【工作】イラ楽しいイライラ棒の作り方！夏冬休みや文化祭にいかが？

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イライラ棒ってご存知ですか？

昔、ウッチャンナンチャンのバラエティ番組で大人気だったゲームです。

複雑な形状の金属製のコースに電極棒を入れて触れないよう、スタートからゴールまで様々な障害物を乗り越えていくというもの。

テレビでは、失敗すると火薬が爆発するなどのキビシイ罰が下されてました。

そこまで派手なものは無理だとしても、電気でライトを光らせたり、ブザーを鳴らしたり、アイディア次第でいろんな工夫ができそうです。

なにより作るのもおもしろいし、出来上がって遊ぶのももちろん楽しい！というわけで、小学生あるいは中学生の自由研究や工作にはまさにうってつけの題材 かなと思います。

先日、小学生ならぬおじさんの夏休みの工作として、実際に作ってみました。

半田付けなどもして、ｘ（バッテン）の文字の形でLEDを光らせたり、ブザーを鳴らしたり、そしてビリビリ機能 も付けてみました。

ご興味がありましたらご覧ください～
ぜひ親子ご一緒で！！

■ 目次

• 材料と工具
  • 材料
  • 工具
• 回路図
  • 動作の説明
  • LEDについて
  • ブザーについて
  • 振動モーターについて
  • 基板について
• 作ってみた
  • 台座の製作
  • 回路部分の製作
    • 半田付け
    • 導通チェック
  • 電極棒の製作
  • 太い電線とコースあるいは棒との間の接続
  • 全体を組み合わせるとこんな感じ
• 遊んでみた
• 保護者の方へ
• おわりに

材料と工具

材料は、不用品のリサイクル、手持ちの材料（別の工作の時に買っていたもの）や100円ショップなどの利用で、できるだけお金をかけないようにして作りました。

キットのようなものを買ってきて設計図通り作るのでは面白くないですからね。

材料

つづきまして、工具です。

工具

結構たくさんあると印象もたれるかもしれませんね。あくまでも今回の実例です。

■ 100円でライトと電池ケースとスイッチを入手する方法

後日、こちらのサイト で紹介されていたのを見つけたのですが、100円ショップで売られてる自転車ライトを使うというアイディアがありました。

まさに目からウロコ。ライトとスイッチがあって、電池ケースにもなる。まさにその手があったか！です。

体験談ではお子さんと一緒に楽しそうに作られてます。最初の回路図は息子さんが書いたんですね。すごい！

回路図

今回作成した電気系統の回路図です。



電池は単三を4本使うことにしています。この場合、パワーオンを示すLEDの隣に付ける抵抗は、300Ωから500Ω程度で良いと思います。

バッテンのLED隣の抵抗につきましては、振動モーターの抵抗分（今回のものは20Ωぐらいでした）を考慮すると、パワーLED用の抵抗より少し小さ目の値にすべきですが、まあ、同じものでも大丈夫でしょう。

ビリビリ機能は、電極棒の中に振動モーターを仕込むことで実現しました。要はスマホなどで使われているバイブレーション機能です。本当に電流を流すわけではないので、まあ、なんちゃってビリビリ機能ですね。

動作の説明

スイッチをONにすると、パワーオンのLEDが点灯します。ただし、それだけではその他の部分に電流は流れません。

端子台に接続された針金のコースと、電極棒の輪っかが接触することで、そのほかの部品にも電流が流れ、バッテンのLEDが光り、ブザーが鳴り、電極棒内の振動モーターが ビリビリ（実際はブー）と動きます。

LEDについて

今回は、光モノとして、たまたま手元にあったLEDを使ってみました。

もちろん、豆電球でもOKです。

LEDは消費電力が少なく、長寿命。いろんな色があるとか、反応が速くてマイコンのプログラムで制御しやすいといった様々な特長がありますので、電子工作にはもってこいの素材だと思います。

ただ、LEDは使用方法がちょっとだけ面倒です。というのも、次のようなお約束があるからです。


LEDには長さが違う2本の足があります。長い方をプラス側、短い方をマイナス側につなぎます。逆にすると光りません。


また、LED自体には内部抵抗がほとんどないので、電池に直結すると電流が流れすぎて壊れてしまいます。そのため、流れる電流を制限するための 抵抗を付ける 必要があります。

ホームセンターなどで売られているLEDですと、抵抗がセットになって売られたりします。

電池での工作ならだいたいそれでOKなんですが、実は回路構成によって必要な抵抗値はケースバイケースなんです（例えば電池をいくつ直列にして使うかなど）。

便利なことに、条件に合った抵抗値を自動で計算してくれるサイトが沢山あります。
" LED 抵抗 計算 "
などと検索してみてください）。

抵抗値を求める計算方法はわりと簡単ですので、ご自分で調べてみてはいかがでしょう（LEDそのものの原理となると奥深いですが･･･）。



一方、豆電球の場合は、発光するフィラメント自体が抵抗体です。これで自然と電流が制限されますので、別途の抵抗は不要です。

ただし適正電圧以上に電圧をかけてしまうと、これまた電流が流れ過ぎることになるので、切れて（壊れて）しまいますけどね。抵抗内蔵型のLEDというのもありますが、これも同様に過電圧をかけると壊れます。

ブザーについて

ブザーにもいろいろ種類があります。


今回は１．の電源をつなぐだけで鳴るタイプを使いました。ホームセンターでも次のものがありました。


ただこれは定格電圧が1.5Vと、電源（6V）に直結するには低めかなと思ったので、今回はAmazonで、以下のものを購入して使いました（正確にはこれとは違う製品を購入しましたが、ほぼ同等品です）。

>> Amazonの電子ブザーを見る

この製品の場合は、3V-24Vの電圧範囲で使えます。電源に直接接続するだけで鳴らすことができます。

なお、このタイプのブザーには極性がありますのでご注意ください。赤線をプラス側、黒線をマイナス側に接続します。

振動モーターについて

振動モーターは、Amazonなんかでも売られています。例えばこんなの。携帯電話用だそうです。

>> マイクロ振動モーターをAmazonで見る

この製品の場合、標準電圧は1.5V～3Vのようです。

これなら今回の回路で多分使えると思います。


「多分」なんて、無責任ですみません。
実際のところ、今回の工作では使わなくなった古い携帯電話をばらして、中の振動モータを取り出してリサイクルしたので・・・

試してみた所、これも0.5Vぐらいから動き出しました。赤と黒のリード線が付いていましたが、極性は無いようです。

今回は乾電池4本で6Vの電源としてて･･･LEDの制限抵抗が各500Ωとして9個あって･･･振動モーターの抵抗が実測で20Ωで･･･などとごちゃごちゃ計算すると振動モーターにかかる電圧はざっくり1.6Vとなります。

型番なんて書いてないので素性は定かではないのですが、まあ、使えるかなと。　

ちなみに、ブザー同様、振動モーターにもいろいろな種類があります。電源につなげば動いてくれる単純なものから、制御信号を与えないと動かないものもあったりします。

実は私も結局古い携帯電話を３つばらしまして、最後のものでようやく動くものが手に入りました。最初の２つは新しめのモデルで、取り出した振動部品は電源につないだだけでは動かないタイプでした。新しい機種はなにやら高機能なデバイスが使われているようです。

でも、やはり素性のはっきりしたものを使うことをおすすめします。

基板について

LEDやスイッチやブザーなどの部品を取り付けて配線を実装するには、小さい基板があると便利です。以下のようなものがホームセンターでも売られてました。

無数の格子状の穴があいている、このようなタイプの基板は「ユニバーサル（汎用）基板」と言います。（商品には「プリント基板」と書かれてますが）

この穴は通常2.54mmピッチで、ここに部品のリード線を半田付けすることができます。部品どうしの間の配線は自分で行う必要があります。

■ パソコンやスマホの中の基板は？

こちらは「プリント基板」と言い、製品機種ごとにカスタマイズして作られている基板です。

各部品の配置位置が決まっていて、部品間の配線もあらかじめ銅箔で作られています（写真製版技術でプリントされている）ので、部品を半田付けするだけで回路ができあがります。

上のホームセンターで売られてた基板には、プリントされた配線はありませんが、半田付けしやすいように穴の周りに少し金属が「プリント」されてます。まあプリント基板と称してもウソではないかな。

なお、回路部分が豆電球とブザーぐらいだったら基板は必要ないかもです。たとえば、段ボールや厚紙に穴をあけて部品を植えて、裏でリード線や配線をテープで留めることでも代用できたりします。

作ってみた

前置きが長くなってしまいました。ここからいよいよ制作過程を説明していきますね。

まず、台座を作るところから。

台座の製作

100円ショップで買った小さなスノコが使われないまま物置に放置されてて、なんか不憫だったので利用してみました。


スノコなので当然隙間があいてます。そのままでは台座としては使いづらいです。短冊状の板はホチキスのような針で留められていただけなので、板をひっぺがすとバラバラに。あらためて隙間を詰めて木工用ボンドで貼り直しました。

短冊状の板の間隔を詰めたので、裏の横棒が飛び出てしまいます。なので飛び出た分をカットしました。


元がスノコだったのでこんな面倒な手間がかかりましたが、使わなくなったまな板とか、適当な大きさの板があればそのままでOKです。100円ショップにも手ごろな板がありますよね。きっと。


次に、針金を支える柱をとりつけます。板の上で適宜離して、裏からねじくぎでくっつけます。もちろん接着剤でくっつけても良いですよ。

2.5cm×2.5cmぐらいの棒の端材があったので利用しました。柱の高さは、5cm以上あると良いと思います。

最終的に、この柱に針金を巻き付けて固定します。

針金は100円ショップで売ってたアルミ線を使用しました。アルミならコースを自由に曲げたり、電極棒の輪っかのサイズを替えたりできます。2.0mm～2.5mmの直径であれば子どもでも手で曲げられると思います。

なお、被覆が付いてる針金ですと電気を通しません。被覆が付いていないものを使ってください。

回路部分の製作

半田付け

基板の穴に部品を差し込んで半田付けします。LEDを使う場合は極性を間違わないように注意しましょう。

その次に部品のピンの間に細い電線を半田付けして配線します。


部品や配線の半田付けでは次のようなポイントに気を付けましょう。


配線のチェックは都度行うことをおすすめします。

チェックが最後だけだとごちゃごちゃして分かりづらいし、失敗していたら他の部分もやり直さないといけなかったりしますので。

■ 半田付けについて

半田付け方法を分かりやすく説明している動画がありました（5分51秒）。
東大の学生さん向けのようですね。

細い電線の被覆をむくには、ワイヤーストリッパーという道具があると便利です。ワイヤストリッパーが無ければカッターナイフでも構いません。

カッターを使う場合は、細い電線をころがして周りに少しだけ切込みを入れ、被覆を抜き取ります。

深く切り込みを入れてしまうと肝心の銅線を切ってしまいますし、切込みが薄すぎれば被覆が抜けません。ちょっと慣れが必要ですが、何回か練習すればうまくできるようになりますよ～


次の写真が基板に部品を実装した例です。基板は他で使った余りの切れ端を使っています。



基板の裏側はこんな感じ↓↓　あまり上手ではないのでお手本にはなりませんが・・・

今回は「端子台」というパーツを使って太い電線（コースや電極棒との接続用）をネジ留め固定することにしています。

電線に強い力が加わった場合に基板や回路に損傷を与えないためです。特に気にならなければ基板に直接太い電線を半田付けしちゃってももちろん構いません。

＞＞Amazonで"端子台"で検索する

導通チェック

基板の半田付けが終わったら、導通チェックをします。


NGなら回路図と自分で作った回路を見比べて間違い探しです。

OKになったら、基板を先ほどの台座に固定します。基板の裏側には部品や配線が出っ張ってますから、木片等をスペーサーとして高さを稼いで固定するとよいでしょう。

電極棒の製作

要は、コースを通すための針金の輪っかをつけて、それを電線で回路につなげてやればOK。

ただ、それだけだとちょっとつまらないので、前述したように 振動モーターによるビリビリ機能 をつけました。


で、電極棒の胴体部分ですが、ネットで調べると、ボールペンを利用する方法などが出ていました。なるほど、なるほど。

ただし、振動モーターを取り付けるにはボールペンではちょっと細いしなあ・・・ということで、いろいろ探してみて、結局、竹にしました。

竹の太さは、ペットボトルのフタかぶさる程度の太さ（細さ）のものを選びました。

ペットボトルのフタに穴をあけて、アルミ針金を通し、エポキシ樹脂で固定しました。これを二つ作り、竹の両端に被せて取付けることにします。

片側のフタの針金をコースを通す 大き目の輪っか にし、もう片方のフタの針金をワニ口クリップを取り付ける 小さ目の輪っか にします。

それぞれのフタから内側に延びた針金をつなげばよいのですが、今回はこの間に振動モーターを組み込みます。モーターのリード線には赤いリード線と黒いリード線がついています。通常のセンスですとプラス側を赤い線、マイナス側を黒い線にするんですが、試してみたところ、振動モーターはどちらに接続しても問題なく振動しましたので、特に極性は気にしなくてもよいようです。

なお、アルミ線は半田付けできないので、リード線を長めに剥いて、アルミ線にグルグル巻きにし、その外側をシールテープで固定しました。

竹を縦に半分に割り、片側にエポキシ樹脂で振動モーターを固定します。この、縦に半分に割りやすいことも竹を選んだ重要なポイントだったりします。

振動モーターの振動がロスなく伝わるように、振動モーターと電極棒とをエポキシ樹脂（グルーガンでも良いと思います）でしっかり固定しました。

配線類を竹の中に収め、竹を元通りあわせて周りを養生テープで固定します。

両端にフタをつけ、シールテープで固定します。

太い電線とコースあるいは棒との間の接続

今回はワニ口クリップで接続するようにしました。理由は次の2点。


コース部分を変更しても回路部分を流用できます。もっと大きいものにするとか。


回路から伸ばした太い電線に付けたワニ口クリップでコースとイライラ棒につなげばできあがりです。

全体を組み合わせるとこんな感じ

写真では、片側にメガネクリップを付けて針金を固定しています。これは電極棒を外せるようにしたかったので。

実際は電極棒をコースから外すことはあまりないと思うので、あんまり意味なかったですけどね・・・


コースが柱に付いてるところの青いものはストローです。ここは触れても電流が流れないので、電極棒の安全地帯としています。テープとかを巻いても良いですけど。

遊んでみた

イライラするというよりは、ドキドキハラハラしますね。

大人でもけっこう集中力が必要です。

チャレンジしている人の顔を見ているだけでも結構笑えます。でももし金品などを賭けたら・・・真剣になったりして。

楽しく遊びましょう。(^▽^;)


上下に蛇行するコースは比較的簡単ですが、前後というか奥行きがあるととたんに難易度があがります。

ループなんか無理～。電極棒を持ち替えないと通過できないので、プルプルしてしまいます。

難しすぎるコースも考え物。

コースを自分で考えてチャレンジするのも面白いですね。

保護者の方へ

安全面だけはくれぐれもご注意ください。

工作などをする際には小さな怪我はやむを得ない面もありますが、工具等の正しい使い方や危険な箇所を理解し、基本通りに作業をすれば大きな怪我は防げます。

工作する際には必ず大人の人が見てあげるようにしてください。

■ 気を付けるポイント

• 電池をショートさせない
• 半田付けでは火傷や火事に注意
• 半田ごてを置いておくしっかりした台を用意する
• 半田ごてはこまめにコンセントから抜く
• 電線の被膜を剥く時にカッターの刃に気を付ける
• 針金の切り端に注意（丸めるかテープなどを巻く）
• 竹を割る時にはトゲに注意

おわりに

家内が小学校の学童をお手伝いしています。

10月になると学童で秋祭りがあって、ゲームやいろいろな出し物などでわいわいやるとのこと。そこで遊べるゲームを何か作ってみよう、と思ったのが今回の工作のきっかけでした。

こんなのでも興味をもってもらって、子どもたちがもっとすごい工作にチャレンジしてくれたらうれしいなと思います。

いよいよ2020年には小学校でプログラミング教育が必修化されるようですし、マイコンを載せてカウントダウンタイマー付きにするとか、私のなんかよりもっとアイディアあふれる凝ったものもできちゃいそう。


でも正直、今回のイライラ棒は作ろうと思ってから完成まで、結構な日数がかかっちゃいました。

もっと簡単にできるのないの？・・・という方には「針金だけで作れるイライラ立体迷路」はいかがでしょう。超簡単ですよ。



今回は以上です。
最後までお読みくださり、ありがとうございました。