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小型のターンテーブル式実験装置を作ろう　牽引力棒とエンコーダパターン

　小型のターンテーブル式実験装置を工作しています。今回は、ハード工作の最終段階として、牽引力棒の工作と回転速度計測用のエンコーダパターンについて報告します。

 

■ 牽引力棒の工作

　走行する動力車を１ヶ所にと留め置き、かつ、その時の牽引力を測定するために、カプラーと連結できる牽引力棒を工作します。また、動力車に電力を供給する給電線として、動力車と測定ユニットの間と、安定化電源とユニットの間を結ぶ線も同時に工作しました。下の写真。

　カトーカプラーNをプラバンに針金で括りつけて動力車のカプラーと連結する部分とした。　そして、反対側はプラバンにΦ1.0mm の穴を開け、拡大レバーの先端のピンと連結出来るようにしている。そして、これらは角材に接着して牽引力棒とした。

　動力車への給電部分は、0.1mm のリン青銅板を使って電極とし、細いポリウレタン線を使って給電線に半田付けしている。動力車は千差万別の構造をしているが、薄い電極板であれば、どこかの隙間に差し込むことが出来るのである。

　この方法は、以前も採用した方法である。

 

■ 試しに走らせてみよう

　組みあがった測定ユニットの回路チェックはまだ実施していないが、工作した装置が本当に機能するのかふあんであったので、動力系の機能チェックとして、まず走らせてみた。その状態を下に示す。

　安定化電源から電力を供給し、ターンテーブルを無負荷状態にして走らせました。わくわく、ドキドキしながらスイッチをONすると、意外にも簡単に走り出しました。供給電圧をいろいろ変えてみたが、速やかに反応し、暫くは見とれていました。

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　順調に機能することが確認できたので、次なる作業に不安無く取り掛かることが出来ます。

 

■ エンコーダパターンの工作

　ハード工作の最後として、回転速度計測用のエンコーダパターンを工作した。まず、パソコンにて右に示すパターンを作図した。高価なイラストレータでは簡単に作図できるとの事であったが、自分が使っているFireworks MX2004 では、手間取ってしまったが何とか作図することが出来た。

　我がプリンターではA4版しか印刷出来ないのでA4白紙にこのパターンを印刷した。用紙の大きさより90°分しか印刷できなかった。また、最初は解像度 300dpi で印刷するも、パターンの端部のギザギザが目立っていたので、600dpi に上げ、パターンを縮小印刷した。図形のサイズは、4196 x 4228 ピクセルである。

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　このパターンを貼り付けるテーブルの裏側に、切り取ったパターンを貼り付ける目印として、４等分の線と外側と内側よりすこしズラシて円を描いた。下左の写真。

　そして、のりで貼り付けた状態を下右にしめす。

　下左の写真にパターンを拡大して示す。パターンは紙の上に印刷したので、センサ等がこすれると破れたりかすれたりする恐れがあるので、のりが乾いたら艶消しのトップコートを吹き付けて、表面を保護する予定である。

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　こうして、最終工作はまもなく完了する予定であったが、思わぬミスに気が付き、その後の工作は保留することとなったのだ。そして、いろいろな疑問やアイディアが出てきたので、取り合ず列挙してみよう。

  1. 割込み処理が実施できるポートは？　・・・・・・・・D２とD３ポートのみである。NG！　レジストリをいじると出来るとのことであるが、ヤバそうである。回路の修正が必要である。
  2. 円盤回転とモータ回転の二つの割込み処理は出来るのか？　・・・・・・・・未経験！
  3. 円盤の回転パルスは、モータの回転パルスに比べて、およそ一桁少ないので、処理方法は可能だろうか？割込み処理が干渉しないか？
  4. 円盤のパルスは少ないので、10パルス数えた時間から計算すると良いかも知れない。
  5. 待てよ！　何もマイコンで10パルス数える必要もないはず。円盤からのパルスを10個分ほど少なくして、パルス間の時間を測ればよいではないか！この方がスケッチも簡単だし・・・・・！　昔はどうしたの？
  6. 以前の有線式の測定では、測定ゲート通過時間から車速を計算していた。そうだ、ゲート方式に習えば 割込み処理は必要無いし、モータの回転数計測は以前の方法のままでよいのだ。
  7. いや、固定側に二つのセンサを設け、円盤の一つのパターンが通過する時間を計測する手もあるぞ！、すると円盤のパターンは、円周上で４個程度でよいのだ。さらに、パターンの間隔は測定精度に影響しないので、その精度は必要なくなるぞ。
  8. でも、せっかく工作したパターンを生かす手は無いのか？　白い部分をマジックで黒く塗りつぶす手もあるぞ！
  9. 幾つの部分を塗りつぶせばよいのか？　円周上で均等に出来るのか？最後に数か合わなく恐れもあるぞ！
  10. ・・・・・・頭が混乱中です。

　工作を始める前に、処理ロジックを充分に検討しておく必要があったのであるが、手抜き工作のつまずきがここに現れてしまったのである。

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　さて、どうしようかな？・・・・・・・・・・・・・・・・・・。

 

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2023/9/24