菅優衣 大橋玲菜 前田綾乃 宮司玲華 山下華穂 辻村珠那
①研究の背景
私たちが今までに学んできた電気に関する知識や力を応用したいと思い、製作できそうなゲームを考えました。そこで、思い出に残るものを作りたいと思ったので、フォーリングパイプというゲームを選びました。
②仮説とねらい
電磁石を用いて、磁力で保持している筒を落下させる仕組みを考えました。
ゲームの制御にはRaspberryPiを使用し、C言語にてプログラムを作成しました。
装置は、加工のしやすい木材を使用し、女子でも作業や運搬がしやすいよう軽量化しました。
③研究内容
筒を保持するため、電磁石の磁力をどのくらいにするのか、コイルの巻数や大きさを、実験を通して試行錯誤しました。
RaspberryPiでのプログラミングは、授業で学習したC言語に専用のライブラリを組み込みました。自分たちにとって新しい技術を学ぶ必要があったため、参考書を使って勉強しました。
本体の全体像をイメージするために、３D-CADで本体の設計をしました。その後、寸法通りに材料を採寸・切断するための工具の選択や使い方を学びました。重量を考えて材料を選ぶことができました。
④技術的知識
電磁石を実用的に使うため、フレミングの左手の法則や右ねじの法則など、授業で学んだことが参考になりました。電流の向きや発生する力の向きなど、設計通りに動かすために、コイルの向きを調整しました。
RaspberryPiからの信号を、実際の動作に反映させるため、ユニバーサル基板やIC，トランジスタ，リレーを使用して専用回路を作成しました。また、電磁石の動作時に発生する急激な電圧降下によりRaspberryPiが誤動作しないよう、電気的に分離する工夫をしました。
⑤これからの取組
筒の落下時の反応に時間がかかってしまったので、実行ボタンを押したあと、すぐに落下できるようにしたいです。
本体のぐらつきが目立ち、不安定になってしまったので、より堅牢で安全性の高いものを作れるようにしたいです。
⑥まとめ
作業するときに同じ班の中で考えをすり合わせながら協力することができました。
プログラムを正確に動作できるように細かい設定をして、電気的な動作を確認できるようにしました。