすべて時計などの見えるところに貼りました。

てな訳で今日は大作業で疲れましたぁ・・・・(^-^;

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