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。

拡大ルーペスタンドの修理いろいろ 蛍光灯からLEDへ

 

電子工作をする上で、半田付けや部品の確認など拡大鏡はとても便利で必須なものだ。特に蓋つきの拡大鏡が有用なのは、危険性があるからだ。安価なルーペスタンドではプラスティックレンズをクリップした形の洒落たもので小さなLEDが下についていてボタン電池を内蔵してそこそこ明るくつくので当初は便利に使っていた。

根暗な環境で使うのならばアリかもしれないのだが、こちらは明るい田舎の陽光が差し込む環境なので拡大鏡がピントを結ぶ当たりにはともすると狼煙があがってしまう事態となるのだ。こうした過去のインシデントがあり蓋つきの拡大鏡が必要なのである。

組み込みの里を開設したのは、2012年で10年前になり当時はLED化が進んでいない状況だったので卓上用のルーペスタンドライトには12Wの小さなサークル蛍光管がレンズを取り囲む形でついているものだった。電子工作オープンラボで小学生から大人までを迎える机には一つずつルーペスタンドを設置していた。

先週3名のお子さん達からの申し込みで再開した形になったのだが、久しぶりに確認すると一台のルーペスタンドの蛍光灯が切れていた。予備のランプを買い置いていた記憶があったのでストックを探すとなんと品番違いの大きなワイド蛍光灯だった。すでに蛍光灯のスペアパーツは販売終了となっていてストックもないようだった。対応策はLEDに交換改造するという道のようだったが、取り急ぎ、机を4つ稼働させるために他のアーム式のルーペランプを持ち出してきて今週申し込みのあった4人のお子さんに対応させるべく準備をした。

小学生のお子さんを引き受けて、工作の指導をするという場は実はとても限られているようだ。母校の高専でも夏休みのイベントで工作体験などの実績があるのだが、コロナ禍で2年ほど中止となり、今年はようやく再開するらしい。しかしながら、もとより人気があって申し込み抽選倍率が高いのに加えて、今年は規模が1/3に絞られて開催されるということなので、夏休みを控えたお母さん方がネットから探り当てられてメールをしてこられたということのようだ。

さて、ルーペスタンドについては、同様な状況の人もいらっしゃるようで在庫切れの蛍光灯を探したとしてもすぐに問題となるので改造修理することにした。LED 1Wのものを24個ただし電流は半分に減らしてトータル12Wで元の蛍光灯と同程度にしてという形にした。LEDと基板を購入して止付けるベース板はPolyCarbonateで3D作成するというのが里らしい方策だろう。上海の流通が復旧したのかAliexpressでの手配でも早くに入荷したようだ。お盆明けにでも作成することにしよう。3D設計は完了して部品手配も完了だ。

1W規格のLEDと実装基板を入手して組み立てました。LED留め付けの部品としては3Dプリントで作成しました。

拡大すると、失敗が明らかになりますがモジュールを並べると当初設計したものでは入らないことが分かりました。角度の読みが甘かったようで1Wの丸基板は平置きではサイズが並びませんでした。基板を傾けた形で実装するベースを再設計製作したものを用いて形になりました。300mAの定電流電源で駆動します。蛍光管の接続部分を改造して用いています。

 

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定電流電源の基板(右)は、内蔵していたインバーター基板(左)と交換して実装しました。サイズがコンパクトになるのでこちらも3Dプリントして実装ベースを作成しています。とりあえず、蛍光灯が切れていたスタンド一式のみを試作改造してみました。

 

下から、見ているとボロは隠せているようです。

次に備えて今度は実装を平たく出来る基板を設計製作している。基板が出来てきたら組み立てなおす予定だ。

とりあえずの形の姿で使えるようにしている。電流を半分に抑えているので発熱も減っている。明るさも抑えているが十分に明るい。

拡大ルーペアームライトの修理

拡大ルーペスタンドの蛍光灯が切れていたのでアームライト版の拡大ルーペを作業机にセットして四人分の机を確保しようとした。迎えた子供たちがモノづくり体験をしている間は、静かに集中しているのだが物が出来上がってきて更に次に進みたいという思いにあるのに他の子供たちが作っているのは待っていられなくて大人しくしていないのは子供だから仕方がない。普段みかけない、レンズに蓋が付くスタンドがあると意味もなく開け閉めするのは子供あるあるだ。そして蓋のあいたままのアームライトがあることも忘れて椅子の上に膝立ちになって腕を振り回したので蓋をとめる付け根の樹脂が折れた。さすがに力がかかる部分なので生半可な接着や溶着を試みてもだめだった。

折れた部品を採寸して上面に幅広く拡大して接着する構造の部品としてABS樹脂で3Dプリントする形で設計してみた。

蓋が跳ね上がる構造なのでそのあたりの検討も必要だった。
出来上がって、アセトン系の接着剤で溶着した。実際の仕上げにはリューターを使って蓋の開閉がスムーズになるように削って調整した。

子供が机の上で使うのには不向きだということを再認識したうえで切れた蛍光灯タイプのスタンドの修理を進めている。

小学生3名に電子工作スターター指導

組み込みの里木更津教室として開けたのは久しぶりだった。
母校の木更津高専近くにお住まいの方からの問い合わせがあって再開することになった。二家族いらしてそれぞれお母様と息子さんという形でお子さん3名。6年生と3年生の混じった形で友達とご兄弟ということだった。

初めての半田付けで広い銅箔面に半田付けするという意地悪ではなくて面を温めるという感覚の練習でぬれ半田ができるかに取り組んでもらった。悪戦苦闘をしていたが、次第に皆さん半田ごてで温めるためにはどうするのかを体感してくれたようだった。

電子さいころ用の部品を確認しながら、3人に渡し背の低い部品から順次挿入して向きを確認してリードを押し広げつつカットするのが難しいようだ。短く切りすぎて、半田付けをする前に落ちてしまう子もいた。失敗したことで次はしっかりやろうと頑張っていた。

ご兄弟できた二人は、半田の送り量が要を得ず半田の海でショートしたりしていたので吸い取り電線や吸い取り器でパターンのショートが解消するように指導する。吸い取り器も吸い取り電線も使い方学んでいくようだが、もともとの良い半田付けの指導が不足していたなと反省する。もう一人のお子さんは元々半田付けの量が適量なのかそうした問題はなかった。実際の基板で二か所程度はそれぞれの物で模範を見せたうえで彼らの半田付けを順次させてみて個々に指導確認してからあとを任せる形にするのがよいだろう。

マイコンの半田付けには、ピン揃ったが活躍するのだが、これは子供たちがとても気に入ったようだ。LEDの向きなどを確認してコイン電池を付けてあげて試運転だ。大体どの子の作品も何か所かのLEDが点灯しないか、不安定だったりする。症状別にルート確認のマップを作って置いたらよいかもしれない。半田付けの不良が大半なので、半田の色を見ていけば大概の問題は解決する。

半田の海にはならなかったお子さんも一か所のLEDがおかしかったが、ルートの半田付けを確認して色の悪い個所を半田付けしなおして解決した。ほかの二人も海を解決してからも何か所かの半田付け個所を対策して解決した。賑やかにそれぞれの机の上で歓声があがりお母さん方も声をかけていた。実際のお菓子のケースに入れてみるとあたったり向きが光の向きに不満があったりするので裏側の足の長さを切って揃えたりという仕上げ作業は夢中になって各人が進めて時折治せないモノは手をあげて応援要請をしてきた。

半日という範囲で皆さんが仕上げられるのが丁度良いペースだといえる。

 

洗濯干しのパーツ複製(2)

ピンチがぶら下がっている部品は色々だけど、壊れるものだ。

バネがあって伸縮しないと構造上は難しいので、今回はナイロンで作ることにします。

スキャナで取り込んだ

全体をスキャナで取り込んでからPNGにしてからInkscapeに取り込みアウトラインをベジエ曲線でプロットしていきSVGで図形をexportする。

Fusion360でsketch作成にしてSVGを取り込む

Sketchにて、直線と円弧の組み合わせで閉じるように作図していく。
この時は上半分のみでよい。面を構成する点を二次元で作図しておく。
ざっくりでよい。

実際の部品の厚み方向についてノギスで測定して各部分をその厚みの半分だけ押し出しする。

色々外形を調整してから、ミラー処理を施して

キーとなるサイズをスケーリングで調整する

STLに出力する

slicer (QIDIPrint)に読み込ませる

印刷向きを倒して、複製してスライスする

造形を簡略化して最終形になった。

 

 

洗濯干しのパーツ複製[1]

洗濯ハンガーのピンチは、プラスティックなので紫外線の性でパーツが劣化する。
少しずつ減っていくのも悲しいので。複製する。

これは簡単な構造なのでさっくりと計測して二次元で作図して
押し出したり、回転したりして仕上げる

予備も含めて少し作っておくことにしました

昔のラジオ調整に必要な測定器いわゆるSGになるFGとか


組み込みの里では、311を契機に活動準備をして無線離れした子供たちに向けてラジオ制作に親しんでもらおうと画策してきた。所謂スーパーラジオなのだが昔とは貨幣価値も異なる現代において1000円程度でキットが手に入る時代となっている。今ではモノづくりの舞台が日本から離れていることもあってこうしたキットも中国から入手したりする時代となっている。
測定器の進化や低価格化も進んでいて所謂デジタル測定器の一環として任意波形発生器が昔のオシレータ替わりに変調もかけられる仕様のものが安く手に入るようになっている。DDS型のスペック進化で60MHzとか80MHzまでも守備範囲となったファンクションジェネレータなのである。今どきの高専などにある機材は古色蒼然とした印象のデジタル化になった蛍光表示管式の韓国製FGだったりする。組み込みの里が始まったころに出たモデルだからそろそろ9年目となる。今でも秋月電子で扱っているのだが、こうした機器が掲載されている時点でそのジャンルは既に時間停止している印象でもある。遥か昔で言えば、リーダー電子やトリオなどの測定器メーカーがSGとして作っていたラジオ調整用のものが気が付くとクロスオーバーしてしまう事態になったようだ。
オシレータとしてDAで様々な波形が出せるというコンセプトのファンクションジェネレータとしての本分を満たすものがある一方で、発信源として2ch搭載したモデルを拡張して信号をミックス(変調)できるようにしたモデルも出てきた。中華市場で進化してきたこうした計測器が鎬を削っている。プロトタイプなのか初期マーケティングなのかアマゾンなどで破格で売りだされていた。20Mhzまでの単出力だった韓国製モデルは4万円弱だったが、60MHzまで出せる相互変調も可能な二出力モデルが4500円という値段だったので、2もなくクリックしてしまった。簡単に使えるという意味ではラジオ調整にも他のデジタルの目的でも使えそうな印象だ。今ではアマゾンでも1万円越える価格になっていて、この種のものにありがちなコピー品というかパネル違いだけのようなものが多く出回っている。買い求めたものがオリジナルだったのかどうかも不明だ。組み込みの里にはかつてのhp時代の古い計測器をヤフオクなどで収集してきたのだが、今どきの計測器に切り替えることで、コンパクトな環境になるのも事実だろう。
オシロスコープなどはブラウン管からのシフトで小型化になり今ではトリガ機能の説明をすべきなのか、デジタル化ゆえにSTOPで画面停止をしている学生を前にしつつも説明指導はしている。大切に直して使おうというのが正しいのか、修理するよりも技術革新などで遥かに安くなってしまった機器に買い替えるべきなのかどうかも悩ましいのだろう。里の風景や非常勤での実験指導の風景などから見えてくる現在を感じつつ先に進めるための改善につなげたい。

MiniTool Partition Wizardを使ってみた

背景
里に当初買ったマシンは展示品にしてあったWindowsマシンだった。7が確か入っていたマシンだった。1Tのハードディスクでi5に4GBメモリという構成でテレビチューナー搭載でテレビパソコンとして録画機能を使ってほしいといったモニター一体型コンセプトのマシンだったらしい。しかしドライブはそうしたターゲットユーザーに向けて50GBのみCドライブにしてあり、残りパーティションはDドライブという構成で8年余り使ってきた。
Cドライブの必須のマシン構成を無視したメーカーは、余計なアプリなどを使わない想定でもあったのだろう。調整しつつも使ってきたのだがついに更新すら出来ない状況に陥った。Dドライブは200GB余りしか使っていないのだがCドライブには4GBしか残っていない状況でWindows10の更新が出来ない状況となった。

パーティション操作と内容を壊さずに予備のDiskなしで出来ないかという思いで、表題のツールを使うことにした。
ちなみに今回の目的にはフリーではなくて有償バージョンに上げる必要があった。

手順としては、
1.Dドライブを分割する。
2.新しい領域をドライブにする。
3.Dドライブの内容を新規領域に転送する。
4.Dドライブをパーティション開放する。
5.Cドライブを隣接連続する領域を使って拡張する。
6.新規領域のパーティションのドライブ名をDにする。たが
こんな流れだった。

MiniTool Partition Wizard Free Editionはここから落とせる。

実際にやってみると手順1で空いたパーティションをドライブに出来なかったのだが、これはパソコンの保全などの目的のデータ領域として別に2つのパーティションがとられていたためにPrimaryドライブにすることが出来なかったという理由だった。拡張した領域については論理ドライブにすることでMBR構成の制限から抜けて次に進めることができた。パーティションのサイズ調整などのアクションは当然Windowsのままでは出来ない操作なのだがこうしたアクションをWindowsのGUIで自在に設定した結果を手順としてキャッシュしてリブートする際に別システムがフックして分担動作する仕組みとなっていた。ハードディスクが健全な内に、こうしたソフトを使わないと大変なことになりそうだったが進めることが出来た。

やりたかったパーティション間のデータ移動や隣接パーティションとの結合などの機能については有償版に更新する必要があり、更新したうえで進めた。一年間のサブスクリプション契約となるので解除を忘れないようにしないといけない。250GBほど使っていたパーティション間の移動は一時間以上を要したがトラブルなく完了した。最終的にCドライブを450GBとしてDドライブに残り500GB以上を残すことにした。ツールの使い勝手で困りそうなのは古いマシンでMBR構成となっている場合のPrimaryと論理ドライブの制限などが想定されるが、まずは使いやすく目的を果たすことが出来た。

ようやっと目的のWindows10の最近のシステム更新がかけることができてCドライブ圧迫に怯えずに過ごせるようになったので感謝している。

木更津と神田での運営について

組み込みの里 電子工作オープンラボをご利用いただき誠にありがとうございます。2012年より木更津の地でスタートしました組み込みの里ですが、母校の学生のみならずベンチャーの方々や地域の小学生の方々やシニアな方などいろいろなご利用をいただいてまいりました。私の本業の合間を縫っての運営を続けてまいりましたが、昨今の地域ベンチャーの方々への支援などを通じていた活動を、秋葉原近くの神田地区にてオープンラボを可能にする活動ベースにして週末活用していただく形で当面交互にオープンする形にさせていただくことになりました。

場所的には秋葉原から至近の距離となり部品入手なども容易となりますので、都内の方々などにはより便利にご利用いただけるかとも思います。オープンの日程は随時更新させていただきますので、ご利用希望の方は随時お知らせください。

なお、キット材料などの在庫は木更津には保有しておりますが、神田では工具・測定器などの提供に限らせていただきます。

ネット環境の利用などは木更津地区同様に使えます。

神田駅から徒歩5分
住所 東京都千代田区神田須田町1-28-13メリノビル4F
   株式会社EVAN
開講時間 開講予告日(土日)の11:00-18:00

連絡先  mailto:openlab@evan.tokyo

水やりIoTの道

神栖市で開催されたSocioinfoの勉強会に持ち込んだ水やりIoTの周辺機器だったが実際には高校生たちへのArduino指導などでそこまでのテーマには辿りつかなかった。

今後の拡張テーマということで下準備不足だったこともあったので整備データ取得を行った。今回のプランジャは12V制御で動作するもので制御電流は10mAほどで静的な状況とはきっと異なり動作時に必要な電流はもう少し余裕がいるだろう。当初目論んだ45リットルのポリペールへ水量充填という意味では10分程度はかかるとして屋外で動作させるとしたら、UN3を四つで6V 500mAHとするとArduinoのsleep制御すれば3か月程度かな。完全に寝せるためにはRTCも必要そうだ。