micro:bitによるモータのトルク制御 ~モータの異常検知システムをつくってみた~

中2

中3

エネルギー

教材一覧micro:bitによるモータのトルク制御 ~モータの異常検知システムをつくってみた~

単元 (中学2年)電流(電流・電圧と抵抗、電気とそのエネルギー)  (中学3年)科学技術と人間(エネルギーと物質)

目標 (中学2年)回路をつくり,回路の電流や電圧を測定する実験を行い,回路の各点を流れる電流や各部に加わる電圧についての規則性を見いだして理解することができる。モータを回転させる実験を行い,モータが駆動する対象に応じて電力に違いがあることを見いだして理解することができる。    (中学3年)様々なエネルギーとその変換に関する観察,実験などを通して,日常 生活や社会では様々なエネルギーの変換を利用していることを理解することができる。

準備

観察・実験

実験①: モータの回転を指で止めると、回路に流れる電気はどのように変化するのだろう?

回路カードでモーターと豆電球を直列につないだ回路をつくる。

モータの回転を指で止めると何が起こるか観察する。

実験② モータの回転を指で止めるときに、回路に流れる電流や、電圧の変化は?

各部品間の電流や電圧がどのように変化しているか予想する。

直列回路の方程式をたて、再度、モータの回転を指で止めながら電圧・電流の変化を式に照らし合わせてもう一度確認する。

実験③ マイクロビットをテスター代わりにプログラミングして、モータ間の電圧を測ってみよう!

マイクロビットのサンブルコードを書き込み、マイクロビットのGND端子に黒色ミノムシクリップを、P0端子に赤色ミノムシクリップをつなぐとテスターの完成です。

モーター間にミノムシクリップをはさみ、先と同様にモーターの回転を指で止めながらそのときの電圧の変化をマイクロビットのLED表示で確認しましょう。

 

【ヒント】

マイクロビットは端子に入力された電圧0~3vを、0~1023の数値に変換することができます。なおこのようにアナログに変化する電圧をデジタル信号に変換することをA/D変換といいます。

 

【発展プログラム】

「電圧の変化をグラフ表示するにはどうすればよいのだろう?」

ヒント:「サンプルコード②」を書き込む。プログラム中の「最大値」の数値をモータ電圧の最大値の数値になるように調節する。

実験④ 自分のモータ間の電圧の変化を他のマイクロビットに無線で送ろう!

送信側と受信側が必要なため2人1組になります。「サンプルコード」の<送信側コード>を一人に、もう一人は<受信側コード>を書き込みます。

送信側のモータ電圧の数値が受信側に送れるか確認する。

コンテスト:警告豆電球を点灯せよ!誰が一番敏感なトルクセンサーを作れるのか?

「サンプルコード④」を元に、軽い力で豆電球が光るようプログラムを改良する。

【送信側コード】

【受信側コード】

 

【発展】

「相互に力を送りあうためにはどのようにプログラムすればよいのだろう?」

 

実験レポ