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:
ハンダ付け必須-非マイコン系


前回のブログ(真夏の太陽エネルギーを試してみよう!)では光エネルギーで発電してモーターを回してましたが
今回は熱エネルギーで発電してモーターが回せるか実験してみました。

熱エネルギーで発電すると書きましたが、火力発電のように水を蒸発させて水蒸気の力でタービンを回して発電とかはなんか大変そうなのでやりません。
もっと簡単にできそうなペルチェ素子を使ってみたいと思います。

ちなみにエレショップではアーテックから発売されている★「ペルチェ素子実験セット」を販売してますので興味のある方はぜひお買い求めください。


ペルチェ素子は、ある方向に直流電流を流すと、素子の片面で吸熱(冷却)し、もう片面で発熱(加熱)する特徴があります。
その性質を利用して、片方を冷やして反対面を温めてやると発電するはずだ!
ということで実験してみましょう!

まず用意するもの
モーターとプロペラ(今回、付属のソーラーパネルは使いません)  
 これを選んだ理由は説明書にも書いてるのですが
 始動電圧と始動電流が非常に小さくても動くらしく、ペルチェでどれぐらい発電するかわからないのでこれを選びました。
 片面を冷やすために必要でしょう。
・人体
 人肌で温めてるのに必要
 

ではまずは繋げてみましょう
ヒートシンクの上にペルチェを乗せて
モーターにプロペラを挿してコードを繋いでみましょう。
実験開始

さすがにこれだけでは温度差がほぼ無く発電は出来てないのでプロペラは回りませんね。


では次に上面に手を置いて体温で温めてみます。
全く動きません・・・

ペルチェ素子は電流を多く流すことによって温度差が大きくなるので
逆に温度差が小さければ電流もほとんど発生しないのでしょう。


という事でヒートシンクの下に保冷剤を置いて、先ほどと同じように手を置いてみます。
何ということでしょう
全く動きません・・・

1枚でダメなら2枚ならどうかという事でペルチェをもう一枚追加して2枚で実験してみます。
ペルチェ追加
このようにペルチェを2枚直列で接続してみました

まずは保冷剤なしでどうなるか試してみましょう。
うーん回りません
やはり温度差が小さすぎるのでしょうか

では保冷剤をヒートシンクの下に置いて試してみましょう
これでも回りません・・・


では最後に並列で接続してみます。

さあ回ってくれ!
おおおお!回ったーーー
思ったよりたくさん回ってくれましたーーー
なんとか
「やってモーター(奴手猛汰)!!」で締めることを避けることができました!!
ペルチェ素子で発電しモーターを回すことに成功しました!!

直列はでは回らず並列で回ったというのは、直列ではモーターを回す値に電流が達しなかったのかなあと予想します。

以上の実験結果からペルチェ素子で発電はしますが、モーターを回すだけでも温度差を作り出すのに結構大変なので、
同じようなことをするなら費用と手軽さからいってもソーラーパネルを使用したほうが良いなあと思いました。


(記事:松ちゃん)
更新予定:毎週木曜日(次回は9月5日です!) 

記事担当:
ハンダ付け必須-非マイコン系


夏といえば、さんさんと輝く太陽。
何時の季節も太陽はのぼりますが、夏ほど太陽をイメージできる季節はないでしょう。

もう、あっつい!

失礼しました。
この驚異的な暑さを生み出す太陽のエネルギーは、自然エネルギーとして太陽光発電などで利用されています。


さて今回も、SDGs(エス・ディー・ジーズ)の17個の目標(ゴール)のうちの一つ
「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」の達成を目指して
エコエネルギー、再生可能エネルギーを利用した工作をしていきたいと思います。


再生可能エネルギーとは、石油や石炭、天然ガスといった有限な資源である化石エネルギーとは違い、
太陽光や風力、地熱といった地球資源の一部など自然界に常に存在するエネルギーのことです。
その大きな特徴は、「枯渇しない」「どこにでも存在する」「CO2を排出しない(増加させない)」の3点。

石油や石炭のように無くならないので、ずっと使える(持続可能)ですし、
「どこにでも存在する」ので、他の国に頼らず、世界中すべての人が利用しやすく
「CO2を排出しない」ので、クリーンなエネルギーです。

(1)太陽光、(2)風力、(3)水力、(4)地熱、(5)太陽熱、
(6)大気中の熱その他の自然界に存在する熱、(7)バイオマス(動植物に由来する有機物) の7種類のうち

今回は太陽光を利用したアーテックの★「ミニソーラーカー組立キット」を作りたいと思います。

まずは袋をあけて、部品の確認
01.ミニソーラーカー部品

プラスドライバーも一緒に入っていますので、すぐに組み立てを始められます。
02.付属ドライバー

また、ハンダ付けも必要ありません。
太陽電池とモーターはつながった状態で入っています。
03.モーターと太陽電池

ネジは袋に入った状態ですが、開けた時に無くさないようにしましょう。
小皿とか、入れ物があればいいですね。
04.ネジ

写真付きの組み立て説明書も入ってますので、順番通りに作っていきましょう。
まずはミニソーラーカーの土台に金具を取り付けていきます。

説明書の写真を見ながら、端からネジでとめていき4つの金具を固定します。
05.金具取付1
06.金具取付2

次は車軸にタイヤを取りつけます。
先にオレンジ色のスペーサーを軸に通して、
07.スペーサー取付

タイヤを差し込みます。
08.タイヤ差込

今は片側だけで、もう片側は取りつけません。

もう1本の車軸には、スペーサーではなくギヤをはめて、タイヤを差し込みます。
09.ギヤ取付

2本の車軸が用意できたら、土台の金具に通して、片側をスペーサーを通して抜けないように固定します。
※この時、スペーサーはギリギリまで押し込まないように気を付けてください。
10.タイヤ取付

残りのタイヤを車軸に差し込んだら、手でタイヤが回るか確認しましょう。
スペーサーをギリギリまできつく押し込んでいると、軽い力で回らないので緩めてください。

次はモーターを取り付けていきます。
ギヤを付けた車軸のそばに金具で固定します。

12.モーターベース取付1
13.モーターベース取付2

ここがすこし難しいです。
しっかり固定しないといけないので、ネジはきつく締めないといけないのですが、
モーターのギヤと、車軸のギアがかみ合うようにも調整しないといけません。
ここでギヤ同士がしっかりかみ合ってないとモータだけ空回りして、タイヤが力強く回らないので地面を走りません。

ここのモーターの固定が終わると、完成までもう少しです。
太陽電池を、土台に固定します。

太陽電池の裏側の赤いシートを剥がすと、粘着のテープになっているので
14.太陽電池取付

土台に貼り付けます。コレで完成!
15.ミニソーラーカー完成

早速、試運転を開始したいと思います!
地面を走っていってしまうと、写真や動画が取りにくいので…
台の上にのせてタイヤの回る様子を確認していきます。

このミニソーラーカーは説明書の最後の方にも書いてあるのですが、弱い光では走りません
家の中の明かり、蛍光灯やLEDの光では足りないので、強い太陽光エネルギーが必要です。
晴れた日の太陽の下で、平らな場所で走らせてください。

窓際の太陽光があたる場所に置いてみると、まだ光が弱いようです…
手で少し回してあげると回りはじめますが、これでは地面は走りません。

窓をあけて、直接太陽光をあててあげるとしっかりタイヤが回りました!
組み立てはすべて上手くいったようです!
太陽の光が当たるかぎりずっと走り続けます。電池もいらないのでずっと遊べてエコですね!


さて、キットを説明書どおりに組み立ては終わりました。
コレで満足しては人並みです。ココからは、追加と改造のお時間です!
少なくとも、夏休みの課題・宿題で提出できるくらいには仕上げたいと思います。

まずはペーパークラフトで、見た目を車っぽくしましょう。
というわけで、作るのが難しすぎない程度に台紙をつくってみました。

17.ペーパークラフト台紙

コレを切り取って、のりなどで貼付けて組み立てます。
台紙のちょっと色が濃くなっている部分が、のりしろ(のりを付ける部分)になります。
のりしろにのりを塗って、内側からはりつけて固定しましょう。
18.ペーパークラフト切取り
19.ペーパークラフト貼付け

このペーパークラフトで作った、車の外側をミニソーラーカーと固定します。
高さを6cmにしたので、6cmくらいの高さの筒を内側にいれて固定します。

今回つかったのはトイレットペーパーの芯。
端から6cmでしるしをつけて、はさみで切ります。

後で思ったのですが、ギリギリで切るより6.5cmくらいで切った方がよいです…
高さがギリギリだと、タイヤに当たりそうで調整が難しくなります…【失敗ポイント1】
20.トイレットペーパー芯
21.トイレットペーパー芯切断

一旦ミニソーラーカーの土台に貼り付けていた太陽電池をはがして、土台にセロテープで筒をはりつけて固定します。
22.ペーパークラフト固定1

ペーパークラフトで作った車の外側をかぶせて、タイヤの位置を調整してから
内側から筒とペーパークラフトを、のりやセロテープなどで固定します。

ココでまた問題が…
あたりまえですが、太陽電池に太陽の光をあてないと車は走らないのです!
モータと太陽電池をつないでいる電線がそれほど長くないので、外側をぐるっとまわして車の天井に持ってくることができません…【失敗ポイント2】

先にのりで接着してしまったので、仕方なく車の継ぎ目を破って太陽電池を車の天井に持ってきました。
23.ペーパークラフト固定2

ではいよいよ、ペーパークラフトとミニソーラーカーを合体させた「ソーラークラフトカー」の試運転です!

どうです?かなり見た目が良くなったと思いませんか?(自画自賛)
これならSDGsを見据えたエコカー工作として、夏休みの宿題としてでも提出できそうでは!?

このミニソーラーカーに合わせた、ペーパークラフト用のデータを置いておきますので
ダウンロードして皆さんも、ぜひ作ってみてください。

あと、印刷するのはちょっと固めの用紙(クラフト紙とか、厚口とか書かれたもの)が良いですよ。



と、ここで終わるはずだったのですが、やはりキットに付属の太陽電池の出力が弱いのが気になる~
もっとガンガン走って欲しい!
というわけで延長戦突入、太陽電池を交換してみようと思います!

出力が1.5V 160mAなので元の太陽電池よりパワーが出そうです。
サイズも元のより少し大きいですが、これくらいなら車の天井に設置できそう。
25.AIKE30X60
26.太陽電池比較

ペーパークラフトの車をはずして、電線をはさみでジョキン!
電線の先をすこしむいて、中の銅線をハンダ付けします。
電子工作ブログなので、やっぱりハンダ付けはしないとネ!
27.太陽電池付替え

この状態で試運転。


おお!タイヤの回転が明らかに速くなってますね!
では、ペーパークラフトの車の外側を再度取り付けて、天井に太陽電池を固定して…

完成!「改造ソーラークラフトカー」です!

ちょうどタイミングよく、くもり気味だった天気も晴れてきて、外は良い感じに太陽光がさんさんと照り付けてきました。
納得のいくものができたので外の地面を走らせてみましょう。
どのくらいのスピードを出してくれるのか、ドキドキ。


エエー!爆走ならぬバック走してるー!! どこ行くのよー!!!【失敗ポイント3】

どうやら車の外装の向きが逆だった模様。
FRではなくFFだったのね。。。

まぁ、ちゃんと速度もでて走ってくれたので今回は良しとします。

あ、あとこのミニソーラーカーは曇らないと延々と走り続けてしまいますので、公園とか広い場所で安全に遊んでくださいね。
決して道路とかで遊んで、追いかけて怪我とかしないようにお願いします。


(記事:TOY)
更新予定:毎週木曜日(次回は8月29日です!) 

記事担当:共立プロダクツ
ハンダ付け必須-非マイコン系


先月は「10cmユニット」を使った比較的「大型」のスピーカーシステムつくりを紹介させていただきましたが、今回は「6cmユニット」を使って「小型・高音質」なスピーカーをつくりました。
手ごろなサイズなので、塗装をして、リメイクシートを貼って市販品に負けない??外観に仕上げてみました。

ひとつのユニットで低音から高音まで全音域を受け持たせるものを「フルレンジユニット」と呼んでいますが、昨今は口径8cm~10cmが主流になっています。
ところが直近では口径6cmというユニットが出現して手づくりオーディオの世界を騒がせています。

ひと昔前なら「ツィータ(高音専用ユニット)じゃないの??」と思われてしまいそうです。
その「台風の目」となるのが、香港に本社を置く「マークオーディオ」社のユニットです。
外観はこんなカンジです。
WP-EN06B-1

写真「左」は「CHN40」メタルコーンが採用されています。
「ONTOMO MOOK」の付録になったものが原型ですがスペックは同じです。

写真「右」は「CHN40Pmica」マイカ(雲母)を混沙したペーパーコーンが採用されています。
これも「ONTOMO MOOK」の付録ユニットが原型で同じスペックです。

メタルコーンは精緻でクリアな音が特長でハイエンドスピーカーを聴きなれた方にも違和感がない音質だと思います。
一方のペーパーコーンは明るく華やかな音が特長です。

ユニット取付穴径や取付ネジの位置は同じですので、好みの楽曲に合わせてチョイスできるのが嬉しいところ。


これらのユニットに対応するエンクロージャー組立キットが共立電子から新発売されました。
こんなカンジです。
WP-EN06B-2
■品名:マークオーディオ6cmユニット対応
   バスレフエンクロージャー組立キット

幅110mm  高さ180mm  奥行き195mm  内容積は約2ℓと手ごろなサイズです。
CHN40は口径6cmながらFs(最低共振周波数)=97.5Hzと10cmユニットなみの低域再生能力を誇りますので厚さ15mmのMDF材を採用して充分な強度を確保しています。

バスレフダクトを後面に配した「リア・スリットバスレフ」方式を採用し、ダクトの共振周波数は約75Hzになるよう設計されています。
この周波数から低域がなだらかに減衰してゆきますので40Hz~50Hzまでは実用になるのではないか・・・と思います。

エンクロージャーの内部構造はこんなカンジです。
WP-EN06B-3
このエンクロージャー組立キットとマークオーディオ「CHN40」を使って小型・高音質のスピーカーシステムをつくってみました。

エンクロージャー組立キットの梱包を開けたらこんなカンジです。
WP-EN06B-4


組立キットに含まれないものは自分で用意する必要があります。
スピーカーガード以外のものを近所の100円ショップ「ダイソー」で買ってきました。
スピーカーガード」は本キットのオプションパーツですので「共立エレショップ」(★8cmユニット用 スピーカーガード(2台1組) / WP-SG08)で購入できます。
WP-EN06B-5
手芸わた」は「吸音材」として使用します。
リメイクシート」は「壁紙」の小サイズバージョンで「花柄」や「レンガ柄」「木目柄」などいろんなものが揃っていますので、自分の好みに合わせて、インテリアに合わせて選ぶことができます。
まさしく「世界にひとつ」のスピーカーをつくるための強い味方です。

私は、自宅マンションの内装が「白色」ですのでモノトーンにしたくて、「黒色の木目模様」のものを選びました。
ペイントも「黒色」にしました。


このキットには、すべての組立工程をカラー写真で解説したわかりやすい「組立説明書」がついています。
こんなカンジです。
WP-EN06B-6

この説明書を見ながら1台あたり「7枚」の板材を接着して組み立ててゆきます。
組み立てが終わったらこんなカンジです。
WP-EN06B-7

ボンドが固まるのを待って次の作業にすすむのですが、2台同時に組み立てて約2時間くらいかかりました。

組立説明書では、この次に「ターミナル」と「スピーカーユニット」を取り付けて完成する・・・というストーリーなのですが、今回は「塗装」して「リメイクシート」を貼って仕上げることにします。

まず、「サンドペーパー」ですべての「角(カド)」に「丸み」をつけます
こんなカンジです。
WP-EN06B-8

サンドペーパーを適当な大きさの「木片」に巻きつけると作業がラクになります。
サンドペーパーには「目の粗さ」が数字で表示されています。
60番⇒100番⇒240番⇒400番の順で磨いてゆきます。
板材の切断面も100番⇒240番⇒400番の順で磨きます。


次に「水性ペイント」で塗装します。
全面に塗装してもよいのですが、私は手抜きして、リメイクシートを貼るところは省略しました。
塗装が終わったらこんなカンジです。
WP-EN06B-9

次に「リメイクシート」を貼ります。
まず「リメイクシート」を幅185mmにカットします。(エンクロージャーの奥行きマイナス10mm)

「継ぎ目」が見えないように「底板」の中央付近から貼り始めます。
「側板」⇒「天板」と貼りすすめてゆきます。
こんなカンジです。
WP-EN06B-10
気泡が残らないよう「タオル」などで空気を押し出しながら貼ってゆきます。

「リメイクシート」を貼り終わったらこんなカンジです。
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次に、「底板」に「床キズ防止フェルト」を貼ります。
こんなカンジです。
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次は「裏板」に「ターミナル」をネジ止めします。
こんなカンジです。
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次に、スピーカーユニット取付穴から「吸音材」を入れます。
こんなカンジです。
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詰め込みすぎると容積が少なくなって低音が出なくなるので「ふんわりと浮いた状態」にするのがコツです。

次は、いよいよスピーカーユニットを取り付けるのですが、まずスピーカーユニットに付属している「パッキン」を貼り付けます。
こんなカンジです。
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次に、「スピーカーケーブル」を配線します。
こんなカンジです。
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スピーカーユニットの端子の「極性」に注意しながらファストン端子を差し込みます。

最後に、スピーカーユニットをネジ止めします。
こんなカンジです。
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1本のネジを一度に締め付けず、「対角線」の順に少しづつ締め込んでゆきます。


スピーカーユニットを取り付けたらこんなカンジです。
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この状態でも良いのですが、メタルコーンはキズが付いたり凹んだりすると修復ができないので「スピーカーガード」を取り付けて外部の衝撃からユニットを守れるようにしました。
こんなカンジです。
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バスレフダクトが正しく動作しているのか確認するために「インピーダンス」を計測してみました。
こんなカンジです。
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このグラフからバスレフダクトの共振周波数は約75Hzであることが確認できました。
ここから低域に向かってなだらかに減衰してゆきますので、40~50Hzくらいまでは実用になりそうです。

自宅システムの仲間に入れて試聴してみました。
こんなカンジです。
WP-EN06B-21



音源機器はいちばん左に映っているオーディオ専用パソコン組立キット「WP-APC3」です。
シングルボードコンピュータ「Raspberry Pi」に「タッチパネルディスプレイ」と「DAコンバータ」を組み込んだもので、USBメモリに取り込んだ楽曲データをアナログ信号に変換して出力します。
数100曲の中から聴きたい曲をタッチパネルで瞬時に選曲できるのが便利です。

アンプは小型送信管「801A」をつかった自作の無帰還シングルアンプ
このスピーカーユニットの設計者でもあるマークオーディオの創業者「マーク・フェンロン」氏はこのユニットを愛用されていて、小出力の真空管アンプでドライブされている・・・という話を聞いたことがありますのでマネをしてみました。

本機の下にあるのが米国「Klipsch」社製の14cm 2WAYブックシェルフ。
右端にあるのが米国「THIEL」社製の16cm2WAYトールボーイ。
これらの新世代スピーカーと比較試聴して本機の実力を探ります。

無理を承知でパイプオルガンを再生してみました。
「トッカータとフーガ ニ短調」の冒頭部分の超低域を信じられない迫力で再現します。
カラダ全体に感じる「風圧」さえ望まなければ充分使いものになると感じました。
(もっとも、マンションの一室では許される音量に限りがありますので風圧を感じるのは所詮ムリなハナシです・・・)

ジャズからポップスまで幅広く試聴してみましたが、フルレンジの弱点といわれる解像度も2WAY機にまったく引けを取りません。
6cmという小口径がなせる技なのでしょう。

当初はそのサイズからサブシステム用としてベッドルームなどに最適かも・・・と思っていたのですが、メインシステムとしても充分実用になる・・・と感じました。
6cmユニット恐るべし!!


このブログをキッカケに、小型・高音質スピーカーの魔力にハマッていただくことができましたら幸いです。


(記事:OGU)
更新予定:毎週木曜日(次回は8月22日です!) 

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