１３．３ 振り子の実験その１

静大のものづくり教室の教材用に振り子時計を検討することにし、振り子を作って実験してみた。ガンギ車とアンクルは生徒が自作できるものとする。
仲間が静大の先生が考案した振り子の資料を発見してくれたので、それを試してみた。

ガンギ車は、棒を円周上に12ヶ並べたもの。紙パックを2枚丸く切り、12ヶ穴を開け、プラスチックのスペーサーを両側から挟み、ビスで取り付けた。レゴの軸に取り付けるため、レゴの歯車を内側に固定してある。
アンクルは、爪の位置・角度を調整できるよう、レゴのパーツをビスで止めて作った。振り子もレゴで作ってある。1秒で1往復する長さに設定。

駆動は錘を使うのが一般的だが、ひもがすぐに伸びきってしまう可能性が高いので、モーターで駆動することにした。以前作った自動巻き時計用ネジ巻き機で使ったPICの基板とタミヤのミニモーター低速ギヤボックスをそのまま使う。
ガンギ車にはレゴのプーリー、モーターにはタミヤのプーリーをつけて、輪ゴムで駆動する。

振り子が一定の振幅で振動するようにモーターを駆動するPWMのデューティーを制御するため、振り子が振り切った位置で動作するスイッチをつけた。振り子がスイッチに触れたら振幅を小さくするよう、PWMのデューティーを小さくし、スイッチに触れずに戻ったら、振幅を大きくするよう、PWMのデューティーを大きくする。

これで実験してみたところ、結構うまく動く。アンクルの調整が微妙であるが、うまく動く位置を見つけると安定して動くようである。
単3のエネループ2ヶで動かしてみたところ、24時間くらいで止まってしまった。モーターが回りっぱなしだし、ガンギ車が1秒間に5回転するので、かなり効率が悪い。省電力に向けて改良が必要。