風力発電コンテストのための自作キット

１．電流と電圧を測定するための自作計測教具
でんまねのように風力発電コンテストでワットを求めてみたい！ただ、自分で作った教材でなんとかできないか・・・と思い、自作のデジタル電流電圧計を製作してみました。でんまねほどではありませんが、デジタル表示にしたことで電流と電圧の値がすぐわかるように工夫したのと、デジタル表示にしたことで、比較的数値を記録しやすくしたことでワットもすぐに求められるようにしたことが利点です。

（１）　準備したもの
①　デジタル電圧計
②　デジタル電流計
※①、②はAmazonにて購入。５桁表示のものでないと微弱な数値を表示できませんでした。
※Amazonにも直流電源用の電力計がいくつかあり調査してみましたが、発生する電流の値が微弱なため検知してくれませんでした。
③　フリー基板（ボックス内の回路を組みために使用）
④　赤黒配線（回路作成に使用）
⑤　９V角電池（100円均一で購入）
⑥　９V電池ボックス（Amazonにて購入）
※９V角電池は①、②を起動させるための電池です。
⑦　ワニ口クリップ（Amazonにて購入）
⑧　スイッチ（技術準備室にあった余ったスイッチを使用）
⑨　ソーラーモーラー（タミヤソーラーモーター02使用）
※計器とは直接関係ありませんが、負荷として使用しました。
⑩　ソーラーモーター台
ソーラーモーラーを直置きすると不安定なので、３Dプリンターで自作
ソーダ－モーター02土台(STL )

（2）　ボックスの中について

計測装置の外装MDFボードを使用。箱の製作にはレーザーカッターを使ってMaker Caseのwebサイトにて製作しました。廃材で作ったり、余ったプラスチックケース等でもOKです。
箱の中の回路の様子と実際に製作した簡略的な回路の上図は写真のとおりです。

２．タービンを付けるための発電モーター
これは、川俣先生の実践例から参考にさせていただき、自作しました。廃材を使って土台を組み立て、発電モーターを結束バンドで固定してできあがりです。

（１）準備したもの
①土台のための木材等
②結束バンド
③発電モーター
※今回はXikit社のジェネモーターを使用。これも川俣先生に教えて頂き、購入しました。現在生産は行っていないようなので、在庫のみの販売だそうです。なければ、仕様は若干異なりますがケニス社でも発電モーターが販売されています。
④赤黒配線
⑤プーリー（S）セット（タミヤ）
（タービンを取り付けるためのプーリー）
※プーリーに付属のビスを２本取り付け、発電モーターの軸に取り付けます。その２本のビスに工作用紙で作ったタービンを差し込みます。タービンには事前に２本のビスの間隔で錐等を使って穴をあけておきます。
※余ったプーリーは負荷用のソーラーモーターに取り付けて回転しているかどうか見るために使いました。

３．実践
業務用扇風機を準備。今回は６台技術室に設置しました。

①電圧競争
負荷側に何も接続しない状態で、タービンを回転させればデジタル電圧計にしっかりと電圧を表示してくれます。
②電力競争
負荷側に負荷（ソーラーモーターやLED）を接続して、タービンを回転させると電流と電圧が発生し、デジタル電流計とデジタル電圧計に値が表示されます。子ども達にはある程度の時間回転させて、最大値を読み取らせて記録させます。記録した数字を掛け算（電力＝電流×電圧）するだけです。
①、②とも一人でやろうとすると数値は読み取れても電流と電圧２つの記録（ワークシートにメモをとる）するのが結構難しいらしく、自然と協力して記録者と実践者になって①、②を行っていました。結果的に記録者が実践者のタービンを観察するなど、互いの実践を共有するいい機会になったように感じます。