光る靴の製作理由

街灯などがない暗い道を歩いていると、車が歩行者を目視できず事故がおきてしまうということがあります。そのような事故を防ぐために、歩くことによって光る靴を作成しようと思いました。

ただ光るだけの靴だと物足りないので、歩いたときに、靴の前と後ろが交互に光るように工夫をしました。

ひも状の綺麗に光るLED（フレキシブルLED）が入手できたので、これを活用しようと思いました。

下の写真は、光るLED（フレキシブルLED）に通電して光らせた状態です。
目で見て眩しいぐらい強く光ります。

使用する部品、工具

工具

• グルーガン
• はんだごてセット
• ドライバーセット

部品

• 傾斜スイッチ　　 型番　YZ015
• ユニバーサル基板
• 熱収縮チューブ
• フレキシブルLED 4本 型番　CY－FRX3002－M2001-B-E 青色　CY－FRX3002－M2001-G-E 緑色　３V
• 単3電池4本
• 単3電池二本用電池ボックス　2個

光る靴の仕組み

傾斜スイッチによるLEDの点灯切り替え

傾斜スイッチの写真

上の写真が傾斜スイッチ。内部に金属製の鉄球を持ち、傾きによって電気回路の接続・遮断を行うセンサーです。もともとは、中の接するところに水銀が多く使われていましたが、水銀は強い毒物のため、安全な鉄球式に変わっていきました。

傾斜スイッチが一定の方向に傾くと鉄球が移動して接点に触れ、電流が流れる仕組みになっています。

この靴には、前に傾いたときに光るものと、後ろに傾いたときに光るものの二つを載せて、双方のLEDを分けてオンオフできるようになっています。

この傾斜スイッチのリード線は、少し曲げただけで折れてしまいます。
リード線は、曲げずにそのままにして、基板からスズメッキ線を伸ばして、その先に傾斜スイッチを、そのままハンダ付けしました。

基板の製作

ユニバーサル基板を使って自分で回路図を考えて配線しました。電源スイッチと、コネクタ（青と緑）、単三電池2個分の電池ボックスが置ける基板で作り、LEDが光るようになりました。　

1. 基板の両下端にコネクタをつける。　外側に接続ができるようにする。
2. 基板から離れたところに　傾斜スイッチをつけるため、3～4本の錫メッキ線を基板に付け、一本によってからスイッチに付ける。　左右両側に付ける。
3. 電源スイッチをつける。
4. 電池ボックスのスナップをつける。
5. 裏面に配線する。

小さなユニバーサル基板が、スニーカーに部品を取り付けるのに、便利が大きさだったので、そのまま使いました。
ユニバーサル基板に、フレキシブルLEDを接続するコネクタを取り付けています。

↑　当初は被覆付き銅線で接続していましたが、強度や角度調整が行い難いので、錫メッキ線を束ねて接続する方法に改良しました。

傾斜スイッチと基板を接続する線は、当初は被覆付きリード線でつないでいましたが、切れてしまう事故がありました。

強度が弱いということは重ねれば強くなると思い、角度も変更できる錫メッキ線で配線をすると、角度を変えても取れることがなくなりました。

フレキシブルLEDの靴への取り付け方法

スニーカーへ フレキシブルLEDを直接取り付け・・・不具合発生！

最初は、グルーガンでLEDを直接接着していましたが、その方法だと、実際に歩いたときに基板とLEDの端子部分の接着されないところに負担がかかり、光がつかなくなってしまうことが多々ありました。

原因を考察したところ、歩く時の靴の変形でLEDのなかの配線が切れてしまったのではないかと予想しました。それを解決するためには、靴の変形によってLEDがあまり動かないような接着方法にする必要がありました。
歩いているとき、靴は思った以上に変形していると思いました

チューブ方式で少し改善しましたが、更に改善が必要。

初めに試したのは、基盤と接続させるところには、熱収縮チューブだけを付け、LEDは中に入れる方法でつけました。それでも、切れてしまうことがまだありました。端のほうは耐えても靴に直接つけ始めたところから切れていました。

チューブでLED全体を保護する方式…成功！！

ということで、LEDの接続端子以外すべてを熱収縮チューブの中に入れてチューブだけをつけました。

すると、問題なく動くようになりました！靴の動きや変形がLEDに伝わらないようになり、断線せず、トラブルを解決することができました。

完成した光る靴　歩くとこんな風に光ります。

歩いている動画だと、スニーカーの前後のLEDの点滅具合が解り難いので、スニーカーを手で持って、前後に傾けてみました。こんな具合に前後のLEDが動きに合わせて点滅します。
どの角度でLEDが光るかは、制御基板に取り付けた傾斜スイッチの傾きで調整できます。

動画のように、つま先が上に向いているときは黄色、地面についているときは青色が光るようになっていて、歩くごとに色の変化も楽しめます。

傾斜スイッチと基板をつないでいる線は太くしたので、角度の調整も心配なくすることができます。

↑完成までに消費したフレキシブルLEDの残骸たち　たくさんの学びを得る材料になりました。

無事完成し、いざ履こうとなったときには足が大きくなってしまい、履きづらくなってしまいました…

主要部品の購入先

フレキシブルLED（ほかの色もあります）　フレキシブルLED 緑色 CY-FRX3002-M2001-G-E: オプトエレクトロニクス 秋月電子通商-電子部品・ネット通販

フレキシブルLED 青色 CY-FRX3002-M2001-B-E: オプトエレクトロニクス 秋月電子通商-電子部品・ネット通販

傾斜スイッチ　傾斜スイッチ YZ015 GB製｜電子部品・半導体通販のマルツ

とても楽しい靴なので、みなさんも製作してみてください。

【2023年4月 小学5年生時の実験記事】