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Arduinoとステッピングモータで100均のターンテーブルを回す

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Arduinoとステッピングモータで100均のターンテーブルを回す

Arduinoとステッピングモータで100均のターンテーブルを回す

2018/04/05
Arduinoとステッピングモーターでダイソー回転台を回す

 Arduinoとステッピングモータを使って100均のターンテーブルを回してみるページ。

 卓上、床置きの回転台(ターンテーブル)をスイッチのON/OFFで電動化できれば、首振り機能のないサーキュレータに首振り機能を追加できたり、カメラで360度連写したり?、お気に入りアイテムをうっとり眺めたり...いろいろと使えるでしょう。

 今回は、100均のターンテーブルを摩擦抵抗を利用、ステッピングモーターDC 5V 28BYJ-48とモータドライバULN2003を使い、ロッカスイッチでON/OFFして動かしてみることにしました。

 着想というか、元ネタは、No.23 ワーイ目がまわる

 実際に使うとしたら、ここで入れたロッカスイッチの位置でのON/OFFではなく、Arduinoボード自体をスイッチ式コンセント+ACコンセント接続USB充電器などでON/OFFするのが妥当でしょう。

 回してみたのが、この動画。

 シャフト先端の抵抗体の固定、モータ側の高さ調整と固定が仮であること、若干ながら回転台にタワみがあり均一でない部分があるため、ややぎこちないところもあります。

 ただ、本件とは別に買ってあったターンテーブル(ダイソー150円商品を1個使って気に入って後からキャンドゥで3個買い足し)については、キャンドゥに100円であったものは、3つ買って3つとも、たわみのせいか、手で回してさえもスムースに回らず、何かの拍子に中の玉が外れてしまい、たまたまなのか、これについては、ダイソーの150円商品の方が、圧倒的に良質だったため、これを使いました。

 今更ながら...何気なく、回転台の裏面を見たら、ダイソーの方は、中央をがっつりビス留めしてありますが、キャンドゥの方は、はめ込みは固いものの、はめてあるだけでした...。

 ダイソーの方を分解(ビスを外)し、キャンドゥの方は少しめくり上げて比較してみると前者は、表裏共に振っても外れありませんが、円滑に転がる程度に玉が「はめて」ありつつ、全てが円形のフレームに収まり、上面のテーブルと一緒に円形フレームごと回る(玉は「下面」と接触して転がって回る)構造ですが、後者は、テーブル下面に固定された支柱に玉が載っており(ただ、載っけているだけであり)、玉が「上面」と接触して転がってテーブル上面だけが回る構造だった...、なるほど、どうりで圧倒的な差が生まれるわけだ...。

ステッピングモーターシャフトに摩擦抵抗体として取り付けてみた多目的クッションと熱収縮チューブ

 ステッピングモーターのシャフト先端には、やはり、100均で買った多目的(EVA)クッションと熱収縮チューブの2種類を使ってみました。

 動画では、多目的クッションを使っていますが、本来なら、このくらいの厚さ・径のゴムが最適そう。

 テーブル側面への接触、回転も試してみましたが、この環境だとテーブル上面に接触させる方が、安定しました。

 シャフト径に合う熱収縮チューブだと細いこと、28BYJ-48の仕様、その上、シャフトには2つ面があり、接触箇所はほんの少しの面積の2箇所となるため、回転がめちゃめちゃ遅く、円筒形である程度、径のある多目的クッションだと回転が速い...が、あまりに大きいと邪魔。

 ただ、何れもただ差し込んだだけであるため、熱収縮チューブも正転・逆転を繰り返していると抜けてくることがあったり、多目的クッションの方は、シャフトを挿した部分が柔らかいため、摩擦に負け、少し不安定になることがあり、比較的厚みのある商品カバーなどのプラスチックを切り抜いて両サイドにグルーガンで貼ってみたところ、貼る前よりは少しはマシになりました。

 モーター側の固定には、やはり、100均で買ったと思しき、L字プレート金具(アングル)、クリップ各2個、モーター型にくり抜いた、すのこの切れ端を使いました。

 ターンテーブルを回転させる時は、このL字プレート部を回転台の下に挟み込むと良さ気(回転台の下に敷いてある滑り止めマットのグリップもうまく効いているかも)。

 この状態でも抵抗体が抜けないようにモーター側を押さえておけば、少なくとも0.8kg(800g)くらいまではいけました。

回路

 回路として必要となるのは、Arduinoボードとステッピングモーター、モータドライバ、ロッカスイッチ、ブレッドボード各1個とジャンパワイヤ、両端ワニグチケーブル適量。

 今回は、ArduinoボードにNano互換機、ステッピングモーターには、DC 5V 28BYJ-48とモータドライバULN2003のセットを使いました。

 Amazon、Amazonマーケットプレイス価格で単価割りすれば、約1000円前後、他材料を含め、1500円前後かと。

スケッチ

 スケッチは、Arduinoで『オルゴールっぽいもの』を作るでも使わせて頂いた『1-1相励磁』版で、[motorSpeed]と[countsperrev]を変更しながら、良き値に設定しました。

備考

 このままだと、まだ、完了・完成とは言えません。

 サーキュレータを載せても回ることもありますが、安定して回らないため、追々、これが回る程度にはしたいと思います。

 今回、スケッチは1相励磁ですが、検証は、よりトルクが大きいはずの2相励磁でもやってみたものの、この環境では、明らかな違いは確認できませんでした。

 実は、昨日、4種類のギヤボックスが届き、その内、1つだけ組み立ててみたのですが、モータを手で持ってちょっとやってみたところ、圧倒的に音が静かで、より安価なステッピングモータ&モータドライバでいけそうな雰囲気だったことから、この記事を書くに至りました。

[2018/04/06]

 わざわざ、こんなことする人、そうそういないだろと思ってたら、11年も前にいらした...8kg載っけて動かしてる...。

 しかも、昨日、組み立ててみたのが、まさにそのユニバーサルギヤボックス...やっぱり、ゴムならサイドからでもいけるよね...タイヤなら尚更グリップ効くし...。

 まっ、ステッピングモータで動かす情報もあるも、このシンプルな方法はないようなので、これはこれ。

 100均のターンテーブルを使うにしてもDCモータのギヤボックスやサーボモータを使う方法もあるでしょうし、まして、そもそも100均の回転台にこだわらなければ、摩擦抵抗以外の方法もあります。

 実際には、モータ自体のパワー(トルク)にもよるし、同じモータなら回転速度とトルクはトレードオフなので用途に応じた選定が必要になる、また、コスパも無視はできないでしょう。

[2018/05/31]

 数日前、部屋の片付けをしていて廃棄処分することにした釣具の内、モリ、これに付属のゴムチューブは、工作に使えるだろうと取っておいたのですが、この検証に使えそうということで試してみることにしました。

 内径は小さく、外径が大きめのこのゴムチューブ、挿してみるとステッパーモータのシャフトにスポッと入るほど、やや緩めではありますが、シャフトに挿したゴムをつまんで少し力を入れると空回りするとは言え、触れるだけでクルクル回るというほどではない為、ある程度の負荷までなら耐え得ると判断。

 錘として鉄アレー5kgx2、6kgx2、アンクル・リストアレー0.5kgx2、1kgx2を使ってみることにしました。

 12Vでも試してみましたが、モータが、あっという間に、しかも、かなり熱くなる為、入力電圧は5Vとし、スケッチは、1相励磁、2相励磁共に試したところ、後者の方が、より安定した気はしました。

 前回の仕掛けは壊れてしまったのでモータを手で持って抑えるという方法でやってみたところ、指にかなりの負荷を感じつつ、9kgは厳しかったものの、8.5kgまではなんとか、8kgなら、スムースに回すことができました。

 厳しいというのは、どうもゴムが空回りしてしまうようで、もっとしっかり、ゴムチューブをシャフトに固着させれば、より重い重量物を載せても回すことができそうです。

 尚、モータシャフト直挿しのゴムを接触させる位置は、リンク先の先人同様、脇からとしました(おもりがあまりに重いと厳しいようで回転台の天板上面に当ててみても驚くほど非力で使い物になりませんでした)。

 というわけで、これならサーキュレータを載せても余裕で回るので首振り機能のないサーキュレータに首(本体)振り機能を付加する構想は、実現できました。

 まぁ、実用する場合、相応の負荷がかかるモータの固定をどうするかって話や別電源(コンセント+USB充電ACアダプタ)が要る、スイッチ付きコンセントにタコ足にすれば、コンセントのスイッチ1つでON/OFFできるけど、首(胴体)振りのON/OFFスイッチが別途要るとか、Arduino+ステッピングモータの電気代が余計にかかるとか、未検証も長時間稼働した際、モータの熱が許容範囲かどうかって話もありますが、それらはさておくものとします。

 ちなみにサーキュレータと回転台が一体じゃないのが...ってことなら、(ダイソーのみたいにがっちりしたものなら、)ボンドなんかで固定するのもありかもしれません。

 至るところにある家中のコンセントには、ほぼ全て3個口〜6個口の個別スイッチ式電源延長コードを挿してあり、回転台や必要ならUSB充電ACアダプタ、複数個口の電源タップは別途買ってくるとして、使い道未定のステッピングモータ+モータドライバは6セット、USB充電ACアダプタ、電源タップも複数個手持ちがある...、さて、6〜7台あるサーキュレータ、どれを回転させようかな...、全部にしようかな...。

 いや、待てよ...、よく考えるとサーキュレータに首振りが有効なのは、洗濯物を乾かす時か、一時的に扇風機代わりにする?時、でも、それなら、むしろ、振らない方がよいよな...だとすると候補は0〜1台...かな。

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