バッファ用バッテリーのテスト

　太陽電池をモーターの電源として利用する場合、避けて通れない課題は気まぐれなお天気による起電力の変化をいかに少なくしてモーターに供給するかです。現在Aquarius_2の船体では電気二重層コンデンサを中間に入れて数十秒間は太陽電池の起電力が低下した場合にモーターへ低下した電力を補うことができますが実際の太陽照度の変化は少なくとも数十分間隔で起こる変化のため、このコンデンサでは実用にはなりません。そこで今日は以前から検討していたバッファ用電源としてニッケル水素バッテリーを試してみることにしました。

　試してみたのは単3NiMH,2400mAを2本直列に繋いだものです。太陽が顔を出している間は太陽電池から3Vの電圧で充電されるはずです。今回はバッテリー以外には何も接続せず太陽電池からの充電に問題がないかどうか試しただけです。今日のお天気は午前中は概ね太陽が顔を出してくれましたが、午後からは一転して曇りとなり、充電できた時間はおよそ4時間と言ったところです。充電前の電圧はちょうど2.4Vほどでしたが、夕方帰宅後太陽電池に繋いでいたバッテリーをはずして電圧を測定してみると2.75Vありました。少なくともバッテリーへの充電はできているようです。
　次回はお天気の良い日を選んで実際にモーターを回転させてバッテリーの消耗度をテストしてみようと思っています。

骨折り損のくたびれ儲けと思いきや

　昨日さんざん苦労した挙句、分解して取り出した中古シェーバーのモーターでしたがケーシングから出ているシャフトの長さが5mmと寸足らずでガックリ。しかし、今日は気を取り直してもう一度このモーターをじっくりと眺めてみました。取り出す前はてっきりFK-180SHモーターと思い込んでいたのですが、モーターに貼ってあるラベルを良く見ると型番が違いました。こちらにはFF-180SHと書いてあります。この違いをメーカーのホームページで確認したところ、使われているブラシの材質にあるようです。FKのほうはカーボンブラシを使用しているようですがFFには貴金属ブラシが使われているようです。

　せっかく苦労して取り出したモーターなのでせめてバッテリーをつないで回転させてみようと思い直し、ダメ元でコレット式のプロペラアダプターを装着してみるとなんとか咥えることができました。これならプロペラを装着して回転テストもできそうです。そこで太陽電池のベース電圧3Vに近い単3NiMHバッテリーをつないでみました。すると予想外な結果が出ました。これまで同じ条件でテストしてきたソーラーモーターRF-270RH,RE-260RA,FK-180SH
の3種と比較して抜群にプロペラの回転数が上がります。これは回転中のプロペラの風切り音を聞くと一目瞭然です。これまでは3V程度の電圧では装着されているプロペラを回し切れないものと諦めかけていましたが、このモーターは違います。この違いを言葉で言い表すとRE-260RAで回転させたプロペラでは指を回転面に触れてもちょっと痛いかなという程度の勢いですが、このモーターで回転させた場合だとちょっと触れるのが怖いくらいの勢いがあります。シェーバーや電動歯ブラシに使われている2.4V前後の駆動電圧に効率を合わせただけのことはあります。シャフト長がこれまでのモーターと同じなら間違いなくベストマッチのモーターです。残念ながらこのモーター、一般向けには市販されていないようでバルクで販売しているところがないか捜してみようと思います。

無駄骨(･･;)

　先日ご紹介したベース電圧3Vで回転効率が良さそうなモーターFK-180SHの低電圧タイプを試そうと内部バッテリーがへたって数年前に使わなくなった筆者のシェーバーを分解して内臓モーターを取り出してみることにしました。最近のシェーバーは昔と違って巧みに組み立てられていて特に水洗いできるタイプはちょっと見ただけではなかなか分解の仕方がわかりません。基本的には外側のカバーと内部機構はネジで固定されているはずですが外から見えるネジ2本をはずしてもなかなか中身を取り出すことができません。それから1時間はめ込み式になっているカバーの一部を取り外すとやっと中身を抜き出すことが出来ました。使われているモーターを見るとまぎれもなくFK-180SHです。シャフトには振動モーターによく使われているような分銅がはめ込んであります。これがまたはずそうとしてもなかなか簡単に抜けてくれません。最後はモーターと分銅のわずかな隙間に精密ドライバーを差込み、力ずくでやっと抜けてくれました。しめしめ、これでやっと実験ができると喜んだのもつかの間、このモーターのシャフトを見て目が点になってしまいました。

　なんとハウジングから出ているシャフトの長さが5mm足らずしかありません。これではなんぼ回転効率の良いモーターでもプロペラを装着することが出来ません。1時間半もかけてやっと分解したというのに尻切れトンボのようなあっけない幕切れとなってしまい久々のトホホ(ｰｰ;)です。

テスト航海まであと3ヶ月

　今年5月の連休に予定しているGPSロボットボートのテスト航海まで三ヶ月余り、残された期間はとりあえず完成したロボットボートの性能を高める努力をしたいと思います。とくに現時点で不満なのはプロペラボートとしての推力の少なさです。太陽電池から供給されるベース電圧は3Vですがこの電圧でプロペラを回し切る効率の良いモーターがなかなかみつかりません。現在は模型用モーターとして一般的なRE-260RAを搭載していますがこのモーターでもいまひとつ搭載されたプロペラを回し切れていない状態です。電圧にこだわる必要がなければRC模型飛行機に使われる市販モーターは選定に困るくらいたくさん出回っていますが、こと3Vで駆動するモーターに限定するとなかなか選択肢がありません。ここ数日あれこれこのロボットにマッチしそうなモーターを調べていますが、そのなかで注目したのがマブチモーターのFK-180SHです。メーカーの性能表を見るとRE-260RAより電流は食いますがその分パワーがありそうです。そこできょうはこのモーターにプロペラを装着してパワーの違いを見ることにしました。このモーターは昔タミヤ模型から販売されていた1/24RCカータムテックのパワープラントにも使われていました。メーカーの仕様書によるとこのモーターには2種類のタイプがあって5V以上の使用環境で使われるタイプと3V以下で使われるタイプがあるようです。手元にあったモーターは当然高電圧タイプなのではたして2.4Vのバッテリーにつないでパワーが出るのか疑問でしたが意外や意外、RE-260RAよりもパワーがあります。明らかにプロペラの勢いが違います。これなら低電圧タイプのモーターはさらに効率の良い回転が望めそうな感じです。低電圧タイプはおもにシェーバーに使われているので後日使い古した筆者のシェーバーを分解してみてテストしてみたいと思います。

模型の自作は終わりのない旅

　昨日やっと完成したAquarius_2ですが、自身でデザインして製作した模型がどの時点で完成したかは実は定かではありません。市販のキットなら製作マニュアルにしたがって製作していき、マニュアルの最後まで辿りついたなら完成となりますが、自身で設計して組立てていく模型の場合、始めから製作マニュアルなど存在しません。実はこのことが自作の醍醐味と言っても過言ではありません。筆者も昔からロボットに興味があって市販のキットをあれこれ買いこんだものですが、製作途中はともかくとして製作を終えると何か必ずと言っていいほどさめた気分になったものです。それがどこから来るのかと言うと市販キットの場合、もうそれ以上の発展性が望めないからです。合理的にデザインされた本体は新たに基板やら機構を組込もうと思ってもとても手に負えない無駄のない作りになっているものです。その点、自身で製作した模型では良い意味で隙間だらけ、あとで何かひらめいて新たな部品を組込もうとするときは比較的スムーズに収まるものです。
　そんなわけで今回製作した船体の中身はまだまだ隙間だらけでとりあえず完成したものの実際はやっと開発のスタートラインに立っただけかもしれません。

GPSロボットボートやっと完成(^○^)

　昨年の9月から取り組んできた自律航行可能なGPSロボットボートがやっと完成しました。今日は朝から趣味に浸る余裕もなく春まで持ちそうもない薪を集めるために山に入りました。なんとか午後2時までに2週間分の薪の切り出しを終え、車に積んで我家に戻り、今度は1時間ほどかけて薪割です。やっと午後3時過ぎに本日の薪集めは終了しました。
　そんなわけで少々腰も痛く、船体の製作で最後まで残されていた配線周りの作業を来週に持ち越そうかとも思いましたが、1月最後の日にこだわり、不足していた配線コネクタを購入するため模型屋に出向き、夕食後、配線の手直しを行なってやっと完成しました。

　GPSロボットカーのときは車体の製作は2ヶ月ほど要したのでそれに比べるちょうど倍の期間を要したことになります。もっともはじめから設計図があるわけでもなく船体に使う材料もほとんどはじめてのものばかりでスクラップエンドビルトを繰り返しながら徐々に形になってきたと言ったところです。長年空物の模型は製作してきましたが、水物を製作するのは今回初めてで船体の中でも特にハルの製作はデザインやその後の造形にてこずり、模型飛行機の胴体とはまったく違うことを思い知らされました。

緊急事態！

　この冬は正月明けから思ったより寒く、我が家の暖房に燃やしている薪の消費量もうなぎ登り、昨年の夏までに準備した薪もどうやら2月中旬で尽きそうな気配です｡そこで今日は午前中、急遽我が家の山に薪の切り出しに行くことにしました｡幸いにして今日は雲一つない晴天で風もなく山に行くには絶好の木こり日和です｡緊急に切り出すのは杉の倒木です｡こちら北国では春先の重いどか雪で毎年数本は根こそぎ倒れます｡山にはこの倒木があちこちに転がっているので、古い物から順に玉切りします。薪ストーブを使うまでは朽ちるまま放っていたものですが、今は貴重なエネルギー資源です｡杉は比較的組織が粗く、細かく割って室内で乾燥させると1週間ほどで薪として使えるようになります｡幹の太さ30cm前後の杉の木だとおよそ10日分の我が家の暖房を賄えます。

今週末になんとか航行可能な状態になります

　今週は月末と重なり、趣味の製作は一時中断状態です。とは言うものの、先日太陽電池モジュールの配置を大幅に変更するためにモジュール間を繋いでいた配線をいったん取り外したので今は配線のやり直しをしています。あとは保守点検をし易くするため配線の中間にコネクタを設けることにしています。残念ながら適当なコネクタが手元になく、次の休日に模型店に出向いて購入するまでは製作はストップです。コネクタの装着が終われば昨年の9月から始めた船体の製作はひとまず終了していよいよテスト航行が可能になります。
　ところで船体が完成するにつれて、はたして最初のテストをどのように行なうかあれこれ考えているところです。自律航行可能な船体に仕上げたというものの実際に水面を走らせるまではマイコンによるコントロールでうまく航行できるのか皆目検討がつきません。これが陸上を走行するロボットカーなら走行中になんらかの不具合が見られてもすぐに走り寄って回収できますが、水上ではそうはいきません。そこで考えたのが夏場いつも釣りでお世話になっているリール竿です。つり糸の長さは100m以上あるのでテスト開始当初は船尾に糸を結び船体の動きを見ながらコントロール不能に陥った場合はリールを巻いて船体を回収する魂胆です。このリールは釣り道具としてでなくいろいろ使い道が多く、筆者が昔製作した高空凧の回収にも活躍したときがありました。なにしろ地上から200m以上も凧を揚げると簡単な棒に巻ながら降ろすのはとても骨の折れる作業です。しかしリールを使うとかなり楽に降ろすことができました。おそらくテスト当初は大活躍するかもしれません。

太陽電池モジュールの配置変更

　船体の重心が後寄りであったため少しでも前方に重心を移すため、今回太陽電池モジュールの配置を変更しました。これまで後に配置していた最も大きなモジュールを逆に前側に移動しました。さらにこれまで搭載していた動力用モーターRF-270-RHをRE-260-RAに換装しました。重量はこれまでのモーターよりおよそ20g軽くなります。これらの変更で船体の重心は前方側におよそ20mm移動しました。これで実際に水に浮かべてみて船体のバランスを確認したいと思います。
　今後先端カバー部の両サイドにも500mA程度の太陽電池モジュールを増設する予定なので最終的にこれでバランスがうまく取れると思っています。

塗装作業やっと終了

　昨日から進めていたモーターパイロン部の塗装作業がやっと終了しました。塗装色が白なのでなかなか下地が隠れてくれません。結局、6回重ね塗りをしてやっと下地が見えなくなりました。しかも塗装を重ねる毎に塗料が乾くまで時間がかかります。おそらく丸一日置かないと完全に乾かない感じです。筆者のせっかちな性格からするとつらい待ち時間というところです。
　来週からはいよいよ最終仕上げの段階に入ります。これまでの製作中に問題となった部分の改造と船体部分を合体するためのブラケットの防水処理です。改造点は2点あって一つは船体の前後方向の重量バランスが後方に寄っているため、これをできるだけ前に移すために太陽電池の配置を大幅に変更することです。太陽電池を載せるパネルは新たに製作しているのでそれほど時間はかからないと思います。二つ目はモーターの変更です。これまでAquarius_1からずっと使用してきたソーラーモーターRE-270RHに代えてRE-260RAに換装することにしました。Aquarius_1のときは太陽電池の出力が1AしかなくRE-260RAだとプロペラを回しきることができませんでしたが、Aquarius_2の太陽電池出力が1.75AまでアップしたためRE-260RAのほうがむしろ推力が出るようです。ブラケット部の防水処理はブラケットを発泡スチロールに直接接着しているためラッカー系の塗料を使うことができません。したがってこの部分はエポキシ系接着剤を薄く塗布して処理することにしています。おそらく次の休日には実際に水に浮かべて浸水テストに漕ぎ着けそうです。