ポケモンGOの流行のように、どこからともなくハンドスピナーが人気を博し、これらの1つを指の間で回転させることがよりトレンドになりました。しかし、最近、人々（私を含む）はやがてそれに飽きてしまったので、このプロジェクトでは、フィジェットスピナーを使用して単純なモーターを構築することにより、フィジェットスピナーの新しい目的をもたらします。この回路を使用すると、基本的な物理学の助けを借りて、フィジェットスピナーを永遠に回転させることができ、部屋の隅でアイドル状態になることを心配する必要はありません。ここで使用している概念は有名なBLDCモーターで使用されているものと同じであるため、ブラシレスDCモーターの動作の基本についても学習します。面白そうですね？始めましょう…
必要な材料：
- フィジェットスピナー
- 12V電磁石
- ネオジム磁石
- 12VDCアダプター
- 7805電圧レギュレータ
- 1N4007ダイオード
- 抵抗器（1Kおよび10K）
- 導いた
- ホールセンサー（US1881）
- 接続線
- ブレッドボード
- スピナーと電磁石を保持するための配置
フィジェットスピナーを無期限に回転させる方法は？
このプロジェクトは、これから説明する作業の背後にある概念を理解していれば、シンプルで簡単に構築できます。したがって、前に述べたように、BLDCモーターで使用されているのと同じ概念を使用します。BLDCモーターは非常に有名であり、ドローン、RCケア、および主に電気自動車でその重要な用途があります。これらのモーターは、通常のブラシの代わりにホールセンサーを使用しているため、象徴的な名前のブラシレスDCモーターです。私はその動作について深く知りたくありませんが、ここではBLDCモーターがどのように動作するかについて簡単に説明しています。 BLDC（ハブタイプ）モーターでは、固定子は電磁石を形成する巻線になり、回転子には永久磁石があります。ホールセンサーと呼ばれるセンサーは、電磁石の反対側にある磁石の極性を感知し、その情報を使用して同じ極性で電磁石をトリガーするために使用されます。私たちが知っているように、極は反発するので、電磁石は永久磁石を押しのけて回転させます。このシーケンスが繰り返され、ホールセンサーが磁石の極性を読み取り、電磁石を整然とトリガーしてローターの回転を維持します。
さて、フィジェットスピナーをブラシレスモーターに変えるプロジェクトに来ました。ここでは、フィジェットスピナーはローターです。通常のフィジェットスピナーには磁石がないため、磁石をフィジェットスピナーに固定する必要があります。ネオジム磁石のみを使用し、すべての磁石が上を向いているか、同じ極になっていることを確認してください。別の磁石を使ってそれを行うことができます、私のスピナーは最後に金属片を持っていたので、磁石を貼り付けるのは簡単でした、そしてそれは以下のように見えました。また、ボールベアリングを露出させるためにセンターケーシングを取り外しました。
これでローターに磁石の準備が整いました。次に、磁石をはじくことができるように、電磁石を磁石の経路の真下に配置する必要があります。鉱山は12Vの電磁石で、電力を供給し、すべての磁石に近づけて、互いに波打つようにします。次に、磁石が電磁石の上にあることを感知し、それをトリガーする必要があります。磁石が波打ったら、フィジェットスピナーが自由に回転するように電磁石をオフにし、その上にネオジム磁石が発生したときに電磁石を再びオンにする必要があります。これにより、検出ごとに回転するフィジェットスピナーを取得できます。この検出とトリガーは、以下の回路を使用して実現できます。
回路図と説明：
フィジェットスピナーモータープロジェクトの完全な回路図を以下に示します。回路内の各コンポーネントの責任については、以下でさらに説明します。
12V DCアダプター：このプロジェクトで12Vが必要なのは、電磁石が12Vでのみ動作することです。また、約330mAの電流を消費するため、電源として12V 1ADCアダプターを選択しました。
7805電圧レギュレータ：このプロジェクトのソースは12Vですが、ホールセンサーとL293Dモジュール用に安定化された5Vが必要なため、7805を使用して12Vを5Vに変換します。
L293Dモータードライバー：前述のように、フィジェットスピナーの磁石の位置に基づいて、電磁石をすばやくオンまたはオフにする必要があります。L293Dは通常、モーターの駆動に使用されますが、電磁石を駆動するためのアプリケーションでも使用できます。ホールセンサーからの入力を受け取り、その入力に基づいて電磁石をオンまたはオフにします。使用する電磁石は1つだけなので、他のセクションは空けておきます。
ホールセンサー：ホールセンサーは、磁石が電磁石の真上にあるかどうかを確認するために使用されます。電磁石がある場合にのみ、L293Dを介して電磁石に電力を供給します。それ以外の場合、電磁石はオフのままになります。ホールセンサーとArduinoとのインターフェースについて詳しく知る。
抵抗10k： 10K抵抗は、ホールセンサーの出力ピンをハイにプルアップするために使用されます。この抵抗は必須です。そうでない場合、センサーの出力ピンはフローティングのままになります。
抵抗器1KおよびLED： LEDと組み合わせた抵抗器は、ホールセンサーが磁石を検出しているかどうかを示すために使用されます。磁石が検出されると、LEDはオフになり、それ以外の場合はオンのままになります。以下のビデオでこれが機能していることを確認できます。
ダイオード：ダイオードは、誘導性のために電磁石の逆電流からL293Dを保護する単なるフリーホイールダイオードです。短時間テストする場合は、これを使用することはオプションです。
コンデンサ（C1およびC2）：コンデンサC1およびC2は、ACがグランドを通過できるようにするため、純粋なDCのみが流れることを可能にする平滑コンデンサです。これらのコンデンサもオプションです。
回路の配置が完了したら、ホールセンサーを電磁石の少し上に配置し、フィジェットスピナーを電磁石の上に配置して最小のエアギャップを維持します。私はあなたがあなた自身の方法を使うことができる必要な配置をするためにねじ込みボルトとナットを使いました。鉱山は以下のようになります。
フィジェットスピナーを回転させましょう：
回路の準備ができて、上記のようにスピナーを配置したら、フィジェットスピナーをBLCDモーターとして表示します。スピナーを最初に押すだけで、下のビデオに示すように、スピナーが永久に回転します。
期待どおりに機能しない場合は、回路のLEDを使用して、ホールセンサーが機能しているかどうかを確認し、電磁石が適切にオンまたはオフになっているかどうかも確認します。また、ホールセンサーの右側が上を向いており、磁石も前述と同じ極性であることを確認してください。スピナーの速度は、ホールセンサーの位置とエアギャップの距離によって異なります。ホールセンサーを試して、どの位置で最高速度が得られているかを確認できます。
プロジェクトを理解し、似たようなものを作るのを楽しんだことを願っています。この作業を行う際に問題が発生した場合は、コメントセクションを使用して問題を投稿するか、フォーラムを使用して技術的なヘルプを参照してください。創造性を保ち、次のプロジェクトで会いましょう。それまでは幸せな回転です。