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文系の伊藤さんと電気の話

電気製品は電子部品のかたまり!
電子部品を組み合わせれば、自分でも電気製品が作れる!?

 先日クオーツ時計に触れました。電波時計がなかった頃、クオーツ時計はどうやって正確な時間を目指していたのでしょう?

 グーグルによると、クオーツとは「電子ショックによる水晶の発振。また、それを利用した時計」とあります。クオーツ時計の主役は水晶です。水晶に交流電気を加えると、振動します。しかも振動する間隔が正確です。ですから信号を出すタイミングの正確さが要求されるマイコンにも使われます。例えばIchigoJamのスイッチの左隣には、「12.000」(12MHz)と書かれた水晶(クリスタル)が使われています(略称は「XTL」)。

 時計には、32768Hzの水晶が使われます。端数が付いていて、とても1秒を取り出せそうにありませんね。ところがこの信号を「分周回路」という、元の周波数から別の周波数の交流をつくる回路に何回も通すと、1Hz、つまり1秒に1回信号を送れるようになります。あとは時計の本体部分に信号を送れば、誤差の少ない時計のできあがりです。


参考文献:福田務『初めて学ぶ電子回路入門ビギナー教室』オーム社

 IchigoJamやmicro:bitを扱う工作がありませんでした。マイコンBASIC Magazineはあります。そんな中から記事をみていくと・・・。


◎ホーンスピーカーの製作とアンプの改造
 簡単なスピーカーで楽しいのは、吸音材選びです。吸音材でスピーカーから鳴る音が変わるそうです。記事では綿やグミキャンディが紹介されています。完成されたスピーカーのケースを変えるのですから、難しいところはないはずです。


◎Raspberry Pi + HSPで始めるプログラミング
 驚きました。HSPはBASIC言語がベースだそうです。いままでプログラミングリストを見て「BASICらしくもないし、Cらしくもない。独特な言語だ」と思っていました(P119にもリストが載っています)。大昔からゲームを作る人が使ってきた言語なので、「ゲームを作りたい」と思ったら記事に目を通す価値があると思います。


◎電脳タップの製作
 予算がかかりますが、安全な電子工作のためには、電源部分に「USB電源タップ」を使わざるを得ないのです。直接100Vの電気に触れなくて済むので。直接100Vの電気を扱うのなら、ソリッド・ステート・リレーを使うのでしょうが、それは電子工作マガジンの趣旨とは反するのでしょう。
 

 電波時計が家庭に入り込むようになりました。電波なので、電波さえ届けばどこでも正しい時刻が得られて便利ですが、その電波はどこから来ているのでしょう?

 

 「電波時計 場所」で検索してみると、国の機関である「情報通信研究機構」のページが出てきました。

 

 電波の発射場所は2つあって、一つは福島の「おおたかどや山標準電波送信所」、もう一つが佐賀の「はがね山標準電波送信所(60 kHz)」です。

 

 このうち「おおたかどや山標準電波送信所」で一時期大変なことがありました。福島第一原子力発電所の爆発によって人が立ち入れなくなったので、遠隔操作したことがありました。そのため電波が止まることが多々ありました。

 

 それで心配で仕方がないのが、家の時計のほとんどを電波時計に入れ替えた、うちの母です。時刻の更新が上手くいかないと不安になって「電波が入らないのはどういうことなの? 説明しなさい!」と言って私を困らせたものです。

 

 電波が受信できない電波時計は、クオーツ時計と同じように動きます。ですから1日電波が受信できなかったからといって、1日に1秒も2秒も時刻がずれることは考えにくいのです。

 IchigoJamにはセンサーが内蔵されていないので、外から付けてくる必要があります。

 

 まずは暗さを測りましょう。CdSセルを使います。IchigoJamは電圧を数値化できますから、分圧の法則を使えば暗さを数値化できそうです。そのためには抵抗器が必要ですが、これは前に触れたので、そちらに譲ります。

 

 次は揺さぶりです。Micro:bitのような加速度センサーではなく、もっと簡単なもので十分です。ジャイロセンサーで、いけるのではないでしょうか?(秋月電子通商 通販コード:K-04912)。リンクした商品にはセンサーが2個載っていますが、簡単にするために、センサーを1個使います。詳しいつなぎ方は、商品の説明書に書いてあります。

 

 CdSセルをANA2、ジャイロセンサーをANA3につないだら、プログラミングです。

 

 

10 A=0

20 IF ANA(2)>XXX THEN GOTO 30 ELSE GOTO 20

30 A=A+ANA(3)

40 WAIT 10

50 IF A<> ANA(3) THEN GOTO 60 ELSE GOTO 50

60 FOR I=1 TO 100

70 LED 1 : WAIT 10

80 LED 0 : WAIT 30

90 NEXT

100 GOTO 20

 

※「XXX」の部分など、数値は実際に合うように調節してください。

 

 

 うーん、これだと30~50行で揺さぶりを測るときに、光の点滅が途切れてしまいますね。100回点滅させます(60行)から目立たないとは思いますが・・・。要改善です。

 自転車を買ったら、後ろの反射板にこんなライトが付いていました(透明でよく見えませんが)。

 

 

 このライトのすごいところは、周りが暗くなるだけでは、点かない点です(駐輪場でライトが点きっぱなしでは、電気の無駄ですからね)。暗くて自転車が走っているときだけライトが点滅します。

 

 ではどうして走っているときだけライトが点くのでしょう? ここで想像を膨らませます。自転車が走るときは揺れますから、この揺れをライトが感知しているのではないでしょうか?

 

 次にマイコンを選びます。これはmicro:bitが一番便利でしょう。暗さの感知・揺れの感知・LEDと、欲しい性能が全て揃っています。

 

 まず揺れの感知から。これはmicro:bitに加速度センサーが付いているからです。論理ブロックと「ゆさぶられた動き」ブロックを使えば動かせそうです。

 

 次は暗さの感知。これはLEDが感知できます(赤や黄色などのLEDは、光を受けて電気を作ることができます)。これは論理ブロックと「明るさ」ブロックを組み合わせることになりそうです。

 

 最後にLEDの点滅。「LED画面に表示」ブロックと「一時停止(ミリ秒)を組み合わせれば、できそうです。

 

※数値は適当です。実際の暗さ・点滅間隔に調整してください。

 

 意味は「揺さぶられたとき、もし辺りが暗ければ、LEDを点滅させよ」となります。

 

 このように、身の回りの物をもしマイコンで再現できるとしたら? と考えてみると、楽しいかもしれません。