エレショップblog

半導体・センサー・マイコン・電子工作キットほか、各種電子部品の専門店「共立エレショップ」から主に電子工作の関連情報をお届けします。 http://eleshop.jp/

記事担当:
ハンダ付け必要-非マイコン系


さて、前回の続きで完成目指してサクサクと進めていきたい所ですが
ちょっと磁石を調整したいと思います。

前回の実験では★「シンワ測定 マグネット 丸型磁石 φ25mm A-4」そのまま使っていました
やはり電磁石より少し小さいので、中心がずれやすいです。

ダンボールが余ってたので、電磁石のサイズにあわせて丸く切ったダンボールをセロテープで貼り付け
中心がずれないように、ピッタリサイズに調整しました。

30_改良シンワ磁石31_改良シンワ磁石

剣をさしこんでみると

32_改良ジャンプ33_改良ジャンプ

前よりきれいに飛ぶようになった気がします。
きれいに上に飛ぶと、高くジャンプできるので見た目もよくなりますね。
というわけで、ダンボールで電磁石の周りを囲ってあげれば、中心をきれいに合わせることができるのが分かりました。

でも、もう少し高くジャンプしてほしいかも
というわけで、今度は飛び出す磁石そのものを強力なものにかえてみます

まるいダンボールに張り付ければ、多少の大きさの違いは問題なさそうなので
★「超強力磁石 φ13×5mm (2個入)  MAG-13x05-DJK-2P」をまるいダンボールにセロテープで固定して試してみます。

34_強力磁石

さて、剣をさしこんで・・・

35_ジャンプしない
あれー?ジャンプしないんですけど!
なぜだ・・・
ナゼ・・・
ナゼ…

落ち着いて考えれば、あたりまえなんですよね。
前回電磁石についての説明を思い返してみましょう。
鉄芯に銅線を巻いて、銅線に電気を流すことによって発生する磁界が、鉄芯に一時的に磁力を発生させ磁石の役割をはたします。

そうです、鉄芯が磁界により磁石の性質をもつのなら、もとから強い磁界を発生させている超強力磁石が鉄芯にくっつけば
鉄芯も磁力を帯びてしまい、鉄芯の中でもS極とN極が発生してくっついてしまうのです。
超強力磁石と鉄芯がくっついて一つの磁石になってしまったと考えればわかりやすいと思います。

この状態でS極とN極が逆になるように銅線に電気を流しても、打ち消しあうだけです。

では1つの磁石になってしまわないように、電磁石の鉄芯と超強力磁石の間にすきまを作ってやればいいのでは?
ってことで、こんどは超強力磁石が入っていた小型のまるいケースのフタを裏側にはりつけてみます。

36_改良強力磁石37_改良強力磁石

さて、うまくいくのか・・・

38_ハイジャンプ39_ハイジャンプ

超とんだ!
めっちゃ飛びました!

さて、今回はサクッと「黒ひげもどき」の完成を目指すつもりが、実験ばかりで寄り道してしまいましたので
ココからはペースを上げていきたいと思います。

まずは皆さんお待ちかね?のハンダ付け作業。
スイッチにケーブルを付けていきます。
さすがにスイッチの端子にセロテープでってわけにはいきません。

ロータリースイッチはグルグル回して接点を切り替えていくスイッチですね。
ちなみにこのスイッチは、剣をさす穴のどれが当たりかを決めるために使います

40_ロータリスイッチ

このスイッチを選んだのにも理由があります。
普通ロータリスイッチは接点数に合わせてそれ以上回らないようになっています
4接点だと、初めの位置から3回まわすとそれ以上回らなくなるので、逆に回すことになります。
端につくたびに右回し、左回しを切り替えるわけですね。

しかしこのロータリスイッチの1回路12接点のモノだけ、いくら回しても止まらずグルグルと無限に回り続けます
なぜコレが良いのかというと、今スイッチの接点がどの位置にあるのかわからなくなるからです。
どの穴があたりか、スイッチ回した人が分かっちゃうと、ゲームとして面白みがないですよね。

まずはスイッチの端子をみてもらうと、外周に12個の端子、内側に1個の端子があります。
内側の端子に黒のケーブルをハンダ付けします。

41_スイッチ端子42_スイッチハンダ付け

外周の12個の端子にもハンダ付けをします。

43_スイッチハンダ付け

今回は穴の数を3個としましたので、12個の接点を3つの穴にふりわけます。
3個でいいんじゃ?と思うかもしれませんが、スイッチはグルグル回すつもりなので、どの接点もどこかの穴につながっているように全部の端子にケーブルを付けます。
後でわかりやすいように3色で色分けをしてケーブルを付けましたが、全部同じ色でも構いません。
あ、内側の1本だけは間違わないように、色を変えておいた方が良いと思います。

お次は、色分けしたケーブルを束ねます。

44_束ねる45_束ねる

この3つの束ねたケーブルは、後で3つの穴の片側にそれぞれつなげます。
これで、どんなに回してもスイッチの接点は必ず3つの穴のどれかにつながる事になります。


次は電磁石を収める箱を用意します。本物の黒ひげ危機一髪だと、タルの部分ですね。
今回はちょうどいい大きさの箱がなかったのですが、作業するのに開け閉めがしやすいこの箱をチョイス。
上面に開け口がなく平らなので加工もしやすいです。

46_箱外観

上に電磁石を載せて、ペンでなぞって位置決めをします。
47_箱上面48_箱上面

ペンで書いた穴より少し大きめに、ナイフで穴をあけていきます。
49_箱上面穴あけ50_箱上面穴あけ

側面にも穴を。
51_側面穴あけ

前回つくった、剣をさしこむ穴をここに設置します。
52_側面穴53_側面穴

上面に開けた穴にあわせて、電磁石がずれないように固定用の囲いを作って箱の下面にセロテープで固定します。
54_位置決め55_位置決め

剣をさしこむ穴の反対側にスイッチを取り付ける穴もあけて、スイッチを取り付けます。
56_スイッチ穴57_スイッチ取り付け

剣をさしこむ穴も入れて、箱内部の配置がこんな感じ。
今回は電池8本で動かすので、電池BOX★「単3(UM-3)×8本用電池ケース / BH381A」も内部に入れますが空きスペースに収まりそうです。

58_内部配置

内部配線は、ちょっとややこしいかもしれません。
線と線はハンダ付けをして、しっかりつなぎましょう。

1.電池BOXの赤線を、電磁石の片方の線につなぎます。
2.電池BOXの黒線を、ロータリースイッチの黒線(内側の1本)につなげます。
3.ロータリースイッチの外側、3本にまとめた線を剣をさしこむ穴の黒線にそれぞれつなぎます。
4.剣をさしこむ穴の赤線は、まとめて電磁石のもう片方の線に全部つなぎます。

さて、剣をさしこんで最終確認です。
当たりの穴に差し込むと・・・

60_最終確認

飛び出しました!


さて、黒ひげ人形はないのでアクリルスタンドを磁石の上に張り付けて完成です。
61_ジャンプ62_ジャンプ

びよーん
なんとか目論見どおりのものができてホッとしました。

剣をさしこむ穴の数は、スイッチの接点数の分だけ増やせますので最大12個まで増やせます


みなさんも作って、遊んでみてください。


(記事:TOY)
更新予定:毎週木曜日(次回は6月16日です!) 

記事担当:
ハンダ付け必要-非マイコン系


「黒ひげ危機一髪」ってご存じでしょうか。
そうです、友達や家族、みんなで遊べるおもちゃとして1975年から販売されている、タカラトミーによるロングセラー商品です。
1_黒ひげ危機一髪

「チャレンジ!電子工作Blog」とかかげる当Blogですので
電子工作でこれに似たものを作ってみよう!という事でチャレンジしてみます。

本物の黒ひげ危機一髪は、剣を穴にさすことで内部のストッパーが外れ、バネの力で黒ひげ人形が飛び出す仕組みとなっています。
剣の物理的接触で、ストッパーを外すわけですね。

今回は電子工作という事で、電気的なギミックにしたいと思います。
飛び出す部分のメイン動力としてバネではなく電磁石を使います。

電磁石とは、その名の通り電気的に作られる磁石のことです。
鉄芯に銅線を巻いて、銅線に電気を流すことによって発生する磁界が、鉄芯に一時的に磁力を発生させ磁石の役割をはたします
電気を流すのをやめると磁界は発生しなくなり、ただの鉄芯に戻ります

簡単に言うと電気を流すと磁石になり、電気を止めると磁石じゃなくなる。
スイッチのON・OFFで好きな時にくっついたり離れたり、動く工作にもってこいですね。

今回の工作は電磁石の上に普通の磁石をのせてスイッチON、磁石同士の反発する力で飛び出すことができるかなって考えてます。

ちなみに、エレショップ扱いの電磁石は4種類。
それぞれ大きさと磁力の強さが違います

2_電磁石4つ

小さいほうから
★「3W小型電磁石 ZYE1-P20/15」 保持力:25N(2.55kgf)
★「4W小型電磁石 ZYE1-P25/20」 保持力:50N(5.1kgf) 
★「5W小型電磁石 ZYE1-P30/22」 保持力:100N(10.2kgf) 
★「6W小型電磁石 ZYE1-P34/18」 保持力:180N(18.36kgf)

今回は★「5W小型電磁石 ZYE1-P30/22」をチョイス。
大きさと、磁力(保持力)のバランスで選びました。

ますば「黒ひげもどき」を作るうえでもっとも肝心な、飛び出す部分がうまくいくのか色々実験から入りたいと思います

定格が、「DC12V 0.42A」となっていますので、直流安定化電源で12Vにつなぎます。
最終的にアルカリ乾電池を8本使って12Vにして動かすつもりですが、実験の時だけ直流安定化電源を使いました。
実験なので手元でスイッチをON・OFFできるように、★「中間スイッチ付きDC中継ケーブル」もつなぎます。

3_電磁石接続

ココで一工夫。段ボールで電磁石に囲いを作ります。
4_囲い5_囲い6_囲い

なぜかというと、磁石になる部分は中央の小さい丸の金属部分なので、上に乗せる磁石が中心からずれるとうまく力が伝わりません
きれいに飛び出してもらうには、磁石同士の中心を合わせたほうが良いからです。

電磁石のサイズに合わせて、上に乗せる磁石は
★「シンワ測定 マグネット 丸型磁石 φ25mm A-4」にしました。電磁石よりすこし小さいのでうまく飛んでくれるか心配です。

7_A-4磁石8_A-4磁石9_A-4磁石セット

では、スイッチON

10_スイッチON
飛び出しました!実験は成功です!
ちょっと斜めに飛んでるので、もう少し調整したいところです。

お次は「黒ひげもどき」を作るために、アルミホイルと段ボールで突き刺す用の剣を作りましょう
段ボールに絵をかいて、はさみやカッターで切り抜きます。

11_ナイフ12_ナイフ

そして剣の刃の部分にアルミホイルを巻き付けます。
コレは見た目だけの問題ではなくて、あとで電気を流す必要があるので
電気が流れるようにアルミホイルでおおってあげる必要があるのです。

13_アルミナイフ14_アルミナイフ

剣を差し込む穴の部分も作ります。ここにも電気を流すので
これもアルミホイルと段ボールで。

15_穴16_穴17_穴

セロテープで仮止めしたらこんな感じになります。
穴の両側にアルミホイルが巻かれている状態で、アルミホイル同士はくっついてはダメです。

18_穴

剣をこんな風に差し込んで使いますので、剣の厚みにピッタリになるように調整が必要です。

19_穴とナイフ20_穴とナイフ

この穴は後で電気を流すので、ケーブルを付けておきます。
先を5mmくらい剥いた銅線を用意して、穴のアルミホイルを巻いたところの片方に赤い銅線を、もう片方に黒い銅線をセロテープではります
ハンダ付けは?って思われるかもしれませんが、アルミへのハンダ付けはちょっと難しいので今回はパス。
銅線の長さは10cm~20cmもあれば足りると思います。

21_銅線付ける

剣を差し込む穴は何か所か必要ですので、同じものが何個か必要です。
今回は3個作っておきました。

では、必要な部品が揃ったので、またまた実験です。
電磁石と電源の間に、先ほど作った穴部分をつなぎます

22_電磁石と配線

穴の両側のアルミホイルはつながっていませんので、このままでは電気はながれません。
あとは電源が入った状態で、この穴部分にアルミホイルを巻いた剣を差し込めば・・・
23_ジャンプ

穴の両側のアルミホイルを巻いた部分と、剣のアルミホイルを巻いた部分がすべて接触して
上手く電気が流れて、先ほどと同じように磁石が飛び出しました!

今回はココまでで時間切れ。
工作の主要な部分は無事動くのが確認できましたので、何とか目的の「黒ひげもどき」が作れそうです。

次回は各パーツを箱に収めて「黒ひげもどき」の完成を目指します。


みなさんも是非、作ってみてくださいね♪


(記事:TOY)
更新予定:毎週木曜日(次回は6月9日です!) 

記事担当:共立プロダクツ
ハンダ付け不要-マイコン系


ラズパイピコと同じRP2040を搭載したお手頃マイコンボード「★XIAO RP2040」を使った電子工作記事の続きです。

今回は完結編
ということで、設計したものをユニバーサル基板で組み立てるところまで進めていきたいと思います。

仮組みした回路とプログラムの動作テストが終わったら、
XIAO RP2040のボード上の記憶領域に作成したプログラムを保存し、
電源を入れるだけで単体動作できるようにしよう・・・というのが前回の話。

RP2040で動くMicroPythonは、内部に持っているファイルシステムにファイルを置くことができます。
そこにmain.pyという名前のプログラムを転送することで、起動時に実行されるようになっています
今回使っているThonnyエディタは、MicroPythonデバイスへのファイル転送機能もついていますので
それを使ってプログラムをXIAO RP2040に保存します。

では早速★Thonny [https://thonny.org/]での作業を再開しましょう。
まだプログラムが動いている場合は、一度XIAOとの通信を止めてから
View>Filesと選択して、ファイルマネージャーを表示させます。
Filesを選択してファイルマネージャーを出します

ウィンドウの左にファイルマネージャーが表示されました。
上(This computer)がPCのローカルファイルのリスト、
下(Raspberry Pi Pico)がXIAO RP2040に格納されたファイルのリストです(最初は何もありません)。
上のリストから「main.py」を選んで右クリック>「Upload to /」を選択すると、XIAO RP2040に転送されます。
PCからXIAOに、main.pyを転送します

アップロードの進行状況を表すウィンドウが開き、完了すると消えます。
ウィンドウが消えて、下のファイルリストに「main.py」が表示されたら成功です。
30アップロードは数秒で終わります

これで、XIAO RP2040は実行時にプログラム本体を送り込まなくても
転送したmain.pyを起動時に実行してくれるようになります。
(PCではなく適当なUSB電源から給電して、マルチカラーLEDが点灯するか一度確認しておくと良いと思います)


それでは、ユニバーサル基板を使って仕上げの組み立てを進めます。

今回の回路を乗せる基板は小さいので、弊社で販売中の変わった基板を使ってみます。
それがこちら。シリコンハウス営業所のガチャガチャで販売中の「カプセル型ユニバーサル基板」です。
店舗正面入口外のガチャガチャで好評発売中!

ただ丸いだけの基板ですが、もちろんガチャガチャなのでカプセルに入った状態で出てきます。
この基板はカプセルの内寸にほぼフィットし、基板を中空に浮かせた状態にできるため
カプセル自体を簡易なケースとして利用できるのが特徴です。
(カプセルは完全な球形ではないため多少内部のガタツキや遊びがあります)

XIAOを基板に取り付けるためのヘッダーソケットを用意します。
残念ながら7ピンぴったりの物は取扱いがありませんので、★「8ピン」の物をカットして7ピンを作ることにします。
ヘッダーソケットの加工

全ての部品を乗せ終わった状態の基板のオモテ面はこちら。
マイコンやLEDの発熱が測定温度に影響を与えないように、基板の端にセンサーを置きました。
部品面のレイアウト

裏面の配線途中の状態。
まずは★「すずメッキ線」で、基板のマス目を使ってできる限りの配線を行います。
(電子部品から切り落とした余分なリード線を集めておくと同じように使えて便利です)
すずメッキ線での配線の様子

続いて配線しきれなかった箇所を絶縁された配線材でつないでいきます。
今回使ったのは★「ジュンフロン線(ETFE電線)」という樹脂製の被覆がついた単芯の配線材です。
太さがそれなりにあるため配線が密集する所には適しませんが、一番太い0.51mmの物はかなり頑丈で曲がりにくいので
耐久性のある作品に仕上がります(記事担当お勧めです!)。
被覆付きの電線で残りをつなぎます

今回は★「DCジャック」を付けた配線を、元々開いているカプセルの小さな穴に通し、XIAOの5Vピンから給電するようにしました。
カプセルに元々開いている穴を「電源配線の通し穴」や「温度センサーの通気孔」として使います。
カプセルの穴をそのまま使います
他にも、カプセルにもう少し大きな穴を開け直してUSBケーブルを通してTypeCコネクタから給電する方法も良いですね。

あとは基板の位置に注意しながらカプセルの蓋を閉めて、完成!!
(カプセルは片側が着色パーツなので、マルチカラーLEDの場所が悪いと色がわからなくなります…)
完成!

これを室温を測るのに適した場所(直射日光や空調の風があたらない所)に吊るしたり転がしたりしておくだけで、
大まかな暑さ寒さがわかって便利です。
作業環境の室温管理、冷え過ぎや熱中症対策にもつながるのではないでしょうか。

以上、ちょっとした電子工作の紹介でございました。
ホビー用途であれば、製品化されないような面白い道具やガジェットも自作できるのが楽しいですね。
実用目的なら既製品を買った方が早いし確実ではありますが、
自身で実際に考えて設計することは、ものづくりの大事な体験になると思います。

自分も作ってみようという方は、こちらから今回の作例のプログラムソースを入手できます。
内容は無保証となりますが、参考資料としてお役立てください。


皆さまもぜひ、便利で新しいマイコンボードで電子工作にチャレンジしてくださいね♪♪


●補足1:マルチカラーLEDについて
実は「XIAO RP2040」には基板上にマルチカラーLEDが搭載されています(しかも2種類あります)。
そちらを使えば表示用のLEDは本来不要となるのですが、
小さい基板上についているLEDのため遠くから見ようとするとなかなか見づらいと思います。
今回はそのような事情で、程よい大きさと明るさの砲弾型LEDを外付けで使うことにしました。

●補足2:MicroPythonについて
MicroPythonは、Pythonという言語の「実装」のひとつです。
PCやサーバーより性能面で非力な組み込み向けのマイコンを対象としている分、動かせるアプリケーションの規模などは多少制限を受けますが
言語としての特徴は一部を除いて揃っているので、PCで動作する普通のPythonの解説書がほぼそのまま使えると思います。
ハードウェア制御の部分(入出力ピン、アナログ、PWM、I2C等々…)などの、MicroPythonおよびRP2040固有の情報については
大変わかりやすい日本語のドキュメントがあります。今回の作例でも大いに活用させていただきました。



(記事:ONE)
更新予定:毎週木曜日(次回は6月2日です!) 

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