圧電チェーンライト



コンパクトな圧電チェーンライト。チェーンで真鍮板を摩擦すると,圧電スピーカが振動して発電し,LEDが点灯する。
○こんな実験です
連続的に発光する,コンパクトな圧電チェーンライトを製作します。チェーンで真鍮板を摩擦すると,圧電スピーカが振動して発電し,LEDが点灯します。電池不要の自家発電によるライトです。
 
○こんなことが学べます
圧電素子を変形させると,電圧が発生する圧電の原理を体験できます。
圧電スピーカに電圧をかけると変形します。逆に振動させると,連続的な圧電素子の変形が交流の電流を生み出します。
廃棄の困難な乾電池を使わないため,環境に優しい,半永久的に使えるライトであることが分かります。

○こんな仕組みです 
水晶の単結晶やチタン酸バリウムなどは、力を受けて歪みを生じると,その表面に電荷が発生します。これを圧電効果と呼びます。圧電素子はこのような圧電材料を利用したものです。
チェーンの凹凸が金属板をこすって振動させると,圧電ブザーが振動して交流を発生し,2個のLEDのプラス側とマイナス側を接続しているため,2つのLEDが交互に発光します
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○準備しよう 
圧電スピーカ,高輝度赤色発光ダイオード 2個,チェーン 15cm,真鍮版 0.5mm厚 2cm×5cm,板材 2.5cm×4.5cm×0.5cm 2枚,やすり,半田ごて,半田,ビニルテープ

回路図

真鍮板にチェーンの通る穴を開ける
○作ってみよう 
@ 真鍮版を長方形に切り出し,上の方に穴を開けます。
A 真鍮板に圧電スピーカを半田付けします。
B 回路図のように,2個の発光ダイオード(LED)の互いに正負側をまとめ,圧電素子に半田付けします。
C 木片を真鍮版の支えとして2枚切り出し,LED部分をやすりで丸く削り取ります。
D CにBを乗せ,ショートしないようにビニルテープで巻いてもう一方の木片を重ね,ビニルテープで固定します。
E 真鍮板の穴にチェーンを通します。

真鍮板に圧電スピーカを半田付けする

回路図のように接続する
ショートしないよう注意
○製作の注意
圧電セラミックは圧電スピーカの真鍮板からはがれやすいので,固いものをぶつけないようにしよう。ケースに収納されているタイプは,取り出すときに注意しよう。

○使い方
圧電ライト本体を水平に支え,チェーンを真鍮板に当てて上下にすばやく,強くこすります。


○開発にあたって
ビー玉をぶつけて光らせるライトでは,衝突間隔が長いのと,体力の消耗が大きいので,スピーカ本来の振動に目をつけて開発しました。
ハンドルを付けて回転運動で振動させると,より実用的なライトになりそうです。

チェーンを広げ,真鍮板をこする

チェーンでこすって発光させている様子