2回目の理科免許更新会です

2018.6.25

6月23日(土)は2回目の理科免許更新研修会です。例によって松岡教授と二人で実施しました。6月10日と同様のテーマである「①IchigoJamを使ったプログラミング体験」と「②アンテナ一体型バリコン自作のゲルマラジオ」です。ちょっと補足しますと、ゲルマラジオは通称で、正しくは「ゲルマニウム検波器を使用した無電源ラジオ」となります。

 私は①です。今回は中学~高校の参加者が数人見えるので、音を省略してセンサーまで体験してもらいました。学習指導要領にはセンサーの利用も記述されています。さてセンサーにはいろいろな種類があります。

表1 いろいろな種類のセンサー

無題.png

典型的なセンサーを表Iにまとめてみました。いずれも通販で購入が可能です。価格は200~1000円程度です。もちろん自作することもできます。

 ところがこのようなセンサーは小学校では習うことはありません。日常の生活と直結した子どもたちにもわかるセンサーの導入が必要です。プログラミングは6年生であり、幸い今年から太陽電池が4年から6年に移行しています。太陽電池は最高のセンサーです。皆さんはガーデンライトを知っていると思います。量販店でも108円で購入できます。以前にもこのコーナーで紹介しましたがガーデンライトは

180623グラフ2.png

のように稼働し、夕方になるとNi-MHを放電してLEDをつけるというものです。ちなみに100均のNi-MHは80mAhというしろものです。何処にもセンサーはありませんが太陽電池が発電所とセンサーを兼ねています。

 プログラミングに応用しない手はありません。ただし、ちょっとした工夫がいります。詳しくは振れませんがIchigoJamの入力は3.3Vですので、これを超えてしますと本体が破損する可能性があります。したがって、3.3Vを超えないように3V程度のツエナーダイオードを入れて回路を保護してください。またArduinoはPull upやPull Down抵抗が入っていますがIchigoは無いのでこの対処も必要です。

180623.png

写真1

ハードを示すと写真1になります。写真1では太陽電池に手をかざすと発電量(正しくは電位)が低下するので附属のLEDを点けるようにプログラムしてあります。ここで登場するのがIF文です。これはBASICでもCでも重要なコマンドになります。この学習ポイントはIF文の理解(分岐とか判断といいます)と"閾値"の設定にあります。つまり、ある電圧未満でLEDを点火、それ以上でLEDを消す操作です。たとえばIchigoなら

 IF ANA(2)<300 THEN LED1 ELSE LED0

となります。この300が閾値で、これを変えることによって感度調整が可能になります。サラッと流してきましたが、もう一つ重要なポイントが隠れています。それはAD変換です(AD:アナログデジタル)。太陽電池からの出力は電圧計で測定できるアナログ値です。これをIchigoが取り扱うのに便利なデジタル値に変換する必要があります。

通常、アナログ端子にはいった信号(ここでは0~3.3V)はデジタル値(0~1023)に変換されます。したがって300は

           300/1023×3.3=0.96V

に相当します。Arduinoなら

           300/1023×5=1.46V

となります。アナログ入力端子はマイクロビット(MB)、Arduino,Studio等ほとんどのマイクロコンピュータについています(なお、ラズパイには着いていないのでご用心!)。回路をブレッドボードで組んで、実験しました。問題なく進んで終了しました。演習中の写真を写真2、写真3に示します。これで、中学校でもIchigoJamがドンドン導入されると楽しくなってきます。また、写真4はゲルマラジオ作りの風景です。参加された先生方ご苦労様でした。これを応用した授業のレポート待っています!

   

   180623写真1_1.jpg  180623写真2_1.jpg  180623写真4ゲルマラジオ.jpg

写真2                 写真3               写真4 ゲルマラジオ作り