１３．５ 振り子の実験その３

振り子の実験の最終回。目標の60秒で1周するガンギ車ができた。前回と同じくCDの周囲にピンを並べるが、60ヶ並べると間隔が6mmくらいしかない。直径3mmのピンではアンクルの爪が入る隙間もなくなるので、直径1mmのメッキ線をピンに使った。
アンクルの爪の取り付け位置を狭めてある。
30秒で1周のものより少し微妙な調整が必要であったが、動き始めると安定して動いている。

長針と短針を動かす歯車をレゴの歯車で作ってみた。同じ軸にはできないので、長針と短針は別の軸になっている。一番下にガンギ車（秒針）があり、次に長針、一番上が短針となる。針は40歯の歯車に黒いピンをつけて目印にしてある。

ガンギ車から長針への歯車は、
8/24 * 8/16 * 8/16 * 8/40 = 1/60
長針から短針への歯車は、
8/16 * 8/16 * 8/24 * 24/24 = 1/12
最後の24/24の歯車は針の回転方向を合わせるため。

省電力化の対策をおこなった。PICのクロックはこれまで8MHzだったが、システムクロックを1KHzから100Hzに変更し、PICのクロックを1MHzにした。
ギヤボックスからガンギ車に動力を伝えるプーリーも見直しを行い、輪ゴムの滑りが少なくなるように、ギヤボックス側のプーリーを少し大きいものに変更した。

これで、単3のエネループ2ヶで連続運転したところ、丸5日間動いた。以前よりも5倍程度長持ちするようになったようである。電池を単1にすれば1ヶ月近く動く可能性がある。
これで振り子時計の基本部品の確認が出来たので、生徒が時計を作る実現方法を仲間といっしょに検討して行くことにする。

１３．４ 振り子の実験その２

前回のガンギ車は12秒で1周であったが、これを30秒で1周にバージョンアップした。
直径が10cm程度で丸いものを探し、CDがちょうど良い大きさなのに気がついた。ピンの穴位置を書くのは、プリンタでCDに印刷することにした。
元の図面はフリーの製図ソフトDraftSightで作成。JPGにした図面をCDにプリントするアプリに読み込んだが、サイズの調整がマニュアルでしかできず、目で見て位置とサイズを調整するしかなかった。

ピンは直径3mmのアクリルの棒を15mm程度の長さに切って使う。最初はカッターでグルッと周りを切って手で折る、という作業でやってみたが、カッターを1周させたところできちんと元の位置に戻ってこず、きれいにできない。仲間に相談したところ、パイプカッターという道具があることが判明。これを使ってきちんと切ることができた。
2枚のCDに30ヶの穴を開け、レゴの歯車を取り付けて、中心をきちんと合わせる。
周囲の穴にピンをさしてアロンアルファで接着してガンギ車が完成。

PICの基板は前回はユニバーサル基板にPICとモータードライバーを取り付けたものを使ったが、これだと生徒は作れない。リモコン用に作った基板を使えないか検討してみたところ、モーターは１つで方向も1方向だけなので、トランジスタ１つで駆動できることが判明。リモコン用のプリント基板に組み込んだ。

モーターは前回は小さいミニモーターを使ったが、サイズは大きいがエコモーターギヤボックスのほうが低消費電力をうたっているし、同じ条件で駆動するとこちらの方が力も強いので、エコモーターに変更した。
電池の寿命が延びるはずであるが、まだ測定はしていない。