Circuit Cubesで風車を作る方法：ステップバイステッププロジェクト

簡単な答え

まずタワーを組み立て、モーターを上部近くに取り付け、ブレードをモーターシャフトに押し込み、モーターを Bluetooth バッテリーキューブ に配線してONにします。タワーを立てる前に、タワーを横に倒した状態でブレードをテストしてください。風車の故障のほとんどは、ブレードの緩みやタワーの傾きが原因であり、モーターの故障ではありません。

風車は、初めてのモーター駆動工作に最適です。その仕組みが一目でわかるからです。ブレードが回転し、その理由がはっきりと見えます。また、他のすべてのプロジェクトに応用できる2つのスキル、すなわち頑丈なフレームとバランスの取れた回転部品の作り方を学べます。

このチュートリアルではBluetoothバッテリーキューブを使用するため、スイッチで風車を動かしたり、Circuit Cubesアプリとペアリングしてブレードの反応を確認したりできます。特別な風車キットは必要ありません。必要なのは、バッテリーキューブ、モーター、いくつかの構造用ブロック、そして平らな作業台です。

始める前に必要なもの

Bluetoothバッテリーキューブ、モーター1つ、組み立て用ブロック、ベースプレートまたは幅広の土台を用意してください。平らなテーブルは思っている以上に重要です。作業台がぐらつくと、タワーが傾き、どれだけ注意深く組み立ててもブレードがフレームに擦れてしまいます。

組み立てる前に、タワーの高さを計画しましょう。高いタワーは見た目が良くなりますが、しなりやすく、しなるとブレードのバランスが崩れます。最初の組み立てでは、タワーの高さを手のひらくらいに抑え、底部の土台を広めにしましょう。

• 組み立てる前にBluetoothバッテリーキューブを充電または確認して、電源と構造の問題を同時に解決しないようにしましょう。
• まずブロックを長さごとに分類しましょう。組み立て中に1個の部品を探すことが、タワーの側面が不均一になる原因です。

風車が実際にどのように動くか

Bluetoothキューブが電力を供給し、モーターがそれを回転に変換します。ブレードはその回転に取り付けられた大きなレバーに過ぎないため、ブレードのバランスが崩れると目に見えるぐらつきが生じます。これが全体の仕組みであり、なぜバランスが装飾よりも重要なのかを説明しています。

これは、お子様とできる最もシンプルな再生可能エネルギーに関する会話でもあります。実際の風力タービンは動く空気を捉えて電気に変換します。あなたのモデルはその順序を逆にして、蓄えた電気を使ってブレードを回転させますが、機械部品（ローター、シャフト、支持構造）は同じ考え方です。

• モーターのワイヤーはタワーの上部付近でたるませてください。ワイヤーが張っているとモーターを引っ張って傾けます。

タワーを組み立て、モーターを取り付ける

タワーはレンガを1つずつ積み上げるのではなく、2つの半分に分けて組み立て、最後に結合します。対称的な半分にすることでタワーがまっすぐになり、まっすぐなタワーはモーターシャフトを水平に保ちます。モーターは上部近くに、少なくとも2つの接続ポイントで取り付け、ブレードが回転したときにソケット内で回転しないようにします。

ブレードを取り付ける前に、モーターシャフトが真っ直ぐ外側を向き、タワーに接触していないことを確認してください。シャフトがフレーム内に埋もれていると、最初の回転でブレードがレンガにぶつかります。修正するには今が最も安上がりなタイミングです。

• モーターをマウントにしっかりと押し込みます。負荷がかかるとモーターがずれると、取り付けの問題であるにもかかわらず、出力の問題のように見えます。
• シャフトの周囲に、すべての側面で1スタッド分のクリアランスを確保します。

配線して電源を入れ、回転をテストする

モーターをBluetoothバッテリーキューブに接続し、スイッチをONにします。上部のLEDが緑色に変わり、キューブがビルドに電力を供給できる状態になります。アプリで制御したい場合は、スイッチをBLUETOOTHに切り替えてください。LEDが青色に点滅し、ペアリング待ちになります。その後、Circuit Cubesアプリを起動し、右上のアイコンをタップしてBluetooth画面を開きます。

ブレードを取り付けずにモーターを数秒間回します。確認することは2つあります。モーターが回転することと、タワー内でガタつきがないことです。静かで安定したモーターは、マウントがしっかりしている証拠です。

• 何も起こらない場合は、スイッチを完全にONに倒してください。3ポジションスイッチは設定の間で止まることがあり、実際には入っていなくても入っているように見えることがあります。

バランスの取れたブレードを作る

サイズと重量が一致する3枚または4枚のブレードをカットまたは組み立て、ハブの周りに等しい角度で取り付けます。3枚のブレードは手動でバランスを取るのが最も簡単で、実際のタービンのほとんどがこれを使用しています。ここでの対称性は見た目の問題ではありません。1枚の重いブレードが滑らかな回転を振動に変えます。

バランステスト：ブレードアセンブリを中心で鉛筆の先に支え、落ち着かせます。常に同じブレードが下がる場合は、反対側に小さなブロックを追加または削除して、ほぼ水平になるまで調整します。

• ブレードは軽く保ちます。長くて重いブレードはたわみ、タワーにぶつかります。
• 再組み立て後にブレードを同じ位置に取り付けられるよう、ハブに印を付けます。

回らない風車のトラブルシューティング

モーターがうなり音を発しているのにブレードが回らない場合、通常はブレードがタワーにきつく押し付けられているか、ハブがシャフト上で滑っています。ブレードアセンブリを少し外側に引いて、もう一度テストしてください。モーターが無音の場合は、まずスイッチとバッテリーキューブを確認し、次にモーターの配線接続を確認してください。

ゆっくり回る風車は、多くの場合、電力の問題ではなく摩擦の問題です。タワーのすべての接合部をしっかり押し付けてください。レンガが緩んでいると、トルクでフレームがねじれ、モーターのエネルギーを消費してしまいます。

• タワーを横向きに寝かせてテストします。重力が取り除かれるため、残っている停止は機械的なものです。

風車の組み立て手順の概要

1. 1. 平らな面を確保し、ブロックを分類します： ブロックを長さごとに分け、始める前にBluetooth Battery Cubeが充電されていることを確認します。 チェックポイント：テーブルの角を押してもぐらつかないこと。
2. 2. タワーを2つの同じ半分に組み立てます： 半分を結合してタワーがまっすぐになるようにし、プレートまたは追加のブロックで土台を広げます。 避けるべきミス：片側をもう片方より高く積み上げると、モーターが傾きます。
3. 3. モーターを上部近くに取り付けます： 少なくとも2つの接続ポイントを使用し、シャフトの周りに1スタッド分の隙間を残します。 チェックポイント：シャフトが真っすぐ外側を向き、フレームをクリアしていること。
4. 4. モーターをバッテリーキューブに配線する： モーターを接続し、スイッチを完全にON（緑色LED）またはBLUETOOTH（アプリ制御）に動かします。 避けるべきミス：スイッチを中間の位置に置いたままにすること。
5. 5. ブレードなしでスピンテスト： モーターを数秒間回し、タワー内でガタつきがないか耳を澄まして確認します。 チェックポイント：ブレードを取り付ける前に、安定した回転と静かなフレームを確認。
6. 6. バランスの取れた3枚のブレードを取り付けます： ブレードのサイズと重量を揃え、均等に配置し、ハブを鉛筆の先でバランスを取ります。 避けるべきミス：1枚だけ重いブレードがあると、激しい振動として現れます。
7. 7. まずは風車を横にしてテストし、その後立ててください： 最初は横に寝かせた状態で回し、その後立てて低速で再度回してください。 チェックポイント：立てた状態でもタワーに擦れることなく回転し続けること。

この組み立てに適合するCircuit Cubesのパーツ

• Bluetooth Battery Cube： スイッチにはON、OFF、BLUETOOTHの3つのポジションがあります。ONにすると上部のLEDが緑色に点灯し、ビルドに電力を供給します。BLUETOOTHにするとLEDが青色に点滅し、Circuit Cubesアプリとのペアリングを待ちます。風車はスイッチから操作することも、ペアリングしてアプリからブレードを制御することもでき、低速回転と高速回転の違いを簡単に実演できます。
• サー・チョップス・オー・ロット: Sir Chops-o-lotには、写真に示されているすべてのパーツが含まれており、組み立て説明書はオンラインで入手できるため、おもちゃの価格と紙の無駄を削減できます。これは、モーター付きの2つ目のモデルをパーツボックスに追加するための低コストな方法であり、オンライン説明書は印刷された小冊子にお金を払う必要がないことを意味します。
• ATウォーカー: AT Walkerは、あなたのブロックを生き生きと動かすSTEM玩具で、組み立て説明書はオンラインで入手できます。風車の組み立てで余ったブロックと自由な午後があるなら、これは同じモーターとバッテリーキューブを使った実績ある次のプロジェクトです。

タワーをまっすぐに組み立て、モーターをしっかりと取り付け、ブレードのバランスを取れば、Circuit Cubesの風車は初回で回転します。回らない場合は、他の何かを変える前に平らなテーブルでテストしてください。そのひとつの習慣で、ほとんどの風車の問題が1分以内に解決します。