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ユーザーマニュアル(PDF)

概要:

1. はじめに:

こちらはOSOYOO超音波浮揚DIYキットです — はんだ付けを実践しながら楽しく学べるプロジェクトです。

はんだ付けのスキルを練習しながら、さまざまな電子部品に慣れることができ、迫力のある結果が得られます。回路が正しく組み立てられてはんだ付けされると、LEDが点灯し、4つのボールが空中に浮揚します。

2. 動作原理:

超音波定在波浮揚は、超音波送信端と反射端(または第2の送信端)の間に正確な距離を保つことで実現します。この距離は「共鳴キャビティ距離」と呼ばれ、送信波と反射波が連続的に重なり合って定在波を形成します。定在波のノード(節)における音響放射力が重力に打ち勝ち、物体を空中に浮かせます。

3. 仕様:

1>. 商品名:超音波浮揚DIYキット(はんだ付け練習)

2>. 動作電圧:DC 12V

3>. 浮揚物体の直径:2〜3 mm

4>. サイズ(組み立て済み):44×40×66 mm

4. 注意事項:

1> 浮揚できるのは軽くて小さい物体のみです。重い物体は浮揚しません。

2>. 超音波トランスデューサは振動に敏感です。落下させたりぶつけたりしないでください。トランスデューサをはんだ付けした後、余分な金属ピンを切り取らないでください。

3>. 浮揚する物体は非常に軽いため、気流の影響を受けやすいです。組み立て済みのキットは、風のない静かな場所に設置してください。

5. 回路図:

OSOYOO超音波浮揚DIYキットの回路図

6. 部品リスト:
OSOYOOキットの部品リスト(その1)OSOYOOキットの部品リスト(その2)

PCBの組み立て:

ステップ1:TC IC(TC4427)をU2に取り付けます。
1.1) ICの切り欠きが基板上のマーキングと同じ方向を向いていることを確認してください。(注意:ICの向きに十分注意してください。)
TC4427 ICを基板に取り付ける — ステップ1.1

1.2) 基板上のはんだパッドを選び、パッドにはんだを乗せます。
基板パッドにはんだを乗せる — ステップ1.2

1.3) ピンセットでIC(TC4427)をパッドの上に置き、固定します。はんだごてをICの1本の端子に当ててはんだを溶かし、ICを仮固定します。
ピンセットでTC4427 ICを位置決め — ステップ1.31.4) IC(TC4427)の残りの端子をはんだ付けします。

TC4427の全端子をはんだ付け — ステップ1.4

ステップ2:同じ方法でSTC IC(STC15F)をU1に取り付けます。

IC上のドットが基板のマーキングと同じ方向を向いていることを確認してください。
STC15F ICをU1に取り付ける — ステップ2a
STC15F ICをU1にはんだ付け — ステップ2b

ステップ3:同じ方法でIC(AMS1117)をU3に取り付けます。
AMS1117レギュレーターをU3に取り付ける — ステップ3

ステップ4:100 nFセラミックコンデンサを2個、C1とC2に取り付けます。
はんだ付けして、余分なリードを切り落とします。
100 nFセラミックコンデンサをC1・C2に取り付ける — ステップ4

ステップ5:100 µF電解コンデンサをC3に取り付けます。
100 µF電解コンデンサの極性案内

(注意:電解コンデンサには極性があります。正極(+)のリードを基板の(+)マークの穴に挿入してください。)

警告:コンデンサを誤った極性で接続すると、発熱・液漏れ・破裂の原因となります。

はんだ付けして、余分なリードを切り落とします。

100 µF電解コンデンサをC3に取り付ける — ステップ5a
コンデンサをはんだ付け — ステップ5b

ステップ6:抵抗をR1に取り付けます。

はんだ付けして、余分なリードを切り落とします。
抵抗をR1に取り付ける — ステップ6

ステップ7:電源ソケットをJ1に取り付け、はんだ付けします。
電源ソケットをJ1に取り付ける — ステップ7

ステップ8:基板の裏側に赤色LEDを取り付けます。
(注意:LEDには極性があります。正極(+)のリードを基板の(+)マークの穴に挿入してください。)
はんだ付けして、余分なリードを切り落とします。
赤色LEDを基板に取り付ける — ステップ8ステップ9:超音波トランスデューサをメイン基板に取り付けます。

注意:超音波トランスデューサには2本のピンがあります。黒い丸印のあるピンが正極(+)です。そのピンを基板の(+)マークの穴に挿入してください。
はんだ付けし、金属ピンはそのまま残してください。
超音波トランスデューサをメイン基板に取り付ける — ステップ9a
超音波トランスデューサをはんだ付け — ステップ9b
ステップ10:2つ目の超音波トランスデューサをトップ基板に取り付けます。
はんだ付けし、金属ピンはそのまま残してください。
2つ目の超音波トランスデューサをトップ基板に取り付ける — ステップ10

ステップ11:M2×17mmの銅製スペーサーをM2ネジでメイン基板に固定します。
銅製スペーサーをメイン基板に固定 — ステップ11

ステップ12:M2×17mmの銅製スペーサーとM2×30+3mmのスペーサーネジを結合して、1本の完全な銅製スペーサーを作ります。
銅製スペーサーを組み合わせる — ステップ12
ステップ13:前のステップで作った2本のスペーサーと4本のM2ネジを使って、トップ基板をメイン基板に固定します。

(2枚の基板の正極が向かい合っていることを確認してください。)

トップ基板をメイン基板に固定 — ステップ13a
完成したキット — ステップ13b

ステップ14:動作確認
組み立てが完了したら、すべてのはんだ付け箇所を確認し、各部品が正しい位置に取り付けられていることを確かめてください。問題がなければUSBケーブルを接続します — LEDが点灯します。付属のスポンジボールをピンセットで浮揚ゾーンに配置してください。

科学の不思議を楽しんで — スポンジボールを浮かせてみましょう!

注意:付属のUSBケーブルは5Vを12Vに昇圧する機能があり、コンピューターのUSBポートに直接接続してキットに電力を供給できます。

安全上の注意:

すべての電気機器と同様に、このキットは慎重に取り扱ってください。はんだごての先端は非常に高温になることがあります — 以下の安全ルールを守ってください:
⊙ このキットを子どもの手の届かない場所に保管してください。
⊙ 可燃物をはんだごてから遠ざけてください。
⊙ はんだごてを液体や水に浸して冷やさないでください。
⊙ 風通しのよい場所で作業してください。