半田とタクトスイッチ

基盤には整然と穴が開いている、半田付けの付けなおしもあり得ると想定して基盤と金属が多少しっかりしているものにした。まず方眼紙を買ってきて、基盤をトレースした、ブレッドボードくらいの大きさだったけれど、設計を描いてみるのも新鮮だった。タクトスイッチはボタンの押しやすさからすると大きめのスイッチのほうが良かった。当初arduino UnoR3で長押しを判別してモールス信号を付けたときに、タクトスイッチは回路は、シンプルだけれど、条件分岐と組み合わせることで、バリエーションが増える。タクトスイッチは指くらいの大きさで、5つ並べるとブレッドボードが一杯になっていた。方眼紙にタクトスイッチを描いてみたのは、ブレッドボードではその性質上、上と下のスイッチを横並びにする必要がある。もし、左右はブレッドボードと同じでも上下のスイッチが縦に並んだら、位置関係が相似して、コントローラーに見えると考えた。

方眼紙に端子の6つのピンヘッダーと、GNDは共通しているが、タクトスイッチそれぞれは5本の信号ワイヤーがある。GNDやそれぞれのワイヤーを最短距離で、なおかつ重ならないようにとして定規で線を引くと、意外に基盤らしく見えてきた。今回は抵抗器をESPやarduinoが代替するINPUT‗PULLUP型だったけれど、6本のピンヘッダーには、手で半田付けをする必要があり、半田ごてより半田の線が細くて困難な個所もあった。それだけに半田がくっつけば便利だけれど、だれも試したことがない分野で、関心が自然と持てたという部分もある。できればだれかと協力したり、または競ったりということも技術向上や気づかいという観点からはなくもないが、ぼくはどちらかというと普通のことが普通にできないという減点主義より、個々のコミュニケーション能力を尊重して、できるところを教わりながらもだれにでも長所があるという、フェアな姿勢でいたい。

タクトスイッチの基盤は、GNDは黒いシリコンワイヤーを想定していたが、上手く最短距離で半田付けしにくかったので、UEWの半田で導通するエナメル線に換えた、エナメル線も被覆があるところは電気が流れないので、混線を予防する意図があった。接点になる半田は針金と材質が異なるところもあり、やや多めに付けた。できれば多少がよかったが、ここのところ半田がひとりでに剥がれたり、セメント抵抗が引きちぎられたりと想定外のトラブルもあり、入念にしたかったという事情もある。変化する状況から目的通りにならず、やり直すことになっても、それだけ必要なことが見つかるいい機会にもなると前向きにとらえることにしている。

ともかくもタクトスイッチの基盤とEsp-Developer32が繋がり、いままでブラウザにボタンの画僧に貼り付けていた部分が実際のボタンになった。とはいえ、基盤がむき出しの状態で、それにあったケースは別に用意する必要がある。また、JoyStickモジュールでは、入力に対応した34、35をアナログにすることでX軸、Y軸の操作は可能になったが、操作性がブラウザほど器用にならなかったけれど、回路としては間違っていなかった。珍しい事例といえる。

続きを読む 半田とタクトスイッチ

デジタルカメラとDIY基盤

カメラを持っておくことで、風景を撮ったり、なにかのときに役に立つと考えた。一眼レフカメラはレンズを選んだことが無かったこともあり、スマートフォンのiPhoneでも高解像度の写真を撮ることができる、ホワイトボードやメモ帳に書いてあることを画像にして、後で見直すといった文字を画像にして取っておくというような使い方もある。

WebカメラとraspberryPiを繋げてブラウザにプレビュー画像を送信して、キャタピラー式のクローラーに載せて、クローラーの目の代わりにしたことがあった。ブラウザは基盤にも画像ビューワーにもなった。また軽量化したバッテリーを含めた稼働時間は3時間と長く、webカメラの画質も多少ぼやけることがあっても見えるくらいだった。肉眼で遠景を見たときより、ブラウザとwebカメラ越しに見た状態では視野の範囲が狭くなっていた。

そこでGoProというアクションカメラをスマートフォンとは別のデジタルカメラとして一台持つことにした。スマートフォンでは取ることができなかった写真の詳細や、夜景などの光源が限られているところの写真を残してみたい。また、カメラを勧めてくれるユーザーや、家電量販店のサポートも手厚く、スマートフォンの最新機種からカメラの機能だけに特化したデバイスを持っておくことを支えてくれた。店舗ではメモリーカードが付いておらず、wifiを経由してスマートフォンと連携するという仕組みを確かめることができたものの、実際にどのような画像が取れるかは、持ってみないと分からなかった。

デジタルカメラとスマートフォンは光学センサーの様式が似ているので、レンズや液晶ビューでは、スマートフォンと同じように保護ガラスを付ける。スマートフォンでは三脚を持っていくことがほとんどないが、カメラの位置が固定される状態で起動するとピントが合わせやすくなる。GoProのネジはホームセンターで合わせるとM5ネジで、M3より二回り大きい。またM5でもプラスチックネジや、フラットネジがあるようだ。三脚は足の長さを個々に調整することで、水平でない場面でも水平な視座を獲得する、アクションカメラでもそれは共通している。また、スマートフォンでも固定されたピントがあれば記録は取りやすくなる。

続きを読む デジタルカメラとDIY基盤

道端や植物の仕組みと変化

今朝、散歩していると交差点に小さな基盤が落ちていた。大きさは5cm四方くらい。表にはソーラーパネルが、裏にはLEDランプが一つと、長い方が1cmくらいのICチップが一つ、ソーラーパネルには透明なプラスチックで表面がコーティングされており、ふとベランダのソーラーパネルにも、1mmの透明なゴムシートで雨を防ぐために用意していたものと似ている。+極と-極が、基盤の端に2対ある、導線は赤だけで、青にあたる線は取れていた。センサーは震動を検知するようで、こちらも片方の半田が取れていた。

何だか発掘した一部から、全体をイメージしてみることにした。基盤にはTL-SLR100Nという記号がある。またGoogle検索で調べるとCAT EYEという自転車のバックライトのようだ、また、基盤に記号が付いている。74HC132Dとかろうじて読み取れた。ICチップの役割はNAND回路のようだ、おそらくソーラーパネルが夜間になって、震動センサーが両方ONになると、夜間に作動する。昼間には赤のランプが消灯するようになっている。とはいえ、まずは半田が取れたところを半田付けしてみることにした。半田吸い取り線が残り少ないが見つかった。また電圧は1.2vと40mAで、USBの5.1vを10Ωと30Ωで分圧すれば、1/4の1.2vになる。あり合わせのもので、もしかしたら落ちていたパーツが動くかもしれない。また、こういった部品を動かす想定で作業してみても何か気がつくかもしれない。震動センサーは自転車が走っている状態を検知するのだろうか、基盤の空いた端子に半田を付けても動作はせず、LEDに-極を直接繋げると、LEDだけは点灯した。ソーラーパネルの端子にも導線を半田付けして、ライトを当ててみると1V前後の電圧は出るものの、それでLEDを直接点灯できるくらいにはならなかった。LEDを光センサーで制御するものは、光センサーがLED1個分くらいの電力を消費するので、保留していた。自転車にはソーラーパネルの出力と組み合わせて、仕組みを実現させているようだ。ソーラーチャージコントローラーは、秋月電子で、手に収まるくらいの大きさで、ドイツのPhocos社のモデルが手に馴染んでいた。配線がシンプルで、あり合わせの12Vの蓄電池とソーラーパネルの組み合わせがしっくりくる。コントローラーには1つだけLEDランプが付いており、比較的消費電力が少ない。あとは、蓄電池が満充電かどうかを判別する仕組みになっている。ソーラーパネルを抜きにしても、蓄電池を充電にはコントローラーが必要になるようだ。

続きを読む 道端や植物の仕組みと変化

お勧めと自分なりの選択を測る

太陽電池は、12Wの形が晴れの日に55%から75%くらいまでバッテリーが貯まる。バッテリーは、バイクなどのエンジンの補助に使われる化学反応で電気を起こすタイプで、充電するときは、電気を逆に流して還元させる。バッテリーに何か電気を消費するものを繋ぐと、電圧は12Vで一定しているものの、出力は下がる。数値はおよそ40%を下回ると、安定した起動が難しくなるかもしれない。電気を消費するデバイスを外すと20%くらい出力が上がる。初めは太陽電池が供給を止める夕方から朝方の薄暗い時に、数値が一定であれば安心するけれど、貯蓄に向けて現実味が高まる。しかしながら家庭用コンセントのような安定感はあまりない。もし掃除機やテレビなどをつければ15分使えればいい方だ。それでもスマートフォンを充電できたり、パソコンの周辺機器は外でも充電できる。しかしながらパソコン本体はUSBでは充電できない、タブレットは充電できるので、もしUSBで充電できるcpuが1.5GHzくらいあったタブレット型のパソコンがあれば、ニーズがあるような気がする。僕の目標は携帯機器で原稿用紙を書くことだ。昔から文章は、どれだけそれを作成するのに苦労したかを反映するような媒体だった。苦労そのものを否定するわけではないけれど、できれば相手に負担をかけるより自分でそれを軽減していきたいと考えている。
続きを読む お勧めと自分なりの選択を測る

プログラムで旅をするための準備

ブレッドボードと同じ形をしたユニバーサルボードの半田とピンを全て救出すると一安心した。配線が半田の熱で溶けて松ヤニが出てきた、このタイプのボードは手持ちの半田ごてと設備では難しいようだ。プリント基板の方が半田の熱に強い、そういったことはある程度試して見ないとわからない事もある。
トランジスタを2つ以上接続することをダーリントントランジスタというようだ。いまの出力でも十分だけれど、半円形のトランジスタを2つ重ねた形が四角いトランジスタになるという、一般的な電化製品やラジコンカーにも使われているようで、修理の時には既存のトランジスタを一回り大きなものに付け替えるという。その一方でこちらでも2つのトランジスタを繋げて見て動作を試してみようと思った。電圧計だけでなく、電流計があればより検証が容易になったかもしれないが、2つのトランジスタをを繋げて見ても特にモーターの動きに変化はなかった。それはそうと、シリコンチップの基盤に電源のVCC+とGND-のピンを追加して、土壌湿度センサーの端子などを移行して、電源だけの線で繋がっているようにした。プログラムはインデントや{}などのカッコを整理したものの、wifiMulitiと時計用のプログラムを整理しようとするが、上から順番に整理しようとしても、元々がかなりツギハギで作っているので、整合性が取れなくなる事もあった。しかしながら、時計のプログラムを単体で動かして、その枠組みにwifiConnectをwifiMulitiに置き換え、ヘッダーにwifiが、ループの下に時計が付いた入れ物に、細かな要素を一つずつ入れるようにした。それからインデントを揃えていこうと思う。たまに順序がわからなくなることがある。袋詰めをするようなイメージで作業の具体的な手掛かりを作っていく。
続きを読む プログラムで旅をするための準備

シリコンチップの半田付けと基盤の余白

半田付けに時間がかかりなかなか思うように進まない、それでも必要なピンが見えてきた。また、半田ごての銅は加熱して強く力を入れすぎたためか折れてしまった。思わぬところで想定し得ないことが起こる。そういった時にこそ対応力が養えるのかもしれない。どのピンがシリコンチップに適切かまだわからないところもある。残ったピンをうまく活用するところからヒントを得る。それによって試行錯誤の末、ブレッドボードがミニが一つ、ポンプ用が半分空いた。トランジスタとボタンの組み合わせは試してみたいことがあったので、シリコンチップを動作させることにとどめ、基盤とブレッドボードに余白を残して考えてみようと思った。また、関数などを数字から明示的な名前にしてわかりやすいようにしてみようと思う。プログラムの動きはほぼ変わらないが、watchdogを加えるとヘッダーとフッターの行数が多くなり、実行できるタイミングもやや変わってくる。ポンプの水とarduinoは直接接続すると濡れてしまうので、クローンのシリコンチップが代わりにポンプを動かすようになっている。せめてベランダまでとはいかずとも机の下や横に移動できるくらいにはして見たい。しかしながら、その場の流れによって状況が変わることがいい方向に行くこともあれば、そうでないこともある。僕は特に他人をどうこうしようとは思わないが、社会人になるとある程度競争をしないと適用できないというところがある。それでも心身が安定していれば、耐性もつくようだけれど、アクティブな人ほど揺さぶりが強いように思われる。それに対して、立ち向かわず、逆らわず、それを受け流すような工夫が必要になる。
Arduinoも思わぬ故障があっても、それによって書き込むが可能な実機の存在を知ったり、またwifiはアンテナになるのでその部分だけ割高になると思って躊躇していたが、なんとかやり繰りしてシリコンチップから信号が送れるようになった。EsprDeveloperはコアになるespr8266のjsonを設定に記入して、そこからwifi用のライブラリを呼び出すので、ボードがarduinoのままでesp8266単体に接続してもwifi用のライブラリが出てこない。しかしながらEsprDeveloperだけでは、かなり慣れていないところがあった。それでもnodeMCUの入れ物に乗っていて単体でもarduinoと同じスケッチが書き込める。しかしながら通信用のTX,RXピンや代わりのシリアルポートにずらしてスケッチを書き込んでも、それが通信用の時は、ひとたびポートでUSBをarduinoIDEが認識しなくなると、再起動を何度かしても反映されない。かつてwindows95にフロッピーディスクを入れたまま起動すると、ブート画面から先に進まないことがあった。その時は原因がまるでわからなかったが、フロッピーディスクを抜くと何事もなかったように起動する。小さなマイコンの設定がパソコンの動きに影響を与えるというのはある程度慣れが必要なのかもしれない。
続きを読む シリコンチップの半田付けと基盤の余白

イメージを形にする仕組みと言語

モーターにはトランジスタと逆流防止用に整流ダイオードが入っていた。しばらくピンやワイヤーが動かなかったが、ようやく孤立したarduinoがつながりだした。それでも、先日にはSPI通信が画像表示とテキスト送信を同時に行うと上手く送信されないこともあり、なるべくシンプルにワイヤーを整理することにした。モーターピンには4か5のどちらか空いたピンでも動いた。僕のマイコンは電線をつなげればそのように動く、僕自身のミスがあってややこしくなることもしばしばあるが、基本的には誰でも操作できるようになっている。僕だけがそれを扱えるということが実はあまり落ち着かない。作りたての頃はしばらくは自分だけしか全く動かない、または信号がずれているという状態から手探りで直したり見つけたりしながらということになる。
インターネットではGoogleで検索して、それをシンプルな形に加工して、ライセンスを確認しながら用途に合わせてコードにしている。それでもイメージを形にしたいと思って、シリアル通信にあるものをE-inkで代用した。E-inkもはじめは使い方に難儀していたが、電源をオフにしても画面が保持されるという特性があり、デバック用の画面にありそうでなかったという要素を見つかるかもしれない。今の所ブレッドボードが3枚あってもどれもワイヤーで埋まっているので少しずつ基盤に半田付けして、ブレッドボードを整理していきたい。3枚のブレッドボードは、
1枚目 シリコンチップの書き込み用の配線
2枚目 モーターとボタンの配置
3枚目 太陽電池と5V用のレギュレーター
ブレッドボードは便利だけれど、センサーや設定をその都度リセットするのが、やや手間になることもある。できれば基盤がブレッドボードからそのまま移行できると荷物も少なくなり、実用的に近く。半田付けにもドライバーで芯を取り外して、うっかり樹脂を溶かしてしまって、熱の伝わりが悪くなっているところを整備することが可能だとわかったのは、2枚の基盤を半田付けしたから分かったことだった。それでも半田付けの先端が細くなり、兼ねてからEsprDevelorの足についていた半田だけを溶かすことができて、ようやく水平にピンがボードに治った。いろいろとできることを模索したかったので、特にワイヤーや端子を集めていたものの、ネジがあればより調整可能な部分が増えるような気がしている。プリント基板や、ユニバーサルボードなどは専門のショップで餅は餅屋という風に探し求めるのが最も効率がいいものの、コンセントからUSBケーブルの間の部分は日用品を使っても味があるように思われた。
続きを読む イメージを形にする仕組みと言語

身の回りの仕組みと科学

経験する前にあれこれ想像する事では、多かれ少なかれ不安が浮かんでいる。ホームセンターで部屋の電気のスイッチがあった。それは建物全般についているものだけれど、交流電圧で使うものでおよそ60Vある、スマートフォンやUSBケーブル、乾電池では直流で5V1Aが一般的だった。電気はゴムやプラスチックは通さないけれど、金属は通る。子供でもよく知られている理科の基礎的な部分だ。それでも建物に使っているスイッチはプラスチックの箱で金属らしいものはネジ一本しか出ていない。その部分だけ手に入れたとしてもどのように使えばいいかわからなかった。小学校の頃の理科の実験の配線図では、電線が繋がっているところが切り替えられる部分がスイッチだという。それがスイッチだとすると、電線の抜き差しだけでも代用は理論的には可能ということになる。それも小学生が知っていることのなのだろうか、学問と一般的な常識が交われば、勉強するために必要な予備知識が少なくなるので、取り掛かりやすくなる。
ニコニコ超会議では、メルマガで毎日読んでいる作家の岩崎夏海の講演を聞いたり、歌舞伎の演目を見るだけでなく、会場を見回ってそこで興味があることがあればとも思っていた。また、当日になるまでesp8266をスマートフォンのテザリングによって、wifiでメールが送れるIoT機器を持って家の外に出てみようと思ったこともある。2013年頃、ヤマダ電機でWiMAXがあった時は、こんな小さな箱でインターネットができるのかと思っていたけれど、通勤の関係で東京に引っ越して見るとWiMAXがエレベーターで部屋に入る頃には電波が届かなくなっていた。郊外ではポケットに10cmくらいの箱を持っているだけでホームページを見たり、検索キーワードを入れたりできる。スマートフォンでも携帯電話会社と契約しても、街の壁や利用状況によってはwifiをうまく繋げることができなかった体験があった。2018年にはWiMAXにもスマートフォンにもデフォルトで内蔵されているwifiの部分だけを実験的にバッテリーと繋げてそれだけで、条件によって通信ができるかを敢えて試してみようと思った。自宅のLANケーブルを抜いて、スイッチを押すとGメールがスマートフォンに届くかどうか、ところが最初には設定が不十分で、慌てて繋ぎ直していた。Wifiは都内では色々な候補が設定画面に出るけれど、ほとんど知らないパスワードばかりで、実際にインターネットができるようなアクセスポイントはなかなかない。esp8266には、3通りの候補に順番に繋げるような方法をとった。
1つは、自宅のBuffaloのルーターの無線LAN
もう一つは、iPhoneのアクセスポイント
3つめは、中国のandroid端末YotaPhoneのアクセスポイント
自宅では、ルータの無線が使えていたけれど、家の外に出るとiPhoneかandroid端末のどちらかになる。家の周辺の公園を歩いて実験した時には、iPhoneがつか安かったけれど、電車に乗ると、iPhoneでも、誰のiPhoneか判別がつかなくなり、実質YotaPhoneだけでwifiを接続するような状況になっていた。また歩いている時や、電車のつり革に手をかけているときは、両手がふさがっていることもあり、ボタンを押すだけの行為がおっくうになることもあった。また、押しやすくするためにボタンを大きくしていたものの、リュックサックを背負っている時にも気がつかずにスイッチが押されている時もあった。
続きを読む 身の回りの仕組みと科学