3-color LED Stroboscope using Basic Logic Circuits

ストロボスコープは、動きのある対象物の速 度を求めるなどの実験に利用されている。特に、 モータの回転速度を求める実験が題材として よく使われている 。これまでのストロボスコ ープの光源色は単色であるため、回転速度を求 める場合、発光周期が回転周期の整数倍となる 場合に回転が止まって観察される。 回転するプロペラをストロボスコープで観 察する場合、4 色(赤、緑、黄、青)の LED を用いて順に発光させると、発光周期と回転周 期の比によって LED の発光色やそれらの混色 が観察されるため、観察色の様子からプロペラ の回転速度が一義的に決定できる。LED の点 滅周波数を変化させると観察色を変化させる 事ができるため、低年齢層では子供の知的好奇 心を喚起する教材として、また、高学年に対し ては発振回路の電子回路作成や光の混色実験 など、幅広い利用が期待できる。 ドライブ回路は、基本的な論理回路である NOT、NOR、D-FFを使用した。LEDのパルス 幅の設定は単安定マルチバイブレーターを使 った。いずれも、安価で簡単に入手出来る IC である。高校生や大人向けには、回路を製作す ることや論理回路を学ぶ事ができる。 4 色の LED の点灯周波数、明るさ調整、 ON/OFF を個別に設定できるようにスイッチ を配置することで、低学年の子供達自身がコン トローラを使いながら色の変化などを観察す る事ができるよう工夫している。 3. 2枚羽プロペラの観察実験 2枚羽プロペラを DCモータに取り付けて回 転させ、4色ストロボ光を照明した様子を図 1 に示す。(a)はストロボの発光周波数がモータ 回転数の2倍の時、(b)は6倍の時である。回 転比によって観察する色が変化するため、回転 比が色の変化で容易に決定できる。