小型モーターカープロジェクト

スマイル１号：リミット回路を搭載した＆コースを走行した

・電池が持たない。 ＆　まっすぐ走るだけだと寂しい
数十秒走らせると電池がなくなる。現象から、原因を推測したので、
モーターに流れる電流にリミットをかける(決まった電流以上は流さない)事にした。
それから、直線走行は飽きたので、円のコースをコースに沿って走らせる事にした。


・電池が持たない原因？
数十秒の走行で停止。電池を放って置くと何故か復活する。
「CR2032」をググると仕様のページがあり、特性に「ショート後の開路電圧変化」の項目があった。
という事は、電流が大きくなり過ぎると、残電力にかかわらず、電圧がさがってしまうという事だ。
それで、すぐに動かなくなるんだな。で、数分放って置くと復活するのも納得。
対策すべく、トランジスタを使って、電流リミット回路を作ることにした。

・部品
以下が今回使った部品だ。
(尚、今回から、ビニル線・半田・リード線等は、部品表にいれない事にした。)


　　品名　　
　　数量　　
　　入手先　　
経費

トランジスタ 2SD1128 hfe=700
２個
秋月電子 3個\100
\67
ダイオード 1N4007 整流用
２個
秋月電子 20個\100
\10
抵抗 10k[Ω]x4
４個
(?_?)
\40



・回路
今回の回路図は次の様になる。



簡単に説明をします。



Ｑ：トランジスタ 2SD1128 (hfe=700）
　この回路の主部品。トランジスタというのは電流増幅器、今回の場合、
　Ic ≦ hfe x Ib
　　　　(Ic:コレクタ電流 Ib:ベース電流 hfe:電流増幅率)
　という性質を利用します。言葉で言えば、
　「Ibのhfe(=700)倍の電流以上はIcに流しません。」
　ということです。

Ｒ１：ベース電流を決める抵抗
　モーターに流す電流を決めます。


Ｒ１が繋がっている端子が、Ｑ１のベース端子で、

うーん、電流はどこら辺がリミットかはよく分からんけど、とりあえず、200[mA]にした。
ｈＦＥ











モーターとタイヤ
コイン電池と端子


-- 2005/09/07予定 -->




8/28 いきなり登場：スマイル１号

・モーターカーを作る事にした。
いろんなサイトを見て、小さいほうが可愛いとおもったりした。
現品.com(通販)とダイソー(１００円ショップ)で、部品を調達。

・まずは、モーター。３Ｖ試験
テストにつかう電池ＢＯＸは、ダイソーのＬＥＤ２０個ランプの奴を
つかっているのだが、うまくできない。１年くらいたったが、配線が
切れそうだ。スライドスイッチも電圧降下が0.5Vもあるほど劣化。
スイッチは外して、電池スナップに新しいビニル線を半田した。
いらない話はおいといて、W1268D-5 は無負荷で、回ってくれた。


・回路
なかなかできないと、飽きるので単純に動かすことを考えた。
というわけで、小学生レベルの回路で、一丁前に回路図です。



スマイル１号：回路図  得意のペイント書きです。



・部品
材料費はほとんどかかっていない。少々しか使わない物は、今後使うと思えば、安い物。
使った分量だけザッと計算すると￥４００くらいです。
貧乏性だね。(でも通販は送料があるから経費はもっとかかっているけどね。)


　　品名　　
　　数量　　
　　入手先　　
経費

ユニバーサル基板Ｂタイプ 
１／２枚
秋月電子
\55
薄長型DCモータ W1268D-5
２個
現品.com 単価８０円
\160
水道補修用コマパッキン
２個
ダイソー ８個１セット
\25
アクリル板 厚さ2[mm]
少々
ダイソー　Ａ４サイズ
\10
針金 φ1.6[mm]
少々
ダイソー 13[m]
\10
半田・リード線・ビニル線
少々
(?_?)
\20
両面テープ・瞬間接着剤・ホットボンド
少々
ダイソー
\10
コイン型マンガンリチウム電池
CR2032 3.0[V]
１個
ダイソー
\100



・取り付け
タイヤは水道蛇口補修用のゴムパッキンです。
ホットボンドで、針金をタイヤの軸にしました。(ホットボンドは糸を引いて苦労した。)
小型モーターは、6x8x20[mm]サイズ。
ユニバーサル基板に両面テープでつけて、リード線を巻いて、リード線をユニ基板に半田して固定しています。
コイン電池は、針金を加工して作成。
基板裏に半田して、表ではさむようにしてプラス端子としています。マイナス端子は、基板の表にリード線を
ちょっと浮かせて這わせています。リード線のテンションで挟んでます。スイッチはありません。
タイヤ軸受けは、アクリル板を加工。
アクリルカッターで小さく切り、ハンドドリルとヤスリで穴あけ、瞬間接着剤でユニ基板に固定しています。
（寸法精度は結構わるく苦労。瞬間接着剤はあちこちに垂れて大変な事に・・。)
軸抜け止めは、ナットを瞬間接着剤で止めました。(リード線の軸受けやφ３ボルト軸など、色々試しましたが、
どれもうまくいかないので、この方法に落ち着きました）
前輪は、（輪はおかしい）リード線を
半円を作って立てています。床に滑らせます。






モーターとタイヤ
コイン電池と端子

↑クリックでちょっと拡大








表
裏
車軸



・メカ
駆動は、タイヤの円周にモーター軸を当てて、ギアなしで回しています。(ギアって
高くねえか？)空回りしないように、タイヤの軸受けの穴を縦長にして隙間を持たせ
て、車の体重が、軸からタイヤへかかるようにしています。タイヤとモーターの位
置関係は、色々考えましたが、位置精度が出ないので、垂直に配置しました。

　減速比＝モーター軸径：タイヤ径＝φ0.9[mm]：φ20[mm]≒ 22.222

また、左右独立駆動です。でも、同じ電圧をなので、ストレートオンリーです。(実際は少し曲がってしまいます）
片方にのモーターとＧＮＤの間に抵抗をいれるときっと曲がるでしょう。


・走行
実際に走行させると思いのほかうまく行きました。
１メートルスプリントは、２秒３１です。

　速度 = 1/2.31[m/sec] 
　　 = 3.600/2.31[km/hour]
　　 = 1.558[km/Hour]
　　 = 約１．６[キロメートル/時]

これを軽自動車規格(全長3.40[m]以下)に換算すると

　体感速度 = 速度 * ( 軽自動車全長 / スマイル一号全長 )
　　 = 1.558 * (3400 / 74)
　　 = 71.584[km/Hour]
     = 約７１キロ（って、スピード違反じゃん！！）

というわけで、↓がその動画です。画質ワルっ！

↓クリック（動画再生プログラムが必要です）


AVIファイル 443KB

尚、床に新聞が置いてあるのは、「新聞紙の対角線は約１メートル」という僕的トリビアです。


(追記)
タイヤ円周は、１０円玉を４枚持ち上げる力がありました。

起動トルク = タイヤ円周の力 / 軸半径
　= ( 4.5[g] x 4[枚] ) / 0.045[cm]
　= 0.04[g-cm]

とても、大雑把な数値ですので、参考程度にしてください。
(将来的には、小型モーターの性能を計測できるようにしたいな。)










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