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。

中華デジタルオシロスコープの付き合い方

最近では、アマゾンでも普通に販売している中華デジタルオシロスコープです。デファクトとも言えるテクトロなどと同様なUIでとても安価で十分な機能を持っていると判断されて勤務先の高専でも活用されている。10年くらい前から安いオシロスコープとして秋月電子などで取り扱ってきたがSTN液晶だったり、TFT液晶に変ったり進化をしていたのを見ていた。4年前に産業技術高専で非常勤講師を始めたときにはPDS5022がTFTタイプとSTNタイプとが入り混じっている環境だった。

学生実験でオシロスコープを学ぶというのは高専では必修いや必須だろう。学生時代に岩通のSS5302の退役品を先生方が企業や大学から収集してきてくれたものを使い込んでアナログオシロで勉強した。起きた事象を子細に確認する遅延掃引の使い方を習熟することで、その後のデジタル信号を確認するときなどにも役立ったのを思い出す。「これを理解して使いこなせれば企業で困らない、なぜなら企業のものは最新型でもっと楽だからだ」と言われたのは実際事実だった。テクトロやHPのものでも違いはないし、就職先自体にも測定器部門があったのでそれらも同様だった。

測定器自体は、長く使う物なのでしっかりとした部品で構成されていることが必要なのだが安価な測定器として位置づけられた中華製オシロに席巻された時代では直して使うとか、よりも買い替えるという話に最近の学校ではなってしまうようだ。当初の世話人となっていただいた教官はそんなオシロを直して部品交換をしたりして使いこんでいこうとされていた。内蔵のリレーがおかしいと購入しようとしてもディスコンになっていて買えないと嘆いておられた。

当時中華マーケットでの部品購入が私としては普通に行っていたので検索してみると、当該の部品も見つけることができたので発注しておいた。しばらくして届いた部品は中古品でいわゆるジャンク基板が取り外した物がマーケットに出回っていたのだったが動作確認すると使えそうだったので、それに交換したりしてしのいだことを思い出した。ロボコンに参加する海外の大学生がジャンクから基板を取り外して部品利用したりする映像を見ていたので、こうした活力が日本でも必要だと感じたし、創立当時の高専の雰囲気は今の海外のそれに近いものだったと思う。

さて、非常勤勤務を続ける中でそんなオシロも10年近い歳月を経てリニューアルすることになった。とはいえ元々のモデルも組み込みの里の旧いテクトロに比べれば新しいものだったし、画面をコピーするのにプロッター翻訳機能付きのHPIB-USB変換で接続したり、フロッピーディスクにしまったりといった塩梅だった物とは異なって、USBケーブルでパソコンと直結して機器制御や画面コピーが出来るものだった。Windows-XP世代のパソコンにインストールされたそうした対応ソフトやドライバなどが複雑にからまり収拾がつかなくなりつつもあった。

リニューアルされたモデルはSDS1022という100MS/s 帯域20MHzというもので学生実験には十分なものだった。USBメモリに画像データとして保存する機能も付いたのでパソコンとの分離もできるようになった。すでにXPパソコンも時代遅れのスペックとなりSSDに交換してWindows10にまでは更新したものの内蔵RAMが1GBといったモデルなどがありこちらも交換必至だ。なにより内蔵電池が使えなくなってきている。

昨年からこのモデルを使ってきていたので、同様なモデルを里でも一台購入したUIは同一の上位モデルだ。1GS/s 100MHzという帯域なので里のテクトロよりも良いものだ。学生達は新しいマシンになってUSBメモリを介して自分のパソコンで実験解析をexcelで行ったりしている。道具がよくなったからと言って基本を学ぶ学生にとっては、躓くことも多くてレポートを見ていると見よう見まねで実験を実施して最後レポートの段階で落とし穴にはまるケースもあるのでフォローや資料整備が大切である。

使い込んだ学生も出てきてオシロスコープにカーソルを出して解析データに使いたいのだが画面コピーが出来ないという問題が発せられた。カーソル機能を使うと、拡張ノブを用いて垂直・水平の計4本のカーソルを選択して移動させるのだが、このモードでcopy釦を押して画面コピーを実施すると退避ファイル名入力のUIが出るものの拡張ノブでソフトキーボードの移動が出来ずに元々のカーソルが動いてしまうのだった。バグだ・・・。対応策はcopy釦ではなくて、メニューからcopy機能を呼び出す手順でするしかないようだった。

自宅に置いてあった上位モデルを確認したところ同じバグが再現できたのでメーカーである中国OWON社のサイトを確認してソフト更新などがあるのかと検索してもどうも見つからないのでQA手順から問い合わせをしたところ、該当機器のシリアル・バージョンと再現動画を送れという話だったので携帯で動画撮影したものをOneDriveで共有したリンクを送りなおしたところ当日の夕方には対応したという新しい版のソフトが届いたのでインストールして修正が確認された。

続けて学校で用いているモデルでも同じ現象が出るので直してほしいという連絡をしたが、手順としてシリアル・バージョン・再現動画という3点セットを要求されたので金曜日に夏休みの学校を訪れて一時間ほどかけて再現動画採取と各セットのシリアルとバージョンを調べて送付した。1週間ほどで対応ソフトが届いたので、また土曜日に学校を訪れて動作確認をした。問題の点は治っていたようだが、こちらの確認手順が悪くて少し混乱した動作になり問い合わせを送ったところ再現動画を要請されて、また月曜日に学校で確認してみるとソフト更新の結果で設定がリセットされてcopy釦の動作自体が詳細データの保存という機能になっていて画面保存のUI動作にならずに書き込みが始まっていたことが分かった。こちらの落ち度だった。

中国メーカーの対応は真摯で迅速なもので現行商品の性もあるだろうが適切に対応してもらえるのはとてもありがたいものだった。このような形に測定器のモノづくりが置き換わっている状況をみて、従来のメーカーでの対応とはまったく異なってきているのではないかと感じる。自分自身も21世紀になってから携帯ソフトのサポートをしてきたものと同様な形でサポートがなされていることについては、改めて中国のモノづくり現場でのサイクルがかわっていることを再確認した。

中華メーカーの製品だから、この程度のものとタカをくくって使っている方がいるとしたら今一度そのメーカーと向き合ってみたらというのが私の感想だ。今回のメーカーはOWON社だった。オシロスコープのUIはどうもAndroidで出来ているようだ。ライセンス不要で使い倒すという仕組みとして活用しているのは逞しい中国メーカーだなと思う。測定器を立ち上げてWindowsロゴをみることもなく使いこなしているのがこれからの時代なのだろう。

サークル時計精度向上オプション 試作評価しています

オプション基板を試作して時計キットのDS1302と差し替えて、使っていたDS1302をオプション基板に載せた。一か月以上経過したが、確かに高精度で動作していて分表示でもあることから遅れがなくなったようだ。
課題は、バックアップ電池がベース基板にあるので、オプション基板を外すときにバックアップが切れてしまうことだ。補償用のコンデンサが必要かな。

サークル時計の時計精度の向上オプション

サークル時計として親しんでもらっている中華キットだが、もともとの設計で用いているRTC DS1302が必要とする32kHzのクリスタルの安定度と精度は望むまでもなく実用性という観点では時計の時刻設定をする必要が生じるのは致し方ないところだった。設計された方は、Bluetoothでスマホなどからシリアルで時刻設定が出来るように機能を組み込まれているのだが・・・・。
自立した形での精度を高めるためには高精度なTCXO付きのRTCに置き換えるということなどが必要となる。むろん電波時計を組み込むというのもありだろう。
SPIタイプの高精度RTCに置換しようと考えてみたが、フットプリントも含めて元々のDS1302自体がSPIというインタフェースとも異なった形のものだった。
もう一度DS1302のスペックを見直したところ高精度の発振器を接続するということが可能な形が見えたので、ソケット形式で接続するDS1302自体をモジュール化して、それ自身に加えて高精度の温度補償機能を持った水晶発振器も搭載するモジュールを作ることにした。写真は、そのイメージだ。
基板設計して手配したので部品入手が出来たら試作して評価してみたいと思う。仕様では2ppmのTCXOということなので、月差5秒程度になるらしいのだが・・・。

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。

互換土壌水分センサーの問題と修正

園芸の水やりの自動化などに使える土壌水分センサーは幾つか紹介されているが、接点むき出しでいるものでは心許なかったのです。

電極がカバーされたものが見つかったので今回購入して実験確認しました。

静電容量式土壌水分センサーというらしく、DIYの王道であるSwitchScienceで扱われているDFRobot社のものが有名なようです。これは最近の互換品として中華市場で売られている良く似たものでした。

水分センサーにはこれらの二つのタイプがあり、産業用に利用されているもののタイプ毎の比較などをされているサイトもありました。最初に示した抵抗式のものはコンパレータを用いて閾値の設定からの上下をデジタル値で出力するものでしたが、静電容量式の物は、水分量の変化をアナログ電圧で出力してマイコン側で判定する使い方です。こちらのほうが汎用性がありそうです。

実際に評価してみると、水分検知してからの反応がとても遅くて回路図の時定数である1秒を越えて二分程度かかるという結果がでました。参考までに抵抗式の物も図りますとすぐに反応します。何か間違っているようでした。

オリジナルと思われるDFRobot社には回路図が公開されていたので、それをベースに互換品の中身を追いかけてみました。

アナログ電圧を出力する回路において、抵抗のアース側のランドが基板全体の中での浮島になっていることが分かり時定数としてはADC回路側の入力インピーダンスが高くなっていたことから反応が遅くなっていたことが分かりました。マイコン側が計測用に内部での選択スイッチを接続するときに初めて回路として充電が始まるという形になっていたようです。

計測さえ続ければ遅いなりに実測値は近づいていくというものでしたが二分程度を要しての計測はもはやセンサーとは言えないものでした。写真はワイヤリングペンで問題の箇所を修正したものです。

あけましておめでとうございます

1/4の仕事始めではないですが、ブログはじめとして今年の活動について紹介させていただきます。開所は、1/6日曜から行い、基本的に毎週土日の開催を目途にアナウンスを行い、希望がある場合には確定運営いたしますが、あらかじめほかのイベントへの参加や申し出のない場合はお休みいただくことがあります。

4月からは、昨年同様に非常勤講師を予定しています。

高専生と実務アルバイトとしてのOJT指導と組み合わせた形で組み込み仕事やIoT案件の開発仕事などを結ぶ活動を始める計画です。学びたい学生さんにとっての腕試しであり社会に通じる開発を通じてさらに学びを深めていただくお手伝いをしたいと思います。大変なことが起きつつある社会の中で、しっかりと学びを身に着けて自立される学生さんを支援していきたいと思います。

高専アルバイトに行く手前の実力を試したいあるいは先ずは課題を得て学びたいという方にも別にご案内しているチャレンジ案件を通じて、鍛錬していただくことも可能です。最初にご案内している3Dプリンターの改修チャレンジ では組み込みの里で使い込んできたRepRapベースの3Dプリンターの修理を通じてロボコンやソフト開発に通じる基礎技術を学びとり最終的に3Dプリンターを手に入れることが可能です。

地元高専の方に限らず、木更津ベース以外での活動も企画していますのでご期待ください。

今年も一年よろしくお願いいたします。