チェコからの電子メール

先日作ったニキシー管時計のキットを開発してくれていたチェコの方に、顛末説明をしたところ古い基板での課題について漏れについて再確認してもらえたようだった。まだ古い基板の在庫もあるようなので、今後の方のためgithubの上でソフトウェア更新していただけることになった。

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時計プロジェクトの製作過程などをホームぺージのリンクから紹介したところ、学生たちの研究目的であれば、彼の開発した基板データも提供していただけるそうだ。ありがたい・・・。

間違った基板のまま、学生さんに課題として動作させるというのも教材としてはありかと思いますね。

 

Aitendo 7インチHDMI液晶モニターのケース作り

年末の三才ブックス主催の東京ペディションに伺った際にAitendoさんの安売りセットとして7インチHDMIモニターを購入していたのだが、まだケースを作成していなかった。IoTセット用に作成することにしてとノギスと現物測定で3D設計を進めた。3Dプリンターの出力サイズの制限もあるので分割して連結する構造にした。

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3Dプリンターを使ったモノづくりではプリンターの癖を考慮しなければならないが、Robo3DでABSを利用すると材料がやわらかいために造形方向や構造でひずみが出る。
このスタンドの場合にはオーバーハングしている部分の天井にあたる層の積層段階で垂れるのである。この癖を理解してあらかじめ天井をかさ上げしておくことで次回の印刷にそなえている。ちなみに写真はそうした失敗を表していて、勘合部品がうまく刺さらないという構造のミスが出ている。出力方向を理解してデザインしないといけないのは、モノづくりの妙味かもしれない。
癖のあるABSをだんだん使いこなせてきたような気がしてきた。むろん、よいプリンターで精度よく作れることはありがたいことだが・・・。

最新データは以下にある。
http://www.thingiverse.com/thing:1447399

液晶モジュールは、Aitendoのイベント販売で安く購入したものだ。
http://www.aitendo.com/product/11853

ニキシー管時計を作ろう (更新3)

レトロな映画で最近も見かける表示器だが数字のエレメントが重なり0-9あるいは単位などの表示ものもあるようだ。高専に入学したころ(1971)には、電子計算機室という名前で、実際にはこの表示器のついた大型電子卓上計算機が並んでいる部屋だったりもした。当時はSONY製やカシオ製の電子式卓上計算機が鎮座していた。ルート計算ができるモデルがあったが、計算をすると途中経過の表示などが確定していくさまでは表示が前後する形のこの表示管の味わいがありました。このチューブはソケットの上部から覗くようになっていてパネル面につけるタイプのものなのだろう。現在はロシアで生産しているようで、ソケットと合わせてチューブを購入した。中身はネオンサインと一緒で高圧200V程度をかけて当該のエレメントが点灯するようになる。

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真空管のソケットタイプではなく、ニキシー管の専用のソケットになっているらしい。
これを立てて取り付けるパネルを3Dプリンターで作成した。
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制御基板はATMEGAでArduino開発ベースとなっていた。基板には、高圧発生回路、フォトドライバー、高圧対応のBCDデコーダとなり、別にリアルタイムクロックのモジュールとi2cで接続する形だ。

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配線自体は、基本的に横一線で同じエレメントを数珠つなぎとしてアノードを各自に配線する。IMG_5825

制御基板やrtcモジュールを載せるシャーシも3dで作成した。ここにニキシー管パネルを立てる

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配線の終わったニキシー管パネルをつけた。

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これを落とし込む100円均一で買った木製ボックスにいれてみた。
この窓からニキシー管が見える予定。

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全体を接続して動作確認をしてみると点灯しない文字があるのでデバッグ開始

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今回のキットはチェコの方の作品だが、基板の改版とコードのメンテナンスがシンクしていないようで、atmegaからの引き出しピンが私の入手した基板ではあっていないようだ。古い基板をくれたのかもしれない。ソースは開示されているので修正することにして、まずケースに収めてつけてみた。こんな感じ
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問題点は、明らかになり基板のバージョンが古いらしいこととソースコードとマッチしていないことだった。基板をソースコードに合わせて修正してソフトを書き戻した。RGBとTICKのLEDにPWM制御をかけたいらしく仕様変更があったようだ。最新の図面は提供されていないがソースには、そのように書かれている。基板のパターンも訂正されていないのでパターンカットとジャンパーで筆者がしたであろう状態にしている。予備の基板が一枚あるので、作りたい方は、ジャンパーのみ実施していただく必要がある。パターンカットは実施済。

表示できない文字や配線していないはずの小数点が表示されるなどの挙動がありさらに追及するとニキシー管のソケットナンバリングと向きが想定外になっていて180度異なっていたことが判明した。スペックシートとまったく反転しているのには驚いた。下記のスペックシートをみて、実際のTUBEを正立で見た際に天が12ピンではないのだとは・・・・。

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ソケットを180度回すだけの配線の余長があったので幸いでした。

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操作キーは秋月の基板を天板のアクリルにとめつけて操作ボタンとLEDを出すことにしたのだが、基板加工機を使ってNCマシンの代行にさせようとしたのだが失敗してしまった。アクリル加工には基板加工とは違って出来るだけ発熱をしないようにしないといけないのだ。ドリル径より大きな穴をスイングしてあけさせようというのは周辺が溶け出してしまいみっともない形になった。1mm程度のドリルで上下の打ち抜きのみをさせるように次回はしたいと思います。
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出来上がりを確認してみると1,2,5の文字が表示できないという現象となり74141がおかしいようだ。ついてきたパーツはロシア製の互換チップのK155だったが、中華マーケットに手配をかけたが、いまさら秋葉原にもなさそうなので、入荷したら再開しよう。

原因は、基板のパターン間違いだった。A-Dが入れ替わっていた。途中表示をしなかったのは、10進デコーダの範囲外となっていたからだった。うーん、困ったものでしたがソース修正して無事表示が出るようになりました。

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予備の基板がありますので、作りたい方はNIXIE管の手配で作れそうです。

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追加のバグ報告 アノードの出力ピンがコネクタ順で時刻の10位と1位が入れ替わっていました。なぜか、この基板設計した人は間違ったままにしていたようです。表示がおかしいので、ソース側で修正しつつ、基板の間違いを確認しました。

作者からソースコードの旧ハード(Revisionなし)に対応するものが提供されましたが、若干の相違があったのでレポートを返しておきました。

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3Dプリンター整備状況

里のRobo3Dプリンターは、Reprapベースのものですが、Kickstarterのベータ品から始まりましたが、改造改版を重ねて、ほぼ最新モデルと同等になっています。

強力なホットエンド E3D Volcanoを搭載しました。最大0.4mmの積層指定ができます。
印刷速度を上げたい場合には、従来より二倍ほどの速度で印刷が可能です。ただし、積層密度を0.4mmにした場合ですが・・・。
V6と比較すると長さが10mmほど増えました。これにともない造形物の高さが低くなりました。
他にもZ軸のリニアシャフトを国産標準品に変えた為オリジナルよりさらに10mm短くなりましたのでトータルで20mm低くなりました。放熱フィンとホットエンドの間が分離されているのが特徴で熱がフィラメント送り出しの部分では十分に冷えるようになっています。
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E3D Volcano(左)とE3DV6(右)の比較をみると、フィラメントの溶融スペースが長いことが分かります。
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ホットエンドが強力になったので、放熱フィンの部分でのファンダクトも耐熱を考慮してアルミ板と板材で作りました。さらにマウント用のパーツをPLAで作り冷却用の3cmファンを搭載しています。取り付けはextruderのベースにつけています。
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アクリルで、固定用ノリのマスクを作っています。ヘアーリング用スプレーを使うようにしています。従来の3M 77は強力すぎて後処理が大変でした。
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フィラメントホルダーは上部に簡易な形にしてサイズに応じて変えられるようになっています。

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ケースの底部は、下駄を履かせて冷却用の空気が取り込みやすくしました。
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ホットエンドの強化などに伴い、RAMPSシールドの放熱が必要となりクーリングファン4cmをマウントしています。この空気取り入れのためにかさ上げをしています。IMG_5709

PLA出力時に水平出力ができるように空間で強力に冷却する目的でラジアルファンによるダクトを作成してヘッド先の高さに合わせて細い強力な風が出るようにしています。
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ABS素材の処理顚末

PLA素材での、出力詰まりに奔走していたのだが、既報のようにシーズニングと呼ばれる油をさしたりすることで以下のようなクーリングファンホルダが出来るようになっていた。

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しかし、溶けてしまった

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ABS素材の出力を改善しようとして背面にファンヒーターをおいて熱風を供給したのがキッカケでした

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ABS素材の出力では、ベッドを高音にして80度ほど、その上その温かい雰囲気を確保した中で出力をしないと収縮がおきてしまうのです。

このプリンターは、オープン構造なので、工夫が必要なのですが、まずは外部から熱風供給をすることで解決をみようとしたのですね。背面にファンヒーターが見えますね。

プリンターのヘッドは、およそ240度(ABS素材の場合)となり、上部の冷却用のフィンの部分も100度を超えていました。先日作成してあったPLA素材のカバーが溶けたのはこの温度に耐えられないからでした。

そして、このファンホルダを付けて冷やさないと何の出力も出来なくなるのです。

仮に溶けないような素材でカバーを作らないと進まないのでアルミと木で作りました。

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これで、先程のファンヒーターで熱風供給しながら作ると綺麗に出来ました。

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ところで。このABS素材の耐熱温度も80度くらいのようですから、現在の仮作りのカバーを少し仕上げて使うことにしました。

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電子工作のケースを3Dプリンターで作る

トランジスタテスターに適当なケースが無かったので3Dプリンターで作成することにした。
課題としては、006P電池も収納出来ること。電池ボックスのふたも構成できることも含めると3D設計の難度は上がる。本体はこんなイメージで、仮にアイロンビーズのケースに入っている。

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もう少し収まり具合をよくしたいので、まずは基板のサイズを各部測定した。

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これにカバーするイメージ作り、背面のふたにさらに電池ボックスを抱かせるイメージで前面部のカバーを作った。使ったソフトは123Designだ。プリンターはRobo3Dで黒のPLAです。
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実際に基板を当ててみると使いにくいのが部品装着のレバーの部分だったので改良して次のようにした。

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液晶の収まり具合も修正してぴったりはいった。
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背面の収まり具合は、こんな感じで次にふたを作ることにした。
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電源は006Pなので横置きにして台座のように傾斜して使うようなイメージにした。
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電池を交換出来るようにスライドするような設計をしたのだが、問題多数でまだ試作段階だ。
とりあえず、こんな感じになりますよというサンプルになっている。3Dプリントで複数のパーツを作成してスライドふたを作ったりする経験はノウハウが色々ありそうだ。
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現在の形は006Pの収納部分の配置がバランスわるく直ぐに平置きになってしまうということがあるが、まあ最初の試作品はこんな形で・・・。

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3Dプリンターのフィラメント詰まり(Clogging)には食用油?

プリンターの出力が安定して途中でエアー印刷モードに陥ってしまっていた。
フィラメントの詰まりだ。色々原因を調査してきたがソフト動作での異常ログも見られず、印刷完了となっていた。clogged あるいは cloggingといったフレーズでforumで取り上げられているが、使い込んでくると起こる現象のようでもあり、一つの理由にはhot-endの温度管理があるのだが、対策を講じても違いが判らない。先日、hot-end自体もリニューアルして少し安定動作したかと思った矢先にエアー印刷症状が発症したので温度管理以外のファクタがあるようだった。劣化したのはフィラメント自身(PLA)が吸湿してしまったからではないかという説もあり、防湿管理などせずに裸でストックしていることも反省材料だった。seasoning/oilerという対策っぽいワードが出てきた。

seasoningとは、フィラメントに植物性油を付けて、ホットエンドにマニュアルで通すことのようだ。そしてoilerは定常的なフィラメントのパスにオイルを保つ脱脂綿のようなポットを置き、その中を通すような道具らしい。仮に適当な穴の開いているパーツにクッキングペーパータオルの切れ端を通して、グレープシードオイルに浸して、そこを通すようにした。次の写真だ。

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結果は、次の通りでエアー印刷は解消できた。フィラメントが湿気を呼ぶとスムーズな運びができなくなるようだ。注意しよう。

 

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結果が、とても良いのでoilerパーツを作成した。グレープシードオイルを使っています。
ペーパータオルを巻き込んでいます。

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トランジスタテスターキットの実力は?

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Arduinoベースのトランジスタテスターです。トランジスターの極性判定、HFE測定やLCRの計測なども出来るキットですが、簡易な目的ならば、それなりに使えると考えられる人も多そうなので電子工作をされる方が持っていそうな測定器と比較することにしました。

測定に供したものは、以下の通りです。

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緑LED

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1/6W 680kΩ

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FET 2SK1250

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セラミックコンデンサ 0.1uF(100nF)

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フィルムコンデンサ 0.22uF (220nF)

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NPNトランジスタ S9014

比較したのは、里にもある秋月で取り扱いの英国PEAKS社の4機種です。
比較目的は、あくまでも、このテスターキットの確認ですが、必ずしもPeaks社の商品と同じ使い方が出来るわけではありません。

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LCR40 表示パラメータ及び範囲 ・L 自己インダクタンス、直流抵抗、テスト周波数、1μH~10H ・C 静電容量、テスト周波数、0.4pF~10、000μF ・R 抵抗、1Ω~2MΩ ・テスト周波数 DC、1kHz、15kHz、200kHzから自動設定

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ESR70 ESR及び静電容量メータ コンデンサのESR (等価直列抵抗)を測定すると、コンデンサの状態がよくわかります。 Atlas ESRは回路内で使用できるので、コンデンサを取り外す手間が省けます。 回路から外してコンデンサをテストしても、静電容量が表示されます。 ESR測定範囲:0~40Ω 静電容量測定範囲:1μF~22,000μF ESR 0.01Ωの最小分解能 業界標準100kHzで解析極性なし、任意の方向で接続

 

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DCA55 半導体アナライザ バイポーラトランジスタ、MOSFET、サイリスタ、トライアック、ダイオード、LED、その他など、 さまざまなタイプのコンポーネントを分析できるインテリジェントコンポーネントアナライザです。 コンポーネントタイプ、ピンアウト、測定可能パラメータ(ゲイン、ゲートしきい値電圧、電圧降下など)の情報を確認できます。 コモンアノード、コモンカソード、直列及び逆並列タイプなど、ダイオードネットワークの確認 トランジスタのダイオード保護又はレジスタシャントなど、特殊コンポーネント機能の識別 2又は3端子の二色タイプなど、各種LEDタイプの識別コンポーネントを自動識別 自動ピン配列識別 トランジスタゲインの測定:2~65000 MOSFETゲートしきい値の測定 トランジスタ、ダイオード、LEDの半導体電圧降下の測定 自動及び手動電源オフ

 

 

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DCA75 多機能・高性能 半導体アナライザ <フルオート自動判別・カーブトレーサ機能搭載> ・さまざまな半導体を自動識別(2ピン、3ピンのデバイス) ・測定対象に合わせて各種電気的特性を測定・表示 ・測定プローブの接続は自由  ⇒自動判別後にプローブ色と対象端子の対応を表示 ★測定結果は電子部品記号(アイコン)とともに分かりやすく表示されます。 ◆トランジスタ(バイポーラ/MOSFET/接合型FET/IGBT) ◆ダイオード、ツェナーダイオード、LED、2色LED ◆三端子レギュレータIC ◆トライアック、サイリスタ等 ★USBケーブル(付属)でPCと接続することにより、  電気的特性曲線をオートトレースすることができます(カーブトレーサ機能)。 ・バイポーラトランジスタ:P-N接合、Ic/Vce 各特性カーブ ・MOSFET/JFET/IGBT:Id/Vds、Id/Vgs 各特性カーブ ・三端子レギュレタIC:Vout/Vin特性カーブ

トランジスターテスターの評価テスト 2016/1/7 組み込みの里  木更津高専の協力
供試サンプル LCR40 ESR70 DCA55 DCA75 M328 ZM2372 (Accuracy 0.08%)
33uF無極性コンデンサ 34.63uF 33.78uF
ESR=0.25Ω
34.75uF
ESR=0.21Ω
31.861uF (1kHZ)
224フィルムコンデンサ 221.9nF 測定範囲外 219.5nF
ESR=0.23Ω
222.39nF (1kHz)
104積層セラミックコンデンサ 91.74nF 測定範囲外 94.57nF
ESR=3.1Ω
95.3nF (1kHz)
1/6w 680kΩ 694.6kΩ 687.6kΩ 677.6kΩ
緑LED LED or Diode
Vf=1.97V
LED
Vf=1.977V
Diode
Vf=1.99V C=12pF
S9014 NPN Silion Tr
Hfe=322
Vbe=0.78V
NPN BJT
Hfe=326
VBE=0.778V
BJT-NPN
B=434 Vf=0.714V
2SK1250 = Nch Enhancemebnt mode MOSFET
Vgs=3.339V
Vgs=2.512v(off)
gm=32.9mA/V
N-E-MOS
Vt=3.4V