JP2002358001A - Pendulum device - Google Patents

Pendulum device

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JP2002358001A
JP2002358001A JP2001166629A JP2001166629A JP2002358001A JP 2002358001 A JP2002358001 A JP 2002358001A JP 2001166629 A JP2001166629 A JP 2001166629A JP 2001166629 A JP2001166629 A JP 2001166629A JP 2002358001 A JP2002358001 A JP 2002358001A
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JP
Japan
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pendulum
solenoid
timer
time
weight
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Application number
JP2001166629A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Sakurai
和明 櫻井
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Nomura Co Ltd
Original Assignee
Nomura Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain isochronism of a pendulum device. SOLUTION: A position detecting sensor 5 which detects a weight 1 that passes a center O and a solenoid 4 which pulls in the weight 1 are positioned at the center O of the oscillation of a pendulum. When the sensor 5 detects the weight 1, a position detecting timer starts counting time, the energizing position of the solenoid 4 is determined and energizing is started by the time-up of the timer. At the same time, an energizing timer starts counting time and the energizing of the solenoid 4 is stopped by the time-up of the timer. When the sensor 5 detects the weight 1 next time, a gate timer starts counting time and the rest of the timers are made inoperable until the time-up of the gate timer. Thus, no external force is exerted to the weight 1 along the direction other than its moving direction so as to maintain isochronism of the pendulum device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する利用分野】この発明は、教育、娯楽、広
告、モニュメントなどとして博物館・資料館・美術館や
イベント会場などに設置や展示される振り子装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pendulum device which is installed or exhibited in museums, archives, art museums, event venues, and the like as education, entertainment, advertisement, and monuments.

【0002】[0002]

【従来の技術】吊り糸の一端を固定して錘を吊り下げた
振り子装置は、博物館や資料館で教育実験として設置さ
れたり、科学館やイベント会場などでモニュメントとし
て展示されたりしている。
2. Description of the Related Art A pendulum device in which one end of a hanging thread is fixed and a weight is hung is installed as an educational experiment in a museum or a museum, and is displayed as a monument in a science museum or an event hall.

【0003】このような振り子装置として、例えばフー
コーの振り子がある。フーコーの振り子は、単振り子の
振動面に対する地球自転の影響を調べるために用いられ
る振り子で、振り子が地球自転の角速度ω成分と反対方
向に、すなわち、北半球では上から見て時計方向に回転
し、南半球では反時計方向に回転するというものであ
る。
As such a pendulum device, there is a Foucault pendulum, for example. Foucault's pendulum is a pendulum used to investigate the effect of earth rotation on the vibration surface of a simple pendulum.The pendulum rotates in the opposite direction to the angular velocity ω component of the earth's rotation, that is, in the northern hemisphere, clockwise when viewed from above. In the southern hemisphere, it rotates counterclockwise.

【0004】ところが、従来の振り子装置では、振り子
を吊り下げる支点の摩擦、吊り糸の空気抵抗、伸び、撚
りによる回転、振り子の重心位置、建物の固有振動、空
調などによる空気対流の影響、地磁気(錘に、例えば鉄
などを用いた場合)などにより、振り子は単振動ではな
くて楕円軌道を描いて振動する。すなわち、等時性を保
てなくなる。
However, in the conventional pendulum device, friction of a fulcrum for suspending the pendulum, air resistance, elongation and rotation of the suspended string, rotation due to twisting, the position of the center of gravity of the pendulum, the natural vibration of the building, the influence of air convection due to air conditioning, geomagnetism, etc. (For example, when iron is used for the weight), the pendulum vibrates not in a simple vibration but in an elliptical orbit. That is, the isochronism cannot be maintained.

【0005】この問題を解決するため、例えば、振り子
を吊り下げる吊り元にナイフエッジ形式の装置を用いて
摩擦を減少させたり、吊り糸にピアノ線を用いて空気抵
抗を減少させたりしていた。
In order to solve this problem, for example, a knife-edge type device is used to suspend the pendulum to reduce friction, or a piano wire is used as the suspending thread to reduce air resistance. .

【0006】また、振り子の軌道の下方にターンテーブ
ルを設け、そのターンテーブルに2台のソレノイドを直
線状に配置し、作動させたソレノイドの磁力で振り子を
吸引して楕円運動を矯正しつつ、同時に、ターンテーブ
ルを地球の自転に合わせて回転させることで(振り子の
自転速度は、緯度により規定されているため、計算によ
りターンテーブルの回転スピードは設定できる)、振り
子が理論的な軌道を取るように見せていた。
A turntable is provided below the orbit of the pendulum, two solenoids are linearly arranged on the turntable, and the elliptical motion is corrected by attracting the pendulum by the magnetic force of the operated solenoid. At the same time, by rotating the turntable according to the rotation of the earth (the rotation speed of the pendulum is defined by latitude, the rotation speed of the turntable can be set by calculation), so that the pendulum takes a theoretical orbit It was showing like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ナイフエッジ形式の装置を用いたものでは、部品が高価
で設置費用も割高であるが、それにもましてナイフエッ
ジの磨耗などで、維持コストも高くなるという問題があ
る。
However, in the apparatus using the knife-edge type apparatus described above, the parts are expensive and the installation cost is high, but the maintenance cost is also high due to the wear of the knife edge. Problem.

【0008】また、ピアノ線を用いたものでは、吊り糸
が切断し易くメンテナンスに手間がかかるという問題が
あった。
Further, in the case of using a piano wire, there is a problem that the hanging string is easily cut and the maintenance is troublesome.

【0009】一方、ターンテーブル方式を用いたもので
は、見た目は理論的な軌道を動いているが、教育実験と
は言いがたい装置であることには違いないという問題が
ある。
[0009] On the other hand, in the case of using the turntable system, although it looks like a theoretical trajectory, there is a problem that it must be a device that cannot be described as an educational experiment.

【0010】そこで、この発明の課題は、コストを安
く、切断し易いピアノ線を用いることなく等時性を保て
るようにする。しかも、従来の疑似的な実験装置でな
く、原理をありのままに実験できるようにすることであ
る。
An object of the present invention is to reduce the cost and maintain isochronism without using a piano wire which is easy to cut. In addition, it is an object of the present invention to make it possible to carry out an experiment with the principle as it is, without using a conventional simulated experimental device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、吊り糸の一端を固定して磁性材で形
成した錘を吊り下げた単振り子の振動の中心点にソレノ
イドを設け、その中心点のソレノイドを位置検出センサ
の検出する前記錘の位置に基づいて制御する構成を採用
したのである。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a solenoid is provided at a center point of vibration of a simple pendulum in which one end of a hanging string is fixed and a weight formed of a magnetic material is suspended. That is, the solenoid at the center point is controlled based on the position of the weight detected by the position detection sensor.

【0012】このような構成を採用することにより、コ
ントローラーが位置検出センサの検出する錘の位置に基
づいてソレノイドを制御し、支点の摩擦、吊り糸の空気
抵抗、吊り糸の伸びや撚りによる回転、振り子の重心位
置、建物の固有振動、空気対流などによる減衰量を補う
ことで、それらをキャンセルし、理論値に近い振動状態
に(等時性を)保つことができる。
By adopting such a configuration, the controller controls the solenoid based on the position of the weight detected by the position detecting sensor, and the friction of the fulcrum, the air resistance of the hanging thread, the rotation of the hanging thread due to the elongation or twist of the hanging thread. By compensating for the amount of attenuation due to the position of the center of gravity of the pendulum, the natural vibration of the building, air convection, etc., these can be canceled and a vibration state close to the theoretical value (isochronous) can be maintained.

【0013】このとき、振り子はどの方向に振動しても
(フーコーの振り子では振動面が回転する)、振動の中
心を通過するため、振動の中心に設けたソレノイドによ
って補償ができる。
At this time, no matter in which direction the pendulum vibrates (in the case of Foucault's pendulum, the vibrating surface rotates), the pendulum passes through the center of the vibration, and can be compensated for by the solenoid provided at the center of the vibration.

【0014】また、上記位置検出センサを振り子の振動
の中心を通過する錘を検出するものとするとともに、前
記センサからの検出出力で、計時を開始する励磁位置検
出タイマーを設け、そのタイマーから出力されるタイム
アップ信号で上記ソレノイドを励磁するようにした構成
を採用することができる。
Further, the position detecting sensor detects a weight passing through the center of the vibration of the pendulum, and an exciting position detecting timer for starting time keeping is provided by a detection output from the sensor. It is possible to adopt a configuration in which the solenoid is excited by the time-up signal that is output.

【0015】このような構成を採用することにより、励
磁位置検出タイマーのタイムアップ時間を変えること
で、ソレノイドの励磁を振り子の任意位置で行うことが
できるので、振り子に対する補償量を変えられる。
By adopting such a configuration, the solenoid can be excited at an arbitrary position of the pendulum by changing the time-up time of the excitation position detection timer, so that the compensation amount for the pendulum can be changed.

【0016】また、このとき、上記振動の中心に設けた
ソレノイドを振り子の軌道の下方に、その極を上方に向
けて配置するとともに、上記位置検出タイマーのタイム
アップ信号で計時を開始する励磁用タイマーを設け、前
記励磁用タイマーから出力されるタイムアップ信号でソ
レノイドの励磁を振り子が振動の中心へ向けて下降する
軌道の接線がソレノイドの極と一致する点で解除するよ
うにした構成を採用することができる。
At this time, a solenoid provided at the center of the vibration is disposed below the trajectory of the pendulum so that its pole is directed upward, and a time-out signal from the position detection timer is used to start time counting for the excitation. A timer is provided, and the excitation of the solenoid is canceled by a time-up signal output from the excitation timer at a point where the tangent of the track on which the pendulum descends toward the center of vibration coincides with the pole of the solenoid. can do.

【0017】このような構成を採用することにより、振
り子が振動の中心へ向けて下降する際に、ソレノイドを
励磁して吸引力を働かせるので、振り子の振動を加速す
ることができる。
By adopting such a configuration, when the pendulum descends toward the center of vibration, the solenoid is excited to exert a suction force, so that the vibration of the pendulum can be accelerated.

【0018】また、ソレノイドの励磁を振り子の軌道の
接線がソレノイドの極と一致する点で解除することによ
り、この解除点から振動の中心までの軌道は角度が浅く
振動の加速領域ではないので、この領域でソレノイドが
吸引力を働かせないようにして自然な振動ができるよう
にする。
In addition, since the excitation of the solenoid is released at a point where the tangent of the trajectory of the pendulum coincides with the pole of the solenoid, the trajectory from this release point to the center of vibration has a shallow angle and is not in the vibration acceleration region. In this area, the solenoid does not exert a suction force so that natural vibration can be generated.

【0019】さらに、上記ソレノイドを振り子の片側の
振幅のみ励磁するようにした構成を採用することによ
り、ソレノイドが作用しないフリーの期間を設けて、振
り子が自然の状態で振る舞えるようにすることができ
る。
Further, by adopting a configuration in which the solenoid is excited only on one side of the amplitude of the pendulum, a free period in which the solenoid does not operate is provided so that the pendulum can behave in a natural state. it can.

【0020】このとき、上記ソレノイドの励磁を解除後
に、位置検出センサからの検出出力が出力されると計時
を開始するゲート用タイマーを設け、そのゲート用タイ
マーのタイムアップ信号で位置検出センサの検出出力を
受け付けるようにした構成を採用することができる。
At this time, after the excitation of the solenoid is released, when a detection output from the position detection sensor is output, a gate timer for starting time measurement is provided, and detection of the position detection sensor is performed by a time-up signal of the gate timer. A configuration in which output is received can be adopted.

【0021】このような構成を採用することにより、ゲ
ート用タイマーがタイムアップするまで、位置検出セン
サの検出出力を受け付けて、位置検出タイマー、励磁用
タイマーを作動させないようにできるので、振り子の振
幅の片側でソレノイドの励磁を行わないようにできる。
By adopting such a configuration, it is possible to receive the detection output of the position detection sensor and not operate the position detection timer and the excitation timer until the gate timer expires. Can be prevented from energizing the solenoid on one side.

【0022】また、上記上方に向けたソレノイドの極が
N極である構成を採用することにより、地磁気の影響で
振り子の軌道が楕円軌道となるのをソレノイドの極をN
極とすれば(北半球の場合)、キャンセルできる。
Further, by adopting a configuration in which the pole of the solenoid facing upward is an N pole, the orbit of the pendulum becomes an elliptical orbit due to the influence of geomagnetism.
If it is a pole (in the case of the Northern Hemisphere), it can be canceled.

【0023】また、このとき、上記振り子装置がフーコ
ーの振り子である構成を採用することができる。
At this time, it is possible to adopt a configuration in which the pendulum device is a Foucault pendulum.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1に示すこの形態の振り子装置は、フー
コーの振り子の実験を再現するためのもので、錘1を振
り子吊り糸2でもって天井の吊り元3に固定した振り子
Mと、振り子Mの振動の中心Oに設けたソレノイド4
と、位置検出センサ5及びコントローラー6とで構成さ
れている。
The pendulum device of this embodiment shown in FIG. 1 is for reproducing an experiment of Foucault's pendulum, and includes a pendulum M in which a weight 1 is fixed to a hanging base 3 of a ceiling with a pendulum hanging thread 2, and a pendulum M Solenoid 4 provided at the center O of vibration
And a position detection sensor 5 and a controller 6.

【0026】錘1は、鉄(クロムメッキ仕上げ)製の重
さ(質量)35Kgの真球のものを使用している。
The weight 1 is made of iron (chrome-plated) and has a spherical shape with a weight (mass) of 35 kg.

【0027】吊り糸2は、直径2mmのSUS304製
のワイヤーで、一端を天井の吊り元3にワイヤーカシメ
止めで固定し、他端に前記錘1を取り付けて吊り下げる
ようになっている。また、このとき、振り子の周期を決
める天井の吊り元3から振り子の錘1の重心までの距離
lは、12550mmとしてある。
The suspending thread 2 is a SUS304 wire having a diameter of 2 mm, one end of which is fixed to the suspending base 3 of the ceiling by wire caulking, and the weight 1 is attached to the other end and suspended. At this time, the distance 1 from the hanging point 3 of the ceiling, which determines the period of the pendulum, to the center of gravity of the weight 1 of the pendulum is 12550 mm.

【0028】ソレノイド4は、直径30mmの鉄心(コ
ア)にコイルを卷回したもので、例えば、振り子の軌道
obの下方、ここでは、床下などに極(ここでは、N
極)Pを上向きにして配置されており、上向きに配置さ
れた極Pの中心で300ガウス程度の磁束密度を発生す
るものを採用している。
The solenoid 4 is formed by winding a coil around an iron core having a diameter of 30 mm. For example, a pole (N here) is provided below the orbit ob of the pendulum, here under the floor.
The pole P is arranged with the P facing upward, and a magnetic flux density of about 300 Gauss is generated at the center of the pole P arranged upward.

【0029】このようにソレノイド4は、振動の中心O
に設けることにより、振り子Mが360°どの方向に振
動してもよいようにしてある。
As described above, the solenoid 4 has the center O of vibration.
, The pendulum M may vibrate in any direction of 360 °.

【0030】位置検出センサ5は、振り子Mの錘1を検
出するためのセンサで、例えば、図1に示すように、ソ
レノイド4の極Pの上に設けてある。そのため、センサ
5には、磁気の影響を受けないものを用いる必要があ
り、光センサの他にもレーザセンサなどを用いることも
できる。この形態では、検出面を上方に向けた反射型の
光センサを用いて真上を通過する錘1を検出するように
している。
The position detecting sensor 5 is a sensor for detecting the weight 1 of the pendulum M, and is provided, for example, on the pole P of the solenoid 4 as shown in FIG. Therefore, it is necessary to use a sensor that is not affected by magnetism as the sensor 5, and a laser sensor or the like can be used in addition to the optical sensor. In this embodiment, the weight 1 passing directly above is detected by using a reflection-type optical sensor whose detection surface faces upward.

【0031】コントローラー6は、図2に示すように、
インターバルタイマー7、シーケンサー8と出力コント
ローラー9とで構成されている。
The controller 6, as shown in FIG.
It comprises an interval timer 7, a sequencer 8 and an output controller 9.

【0032】インターバルタイマー7は、励磁位置設定
用タイマー7a、励磁用タイマー7bとゲート用タイマ
ー7cの三つのタイマーで構成されており、前記タイマ
ー7a〜cのタイムチャートを図3に示す。
The interval timer 7 is composed of three timers, an excitation position setting timer 7a, an excitation timer 7b and a gate timer 7c. FIG. 3 shows a time chart of the timers 7a to 7c.

【0033】励磁位置設定用タイマー7aは、振り子M
の錘1の位置を検出するためのもので、位置検出センサ
5から錘1の検出信号がシーケンサー8に入力すると、
励磁位置設定用タイマー7aが計時をスタートし、設定
された計時時間でタイムアップ信号をシーケンサー8へ
出力する。こうすることで、振り子Mの周期は常に一定
なので、計時時間から錘1が決められた位置に在ること
を検出できるようになっている。
The excitation position setting timer 7a includes a pendulum M
When the detection signal of the weight 1 is input to the sequencer 8 from the position detection sensor 5,
The excitation position setting timer 7a starts counting time, and outputs a time-up signal to the sequencer 8 with the set counting time. By doing so, since the period of the pendulum M is always constant, it is possible to detect that the weight 1 is at a predetermined position from the time measurement.

【0034】励磁用タイマー7bは、ソレノイド4の励
磁時間を設定するためのもので、前記励磁位置設定用タ
イマー7aがタイムアップ信号を出力すると、そのタイ
ムアップ信号により計時を開始し、その計時時間に基づ
いてシーケンサー8がソレノイド4を励磁することによ
り、後述するように、振り子Mに振動を付与できるよう
になっている。
The excitation timer 7b is used to set the excitation time of the solenoid 4. When the excitation position setting timer 7a outputs a time-up signal, the timer starts counting by the time-up signal. When the sequencer 8 excites the solenoid 4 on the basis of the above, vibration can be applied to the pendulum M as described later.

【0035】ゲート用タイマー7cは、ソレノイド4を
振り子Mの片側の振幅の間のみ作動させるためのタイマ
ーで、位置検出センサ5から錘1の検出信号がシーケン
サー8に出力されると、(振り子振動の復路)、ゲート
用タイマー7cが計時を開始し、その計時がタイムアッ
プするまで、励磁位置設定用タイマー7aと励磁用タイ
マー7bの作動を禁止する(例えば、ゲート用タイマー
7c出力で位置検出センサ5出力をゲートすればよ
い)。こうすることにより、ソレノイド4の磁界が振り
子Mの回転軸に作用しないようにして、振り子Mが自然
に近い状態で回転(北半球では時計方向)できるように
してある。
The gate timer 7c is a timer for operating the solenoid 4 only during one side of the amplitude of the pendulum M. When the detection signal of the weight 1 is output from the position detection sensor 5 to the sequencer 8, ), The gate timer 7c starts measuring time, and the operation of the excitation position setting timer 7a and the excitation timer 7b is prohibited until the time count is up (for example, the position detection sensor is output by the output of the gate timer 7c). 5 outputs may be gated). By doing so, the magnetic field of the solenoid 4 does not act on the rotation axis of the pendulum M, and the pendulum M can be rotated (clockwise in the northern hemisphere) in a state close to nature.

【0036】シーケンサー8は、例えば、マイクロプロ
セッサーを内臓したもので、図2のように、位置検出セ
ンサ5、インターバルタイマー7a〜c及び出力コント
ローラー9とが接続され、位置検出センサ5出力とイン
ターバルタイマー7a〜cのタイムアップ信号とに基づ
いてソレノイド4の制御を行うようになっている。
The sequencer 8 incorporates, for example, a microprocessor. As shown in FIG. 2, the sequencer 8 is connected to the position detection sensor 5, the interval timers 7a to 7c and the output controller 9, and outputs the position detection sensor 5 and the interval timer. The control of the solenoid 4 is performed based on the time-up signals 7a to 7c.

【0037】出力コントローラー9は、ソレノイド4駆
動用のドライブ回路9bと、モニター用のインジケータ
ーランプ(ソレノイド用とセンサ用)駆動用のドライブ
回路9aで構成されている。
The output controller 9 comprises a drive circuit 9b for driving the solenoid 4, and a drive circuit 9a for driving indicator lamps (for solenoid and sensor) for monitoring.

【0038】この形態は上記のように構成されており、
この振り子装置の動作を図4のフローチャートを用いて
説明する。
This embodiment is configured as described above.
The operation of the pendulum device will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0039】この振り子装置では、電源の投入後(処理
100、以下「処理」省略)、振り子Mは鉛直線から少
し傾けて離すと、錘1は小さな振幅で振動を開始する
(200)。このとき、振り子Mに付与する振幅は、位
置検出センサ5の検出エリアより大きく与えることとす
る。すると、振動の付与された振り子Mの錘1が、作動
を開始した前記センサ5の上方を通過する際に検出され
る(300)。
In this pendulum device, after the power is turned on (process 100, hereinafter "process" is omitted), when the pendulum M is slightly inclined and separated from the vertical line, the weight 1 starts to vibrate with a small amplitude (200). At this time, the amplitude given to the pendulum M is set to be larger than the detection area of the position detection sensor 5. Then, the weight 1 of the pendulum M to which the vibration is applied is detected when passing above the sensor 5 which has started to operate (300).

【0040】前記センサ5は錘1を検出すると、その検
出信号がシーケンサー8に入力され、入力された検出信
号によってシーケンサー8が励磁位置検出用タイマー7
aを作動して計時をスタートさせる(400)。その
際、計時時間は、 予めT1秒にセットすることにより、
図5に示すように、 ソレノイド4の励磁位置が振り子M
が振幅の上死点に達してから振動の中心に向けて下降す
るY点になるように設定されている。このように励磁位
置をタイマーを用いて正確に設定できるのは、振り子の
周期が一定であることを利用したものである。
When the sensor 5 detects the weight 1, a detection signal thereof is input to the sequencer 8, and the sequencer 8 operates the excitation position detection timer 7 according to the input detection signal.
Activate a to start timing (400). At this time, the time is set to T1 seconds in advance,
As shown in FIG. 5, the excitation position of the solenoid 4 is
Is set to be a Y point which descends toward the center of vibration after reaching the top dead center of the amplitude. The reason why the excitation position can be accurately set by using the timer is that the period of the pendulum is constant.

【0041】そのため、図3に示すように、励磁位置設
定用タイマー7aからタイムアップ信号が出力される
と、シーケンサー8がソレノイド4を励磁し(50
0)、同時に励磁用タイマー7bに計時を開始させる。
そして、励磁用タイマー7bがタイムアップT2するま
でソレノイド4を励磁することで、図5に示したY点と
Z点の区間のみソレノイド4を励磁するようにしてあ
る。こうすることで、励磁されたソレノイド4が錘1を
吸引し、振り子Mの振動を加速して減衰量を補うことが
できるようになっている(600)。このとき、図5の
Z点とO点の区間で励磁を行うと、Z点は振り子Mを単
振動させたときの錘1の軌道obがソレノイド4の上端
の極Pに対して接線位置(接線fと接する位置)となる
点なので、これよりO点側では錘1の軌道が水平となり
加速するよりもソレノイド4が錘1を吸引する力が大き
くなる。このようになると、錘1は下に引っ張られて上
下振動を起こしてしまい動きを妨げる。そのため、Y点
とZ点の区間のみソレノイド4を励磁することで、振り
子Mの運動を妨げずに減衰量を補えるようにしている。
Therefore, as shown in FIG. 3, when a time-up signal is output from the excitation position setting timer 7a, the sequencer 8 excites the solenoid 4 (50).
0) At the same time, the exciting timer 7b starts counting time.
Then, the solenoid 4 is excited until the excitation timer 7b reaches the time-up T2, so that the solenoid 4 is excited only in the section between the points Y and Z shown in FIG. In this way, the excited solenoid 4 attracts the weight 1 and accelerates the vibration of the pendulum M to compensate for the attenuation (600). At this time, if the excitation is performed in the section between the points Z and O in FIG. 5, the point Z is such that the trajectory ob of the weight 1 when the pendulum M is oscillated in a single oscillation is tangential to the pole P at the upper end of the solenoid 4 ( (A position in contact with the tangent line f), and on the point O side, the trajectory of the weight 1 becomes horizontal, and the force of the solenoid 4 sucking the weight 1 becomes larger than that of acceleration. In this case, the weight 1 is pulled downward, causing up and down vibration and hindering movement. Therefore, by exciting the solenoid 4 only in the section between the Y point and the Z point, the amount of attenuation can be compensated without hindering the movement of the pendulum M.

【0042】また、ここで、Y点での実際のソレノイド
4の励磁タイミング(ONタイミング)は、ソレノイド
4の磁界強度によるスタティクな状態で3ガウス以下の
磁界位置からONタイミングを取るようにしている。ま
た、実際のZ点の位置は、ソレノイド4のヒステリシス
損の遅れ時間τを求めて算出する。すなわち、ソレノイ
ド4の励磁時間をT2とした場合、通電時間は(T2−
τ)秒となる。
Here, the actual excitation timing (ON timing) of the solenoid 4 at the point Y is set to an ON timing from a magnetic field position of 3 gauss or less in a static state due to the magnetic field strength of the solenoid 4. . Further, the actual position of the Z point is calculated by obtaining the delay time τ of the hysteresis loss of the solenoid 4. That is, when the excitation time of the solenoid 4 is T2, the energization time is (T2-
τ) seconds.

【0043】なお、各点でのソレノイド4のON・OF
Fの切り換えは、1/100秒程度の精度でコントロー
ルするのが好ましい。
The ON / OF of the solenoid 4 at each point
The switching of F is preferably controlled with an accuracy of about 1/100 second.

【0044】そして次に、励磁用タイマー7bがT2秒
でタイムアップすると、振り子Mは自由運動となり、錘
1はZ点→O点方向へ移動して位置検出センサ5を通過
する。このため、前記センサ5からの錘1の検出信号が
シーケンサー8に入力すると(700)、入力された検
出信号によって、今度はゲート用タイマー7cを作動し
て計時をスタートさせる。このとき、このタイマー7c
の計時時間はT3秒にセットしてあり、図3に示すよう
に、 計時時間は、振り子Mの振動の残りの半周期にセッ
トされている。そして、この間、例えば、位置検出セン
サ5からの検出信号で励磁位置設定用タイマー7aと励
磁用タイマー7bが作動しないようにタイマー7c出力
でゲートしてある。
Then, when the exciting timer 7b times up at T2 seconds, the pendulum M moves freely, and the weight 1 moves from the point Z to the point O and passes through the position detecting sensor 5. Therefore, when a detection signal of the weight 1 from the sensor 5 is input to the sequencer 8 (700), the gate timer 7c is operated to start timekeeping in response to the input detection signal. At this time, this timer 7c
Is set to T3 seconds, and as shown in FIG. 3, the clocking time is set to the remaining half cycle of the vibration of the pendulum M. During this time, for example, the timer 7c is gated so that the excitation position setting timer 7a and the excitation timer 7b are not activated by the detection signal from the position detection sensor 5.

【0045】こうすることで、この半周期の間は、ソレ
ノイド4を励磁しないで、ソレノイド4の磁界が振り子
Mの回転軸に作用せずにフリーとなるようにして、振り
子Mが自然に近い状態で回転し、理論値に近い実験を再
現できるようにしてある。
In this way, during this half cycle, the solenoid 4 is not excited, the magnetic field of the solenoid 4 does not act on the rotating shaft of the pendulum M, and becomes free, so that the pendulum M is close to natural. It rotates so that it can reproduce an experiment close to the theoretical value.

【0046】以後、処理300〜800を繰り返すこと
により、減衰量を補助的に補うことができるようになっ
ており、振り子Mは等時性を保つことができる。その結
果、振り子Mに地球の自転に合わせた回転が生じるた
め、疑似的な実験装置を用いることなく、原理をありの
ままに実験できる。
Thereafter, by repeating the processes 300 to 800, the amount of attenuation can be supplementarily supplemented, and the pendulum M can maintain isochronism. As a result, the pendulum M is rotated in accordance with the rotation of the earth, so that the experiment can be performed as it is without using a pseudo experimental device.

【0047】[0047]

【発明の効果】この発明は、上記のように構成したこと
により、疑似的な実験装置を用いることなく、原理をあ
りのままに実験できる。
According to the present invention, as described above, the principle can be used as it is without using a pseudo experimental device.

【0048】そのため、天井の固定吊り元をナイフエッ
ジ形式の装置を使用する必要がない。また、振り子が単
振動するときの吊り糸に受ける空気抵抗を減らすため、
従来は切断し易いピアノ線を使用しなければならなかっ
たが、切断し易いピアノ線をあえて使用する事もなく、
安価な撚りワイヤーを使用することもできるので、製作
コストを下げられる。
Therefore, there is no need to use a knife-edge type device for the fixed suspension of the ceiling. Also, in order to reduce the air resistance applied to the hanging string when the pendulum makes a simple vibration,
In the past, piano wires that were easy to cut had to be used, but there was no need to use piano wires that were easy to cut,
Since inexpensive twisted wires can be used, manufacturing costs can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態のブロック図FIG. 1 is a block diagram of an embodiment.

【図2】実施形態のコントローラーのブロック図FIG. 2 is a block diagram of a controller according to the embodiment;

【図3】実施形態のタイムチャートFIG. 3 is a time chart of the embodiment.

【図4】実施形態のフローチャートFIG. 4 is a flowchart of an embodiment.

【図5】実施形態の作用説明図FIG. 5 is an operation explanatory view of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 錘 2 吊り糸 3 吊り元 4 ソレノイド 5 位置検出センサ 6 コントローラー 7 インターバルタイマー 7a 励磁位置設定用タイマー 7b 励磁用タイマー 7c ゲート用タイマー 8 シーケンサー 9 出力コントローラー f 接線 l 距離 M 振り子 O 振動の中心 P 極 ob 軌道 Reference Signs List 1 weight 2 hanging thread 3 hanging source 4 solenoid 5 position detection sensor 6 controller 7 interval timer 7a excitation position setting timer 7b excitation timer 7c gate timer 8 sequencer 9 output controller f tangent l distance M pendulum O center of vibration P pole ob orbit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吊り糸の一端を固定して磁性材で形成し
た錘を吊り下げた単振り子の振動の中心点にソレノイド
を設け、その中心点のソレノイドを位置検出センサの検
出する前記錘の位置に基づいて制御する振り子装置。
A solenoid is provided at a center point of the vibration of a single pendulum in which one end of a hanging string is fixed and a weight formed of a magnetic material is suspended, and the solenoid at the center point is detected by a position detection sensor. A pendulum device that controls based on position.
【請求項2】 上記位置検出センサを振り子の振動の中
心を通過する錘を検出するものとするとともに、前記セ
ンサからの検出出力で、計時を開始する励磁位置検出タ
イマーを設け、そのタイマーから出力されるタイムアッ
プ信号で上記ソレノイドを励磁するようにした請求項1
に記載の振り子装置。
2. A position detection sensor for detecting a weight passing through the center of vibration of a pendulum, an excitation position detection timer for starting time measurement based on a detection output from the sensor, and an output from the timer. 2. The solenoid according to claim 1, wherein said solenoid is excited by a time-up signal.
6. The pendulum device according to claim 1.
【請求項3】 上記振動の中心に設けたソレノイドを振
り子の軌道の下方に、その極を上方に向けて配置すると
ともに、上記位置検出タイマーのタイムアップ信号で計
時を開始する励磁用タイマーを設け、前記励磁用タイマ
ーから出力されるタイムアップ信号でソレノイドの励磁
を振り子が振動の中心へ向けて下降する軌道の接線がソ
レノイドの極と一致する点で解除するようにした請求項
1または2に記載の振り子装置。
3. A solenoid provided at the center of the vibration is disposed below the trajectory of the pendulum with its poles directed upward, and an excitation timer is provided for starting timing by a time-up signal of the position detection timer. 3. The method according to claim 1, wherein the excitation of the solenoid is released by a time-up signal output from the excitation timer at a point where a tangent of a trajectory where the pendulum descends toward the center of vibration coincides with a pole of the solenoid. The pendulum device as described.
【請求項4】 上記ソレノイドを振り子の片側の振幅の
み励磁するようにした請求項1または3のいずれか一つ
に記載の振り子装置。
4. The pendulum device according to claim 1, wherein the solenoid excites only the amplitude of one side of the pendulum.
【請求項5】 上記ソレノイドの励磁を解除後に、位置
検出センサからの検出出力が出力されると計時を開始す
るゲート用タイマーを設け、そのゲート用タイマーのタ
イムアップ信号で位置検出センサの検出出力を受け付け
るようにした請求項4に記載の振り子装置。
5. A gate timer which starts counting when a detection output from the position detection sensor is output after the solenoid is de-energized, and a detection output of the position detection sensor is provided by a time-up signal of the gate timer. 5. The pendulum device according to claim 4, wherein the pendulum device is adapted to receive the following.
【請求項6】 上記上方に向けたソレノイドの極がN極
である請求項3乃至5のいずれか一つに記載の振り子装
置。
6. The pendulum device according to claim 3, wherein a pole of the upwardly directed solenoid is an N pole.
【請求項7】 上記振り子装置がフーコーの振り子であ
る請求項1乃至6のいずれか一つに記載の振り子装置。
7. The pendulum device according to claim 1, wherein said pendulum device is a Foucault pendulum.
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