汎用電動カムスイッチユニットの製作

この記事には、回路図が掲載されていますが、なんら動作を保証するものではありません。
参考にされる場合は、全てにおいて自己責任でお願い致しますぅ～＜（_ _）＞゛
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説明しよう！
電動カムスイッチとは、電動でカムを動かし様々なスイッチ操作をさせる装置なのだっ（｀_´）/

過去にもちょくちょく工作に使用したり、実験したりしていました。
・２４時間繰り返しタイマー分配装置
・USB連動電源タップ
・電動カムスイッチの製作実験

~~~いきなり余談~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
製作当初から、勝手に「電動カムスイッチ」と呼んでいましたが、フト世の中にそのようなものがあるのかが気になり調べてみました(　・_・)ﾌﾄ
何か鉄道車両のスピードをコントロールする装置の関連でそういうものがあるようなのですが、詳細はよくわからず。
その他、特に検索して出てこないところを見ると、広く一般的に使われている名称ではなさそうです。
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電動カムスイッチには、次のような機能があると思っていまして、目的によっては電子回路を組むよりも簡単に目的を達成できたりします。
・カムでスイッチを操作する、様々なスイッチング機能
・ギヤの回転時間による、タイマー機能
・電源を切っても状態を保持する、メモリー機能

また、これらの働きを物理的な動きで実現できるため、直感的にも分かり易いのが良いと思います。
ちょっと検討してみたのですが、過去に製作した「自動カーテン」のコントローラや先日の「メイドインかりおかラボ」の製作でも、電動カムスイッチを利用すれば、かなり簡単になりそうな感じがします。

というわけで今回は、過去に製作、検討してきたものの集大成として、様々な工作等に汎用的に使えるようなユニットを製作してみることにしました。
＜かりおかの構想＞
・コンパクトである
・作り易い
・扱い易い
・変更し易い
・拡張性がある
・なるべく動作音が静か
・・・・

完成したのがこれです(*'ｰ')ノ



基本的な制御用の回路とカムの構成はこんなものです。

スイッチが入ると、カムが１回転して止まります。ちなみにスイッチはONのままでも一瞬のON-OFFでも同様に動きます。
この１回転の間に、連動する別のカムとマイクロスイッチで様々なスイッチングをさせることができるわけです。
スイッチではなく、例えば時計のアラーム等の小信号でも動かすことができます。
停止時には、リレーによりショートブレーキがかかり、惰性回転を抑制するようになっています。

ギヤボックスは、コンパクトで低速回転が可能なミニモーター低速ギヤボックス（タミヤ）を選択しました。回転軸の高さが使用するマイクロスイッチのレバーの高さとも合っていて組み立て易く、動作音も比較的静かだと思います。
また、４段階のギヤ比を選べるので、目的に応じてスピードを幅広く変更することもできます。

カムは、1mm厚のアクリル板を直径20mmの円盤にカットして製作。この厚さであれば、ハサミでもカットできるので簡単です。カムといっても、円盤の縁をちょっとヤスリで凹ませるくらいのものです。

カムを固定するストッパーは、、2mm厚のアクリル板で製作しました。
カムとストッパーの固定に両面テープやシリコン系接着剤を使えば、あとからでも外して組み直したりできます。目的に応じて都度カムとストッパーを作り直すのは手間がかかりますから、使いまわしができるようにしました。

今回は、制御用のカムのほか、連動するカムとマイクロスイッチを２組搭載した形です（計３組）。これだけあれば、かなりいろいろなスイッチングができると思います。
リレーは１回路のG5V-1でも２回路のG5V-2でも使えるようになっています。
G5V-2を使用した場合、増えた１回路をどう使うかはアイディア次第です。例えば、カムが１回転したら次の装置を動かすなどの連携もできるでしょう。この電動カムスイッチを複数用意して、順番に動かすなんてこともできると思いますので、スイッチングのパターンは無限大です（・∀・）

とりあえずのデモとして、LEDを点滅させてみました。複雑なパターンの点滅も、カムの形状次第で簡単に実現可能です。




＜思いつき１＞
制御用の基本カムを、７つの凹みがあるものにすると、スイッチ１回のONで１ステップだけ回転するので、７回で１周することになります。
これを時計のアラームで１日に１回動かすようにすれば、１週間で１周するものになり、つまり曜日を記憶させることが可能になります。
何かの装置で、曜日指定で動かしたり、週末の土日だけはスイッチをOFFしたいという場合などに利用できそうです。

＜思いつき２＞
カムが１周する間に、カムスイッチでモーター速度コントローラを切り替え、電動カムスイッチ自身のモーター速度を変化させれば、目的に応じてスイッチの時間を短くしたり長くしたりできるでしょう。

いや～ちょっと考えただけでもいろいろと応用ができそうです('-'*)ゞ
今後は、製作物に合わせて都度カムスイッチを設計するのではなく、このユニットを用意しておくことで間に合うようになることでしょうっ（・▽・）ｂ　ヾ（＾_＾;）ﾎﾝﾄ?


＜おまけ＞
基板の実態配線図