半田とタクトスイッチ

基盤には整然と穴が開いている、半田付けの付けなおしもあり得ると想定して基盤と金属が多少しっかりしているものにした。まず方眼紙を買ってきて、基盤をトレースした、ブレッドボードくらいの大きさだったけれど、設計を描いてみるのも新鮮だった。タクトスイッチはボタンの押しやすさからすると大きめのスイッチのほうが良かった。当初arduino UnoR3で長押しを判別してモールス信号を付けたときに、タクトスイッチは回路は、シンプルだけれど、条件分岐と組み合わせることで、バリエーションが増える。タクトスイッチは指くらいの大きさで、5つ並べるとブレッドボードが一杯になっていた。方眼紙にタクトスイッチを描いてみたのは、ブレッドボードではその性質上、上と下のスイッチを横並びにする必要がある。もし、左右はブレッドボードと同じでも上下のスイッチが縦に並んだら、位置関係が相似して、コントローラーに見えると考えた。

方眼紙に端子の6つのピンヘッダーと、GNDは共通しているが、タクトスイッチそれぞれは5本の信号ワイヤーがある。GNDやそれぞれのワイヤーを最短距離で、なおかつ重ならないようにとして定規で線を引くと、意外に基盤らしく見えてきた。今回は抵抗器をESPやarduinoが代替するINPUT‗PULLUP型だったけれど、6本のピンヘッダーには、手で半田付けをする必要があり、半田ごてより半田の線が細くて困難な個所もあった。それだけに半田がくっつけば便利だけれど、だれも試したことがない分野で、関心が自然と持てたという部分もある。できればだれかと協力したり、または競ったりということも技術向上や気づかいという観点からはなくもないが、ぼくはどちらかというと普通のことが普通にできないという減点主義より、個々のコミュニケーション能力を尊重して、できるところを教わりながらもだれにでも長所があるという、フェアな姿勢でいたい。

タクトスイッチの基盤は、GNDは黒いシリコンワイヤーを想定していたが、上手く最短距離で半田付けしにくかったので、UEWの半田で導通するエナメル線に換えた、エナメル線も被覆があるところは電気が流れないので、混線を予防する意図があった。接点になる半田は針金と材質が異なるところもあり、やや多めに付けた。できれば多少がよかったが、ここのところ半田がひとりでに剥がれたり、セメント抵抗が引きちぎられたりと想定外のトラブルもあり、入念にしたかったという事情もある。変化する状況から目的通りにならず、やり直すことになっても、それだけ必要なことが見つかるいい機会にもなると前向きにとらえることにしている。

ともかくもタクトスイッチの基盤とEsp-Developer32が繋がり、いままでブラウザにボタンの画僧に貼り付けていた部分が実際のボタンになった。とはいえ、基盤がむき出しの状態で、それにあったケースは別に用意する必要がある。また、JoyStickモジュールでは、入力に対応した34、35をアナログにすることでX軸、Y軸の操作は可能になったが、操作性がブラウザほど器用にならなかったけれど、回路としては間違っていなかった。珍しい事例といえる。

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定電圧モジュールとネジ

DROK社の定電圧モジュールにはアルミニウムのヒートシンクがトランジスタに付いている。中心にはトロイダルコイルがあり、電磁誘導モジュールと共通するパーツもある。またヒューズも電流15Aのものが回路に付いている。電流と電圧の調整は可変抵抗で行うようだ。裏側にはマイクロチップが付いているところが異なっている。トランジスタを冷却するアルミニウムのヒートシンクが分厚く、特長的なモジュールになっている。で12vの電圧を上げていくと、電磁誘導モジュールの出力もそれに伴って上がり、パウンドケーキ型の容器の温度も上がりやすくなった。とはいえ容器の蓋は依然として必要で、段ボールをダクトテープで補強して内側にアルミニウム拍のテープを付けた。また温度計を入れる穴を空けてある。温度計は段ボールをダクトテープで補強すると温度計が固定されるようになった。アルミニウムを薄く伸ばしたアルミホイルなどには熱の伝えやすさの他に、放射熱という赤外線を反射する性質があり、魔法瓶のガラス瓶の内側にアルミニウムがコーティングされていたり、ジャガイモのホイル焼きのようにアルミニウム拍で熱する対象を包み込むと効果的に作用するようようだ。20vまで昇圧するとヒートシンクが熱くなってきたので、扇風機をあてて熱を冷やそうとする。誘導加熱以外にもトランジスタが熱くなることがあり、その部分にヒートシンクがあてがわれているが、扇風機でヒートシンクに風を当てると効果的になる。

ホームセンターで眼鏡用のネジがあった、現状使っている眼鏡と以前に使っていたメガネのフレームのネジが小型のドライバーで回して取り外すことができたが、ネジが3年ほどたって錆びていた。メガネのフレームはそのまま使えそうだったので、眼鏡用のネジに付け替えることにした。ところが、現状の眼鏡がホームセンターのネジより一回り太いネジだった。新しい眼鏡と古い眼鏡のネジを入れ替えて試して見てネジが入ったのは、ネジが錆びて細くなっていたからだった。眼鏡のレシートや購入履歴は眼鏡ケースに入っていたので、ネジを眼鏡ショップで修理していただいた。ネジにはドライバーがまだ使えるようになっていたが、ネジ自体を交換してフレームを修理することを思い付いたのはホームセンターに眼鏡用のネジが見つかったからだった。フレームが固定されたことで、メガネがずり落ちることが改善された、付け替えた前のネジも一応眼鏡ケースにしまっておこうと思う。現状の眼鏡のネジは眼鏡用のネジより一回り太いけれど、同じようにフレームと固定されてネジのゆるみが改善された。

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電気二重層キャパシタと原風景

電気二重層キャパシタが届いた。キャパシタ部分は単一電池より一回り大きく、それでいて軽い。電極は銀色の穴で、測ってみるとM5のボルトがそこに入るようだ。半田付けをすると熱で基盤が痛むこともあるので、ネジで物理的に接触させることにした。ネジを締めれば電気が流れ、ネジを緩めれば手でも外すことができる。そんな当然のことでもネジや金具といった物理的なものと、プログラムなどの論理的なものを組み合わせる場合は珍しいものになっている。

ホームセンターでは、透明なプラスチックのネジと丸型端子があり、電気は丸型端子が通して、プラスチックの部分は電気を通さないように計らった。そこでは、ビニール袋一つに収まるくらいだったので、そこまで存在感がなかったが、M5ネジはネジの中では比較的太い、材質が金属でないプラスチックでも太さは変わらない。今の所圧着用のペンチを持っていないので、その間は半田をつけることになった。端子が比較的大きいので、60wの大型の半田で対応する。当初はリチウムイオン電池だけに大出力の半田が必要だと思っていたが、半田でくっ付けられるものに幅ができたことで可能性が広がってくるかもしれない。端子と端子同士でなく、端子とネジがつく金具に何か接着剤でもくっ付けられると、動いても動かなくても意味合いが深まってくる。

キャパシタの容量は、直列にすると電圧はその和になるが、電流は分母になって、半分になるという。抵抗器の分圧と似ている。容量はファラデで、電圧に比例して徐々に容量が増えるものの、詳しくはグラフにすると分かりやすそうだ。とある空間でボールを投げたとして重力などの影響を受けて直線でなく放物線になる。それはおそらく二次関数だけれど、それをイメージしながら、手の動きを少しずつ変えていったり、何かに合わせたり、何かを目指したりすることも体験としては持っていたい。

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DIYの接ぎ手

風力発電キットに工夫を施してみる、また同時にキーワードを選んで概要をつかもうとする。プロペラは11枚ついている。磁石の重りを付けて、弱い風の時でも遠心力で回転が確保されるようにすることと、磁石の反対の極を近づけると、その反発力から自動でプロペラが回ることも試してみるもことも視野にあった。ともあれ重さ数グラムの磁石は文房具売り場にあったけれど、かといってプロペラを傷つけずに、元に戻せるように模型用の接着糊、ピットマルチ2を使うことにした。これはかつて雑誌のペーパークラフトを組み立てるための糊で、通常のノリより粘着力はあるけれど、乾かすと擦っただけで剥がれる。かつてはスマートフォンの保護フィルムがポケットから出し入れしているうちに剥がれてきたときに、その部分だけ糊付けしていたこともある。また、ハンドスピナーに重りを付けて、回転数を変化させようと試行錯誤していたときにも使っていた。重りを糊付けしてみると、ある程度の回転ではくっついたままだったが、扇風機で強い風を当てると、遠心力で磁石が勢いよく外れる、そこでまた慌てて付け直す、糊だけでは心もとなくなって、ホットボンドを追加して使うと、磁石とプロペラがくっ付いた。プロペラに息を吹きかけるだけでも、回転するようにはなるが、最大の回転数がプロペラがやや重くなったためか上がらなくなった。また軸がやや対称でないためか、ブレるようになってきた。プロペラをベランダに出してみると、向かいのビルとの間の風が吹いてくるとプロペラがまわり出す、植物の葉が風にそよいでいるタイミングはそれほど多くなく、風はあまり吹いていなかった。

風力発電にこだわらず、手動でクランクを回してスマートフォンやリチウムイオン電池が充電できるくらいのモーターを選び、軸のサイズを諮った上で、金具とボルトとナットで固定する。そういうアイデアもありかもしれない。色々なものが自動化する中で、モーターの仕組みはあまり変わっておらず、ベアリングは依然として必要とされる。モーターはDCモーターであれば、電気を流すと出力をだす一方で、電気を微弱に発生させているという、しかしながら発電用には回転数が大きく、コイルと磁石が同心円上に配置されている必要がありそうだ。まるで、水車や車輪の仕組みと似ている。車輪を改良しても、その機能は変わらない。技術革新が起こりにくいとされているが、実際に車輪が造られている様子を見ることが珍しくなった。車のタイヤであればゴムで表面が覆われて、それがアクセルとブレーキの効きをよくしている。

まずは発電より、クランクを手で回したり、風に応じてモーターが安定して回ることを念頭において見る。また、モーターは円筒形をしているが、何かの面に固定すると安定してくる。そこではダクトテープを巻くと、モーターが用途に応じて外見が変わってくる。

モーターには軸の太さが微妙に異なる。風車と別のDCモーターに付け替えようとすると軸の太さが違って、付けられなかった。子供の頃のミニ四駆には、モーターに歯車がついていたが、それをベルトやシャフトに付け替えることで、工夫の幅が広がるかもしれない。ポーランドの軽自動車は、ドライヤーを動かすくらいの電力で動くという、そのかわり最高速度はあまり早くないが、もしかしたら公道では制限速度があり、それに合わせた効率的なモデルとして残されているのかもしれない。そこではシャフトの幅が違った場合は、金属の筒で接ぎ手をして、ギアボックスには鉛で効きをよくしている。ドイツのPhocos社のソーラーチャージコントローラーが、ポーランドにはamazonで売っていないモデルも並んでおり、シンプルな回路と、最小限の消費電力が、もし自家発電をするとすれば機能的に見えてくる。もし自動運転が普及すれば、仕組みからでなく、映像で一覧する情報が増えることが予想されるが、それを表示するのはHDMIケーブルのディスプレイか、USBケーブルと角丸の平たいiPadのいずれかの選択肢しかない、技術博では紙のように曲がるフレキシブルディスプレイがあったけれど、最近ではガラスを薄く丈夫に、LEDをより明るくという効率化が図られている。それによって、プロダクトの形がまるで、継ぎ足しで熟成・改良される料理のようになっている。

社会が便利になっても、必要なことは返ってアナログになるのかもしれないが、そういった中でも多少の反発があったとしても、変化に応じて改良が自分にできればと思っている。もし身の回りのものにネジがあれば、そこから調整の目的を掴んでいける。ネジやボルト、モーターがバーチャルで、同じ形をしていても、その理解や応用が先回りすることもあれば、やはりある部分は段階を踏まえないと実体化しないというジレンマもある。モノが沢山あっても、DIYの精神とノウハウを生活を充足させるだけでなく、自分なりに仕組みを明確にしていきたい。