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エネルギー変換、回路設計のための教材

今週末は、エネルギー変換と情報に関する技術の基礎講座を1日で行うことになっている。
受講者はほとんどが技術の授業を始めたばかりの若い先生なので、開発も含めて学んでもらえるように教材を考えていた。


まずは基礎実験。
エネルギー変換効率に関わって、LEDと豆電球の消費電流(電力)を比べられるようにブレッドボードで実験する。


豆電球は2.5V用なので、そのまま5Vにつなげば明るいけれどすぐに切れてしまうだろうから、セメント抵抗を直接つけて使うことにした。
(結局、これではくらすぎるので、5Ωのセメント抵抗を注文して使うことにした。)



これは超高輝度白色LED。
LEDだと30mAなのに、豆電球は390mAと10倍以上の電流が流れる。
結局、LEDも黄色を使い、ほぼ見た目は同じくらいの明るさになった。


実験用のスイッチを考える。
ココナッツの余った穴あき基板に回路図を印刷した紙を貼り付けてつかうように考えた。

できあがったのはこんな感じの部品。しかし基板の面積が大きすぎてちょっと邪魔になる気がする。

ブレッドボードに並べてみたところ。ブレッドボード自体も一番小さいものを使っているので、やはりスイッチが場所を取り過ぎる。


今回の受講者は7名なので、材料を箱に入れてセットし始める。右側の写真はブレッドボードの中身。

スイッチは、回路記号をあきらめて、できるだけ小さい基板で作るようにした。

スイッチをはんだづけして、その下側にピンヘッダを1つずつ切り離して取り付ける。

押しボタンスイッチと切り替えスイッチを一つずつにしたが、このはんだづけは時間がかかりそうなので
全部やっておくことにした。


実験セットは木の枠に固定することにした。スギ材を10mm厚になるように、帯鋸で切ってかんなをかける。

ココナッツ.eduとして、基板も作るので、それが収まるように溝をつける。
普段は使わない横びきの丸鋸刃に換えて、基板の厚みに合わせた細い溝にした。



ブレッドボードにスイッチを差してチェック。ちなみにこのLEDは抵抗内臓なので、5Vでそのまま使える。
普通のLEDをあえて5Vに接続し、中が焼き切れて破壊されるところもそれぞれ見てもらおうと思っている。

大きなスイッチ基板と今回のスイッチ基板(内側2つ)、その他、ディテクタスイッチとリードスイッチも使うので、マグネットも用意した。


これが、実験セット。手元に一つ置いておけば授業以外にちょっとした回路を試すのにもいいかと思う。
本当は、生徒全員分を用意してほしいところだけれど。
負荷はLEDの他に豆電球と電子ブザー、その他スイッチ4種類と可変抵抗を使うことにする。


下側の溝には、ココナッツ.eduをとスイッチ基板(ディテクタスイッチとリードスイッチ)を差し込んでおいて、こちらを使うときはひっくり返して使うことにする。


ネオジウム磁石を埋め込んだ木の板を蓋にして完成。

できるだけ先生方にいろいろお伝えしたいと考えている。
でもその気持ちがアダとなって、1日でやるには盛りだくさんすぎるかもしれない・・・・・(;_;)





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