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モーターの回転音から回転数を測る
(モーター回転数の計測)

12Vのスロットレーシング用モーター(メーカーはマブチモーター)の回転数と回転音を測定してみました。これはラジコン用などの他のモーターにも応用できます。

 

 
計測日時 2002年7月14日 7:30
計測場所 東京都渋谷区代々木の自宅マンション内
マイク SONY ECM-MS907
パソコン SONY VAIO PCG-R505R/DK (256MB RAM)
OS Windows 2000 Professional
再生ソフト Windows Media Player
測定分析ソフト DSSF3 英語版
(この実験はDSSF3でなくてもリアルタイムアナライザーのすべてで可能。もちろん日本語版RALでも可能です)

マイクはSONY ECM-MS907というワンポイントステレオマイクですが、オーディオテクニカのAT9450でも可能です。マイクの前に持っているのがモーターです。

0-20Vの安定化電源装置。12V用モーターの電源として使用しましたが、12Vバッテリーでもよいでしょう。また、1.5V、3V用モーターであれば電池で可能です。

ACO 普通騒音計 SOUND LEVEL METER TYPE 6146 形式承認 第S-52号 測定音圧 30−130dBA 測定周波数 20−8000Hz

これはモーターの回転数を測定するだけであれば不要です。

SANWA PC500 デジタルテスター(DMM)の周波数カウンター機能で、モーター回転計の回転数を表示させます。RAの測定を実証するのに使用しました。

フォトインタラプタという部品を使って自作しました。(製作記事はこちらです)

リアルタイムアナライザー(RA)を立ち上げます。このマイクは初めて使用するので、1/3 オクターブ分析画面を開いてキャリブレーション(較正)を選択します。

「編集」を選択して「マイク情報」にSONY MS907と入力します。このマイクはノートPCのマイク入力端子にダイレクトに接続しますからDIRECTと記入しておきます。ダイレクトとは、DATなどのマイクアンプを接続していないということです。今回は最小限の機器で、簡単にモーターの回転数の測定実験を行なうために、こういう接続にしました。

アコーの普通騒音計を使用し、マブチモーターを12Vで回転させ、普通騒音計の表示は58dBAでした。その騒音計のマイクと同様な位置に置いた、MS907のも58と入力してキャリブレーシヨンを完了して、MS907を登録しました。

あとでランニングACF測定も行ないますので、WAVEというマイクも登録しておきました。WAVEは最大を0dBAのマイナス表示でよいのでキャリブレーションはしません。入力デバイスをWAVEにして、そのまま登録しておけばいいです。

新しいシステム変更で、1/3オクターブ分析は騒音計優先になりました。そのため、マイクが登録されていると、WAVE入力をインプットデバイスで選択しても1/3オクターブにするたびに、マイク選択になってしまいます。そのため、1/3オクターブ分析を、WAVEで行うためには、WAVEという設定のマイクが必要になりました。

とにかくMS907をダイレクトに接続したときは、マイクキャリブレーションを選択して、MS907の登録データを選択すれば、、これすぐ、1/3オクターブ分析が普通騒音計として使用できることになりました。

今回行うモーターの回転数の測定ですが、この場合のRABBIT モーターはそして、モーターの回転数は毎分約20000回転ですので、1秒間に350HZあたりの周波数を、調べなくてはいけません。この場合、モーターはその周波数を基本周波数としてその倍音も、また4倍音も8倍の周波数の音も発生させています。測定の仕方では倍音や、4倍音の音のほうが大きいこともあります。その場合の周波数はおおまかに1200HZ 、2400HZです。モーターの音を測定する場合には、マイクをMS907のキャリブレーシヨンの選択をして、入力デバイスをマイクにします。そして、リアルタイムアナライザーのパワースペクトラムを選択します。

そして、低周波や高周波の影響をはずすために、DBAの測定モードにします。バイオはそうしないと、5−10HZのおそらく、ハードDISK等のモーターの回転数や低域に変なノイズを持っています。

モーターを回して、その音をマイクでとり測定。

■ 測定結果

パワースペクトラム表示で、300HZ付近のピークをクリックすると、周波数が表示されます。これは、モーターの音の基本周波数といえるものです。

No.4 モーター  376.8HZ 22560RPM  0.13A 消費電流

NO D1 モーター  387.6HZ 23220RPM 0.15A 消費電流

          403HZ   24180RPM  0.15A

NO R13 モーター  366HZ  21960RPM   0.14A

dBAにすると、こんなきれいなパワースペクトラムが表示されます。周波数そのものに着目して、測定を行うときには、パワースペクトラムを使用します。

モーターを切ると

これが無信号時の暗騒音です。

余談ですが、1/3 オクターブは周波数帯域を使用しますので、音圧レベルに着目して調べるときに使用します。375Hzがピークです。その2倍、4倍、8倍にもピークが出ています。

No.4 モーターの場合、モーターは376.8の60倍、22,560回転/毎分で回転しています。

モーターの回転を物理的に調べる装置で回転を測ってみます。この場合、モーターを機器に取り付けます。モーターにつけるギアは10枚です。それで、40枚歯のあるスーパーギアをまわします。その端にある、羽は1回転に4つのスリットが切ってあります。

光トランジスタのセンサーで、そのスリットを検知して、回転数を測定します。その回転計で測定してみます。 374HZ ほとんど同じ数字です。機械式の回転計のほうが数値が少し低いのはギアをまわすロスがあるからです。

このRAを使用したモーターの回転数の測定は、モーターとマイクが多少離れていても、音が聞こえれば正確に測ることができます。

 

July 2002 by M.Sakurai


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