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夏休みの自由研究。スマホやタブレットの仕組みを調べてタッチペンを作ってみよう!

夏休みの自由研究。なんでスマホやタブレットの仕組みを調べてタッチペンを作ってみよう!

小学校や中学校で配布されているパソコンやタブレット。指やタッチペンで操作するタッチパネルを使った機種が多いけど、「なんで画面に絵や文字が書けるんだろう…?」と疑問に思っているお子さんもいるはず。今年の夏休みの自由研究は、そんなタッチパネルやタッチペンの仕組みを調べて、身近なものでオリジナルのタッチペンを作ってみるのはいかがでしょうか?

タッチパネルとタッチペンの仕組みを知ろう

スマホやタブレットに使われているタッチパネル。その多くは「静電容量方式」という方法でつくられていて、人体に流れる静電気を利用し、指が触れた位置をセンサーが検知するというもの。タッチペンは、そのメカニズムを再現しています。ペン先に人間の指先のような電気を通しやすい材質を使い、人体の静電気を伝えることで、指の代わりに操作することができるんです。

詳しい仕組みはこちらをチェック!

「電気を通しやすい材質(=人間の指先のように水分があるもの)」と「人体の静電気を伝えるもの(=電気を通すもの)」を組み合わせることでタッチペンが作れそうです。身近なもので再現するには、どんな素材が適しているのか調べてみましょう!

タッチペンに必要な素材を調査

「電気を通しやすい材質」ってどんなもの?

人間の指先のような「電気を通しやすい材質」を調べるために、今回用意したものは、きゅうりやにんじんなどの野菜や果物。スプーンや鉛筆、綿棒などを使って、スマホやタブレットに絵が書けるのか実験します。

まず試したのは、にんじんやきゅうり。絵が描けました。

「電気を通しやすい材質」ってどんなもの?

綿棒やスプーンだと、タッチパネルは反応しません。静電気で位置を特定しているので、電気を通すには、人間の身体のように水分が必要だということが分かりますね。

「電気を通しやすい材質」ってどんなもの?
「電気を通しやすい材質」ってどんなもの?

では、綿棒を湿らせるとタッチパネルは反応するのでしょうか。

「電気を通しやすい材質」ってどんなもの?

綿棒の先を湿らせて、棒の部分を持って操作してみました。持ち手の棒は湿っていないので反応しません。

「電気を通しやすい材質」ってどんなもの?

湿った綿の部分を直接指で持つと、絵を描くことができました!

自由研究のポイント①

タッチパネルに「反応するもの」と「反応しないもの」にどんなものがあるのか、どんな違いがあるのか考え、表などでまとめてみましょう。

「人体の静電気を伝えるもの」ってどんなもの?

次に「人体の静電気を伝えるもの」が必要ですが、どんな素材が電気を通すのか調べてみます。必要なものは、豆電球、導線、電池、ソケット。どれもホームセンターなどで手に入れることができますよ。

「人体の静電気を伝えるもの」ってどんなもの?

調べ方は、電池と豆電球をつなぐ導線の途中に調べたいものをくっつけて、豆電球がついたら、電気を通す素材だということに。

「人体の静電気を伝えるもの」ってどんなもの?

例えば、箸や綿棒で調べてみると…。電球は無反応です。

「人体の静電気を伝えるもの」ってどんなもの?

スプーンやアルミホイルでは、小さな明かりが灯りました!

自由研究のポイント②

どんなもので電球が点くのか、電球が点く素材はどういうものなのか調べて、まとめてみましょう。

自分だけのタッチペンを作ってみよう!

調べた結果をもとに、いよいよオリジナルのタッチペンを作ってみます! 「電気を通しやすい材質」として選んだのは、水に湿らせた綿棒。「人体の静電気を伝えるもの」にはアルミホイルを使います。水で湿らせた綿棒をアルミホイルで巻くだけで…

自作タッチペンを作ってみよう!

タッチパネルに、スラスラと絵を描くことができました!

  • 水のつけすぎには注意しましょう。

自作タッチペンを作ってみよう!

さらに進化させる! いつものアレがタッチペンに変身

綿棒のタッチペンは簡単にできるけど、ちょっと見た目は寂しいし、使いづらい感じ。そこで、使い慣れている鉛筆をタッチペンにアレンジできないか、100円ショップのグッズで工作してみました。

自作タッチペンを作ってみよう!

必要なもの

  • 綿棒
  • コットン
  • 鉛筆
  • セロハンテープ
  • 接着剤
  • 水(少々)
  • ハサミ

あったらいいもの

  • 柄の入ったアルミホイル
  • カラフルなマスキングテープ
  • シール

ペン先にする綿棒が少し細いので、綿棒の先と同じくらいの幅にカットしたコットンを巻いて太さを調整します。

自作タッチペンを作ってみよう!

綿棒の先にくるくる巻いて…

自作タッチペンを作ってみよう!

セロハンテープで留めたら、綿棒の先をカット。

自作タッチペンを作ってみよう!

鉛筆の端に接着剤で接着!

自作タッチペンを作ってみよう!

その周りをアルミホイルで巻きます。少しねじるようにして密着しますよ。

自作タッチペンを作ってみよう!

銀色のアルミホイルだけでもいいけれど、柄物のアルミホイルを使うとよりオリジナリティーあるデザインに。

自作タッチペンを作ってみよう!

シールなどを貼って、思い思いのデコレーションをしてくださいね。

自作タッチペンを作ってみよう!

水が滴らない程度(スマホに水滴が付かない程度)に綿棒のコットン部分全体を湿らせて描いてみると…、スムーズに描けるタッチペンに! いつも使っている鉛筆だから、使いやすいこと間違いなし!

自作タッチペンを作ってみよう!

自由研究のポイント③

自作のタッチペンを工作するだけではなく、作成する際に工夫したことや制作の過程をまとめてみてもいいですね。自作タッチペンで描いている様子を動画で撮影するのもよいかも。

今年の夏休みは、タッチパネルとタッチペンの仕組みを応用して、お家にある素材でオリジナルのタッチペンを作ってみてくださいね♪

自作タッチペンを作ってみよう!

(掲載日:2024年7月31日)
文:ソフトバンクニュース編集部

Yahoo!きっず「自由研究お助けガイド」

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