2015年4月26日日曜日

【依頼案件】ミクさんのサイバーコンソール その22

 
【祝】500投稿達成

ついに投稿数が500件に到達しました。2012年6月から3年弱での到達です。
毎週更新を目標にこれまでやってきて、ほぼ95%はいけてるんじゃないかなと思っています。
我ながら良く続いたものだと思います。これもひとえにカウンターを回してくださる皆様、コメントやメールをいただき、ご指導ご鞭撻をいただいている皆々様あればこそであります。
今後ともよろしくお願いいたします。

さて、記念すべき500投稿目はミクさんコンソールのイルミネーションです。
UVクリアリングと並行してシートサイドのナイトライダー風イルミネーションを作っていきます。

シートサイドのイルミネーションについては、すでにブレッドボードを使って動作実験を行っております。Arduino MEGA2560クローンにSoftPWMライブラリを使って実現しました。
本日はこれをシートサイドに配置できるように実装します。

シートサイドの溝部分の長さはほぼ200mmです。左右両サイドに縦に取り付けを行います。
LEDはUVクリアリングの色も考えて青でつくろうかなと思いましたが、警戒時の赤も欲しいなあと思い、結局両方乗せることにしました。
フルカラーに....とも考えたのですが、あまりに制御が面倒になりそうなので今回はあきらめました。

では行きます。
まず基板を切り出します。ほんとは一枚で200mmの長さのものがあると良かったのですが、わたしが持っている一番大きなものがこれだったので、とりあえずこれでやってみることに。実装部分140mmなので、二枚連結すれば大丈夫のはずです。


両サイド分、4枚を切り出します。新規導入のバンドソーを使いましたのであっという間にぶった切れます。


実装していきます。
が、この基板は各ホールが独立したパターンではなく、二個/三個が連結されたパターンです。
こんな感じに実装しながらあれこれ回路を考えていたのですが、結論としてこの基板では赤青LEDと電流制限抵抗を載せるのは無理と結論しました。


ということで、完全独立パターンの一回りちいさな基板を使うことに。
この基板は実装部分長さが90mmですので二本繋いで180mm、18個のLEDでバーを構成することにします。


赤、青のLED計18個、電流制限抵抗18本を実装していきます、SoftPWMはソース側で動作しますのでカソードコモン配線で作っていきます。


裏。細長いスペースに収めますので、できるだけ引き出すハーネスが少なくなるように出来る限り配線を共用していきます。


二本実装して連結します。配線考えながらやってたのでこれだけで2時間以上かかりました。


こちらは裏。


次に、ソース配線を18本引き出します。出来るだけ細い線材を使います。これはジャンクのSCSIケーブルをばらした線材です。


ソース配線は赤、青一組のLEDのアノードに繋ぎます。
赤のLED18本、青のLED18本のカソードはそれぞれ連結されていますので、どちらをグランドに落とすかによって赤青あるいは両方を点灯させる選択をします。


バーから引き出した線は途中でフラットケーブルに接続します。こうすると多少は見栄えが改善するかなと。
ちなみに、制御系はミクさんシートの背面に搭載しようと考えています。可能な限り一台のArduino MEGAで行きたいと考えていますが、Arduino のほかにもドライブ用のトランジスタ、イルミネーションのパターン切り替えやマニュアル/オートスイッチなど、相当数の部品が乗ることになると予想しています。


バーからの引き出しを、


18本接続していきます。


細かい作業です。絶縁のための熱収縮チューブをかぶせるのを忘れずに。


完成しました。本日は一本作るのがやっとのようです。


フラットケーブルの先端にはArduino と接続するためデュポンコネクタのオスピンを繋ぎます。


シートに対するバーの長さはこんな感じ。ちょうどいいと思われます。


では動作確認のために動かしてみましょう。動画三連発です。

赤。


青。



そして、両方。


Arduino の電力容量的にはこれが一杯です。両サイドにバーを実装するためには外部トランジスタを並べたドライバ回路を作る必要があります。

買ったもの

 
三月四月と東京出張の嵐でした。毎週二日から三日は東京にいるといった状態。
なんじゃかんじゃと用事があるのですが、そういいつつも仕事が終わったあとに秋葉に寄るような時間がちょくちょくあるわけです。

ということで、いろいろと買い物もしましたので自分へのメモをかねてご紹介。
ブログに書いとかないと同じものを二度買ってしまいます。

まずはステッピングモータ。すでにジャンクモータは山ほど持っているのですが、あえて。
「お前どんだけステッピングモータが好きなんだよ」という突っ込みは甘んじて受けつつ、10個まとめ買いであります(笑


買った理由はただただこのサイズ。かわいいです。手元に置かずにはいられません。
日米無線電機商会(ラジオガアデン、橋渡ってすぐの右側)で1個350円と激安。ちなみに10個まとめて3000円で売ってもらいました。
「お探しのものがあったら出しますよ~」といわれた方も多いはず。あのお兄さんに「ステッピングモータお探しならこちらも見てください」と紹介されたのがこれでした。プラ箱の中にたくさんありました。
最初は6個買おうとしていたのですが「10個まとめ買いしませんか?」とのお兄さんの言葉に、「10個でいくらになるの?」と聞いたところ、「3500円」とのこと、「そのまんまやんけ」と突っ込んだ所、3000円になりました。
何でもわたしが寄った前の日には箱買いした猛者がいたとのこと。気持ちは良くわかります。


すばらしいことに、仕様表が入っております。二相バイポーラということでもっとも経験があるモータです。A4988ドライバで問題なく回せます。
何に使うかなどという野暮なことは考えておりませんが、このサイズなら小型サイズ専用の基板切削マシンとか作ってみたいですね。


お次、抵抗。上のスライド型は珍しく鈴商でひとつ100円+つまみ30円。下の袋入りはわかる人にはわかる日米商事です。
スライドボリュームは、ミクさんのサイバーコンソールのUVクリアリングに使うフルカラーLEDの色調をマニュアルコントロールするときに使おうかと思っています。なんかかっこいいでしょ。


これらはaitendo。ICはフルカラーLEDドライバ。カスケード接続していろいろ面白いことが出来そうな石なのでとりあえず買いましたが、おそらくミクさんの案件には使いません。実験用として。
見えているLEDはすべてフルカラー品。どんな駆動をするかはまだ未定なのでアノードコモンとカソードコモンを両方購入。 一本30-50円。
TO-92パッケージは2SA1015。汎用トランジスタは2SC1815なら100個以上持っているのですが、PNPをほとんど持っていなかったので、どうせならコンプリメンタリ風に使えるものを持っておこうかと思って。
TO-126っぽいのはLM317Tです。LED用に定電流源を作る可能性があるかなと思って念のため。ひとつ30円だったかな。


こちらはちょっと面白いIC。オーディオ用の7バンドスペクトラムアナライザMSGEQ7です。
リンクはスイッチサイエンスですが、購入したのは千石電商。650円くらいだったかと。
これもミクさんコンソール用。
文月さんからいただいているご提案のひとつに、シートの座面と背面をアクリルの板で作って、裏面にLED並べたい、というのがあります。んでどうせならレベルメータIC使って音楽にあわせて動かしたいと。
なるほどです。で、わたしはさらに悪乗りしてレベルメータよりスペアナの方がさらにかっこいいじゃないかとおもってこれを買ったわけです。いろいろと納期遅れを引き起こしておりますので、どこまでやるかは未定ですが、時間が許せば積みたいと思っております。


ということで、またもLEDを買い込んでしまいました。もう整理箱が一杯であります。


これのほかにもう一箱あるのに。


ということで、もうひとつ整理箱を設けて、セグメントLEDは別の所に分けることにしました。


ドットマトリクスはこのあたりに放り込んでも混乱しないと思いますのでここで。


高輝度タイプだけでもこんなにある.....


この場を借りて、説明書を記録しておきます。すぐわかんなくなるので。



これは昔 日本橋のデジットで買ったLEDマトリクスディスプレイ。


とりあえずモノはいろいろあるのですが、それを試す時間がない.....

2015年4月25日土曜日

ペルチェ素子冷却霧箱の作製 番外

 
ペルチェ素子冷却霧箱 
   ※必ずペルチェ素子で冷却するとは言っていない

今回は番外編です。とあることでドライアイスが手に入りましたので、ノーマルな霧箱を作ります。
いやせっかくドライアイスがあるのにただ昇華させるだけではあまりにもったいないので。
ということで、ドライアイスがなくならないうちに一気に作る必要があります。

こちらがドライアイス様。-79℃。ほぼほぼ200Kですね。液体窒素(-196℃)と混ぜると引き算効果で絶対零度になるという...
 ※なりません
 

設計します。突貫工事なのでスピード最優先であります。
ケースはこんなんで行きましょう。


次に冷却部分です。
ドライアイスの上にアルミの板を乗せて冷却板とします。このときイオン化の軌跡がわかりやすいよう黒のアルマイト板を使います。
ずっと前に東急ハンズで買ったこの板を使います。


ペルチェ素子冷却の際も使えるようにサイズを考えて切り出します。
厚さが0.5mmしかありませんので、定規をあててアクリルカッターでケガキ線を入れ、


机の角で上から板で挟んでキコキコやるとすぐにきれいに折れますというか金属疲労で割れます。


さらに切って、60mm角の板にします。切断面をマジックで黒く塗ると切り口が目立ちません。


次に発泡プラ板を切って保温箱を作ります。カッターでひょいひょい切ります。
これも断固黒を使います。 ここまで黒にこだわるのは、一度でも霧箱を作ったことがある方ならわかるはずです。そう、背景が白いとほとんど軌跡が見えないのです。


エポキシで接着して、


箱を作ります。


接着剤が固まるまでの時間に上で描いた図面をばらして2mmのアクリル板をレーザカッターで切り出します。

切ってるとこ



出来たもの


こんな感じの箱を作ります。まさにラピッドプロトタイピング。


今回はさらに高速化支援のために秘密兵器を投入します。
紫外線硬化型接着剤です。


初めて使います。
LED箱の中から適当に紫LEDを持ってきます。一応紫外線となっていますが、400nmをちょっと切ったくらいの物を使ってみます。秘蔵の375nmLEDがあるのですが、ここは温存して様子見です。


使ってみました。
結論: 今後はこれですね。値段の問題ではないです。恐ろしく楽です。
しゃばしゃばの低粘度状態の接着剤をアクリル板の隙間に流し込んで、LEDを照射(一灯20mA)すると一瞬で固まります。
今後はエポキシに加えて紫外線硬化型接着剤をみら太な日々の公式接着剤に採用します。


さて次に、霧箱の核である霧を作るための仕掛けをします。といっても簡単。
こんなコットンパフを嫁さんからもらって、


細長く切り、


意味ありげに設けられたアクリル箱の棚に接着します。もちろんここも公式接着剤を使用。


そんなことやってる間に、公式接着剤二号のエポキシが固まります。


こんな感じで保温箱をアクリル箱の中に入れま。


ではいよいよ冷却&観察開始です。
 保温箱の中にドライアイスを放り込んで、


隙間を埋めるために別のドライアイスのかけらを乳鉢で、


粉々にします。


これを保温箱に隙間なく詰めて、


先ほど切り出したアルミの板を乗せます。


それをアクリル箱に収めれば出来上がり。簡単なもんです。


ここでアルコール登場。エタノール80%IPA20%品。どこのドラッグストアにでも売ってます。


上部のパフにアルコールを沁みこませます。


観察開始。ここからは動画がたくさんです。

まず、霧箱の「霧」の状態を観察してみましょう。
このなんとも知れないしょわしょわした状態が必要なのです。よくよく見ると宇宙線をキャッチしています。わかるかな。


宇宙線が強く反応するイベントを待っていると時間がかかるので、線源を放り込みます。


どうです?きれいでしょ。
とてもとても幻想的な眺めなのです。時間を忘れて見入ってしまいます。すばらしい。
ライトの当て方が難しいので、今後の参考にするためにいろいろと探りながらデータを集めていきます。
横からも見てみましょう。


ちなみに、ここで使っている線源は某社のマントルです。お店までガイガーカウンタ持って行って放射線が出ているのを確認して購入したものです。
ランタンの明かりを安定させるために微量のトリウムが含まれています。これから出るガンマ線の軌跡が見えています。

線源をネオジム磁石の上に置いてみます。軌跡を作っているものがアルファ線のような荷電粒子ならば軌跡がカーブを描きます。が、これは全くまっすぐです(軌跡が出来る瞬間の動きをみてください)。
ということで、ガンマ線です。


全景はこんな感じ。


刻々と変化しますので写真を撮るのは非常に難しいです。



さて、ここで鉱石も実験してみましょう。
わたしの母はいろいろと趣味の多い人でしたが、そのひとつに石拾いがありました。
で、これは母が遺したもので「ウラン鉱石」だと聞いています。ブラックライトを当てると点状に光りますが、ガイガーカウンタにはそれほど反応しませんでした。


で、置いてみますと。なにやら結構な量の軌跡が見えます。エネルギーはそれほど大きくはないようにも見えますが、霧箱には定量性はほとんどありませんのであてにはなりません。


写真で。


ということで、久々に霧箱を作って楽しいひと時を過ごしました。
加えて、ペルチェ素子で作製する際の照明用のLED配置など多くの知見を得ることもできましたので、たいへん有意義な実験だったと思います。

最後に、アクリル板はアルコールに弱いと言う話がありましたが、ほんとのようです。
しばらく実験しているうちにアクリル板にひびが入ってかけらがぽろぽろ落ちてくるようになりました。


ひどいものです。


ひびはどんどん成長していきます。



ということで、霧箱をアクリルで作ることはあきらめる必要があります。ガラスかポリカーボネートあたりですかね。
これについてはもう少し実験が必要のようです。