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先日,ゾートロープについての質問をいただいた。
考えてみると,ゾートロープ製作後の改良(というか改造)について,全然公開してこなかったので,これをきっかけに主な改良(改造)をまとめておきます。
質問をくださった方,ありがとうございます。

モーター強化

最初,円盤を回転させるモーターに42mmのステッピングモーターを使っていたのだが,やや力不足で重い円盤を回せないという問題が出てきたので57mmの大型ステッピングモーターに交換した。しかし,モーターが大きくなったので,モータードライバーもL6480を使ったドライバーに交換,取り付けのアルミチャンネルも大きなものに交換とけっこうな大工事になった。結果は,アヒルが90匹も乗ったフィボナッチアヒル円盤を180rpmで楽々と回してくれる力持ちになって大成功だった。

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モーターの左にあるのがL6480ステッピングモータードライバー,右はストロボ用光センサー

ウレタンベアリング

円盤の周囲を支えるローラにホームセンターで買ってきた樹脂ベアリングを使っていたのだが,予想外に音が大きいので,ウレタンベアリングに交換した。こいつは,普通の金属ベアリングの外周にウレタンを巻いたもので,走行音と回転音の両方が小さいというメリットがある。
1個約1000円の値段に目をつぶって交換した効果はなかなかのものだったが,MFTは会場内がうるさいのであまり関係がないという結果に終わってしまったのが残念。

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使われているベアリングはNTN製だった。

紫外線(?)LED

フィボナッチアヒルのために買ったアヒルは紫外線で光る蛍光アヒルだという事に気がついたので,ストロボをUVストロボに変更することにした。最初,できるだけ波長が短い方が良く光るだろうと思って高価な波長365nmのLEDを注文したのだが,アヒルの光り方が弱い。不良品をつかまされたのかと思ったのだが,郵便物の宛先バーコードやお札の日銀印などは気持ちよく光るので不良品ではないようだ。
そういえば,紫外線に近い紫の可視光の405nmのLEDでも良く光ったのを思い出して,410nmのLEDを改めて注文して交換したところ,今度は大成功。きれいに光った。
恥を忍んで白状すると,この件で「蛍光」というのは,ある波長の光を吸収して,それより低エネルギー(長波長)の光を放出する現象のことで紫外線に限ったことではないという事を初めて知った。どうりで青の蛍光マーカーがないわけだ。

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プラスチックレンズには紫外線の透過率が悪いものもあるということで,レンズでなく反射鏡にしたのだが,使ったのは可視光の紫ダイオードだったので無用な心配だった。

ストロボ増灯

UVストロボにしたとき,アヒルの蛍光だけでは明るさが少なかろうということで,ストロボをそれまでの3WパワーLED3灯×2から3WパワーLED3灯×3へとパワーアップした。
LEDを増やすにはLEDドライブ回路も増やさなければならないが,今までのドライバー1回路分のスペースと周辺の空きスペースを利用して,なんとか2回路分のドライバーを押し込む事ができた。

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左が元の1回路分のドライブ回路,右が今回作った2回路分のドライブ回路。

ストロボ発光間隔マニュアル制御

ふつうのゾートロープでは円盤の回転とストロボの発光間隔を同期させる必要があるので,くまモンゾートロープでは円盤の裏に付けたマークを光センサーで読み取って,ストロボの発光タイミングを決めていた。
しかし,フィボナッチアヒルは発光間隔を自由に変えて,同期をずらしたり,同期する列を変えたりして面白がるのがポイントなので,マニュアルで発光間隔を帰られるようにする必要がある。ちょっと面倒な仕事になるかと思ったのだが,光センサーの信号の代わりに適当なパルスを入れてやればすむ事だった。そんなわけで,おなじみの555を使った発振回路を作ってダイアルで発振周波数を自由に変えられるようにした。

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発振回路は来場者に操作してもらって,自分は楽をするという作戦。

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中はいたってシンプル。

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今回は,振動で水滴を切る方法から離れて,ホース内の水流そのものを脈流にして水滴を作る方法を考えてみた。
ピストン式の水ポンプを使えば,何もしなくても水流に脈動が生じるので都合がいいのだが,一秒間に数十回もピストンを動かすようなことは無理だし,今どきの小型ポンプはほとんどが回転式になっている。
ということで,空気を送り出すことはせずに空気の脈動だけを生じるように改造した観賞魚用のエアーポンプからの脈動(圧力変動)を水流に加えて,水の脈流を作ることにした。
キーデバイス(?)はこのT型ジョイントで,Tの一方から水流,もう一方から空気の脈動を加えると,残りの口から水滴が発生するという作戦だ。

観賞魚用のエアーポンプは,こんな感じで電磁石でゴムのカップを動かして,空気を送り出すようになっている。

エアーポンプを動かす電磁石には商用電源がそのままつながっているので,東日本では1秒間に50回,西日本では1秒間に60回,空気が送り出されるのだが,圧力の変化だけが欲しいのでポンプの吸気口をふさぎ,吐出口は弁を撤去したうえで口径を大きくした。

実験結果はこちらの動画の通りできれいな水滴が生じている。

この動画では水滴がものすごくゆっくり上に上がっているように見えているが,ストロボの発光間隔にゆらぎを生じさせれば,水滴がいつまでもふわふわと漂っているように見える「はず」だ。
次はストロボ改造だ。がんばるぞ。

水滴パルス2018年バージョンは装置の小型化を目指している。

従来版は振動スピーカーでホースに振動を与えて水流を切ることで水滴を発生させていたが,今回は振動スピーカーの代わりに振動モータを使うことで水滴発生部を小型化できないかと考えて実験してみた。

仕掛けはいたって簡単,逆向きに回転する2つの振動モーターをアクリル管に固定し,管の中にホースを通して水を流すというものだ。

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適当に作って適当に実験したのがこちらの動画。

ストロボの速度をまじめに調整していないのが問題だが,それなりに水滴が出ている。

しかし,課題も出てきた。

  • 振動数(=モーターの速度)を細かく制御するのがたいへん。(フィードバック制御が必要)
  • 前項に関連して,振動数をそんなに下げられない
  • 振動モーターの耐久性に疑問がある(携帯のバイブレーター用のモーターを何時間も連続して回すのは心配)

ということで,振動モーター作戦は今一つという結論になった。水滴パルスと振動モーターの同期を一緒に見られて面白いのだが,しかたがない。次はポンプを使って,ホース内の水流を脈流にする作戦を試してみる予定だ。

 

8月5・6日に開かれるMaker Faire Tokyo 2017のブースが決定しました。

今年は,去年までの西ホールとちがって,東7・8ホールでの開催になりますが,私たちのブースは東7ホールのC-02-01で,東ホール入口からまっすぐ進んで,ホールの中ほどに位置するようです。

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皆様のご来場をお待ちしています。

 

 

8月5・6日に東京ビッグサイトで開かれるMaker Faire Tokyoへ出展できることになりました。

出展物は,おなじみの水滴パルス,フィボナッチアヒルのゾートロープ,ストロボによるスローモーションなどですが,当日まで突貫工事をがんばります。

皆様のご来場をお待ちしています。

 

LEDストロボの超スローモーション撮影の被写体に振動を与えるため,初めは振動モーターの利用を考えた。
携帯用の振動モーターは力不足が目に見えているので,もう少し強そうなものを探すと中国の通販で模型用の130モーターを利用したものが見つかったので,さっそく入手して試運転。
しかし,台はピクリとも動かない。これでもまだ力不足のようだ。
ということで,振動モーターの利用はさっさとあきらめて,モーターで台を直接回すという力技に出たのが2つ前の記事だが,振動モータについて調べていると,2台の振動モーターを並べて固定し逆方向に回すと,2台が同期して回るという記事が見つかった。

面白そうなので,適当な板に2台の振動モーターを並べて実験したが,同期する様子は全然なくて,2台が勝手に回っている。モーターの振動方向には自由に動けるように板を上からつり下げてみてもアウト。


そんな力がないのならと,両面テープで2台を直接貼り合わせて手持ちで実験してみたら,やっとのことで同期した。


どうやら,2台の振動が互いにダイレクトに伝わることと,モーターはある程度自由に動けるように柔らかく固定することがポイントのようだ。
同期したから何かに使えるということもないけど,とりあえず面白いものを見られて良かったということにしておこう。

フィボナッチアヒルゾートロープのちらつき改善のため,モーターの回転数を150rpmにあげてみた。回転数を上げれば上げるほど,ちらつきが少なくなるはずなのだが,ステッピングモータードライバーの設定がむずかしくて,なかなか思い通りに上げられない。さらに,あまり上げすぎると遠心力でアヒルが飛び出してしまう不安もあったりするから,困ったものだ。