西山 茂丸 について

組み込みマイコンでエンジニアを続けてきました。今の時代で見えない部分についても体験してもらってより深い理解を得てもらいたい広報教育活動をしています。

夏休みで親子連れで時計製作

組み込みの里に、いらしたのは木更津市内の小学校五年生と父上。

木更津高専でイチゴジャム製作体験をして工作やプログラミングに興味を持ったそうです。

色々あったのですが今回はアクリルケースに入ってる時計を選びました。

KSF2017(キッズ・サイエンス・フェスティバル2017)の開催案内がでたぞ

木更津高専にて例年夏休みに開催される、このイベントは小学生を対象にした科学好き少年少女を育成するこのイベントでは、清見台の丘にある木更津高専の先生方や学生さんが丁寧に小学生に対応してくれる人気イベントです。申し込みは7/3から7/11までの期間に、申し込みサイトからの手続きを行ってください。詳しい内容はこの資料に記載されています。当選するとはがきで当選通知がされます。

今回は、話題のIchigoJamを開発されたjig.jpの福井さんが来られて行う特別企画もあります。高学年の方はIchigoJamの組み立てから、低学年の方は完成品でそのままプログラミングからできます。参加費200円以外には実費負担が3000円ありますが、優しい福野さんの手ほどきで楽しい企画です。

 

講座 講座の時間
(1) おもしろサイエンス/ネオジウム磁石発電機を作ろう
小学校高学年(保護者同伴なら低学年でも可)
定員16名/回

世界一強い磁力を持つ「ネオジウム磁石」を使って,簡単な手動発電機を作ってみよう。これさえあれば,停電のとき,電池が無くてもLEDを点灯させることができるよ!
工作をはじめる前には,磁石を使ったおもしろ実験も実演します!

① 10:30~12:00

② 13:00〜14:30

(2) オリジナルの木製フォトフレームをつくろう!
小学校低学年
定員15名/回

木製のフレームを組み立てて,木工用ボンドで接着すればフォトフレームになります。
さらに色を塗ったり,イラストを描いたりするとオリジナルの木製フォトフレームが完成します。
手作りの木製フォトフレームでものづくりの楽しさを体験してください。

① 10:30~12:00

② 13:00~14:30

(3) 金属探知機を作って宝探し
小学校低学年・高学年
定員16名/回

ブレッドボード上に,トランジスタ,コイル,コンデンサなどの電子部品を差し込んで,金属探知機を作ります。
できあがった金属探知機を,磁石や鉄,アルミなどにあててみましょう。
そのあと,教室内で宝探しをしましょう!

① 10:30~11:30

② 12:30~13:30

③ 14:00~15:00

(4) 電子オルゴールをつくろう
小学校高学年(保護者同伴なら低学年でも可)
定員16名/回

指先サイズのコンピュータを使って電子オルゴールを作ります。
部品を板に突き刺して,誰でも簡単に作れます。
プログラム書き換えで,お好きな曲を持ち帰れます。

① 10:30~11:00

② 11:15~11:45

③ 12:30~13:00

④ 13:15~13:45

⑤ 14:00~14:30

(5) 鉛筆オルガンをつくろう
小学校高学年(保護者同伴なら低学年でも可)
定員12名/回

鉛筆を使った電子楽器製作講座です。鉛筆の芯には黒鉛という炭素結晶が含まれています。黒鉛は電流(電気)を流す役割を持っています。
この鉛筆と金属クリップを使って紙に一筆書きの絵を描くと線の濃さや太さ,長さによってさまざまな大きさの電気抵抗器を実現することができます。
この電気抵抗器とコンデンサ(電荷:電気を貯めることができる電子部品)の組み合わせで,楽器として音楽を演奏することができます。

① 10:30~11:30

② 12:30~13:30

③ 14:00~15:00

(6) きみにも作れる防犯センサー
小学校高学年
定員16名/回

光センサーとトランジスタを使って,簡単な防犯センサーの回路製作と実験をします。製作にあたっては,小学生でも作れる様に,回路図付のボードを使って,部品を取り付けます。
実験では,光とセンサーの間に,ドロボーさん(製作者)がいた時に,ブザーが鳴るかどうか,LEDが光るかを確かめます。

① 10:30~11:30

② 12:30~13:30

③ 14:00~15:00

(7) 手作りスピーカーをつくろう
小学校高学年
定員10名/回

2つの磁石を近づけると、磁石同士が引きつけ合ったり、反発し合ったりする力が働きます。また、コイルに電池をつなぐと、クリップなどを吸い付ける、磁石の働きをします。この働きからコイルに流れる電流で磁石を動かすことができます。
多くのスピーカーはこの仕組みを利用して音を発生させています。そこで磁石、コイルを用いて簡単なスピーカーを作り、ラジオや音楽を聞いてみましょう。

① 10:30~12:00

② 13:00~14:30

特別企画「こどもプログラミング教室でっす!」(株)jig.jp 提供
小学校高学年 定員20名 (はんだ付けがあります)
小学校低学年 定員20名 (はんだ付けはありません)

こどもパソコンIchigoJamイチゴジャム)を用いて、プログラミングを楽しみます!
BASICというプログラミング言語を使って、シンプルながらも奥の深いゲームなど、小学生の皆さんも簡単にプログラミングができてしまうのです!もちろん、プログラミングがはじめてでも大丈夫!講師の方や本校の学生がしっかりとサポートします。
もちろん、保護者の方も一緒に楽しんでいただいて構いません。

★参加費(200円)と別に,こどもパソコンIchigoJam代3,000円が必要です。

高学年

13:00〜16:30

低学年

14:45〜16:30

特別企画「こどもコマ大戦 木更津高専KSF場所」(有)光精工 提供
小学校低学年・高学年
トーナメント大会・定員16名/回

◎重さの違う金属部品を組み合わせてコマを作ってみよう!
コマはなぜ倒れずに回っているのだろう?原理を勉強すればよく回るコマが作れるはず!いろいろ考えて遊びながら学ぼう!
重さの違う3種類のリング(アルミ・ステンレス・真鍮)と2種類の軸(ステンレス)が入っています。リングの組み合わせや枚数によって重心の高さが変わります。 いろいろ試してバランスの良いコマを作り長く回る最強のコマを作ってトーナメントで対戦してみよう!!

★参加費(200円)と別に,ちばコマキット代500円が必要です。

① 10:30~11:30

② 12:30~13:30

③ 14:00~15:00

 

組み立て実習は随時(数に限りがあります。)

電子工作オープンラボ 土曜開講再開です

皆様には、長らくお待たせをしましたが、来月8日から電子工作オープンラボの土曜開講を再開します。泊りがけハッカソンを希望される方も土曜泊で可能になります。

組み込みの里では、組み込みソフト開発や電子工作に必要な機材や加工工具などが配備してありますし、ある程度の電子部品の在庫もありますので持ち込まれて不足したパーツなどもある程度対応可能です。

QIDITECH TECH1 Motor Driverの秘密

SENSE1, SENSE2は 0.27Ωで接地

ただしREF端子はOpenとなっている。

またMS3がV表示となっていてステップ数がおかしなことになりそうです。
基板パターン自体は素直にMS3のピンと接続されています。11

VREFは、基板足でいうMS3に接続されています

そしてチップとしてのMS3はグランドに落とされていました。

設計の意図するところはRefを基板ベース側から与えてドライバー基板を交換した際に調整不要にするということですね。

 

X-ONE 3Dプリンターのモータードライバー調整

QIDI社のX-ONE 3Dプリンターは、低価格モデルだがしっかりとした作りとなっているものだ。

少し大きな底面積の造形を行ったところトルク不足が起因と思われるズレがY軸方向に見られたので、各軸のモータードライバーの電流設定を行うことにした。以前サポートに問い合わせをしたところこの調整方法については開示してもらえなかったので搭載しているモータードライバーを制御基板を外して確認した。

コストダウンの目的でモータードライバーも基板に実装されていて交換は不能となっている。また制御CPUはSTマイクロのSTM32F103ZEで大型フラッシュ内蔵だ。

A4988などのレファレンス通りに作られていると仮定するとポテンショメータの中点がレファレンスとなるはずで、どこかに電流測定用の低抵抗がシャント抵抗として実装されているはずだ。

大きなヒートシンクを外すとR100と書かれたチップ抵抗が二つ見つかり、これがシャント抵抗0.1Ωだ。チップのマーキングからA4988だということも判明。

パターンを追いかけたところ、ポテンショメーターの中点ではなくて右下側がレファレンス電圧ということが分かった。

X-Y軸のステッピングモーターはNEMA17の42×38サイズのものなので定格電流は1.7Aなので7割くらいで使うとして、レファレンス電圧で1.00Vにしてみた。1.25Aだ。QIDIグループで得た情報では、X-Y軸の設定電圧は0.62-0.66Vということだ。0.775-0.825Aがお勧めというのはトルクは抑え目で発熱などのトラブルを回避したいということのようだ。

πDuinoの部品サポートとか

RaspberriPiに接続してI/O拡張しようとするπDuinoがトランジスタ技術の付録基板で添付されている。揃えにくいパーツもありセットで斡旋してくれる業者さんも有難いし、パイゼロを持ち合わせていない人には実は少し手に入れやすいかもしれない。もとより組み込みの里では、地元の学生さんの便宜を図ろうと電子部品の在庫を始めたような経緯もあったので少し偏った在庫かもしれない。今回の雑誌記事の指定でいえばパイゼロと接続する高さのスペーサだったり、コンタクトをとるためのスプリングコネクタピンだったりする。コネクタピンは従来は試験冶具などを作る際に必要なものと考えていたのだが、高密度基板にコネクタもつけられず接触ランドのみを用意しているというのが新しい点だった。何か別の記事でもパイゼロで使っている事例を見たので今回は手配を試みた。といってもこの種の部品は数量が少なくてはとりあってもくれなかったりする感じの値段だったりもするのだが、最近はモノづくりの主戦場が中国になっているので実は中華市場の通販では結構やすく買えたりするみたいだ。

購入をきめてはみたものの春節のシーズンに入ったので物流や店の対応が停滞しているのでようやく出荷されたという表示になったので来月には届くのだろう。パイゼロとの接続のこのコネクタピンを除いては揃えることが出来たので、必要な人は製作の場所提供とパーツの提供とを合わせて可能となっている。里までの交通費が嵩むというかたもいるかもしれないが・・・。材料費と一日の使用料で2500円ならばいかがですか。

ArduinoがMakeの流れの冒頭にあったものであり、組み込みの里の開設もそうした流れの中で自然発生したので、知己のちっちゃいものくらぷさんから分けていただいた「なのぼーど」・「ちびでぃーの」などが五年前からの付き合いとなっていて、当時のキットセットなども買い込んでおいたのがストックとなっている。基板の改版もつづいていたようなので、実際のところ持っている基板に必要なパッチ記載などの基板識別は難しかったりするし、作られた方の記憶からも揮発しているので怪しいパッチは導通確認して確認してから行ったりという流れだ。

今回のπduinoの位置づけはRaspberriPiのセンサー強化シールドのようなものになっているのでI2Cセンサーなどが各種繋がるGroveコネクタが装着されている。このコネクタもちょっと特殊だ。出しているメーカーはSeeed Studioで2mmのPHコネクタに似ているがちょっと違ってロックが出来る構造だ。最近のフィジカルコンピューティングではセンサーとの接続の標準の一環になっているようなので千石、スイッチサイエンス、マルチなどで買えるのだが、気を付けないとPHコネクタをつかまされるかもしれないので注意しよう。

左がPHで、右がGROVEでこちらにはロックがついている。ケーブル側にはロックのないものもある。

 

 

 

 

上から見ると互換性がないことはわかる。似たようなコネクターにはFaboのものあるが、こちらも互換性はない。

VS 2015 CommunityがDドライブにインストールできない

道具作りの必要に駆られてVS 2015 Community(旧Express)をインストールしようとしたのだが、秋の少ないCドライブではなくてDドライブにインストールできないという事象となった。インストールパスがグレイになっていて選択できないのだった。

調べたところ既にインストールしていたAtmel Studio7が Visual Studioベースとなっていることから、影響されてしまっているようだった。まずはAtmelをアンインストールしてVS関連をさらに取り去ることで、VS 2015 CommunityのインストールでスムーズにDドライブを指定できるようになった。Atmel7もこの後に再度Dドライブにインストールしなおすことにする。

ASUSのこのマシンは256GBのSSDをパーティションを二つにして使っているのだが整理しながら整備しています。

バッファローアクセスポイント問題

今週から、都内某所で組み込みソフトウェア開発の仕事を手伝っているのだが、こじんまりとした会社で小さなオフィスビルのフロアをいくつか使っているという雰囲気で主に計測器の製造開発をされているのだが・・・。オフィスが坂の途中にありエントランスは二階になっていて、技術のフロアとして使っているのが地下となっている。途中の一階には別のテナントが入っているという次第だ。地下での作業となると携帯の電波はとても弱くなり、いわゆるWifiオフロード作戦となって会社のWIFIをお借りする次第となった。

組み込みソフトウェア開発環境といっても昔のようにHP64000が鎮座しているようなクロス開発マシンの時代ではなく、ノートパソコンにUSBで接続されるマッチ箱程度のJTAGプローブでターゲットにつなげば、完成してしまうのが実情であり携帯チップビジネスに参入した時代から考えても隔世の感がある。セレロンのマシンに開発環境用のUSBドングルを刺してネットインストールするわけだが、有償開発環境のそれはEclipseでGCCでツールをそろえていて幾つかのデバッグの助けになりそうに思われるカタログ訴求ポイントを排除した無償バージョンも提供されているようだ。

問題は、使われていたバージョンが古かったのでGCCのバージョンが気になり、コードサイズも気になったので合わせて無償環境の最新版もインストールしようとしたのだが、どうにもインターネットがおちまくるのだ。正確にはアクセスポイントが問題となるようで、有線LANで接続してまずはそれらの対応を済ませて、二つの環境の構築と管理されていたソースでそれぞれビルドができて、実機にJTAGで書き込み制御できる点まで確認をしたうえで、改めてコードの精査とハードとシステムの学びを行っていた。

二日目には、リーダーがアクセスポイントの予備機を持ち込まれて安定化したものが設置されたのだが、気になるのは不安定な環境はどこかで里で使っている世代のB社のアクセスポイントであり、持ち込まれたアクセスポイントは家で使っている世代のB社のさらに古いものだった。何か壊れているのだろうかという思いだけで記憶にとどめていた。

週末になり、里にきて仕事場と同様の無償環境ベースで環境構築をしようとしたところ、異様にネットが遅い。なんとなくデジャブだ。ONU側の富士通のルータが悪いわけでもなさそうだし、そしてアクセスポイントはバッファローだった。speednetで測定してみても上りは50Mbpsでるのだが、下りは13Mbpsという状況だ。アクセスポイントの設定を開くには例によってFirewallを各種止めないと設定ポートが開けないという事態だったが、アクセスポイントのIPアドレスの整理が途中だったこともあったので再整理して静的割り付け範囲に置きなおした。

解決しないので、遅いなりの環境下で調査をしてみるとバッファローのACアダプター問題というスレッドを発見した。問題のスレッドによると、どうもACアダプターが2Aの提供が出来なくなっている問題があるらしいし、それとは知らずに買い替えてしまった人などの被害もあるようだった。幸い12V2Aのほかの電源アダプターがあったので差し替えてみたところビンゴだった。speednetでも40Mbps程度出るようになった。明らかに電源劣化していてアクセスポイントをドライブできていない様子だった。

となると、今の会社のアクセスポイントも同様なのだろう。中身を見てみたい・・・。
まあ、里を開設してから4年が経過していますので寿命なのでしょうか。

3Dプリンター Y軸スリップの要因考察など(1)

里にある最新の3Dプリンターは、1ノズルのこの機種だ。2ノズルの上位モデルよりも下位機種のこのモデルはコントローラもCortexMで強力で表示もカラー3D表示を行いタッチパネルでATMEGAの上位機種よりも高機能となっている。

いずれにしても、3Dプリンターの性能としては安定動作が続くのかどうかが課題なのだが、そうした点では、まだコストダウン競争のせいなのか未だ及第点を出せるようなものではないような気がしている。

 

      先日、従弟からいただいた革の小銭入れにレーザー加工でイニシャルを入れたところ、細君も気に入ったようで、細君の温めていた自作の作品が出てきて、イニシャルをいれることになった。

前回は、フォーカス距離を適切にしなかったこともあり今回はシャープな文字を出そうと考えたのだが・・・

 

彼女の作品は、厚みがさらにあってレーザー加工機のヘッド保持機構が挙げられないことが判明した。

その保持部品はアクリルでレーザー加工されて作成されているのだが、5mmのアクリル板を加工できる高出力な加工は出来ないので、3Dブリントで作ることにした。

この部品のスリットになっている部分を上に20mmほど伸ばして、取り付け位置のビス穴は現在のままで全体の高さをこちら側だけ延ばすことになる。

ノギスで穴径サイズや長さなど主要な項目を測り3Dデザインのソフトで2次元の図を描いて、5mmの厚みに押し出すわけだ。適宜角を丸めたりもするのだが・・・。

簡単な加工で直ぐに出来るつもりだった。

 

しかし、印刷途上で各層単位でずれて斜めになるという現象が生じた。ずれた方向はY軸だ。考えられる要因の一つは、レベル設定がとれていなくてY軸において水平がとれていないことが考えられた。調整を取らずに始めたことを思い出して、レベル調整をしたうえで、トライしなおしたが同様な斜めの結果となった。

 

3Dプリンターの切り分け方法の一つとして印刷速度を下げて見るということがあり、80mm/秒で出力していたのを60mm/秒まで下げて見た。

今度は、斜めになることはなくて、ある程度の段階で大きくずれるという現象となった。印刷速度以外に、ノズルから樹脂を出さないトラベル速度というものがあり、これが100mm/秒となっていたことを50mm/秒に下げるということを設定して現在トライしなおしている。

3Dプリンターでのこうしたトラブルは、コネクターの圧着不良だったり、移動するヘッドに搭載されているモーターへの配線材料の可撓性が悪かったり、配線の保持に無理があって移動を繰り返す際にストレスがかかったりして断線を引き起こしたりもするようだ。最近の3Dプリンターでは、フレキシブル配線に切り替えたモデルもある。なにせ中華材料での線材の品質としては柔軟性には少し疑問が残る点もあり、見直すべき点とは思う。

しかし、今回のケースはY軸のモータへの配線がおかしいか、Y軸のモータードライブ能力が不足しているかの点であり、実はY軸のモータは固定されていて移動しないタイプの実装となっているので、その点からは配線材料の問題ではないと考えられる。トラベル速度を低下されることで解決になるとすれば、モーターの駆動トルクが不足していて長い距離を高速で移動した際の慣性を十分にコントロールできないということが理由かとも思う。

ステッピングモーターの保持力は、ドライバ基板での電流設定で決まるので、その設定値を確認することが次の対策となりそうだ。いずれにしてもモーター配線ケーブルの品質については何度かトラブルになっているので交換しておくにこしたことはないのだが・・・。

とりあえず課題認識したうえで、別のマシンで出力して、目的の皮作品へのネーム入れは出来るようになった。

 

 

 

 

 

 

サークル時計のケースを作ってみた

残り物のABS材料で足りるかと思ったが足らなかったので余っていた中途半端なフィラメントで息継ぎをしたところ、結局サイズ間違いが見つかったので作り直しになった。

 

 

 

 

 

新しいフィラメントで気を取り直して出力する。ABSなので取り扱いは、楽だ。

PLAの保管箱の乾燥剤のメンテナンスは必須で、吸湿してしまったフィラメントはボキボキと折れてしまい使うものにならなくなる。

さて、サークル時計の上側の基板は欠きとって目覚まし時計の雰囲気になった。

 

 

 

データは、Thingiverseに上げてあるが、時計キット自体が似たようなものでも差があるので、ビスの穴位置は手持ちのキットに合わせていただく必要があるかもしれない。

 

 

 

 

 

 

 

残りも