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ちゃくちゃく

センサーの遮断でLEDの点灯はできたけれど、ストロボを焚けるかは別問題。というわけでストロボの点灯確認。
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物は、フィルムカメラ用のマクロストロボ。ストロボによっては、接点に結構な電圧がかかる物があるらしいけれども、とりあえず、この組み合わせでフォトリレーがだめになることもなかった。
続いて行ったことは、電源を本体から供給する配線への変更。手違いで本体に損傷を与えることを恐れて、外部電源を使って本体との結線は最少に抑えていたのだけれど、問題なく動くとなったら、外部電源はなしの方が取り回しがよい。
というわけで、ブレッドボードから電源を外した。LEDとフォトリレーの電源を本体から供給する必要があるので、その分の配線が増えている。
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あと、フォトセンサーを少し改造した。物のセンサーは幅が5mmで、その中を水滴を落とすのは調整が大変そうなので、もう少し幅を広くしたかった。というわけで、12mmのワッシャーに貼り付けてみた。
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センサーを鋸で2つに分けて、かなり適当に貼り付けたんだけれど、一応、動いている。
ハードの方はこんな感じだけれど、ソフトの方はというと、非常にシンプル。Arduinoのソフトは、初期設定のsetup部分と、繰り返しとなるloop部分を含んでいる。setup部分で、何番ピンを出力にするか入力にするかを指定して、出力はLEDや光リレーの電源なのでHIGHに設定している。
loop部分は何もしなくても繰り返し動作になるので、慣れていないと戸惑うこともあるのだけれど、ミルククラウンを何度も撮影する用途には楽な気がする。で、そのループ部分のメインの部分は
{
while(digitalRead(InpDet)==LOW){
}
delay(280);
digitalWrite(OutPin, HIGH);
というシンプルなもの。{}内は入力がLOWの間は繰り返しループで、液体が光を遮りHIGHになると、ループを抜ける。そして、280m秒の待ち時間を経て、フォトリレーをONにする。この後、液滴が連続して落ちたときに、発光が重ならないように2秒程度の不感時間をつけている。
ハードウェアで遅延回路を作るのに比べて、遙かに楽な話だ。

by ZAM20F2 | 2019-04-29 21:13 | 科学系 | Comments(0)

Prototyping, Tinkering, Patching

表題は前のエントリーの本の帯にあったArduinoの流儀から
とりあえず、そのあたりにあるものを再利用して適当に組み合わせて動くものを作ってみるといった感じの話。
ただ、それをやるためには、やりたいことが存在している必要がある。

宝箱のレビューを見ると、色々と作れたけれど、それだけだったというようなものがあったけれども、確かに、やりたいことなく買い込んだら、一通り作ってみても、その後はお蔵入りになる可能性も高いと思う。
この手の工作にしろ、プログラムにしろ、やりたいことがない限りは作ろうという気力は湧かないものだ。

さて、では、何をやりたくて買い込んだのかというと、ミルククラウンの撮影なのであった。
ミルククラウンはミルクの液滴をミルクの上に落とした時に生じるリング状の文様。でも瞬間しか生じないからタイミングよく撮影する必要がある。今なら、1秒に数百コマも撮影できるスマートフォンなんかもあるので、ぼーっと撮影して、ちょうど良いコマを拾い出せばよいのだけれども、そんなものがなかった時代には、滴下する液滴を検知して、水面に衝突するタイミングでストロボを焚いての撮影となる。

ミルククラウンの撮影は、昔からやってみたいものの一つなんだけれども、問題は、液滴の落下を検知してから、ストロボを焚くまでのタイミングを調整する遅延回路。大昔にはケンコーがシステムとして売っていたのだけれども、さすがにミルククラウンのためだけに買う気に離れず、また、回路図を眺めたこともあるけれども、あんまり作れる気がしなくて、そのままになっていた。

遅延回路がやりにくいのは、遅延をハードウェアで実現することなんだけれども、Arduinoを使えば、ソフトウエアで遅延ができる。つまり、遅延回路部分はArduinoに任せられるので、落下をとらえるセンサーと、ストロボの回路をONするスイッチに相当する部品さえあれば、望みのものができると考えた次第。
必要な部品は残念ながら宝箱にはなかったので、別途買い込んだ。
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奥に見えるのが透過型のフォトセンサー。溝の間に光が走っていて、何かがそこを通ると光が遮断されて検出する。手前の黒いのはフォトリレー。入力信号を入れると、内部でLEDが光って出力側の何かを照らして出射側が導通する仕組み。入力側と出力側が電気的に絶縁されているので、出力側に何かを入れてしまっても、入力側に繋がっているものが壊れる心配はない。
ブレッドボード上に配置してみた。
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ソフトと配線は、付録についていた「スイッチでLEDをON/OFFする」というものを参考に、つなげている。Tinkeringというやつだと思う。
これ、実は1.5台目。最初はひょろひょろしたケーブルで適当につなげていて、動作確認ができて、写真を撮る段になって、あまりにも見苦しいので、少しすっきりとさせた。電源はArduino本体から取ってもよいのだけれど、何かのミスで本体を壊すことを恐れて、別途外部電源に頼っている。この写真では外部導通を確認するLEDはひかっていないけれども、溝にものを入れてセンサーを動かすと、ちゃんとLEDが光る。PrototypingとしてはこれでOK.それにしても、随分と楽に、考えていたものが実現できるものだ。
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これで、一応は最低限必要な動作は確保できていると思う。とはいえ、遅延時間を書き換えるのに、いちいちPCからソフトを丸ごと書き換えないといけない。他の課題を探して、使えそうなのを拾ってきて組み入れるPatchingの作業が待っている。

by ZAM20F2 | 2019-04-26 07:56 | 物系 | Comments(1)

部品色々

Arduinoはオープンプラットフォームなので、いろいろなメーカーから互換基板が供給されている。本家の品でも数千円程度だけれど、互換基板は千円程度で入手できる。
とりあえず、互換基板を入手して、それから、やりたいことに必要な部品を揃えてというのが、正しい進め方なんだろうけれども、そのために時間を割く余裕があんまりなく、Webを調べていると、適当な部品とセットにしてマニュアルまでついているスターターキットがあるのに気がついて、とりあえずスターターキットを買い込んで見ようかなぁと思っていたら、某Webでスターターキットがタイムセール割引になっているのに行き会って、思わず買い込んでしまった。
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いろんなパーツが入っている。なかなか宝箱という感じだ。
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このあたりが基板本体。
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上の方は接続ケーブル。密かにステッピングモーターが見えている。その下には距離センサーやら何やらのパーツ。
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こちらは電源そのほか……。まだなんだかよく分かっていない部品類。
とりあえず、マニュアルに従って、配線をして、ついてきたソースコードを入れると動く。
そして、ソースコードを適当にいじると動作も変化する。とりあえずの入門用としては悪くないかもしれない。
by ZAM20F2 | 2019-04-24 07:16 | 科学系 | Comments(0)

令和の少年技師

これは昭和の御代の少年技師の本。
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昭和といっても中頃の話で、昭和も末には絶版になっていたし、平成の時代もそして令和になっても再版されて、現在の少年少女に読まれるようになることはないだろうと思う。
本の中身、
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世の中にどんな道具があるのか、
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どんな手法があるのか、
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どうやってつなげるのか、
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どうすると強くなるのかなど、
単なるノウハウを越えて工作をするのに必要な基礎知識を概念を含めて十分に学べるだろうと思う。

この手の本は絶版となって久しい。まあ、考えて見れば、電子器機なんかがなかった時代には、電磁石やモーターは、それなりに格好いい存在だったけれども、現在では、旧式な存在に見えてしまうのは仕方がないことで、そのための本にも需要がないのは当り前の事ではあるのかもしれない。

そして、子ども向けの本のコーナーなどを眺めながら、これらの本に代る物はないなぁと長らく思っていたのだけれど、先日になって、存在に気がつかされる出来事に遭遇した。遭遇したのは、ふらふらと出かけた中学生の課題研究発表会の場。マイコンボードを使って、スマートフォンから操作できるペットボトル回収ロボットを作るという発表に行きあったのだ。まあ、この発表には、黒幕の人がいて、全体の流れの仕切とマイコンボードの選択も黒幕の仕事らしい。話によると、まず、生徒さんは、割箸と輪ゴムで動く車を作って、3つほど試作をしてみて、その経験も踏まえて回収ロボット作業に入ったそうだ。工作経験が非常に少ないので、まずは、ハードウェアを作る上での困難さを実感して、かつ、作って終りでなく、作った経験を元に改良を行うことを経験させたかったようだ。
その上で作りつつあるロボットは、アーム部分などは、なかなかにシンプルだけれども割箸ゴム車の経験が生きているような構造で、なかなか面白そうな具合になっていた。ソフトの方はどうしているのかと尋ねたら、中学生から、最初は難しかったけれど、段段分ってきて、自分で組めるようになったという答が戻って来た。

思い起してみれば、ワンボードマイコンの存在は知っていて、それを使って、面白いことをやっているのは脇で眺めていた事はあるのだけれど、それをやっていた人は、ハードもソフトも出来る人だったので、素人には敷居が高そうだなぁと、自分で手をつける気にはならなかった。でも中学生がやっているのを見せられると、なんか、自分でも出来るような気分にもなってくる。

ワンボードのマイコンといっても、調べてみると、いろんな種類がある。分っている人からすると、機能の高くて汎用性のある物を選ぶんだろうけれども(前に見たやつはmbedだった)とりあえず、ある程度の入出力デバイスも揃っているところで眺めるとArudinoというやつが魅力的に見えてきた。

これがArudinoの入門書。
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Arudinoは、非理系の芸術家なんかでも、電子デバイスを使った作品を作れることを意識して作られているみたいで、取っつき易い作りになっている。そしてまた、発想として、右往左往しながら試作を作ってねという感じ。昭和の少年技師達が、半田ごてを持ちながら右往左往していたのが、スクリーン上で右往左往するのに変ったという印象だ。

もちろん、最初はプログラム言語なんて分っていないから、本の例題を呪文のように打込んで、本の通の結線をすれば、動作する。このあたり、最初はブラックボックスなんだけれども、それは、大昔の少年少女が、雑誌に付属のコードをPCに打込んだのと同じ作業。繰返していくうちに、ブラックがグレーになって、やがてホワイトになっていくだろうと思う。本の後ろには、言語リファレンスもついている。また、本に書いてある以外の外部器機と接続しようとすれば、自ずと、色々な知識が必要になっていくはずだ。

本を眺めながら思うのは、ソフトウェア絡みのことはハードウェア絡みに比べて回転が速いよなということ。たとえば、LEDの点滅周期を変える課題など、その場で、待ち時間を変えれば、点灯時間が変るのが目に見える。これをコンデンサと抵抗の変化でやろうなんて考えると、(ブレッドボードならともかく、)結構な時間がかかる。ソフトウエア絡みのことは、何かをやった結果に対するフィードバックが早く、それ故に、ハードウェアをいじるのに比べると、同じ時間で、より多くの試行錯誤が出来るだろうと思う。

少年技師という言葉は死語だろうから、それに代わる言葉が必要なんだけれど、そんな言葉の持ち合わせがないので、死語とは思いながら使うなら、この本、令和の少年技師には合っていると思う。


by ZAM20F2 | 2019-04-21 09:24 | 文系 | Comments(0)

いろいろいろ

ネットオークション経由でやってきた箱
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蓋をあけると、いろいろな色が入っている。
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元の用途が何だったのかは知らないけれども、私の感覚からは分光屋さんが使うカラーフィルター
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使うアテはすぐにはないのだけれども、眺めているだけで楽しくなる品物だ。

by ZAM20F2 | 2019-04-19 08:11 | 物系 | Comments(0)

郊外の春

街中ではソメイヨシノは盛りを大夫過ぎてしまったのだけれど、少し郊外に出ると、満開を少し過ぎたあたりだった。
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それにしても、空が青い
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建物の横の桜
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枝が窓の奥に伸びているようにも見えるけれども、もちろん、反射像。その窓、花びらが一枚。
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by ZAM20F2 | 2019-04-16 06:58 | 植物系 | Comments(0)

理科じゃない

学習塾が今月取り上げた問題は、定性的と定量的な表現に関するものだ。
この学習塾、毎月2つの問題を取り上げていて、使っている鉄道会社では、路線毎にどちらかの問題が掲載されているようだ。
今月の理科の問題、見た記憶はあるのだけれども、使っている路線ではもう一つの方の問題にしか行き当たらず写真を撮れていない。学習塾のWebから拾うことも考えたのだけれど、そんなことをすると、警察に踏み込まれかねない世の中、とりあえず画像なしで話を進めようと思う。

今月の問題、定性的表現と定量的表現に関する説明があった後で、例文中から定量的な表現を選べというものだ。説明文での具体的な例としては、「今日は昨日より暑い」というのと「今日は昨日より気温が5℃高い」が示されている。

一般的には定量的な方が定性的な事柄より、物事を正確に表現するものと思われているけれども、中谷宇吉郎が「測定によって得られた数字が、自然の実態を表していないか、あるいは実態のうちごく一部の性質しか表していない場合は、科学的の価値は少ないのである。」と記しているように、数値で表現したからといって情報量が増えたり、正確になったりするとは限らない。
たとえば、上の二つの表現を比べると、定性的な表現からは、季節は冬ではないであろうことが分かるが、定量表現の方では季節はまったく分からない。真冬日でも、前日の気温が-15℃で、今日が-10℃なら上記の定量表現としては成立している。一方、気温が-10℃の日に「昨日より暑い」という表現は、普通は考えられない。こうしてみると、定性的な表現の方が、より多くの情報を含んでいるのだ。

さて、問題文の方はアからオまでの文から定量表現を全て選べというもので、「明日は問題集を20ページ勉強する。」というのと、もう一つが定量表現になっている。

問題のつくりとしては、概念の説明の後で、概念理解を問うており問題としての出来はよく、選別能力もそれなりにあると思う。
でもさ……、これって国語の問題であっても、理科の問題ではない。理科で物事を定量的に扱うのは、自然の実態を理論と照合したり、比較検討できるデータとして抽出するためで、「問題集を20ページ」というのは、問題集のレベルが示されていないため、その意味内容は、問題文中の定性的表現の「明日は問題をいっぱい解く。」に比べて情報量が多いとは言えない。
実際、低レベルの問題集を20頁やるのと、最高難度の問題集を2頁やるのを比較したら、数値上は前者の方がよく勉強していそうだけれども、実際には後者の方が勉強としては時間もかかり深くなるものであったりするだろう。

そう考えると、この問題は、国語の意味では定性と定量を区別できるけれども、科学的な視点からは、どちらが情報をきちんと含んでいるかは定らない内容なのだ。

この問題の解説で塾は、「目標を定めるときやその効果や進捗をはかるとき、評価の基準を明確にしていないと、曖昧でぼやけてしまいます。明確な目標を示すために使われる考え方の一つとして、「定量的・定性的」な考え方があります。」と記している。でもこれは、理科ではなく、施策など社会的な事柄に関わることで、この問題の解説としてはそぐわないように思える。それに社会にしたって、インフレ目標率2%を実現できなかったら辞職するなんて言っていたはずの人が未だに居座っているのを見ると、評価の基準にはならないようにしか思えない。

これ、国語だったら、良い問題だったんだけれどね。


by ZAM20F2 | 2019-04-12 07:46 | 文系 | Comments(0)

結界の破れ

ノラチューリップ、結界に守られて烏の襲撃は免れていた。
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ところが、作朝、花びらが散っている。
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最初は、盛りを過ぎて散ったのかなぁとも思ったのだけれど、
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どうやら、結界から出てしまって襲撃された模様。
その辺にいた烏の人には文句を言ってみたのだけれど、聞いてくれるか不明。
来年はもう一工夫必要そうだ。
by ZAM20F2 | 2019-04-10 07:02 | 植物系 | Comments(0)

でんじろうさんどこいくの

ぼーっとテレビを見ていたら、液体窒素と熱湯を100Lずつおけに投げ込むというのをやっていた。熱湯が凍ったら液体窒素の勝ち、すべて蒸発したら熱湯の勝ちという謎の勝負だった。どうやら、でんじろうさんの番組らしい。見ていて、「オトナは大変だなぁ」と思った。

実験の結果は、一気に気化した液体窒素のために、おけが壊れて、他に予定していた実験はできなくなり、でんじろうさんが「実験はやってみなければわからない」といったことを言っていた気がするのだけれど、これ、科学の実験の気がしない。

ざっくり調べると、液体窒素の気化熱は約200KJ/Kg。それに対して水の融解熱は325KJ/Kg。液体窒素の密度は密度は0.81Kg/Lなので、同じ容積の液体窒素は0℃の水を完全に凍らせる能力はない。では、部分的にでも氷ができるかというと、それは、熱湯の温度に依存する。熱湯といっても、紅茶を入れるのに適した温度から、ダチョウ倶楽部の熱湯風呂まで温度の幅は広い。水の比熱は4KJ/Kg程度なので、液体窒素の気化熱(200KJ/Kg)で同じ重さの水の50℃程度の温度変化は引き起せる。気化した後のガスをうまく熱交換して使えば、もうすこし冷却できるけれども、あの実験では気化したガスは大気に逃げてしまうので冷却は期待できない。最初の液体窒素の温度が沸点より低ければ、液体窒素の温度上昇分だけ冷却できるけれども、窒素は15℃程度の温度範囲しか液体でなく、比熱は2KJ/Kg程度なので、あと7.5℃冷せる程度だ。

ということはダチョウ倶楽部の熱湯風呂だったら、ごく一部の熱湯を氷にできるかもしれないけれども、玉露に適した温度では、氷は出来ないというのが結論となる。これは、単純な計算で分ることで、実際に実験をやらなくても、熱湯の勝ちだ。氷が出来たとしたら、実験に間違いがあったと言うことになる。でんじろうさんの実験は、演示実験という分類に含まれるものだと思う。演示実験とは、高校の物理でもおなじみのモンキーハンティングのように物理に対する理解や納得を深めることを目的としたものだ。では、液体窒素と熱湯の対決で、理解や納得が深まったかというと、そもそも、そういった科学的な話はなかったように思う。そしてまた、科学的な話をするなら、100Lも使う必要なく、100ccでも十分だろうと思う(断熱などはより注意する必要があるかもしれないが)。そう考えると、あれは、演示実験としても成立していない。単なる、どうでもよいテレビのバラエティーショーだ。

というわけで、「オトナって大変だなぁ」と思った次第だ。100ccの液体窒素とお湯を混ぜても、派手な映像とはならない。テレビ的には、それじゃ駄目じゃんというところだろうと思う。「大科学実験」という反科学的な番組でも、意味ない巨大化がなされるけれど、どうやらテレビの人の頭の中は粗雑で、大きければよいというエールチョコレートの昔から進歩していないものと見える。で、それにつきあわないと番組が続けられないように思えるわけで、科学じゃないと分っていても、やらざるを得ないのだろうなぁと感じた。食べていくのは何事も大変だ。

このブログでも何度か書いたことがあると思うのだけれど、昔、小学校の先生から「子どもを科学館に連れて行くと、液体窒素で花を凍らせる実演などを目を輝かせて見るんですけれども、学校に戻ってくると、それは学校とは別の華やかな世界の話で、学校の理科は、そんな凄いことを見せるわけではないので、科学館に行って液体窒素を見たことによって、逆に学校の理科への興味を失う場合がある」といったことを伺った事がある。あのテレビをみて、液体窒素すげーと思うこどもが、学校の理科で液体窒素が出てこないのでつまらないと失望することをでんじろうさんが望んでいるとは思わないけれども、そうなる危険性は十二分にあるし、それ以上に、普通のオトナに科学を誤解させる危険性がある。

でんじろうさん、どこへ行きたいのだろう。

by ZAM20F2 | 2019-04-09 06:09 | 文系 | Comments(0)

流行り物(II)

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吉備団子屋さんの商品。前からの続きで何であるかは分かってしまうとおもうけれど、斜めにすると正体が明らかに。
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五味太郎さんのデザイン画のマスキングテープ。
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カメラ博物館の品は何処の製品か書いていなかったけれど、こちらは、マスキングテープブームを作り出した会社のもの。何しろ、団子やの隣町にあるので、地元のコラボ。
それにしても、マスキングテープとして使うことはなさそうだけれど、見かけて買わずにいるのは難しい品だ。


by ZAM20F2 | 2019-04-07 09:01 | 物系 | Comments(0)