マブチモーター FA-130の機械的時定数
で導いたモーターの角速度 vs 入力電圧の伝達関数
ω/V=(1/Ke/Q)/{(Tm/Q)・s+1} ---(1)
ここで
粘性摩擦の無い時の機械的時定数：Tm=J・R/Ke/Ke
粘性摩擦項Dを補助変数Rdを使って
D=Ke・Ke/Rdと書き
さらにQ=1+R/Rdとした
に現れる定数Ke:逆起電力係数:単位は[V・s/rad]=[V・sec/rad]
を測定する
1)
Keは回転角速度ωに比例して発生する逆起電力Vemf
Vemf=Ke・ω
を表す式の比例定数だから角速度ωでモーターを外からまわして
その時の出力（直流）電圧Vを割れば良い
具体的には
二つのマブチモーター FA-130を長めのピニオンギア
の両方から軸を差し込んで結合して片方のFA-130を
電池で回しもう一方のFA-130の発生する逆起電力を
といっても幾度も出て来たように回転情報を表すリップルが
乗っているがほとんどは直流成分からなるので大まかに
テスターで測る。それをVemfとして
その時の回転数 n (１秒間の回転数)
を求めれば
Ke=Vemf/(2・π・n)
である
下側のモーターをアルカリ単四電池（約1.5V）
で回転させて上側のFA-130に発生する逆起電力を
テスターで測ったらVemf=1.07V
ボールペンのペン先のようなのは透明ケースLEDを使った光センサー
（以前、新聞でLEDを使って発電という記事を見たことがあった）
黒いゴムのクリップの付いたボールペンの先の部分を使用
左の懐中電灯の光がピニオンギアの半分だけ黒く塗って
あるので一回転当たり一つのパルスを送り出す
それは
光が入るとLEDに電圧が発生してFETのバイアスが深くなり
ドレイン電流が少なくなってドレイン電位が上がり
光が来ないとFETはゼロバイアスになってIDssに近い電流が流れて
ドレイン電圧が下がるから
2SK30GRでなくて2SK30Yの方が良いかもしれない
回路図は下。点線から右はノートパソコンの内部（の想像）
何の事はない、コンデンサーマイクのコンデンサーをLEDに変えただけ！
それをノートパソコンの外部マイク端子で拾って
いつものフリーソフト
http://www.ne.jp/asahi/fa/efu/index.html
で "efu" さんが公開されているWS (Wave Spectra)を使えばリアルタイム
で時間軸情報もFFT結果も見れるもの
を感謝しつつ利用し取りこんだ波形の形とスペクトルが下
ピークのn=130.5[Hz]がモーターの１秒当たりの回転数
ちなみにrpmは130.5×60=7830
130.5[Hz]の左にある-60dBは関西地区なので
ACラインの60×2[Hz]の第二高調波
以上から
逆起電力係数
Ke=Vemf/(2πn)=1.07/2/π/130.5=0.0013[V・sec/rad]
2)
光センサーを自作せずに、二つのモーターを使って逆起電力に乗っている
リップルから回転数を知る手もある（今までも紹介して来たが）
写真の上側のモーターの２本のリード線に発生するリップル電圧を
ノートパソコンに入力するために47KΩと1KΩで分圧している
（1KΩに390pFをパラッてノイズを逃している）
写真には余分な抵抗も写っている
写真のピニオンギアは1)で使用した物なのでマジックインクで
半分だけ黒く塗ってある！
下側のモーターを1)と同じアルカリ単四電池（約1.5V）で回して測定する
そのFFT像が下
FA-130の回転子にある3個の接触部と電圧を供給する2本のブラシの
と擦れ合って１秒間に6個のリップルが出ているので
n=769.7/6=128.3と判る
モーターFA-130は1)で使用したものと異なるが
1)で求めたn=130.5と近い値である
以上
2001/7/31記す
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