教育用マイコンボードを用いたDVD反射鏡による分光測定器の作製

• Project/Area Number: 18H00263
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 2150:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 島田 美月 国立大学法人名古屋工業大学, 技術部情報解析技術課, 技術専門職員
• Project Period (FY): 2018
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥530,000 (Direct Cost: ¥530,000); Fiscal Year 2018: ¥530,000 (Direct Cost: ¥530,000)
• Keywords: DVD反射鏡分光器 / 分光測定器 / Arduino

Outline of Annual Research Achievements

[研究の目的]
本研究では、日常生活で当たり前に感じている色や光を、人間の目で感知できる電磁波である可視光線として捉え、それらを観測する事によって体感できる測定器を開発し、中高生以上を対象とした、見る事も聞く事も触れる事も出来ない事象に対する考察を行う為の、学習教材システムの構築を目指した。
[研究の実施]
電子機器が広く普及する様になった近年おいては比較的安価で簡単に高性能な測定器を自作する事が可能である。本研究では、市販の紙製折り畳み型ランチボックスと、利用しなくなったDVDを用いて分光器を作成し、教育用マイコンボードArduino、市販の照度センサ、ドットマトリクスRGBLEDで構成した測定回路を組み合わせ、可視光範囲の光の強度を測定する分光測定システムを構成した。分光器部分はDVDを反射鏡にした暗箱で、観測口からの光は測定回路の照度センサに照射するだけでなく、分光現象を目視でも観測可能な様に、壁などに投影出来る様に構成した。測定回路部分では、照度センサで受光した光の強さをドットマトリクスRGBLEDの点灯数で棒グラフの様に表示させるように構成した。複雑なプログラムや、測定器としての精度校正は専用の解析ソフトウェアを用いて行い、単なる電子工作の成果物のみならず、測定したデータをPCに出力する機能を併せ持つ、高性能な測定器として構成した。
[本研究の特色]
製作した分光器部分単体で光の分光現象を観察出来る事、分光現象と測定器からの出力を目視で比較し、定量的な差異を直感的に分かりやすく構成した事、実作業を分光器部分としての暗箱作成の工作とセンサやLEDをArduinoに繋ぐブレッドボード工作部分のみにした事から、中高生でも扱える電子教材システムとして構成する事が出来た。本研究の成果は、名古屋工業大学技術部が地域貢献事業として開催している公開講座「名工大テクノチャレンジ」において2019年度の中学・高校生向け新テーマとして発表する予定である。