小学生向け教材としての簡易電源装置の試作

以前作った簡易電源装置はものづくり講座の生徒に使ってもらうことを考えて製作した。 今回は、ものづくり講座の生徒に作ってもらうことを考えて製作した。 写真に製作した電源装置を示す。

以前製作した電源装置の外観

今回製作した電源装置の外観※大きさは前回と同程度

背面から

上面から

主な改良点
・プラスチックケースを採用
前回はアルミケースで作ったが、小学生が作ることを考えて加工のしやすいプラスチックケースを 用いた。 透明なケースを使ったのは、中の配線を外から見えるようにするためである。 使いやすさを考えると中身は見えないほうがよいので、 写真の装置はお手本とし、実際の生徒による製作では不透明なプラスチックケースを用いる。

その他の改良点
・9V電池用のケースを使用
・LEDブラケットを使用
・バナナプラグ/ジャックよりも小さくて安価なプラグ/ジャックを使用(名前は忘れてしまった)
・ゴム足を使用

なお、回路と使用するオペアンプは以前と変更はない。出力特性は以前測定したように、最大出力電流は30mA程度、最大出力電圧は7V程度である。
下の写真のように出力端子にLEDを接続して点灯させることが可能。 生徒にとってはつまみのまわし量によって明るさが変わるので電気の何らかの量を調整していることが直観的に理解できる。 通常LEDは抵抗で電流を調整する必要があるが、電源装置の内部抵抗が大きいためLEDは破壊されない。 これは電源の性能が低いためにおこるもので、 市販の電源装置を用いた場合LEDは破壊される。 そのため、この現象を積極的に用いることは工学教育的にはあまりよいことではないかもしれない。 なお、自励型ブザーの音量を調整することもできた。

LEDを点灯

回路の問題点

つまみで0~0.8Vを出力しようとすると、最大の電圧値(約7V)が出力された。 ボリュームによる入力電圧は0~9Vと正しく出力されていることが確認できたので、 オペアンプによるボルテージフォロワが低い入力電圧のときに正しく動作していないといえる。 このようなことはこれまでになかった。

部品リスト

今回使用した部品を表に示す。 値段は本日梅沢無線にて購入したものだけ記入してある。

	個数	単価	価格
プラスチックケース幅110mmx高さ30mmx奥行き80mm	1	218	218
ボリューム10kΩ	1	73	73
つまみ	1	47	47
パネル取付用トグルスイッチ	1	126	126
LEDブラケット	1	101	101
?ジャック	2	59	118
?プラグ	2	50	100
みの虫クリップ	2	31	62
ハリ付けゴム足(10個入り)	1	118	118
電池ボックス(9V電池用)	1	84	84
		小計	1047
基板小	1	-	-
スペーサ	4	-	-
電池スナップ	1	-	-
９V電池	1	-	-
オペアンプLM324	1	-	-
ICソケット14P	1	-	-
抵抗100Ω	1	-	-
ビニル線	-	-	-