3D-Printer Fix Study Challenge (木更津高専生限定)

対象となるのは、組み込みの里で、導入してきた初代3DプリンターであるRepRapベースのRobo3D R1ですのでオープンソースで改造や活用が容易なものです。

第二の居場所として活躍予定でしたが、出戻ってまいりました。修理が必要な状況ですが、無償で必要な修理材料ならびに指導を提供します。修理期間中の里の利用料は無料でご利用いただけます。修理完了後のプリンターは無償提供いたします。

  • 募集期間 2018/12/29から2019/1/26
  • 募集対象 木更津高専の学生(個人でもチームでも)
  • 募集条件 参加者の方たちの修理活動についてはホームページで逐次公開させてもらいます。
  • 応募方法 電子メールで下記内容をお送りください。
    参加希望の方の名前、学科名、学年、メールアドレス、修理が終わったプリンタ―の活用方法について記載してください。
  • 選考結果は、1/28にメールでお知らせします。
  • 修理期間 2019/2/2から2019/3/24 (この期間は里の利用料はかかりません)
  • この期間を超える場合には、里の利用料を申し受けます。

Arduinoで学ぶ組み込みハンズオン合宿をしてきました(1)

先週末11/24と11/25は、依頼された組み込みハンズオン合宿の講師をしてきました。開催場所は茨城県神栖市の旅館を借りてのものでした。オープンソース活用などを進めておられた知己が地元の母校(波崎工業高校)の後輩たちもターゲットにして開催する刺激を与えることを目的として企画されましたが、実際には若手抜きでの開催となり準備推進といった様相となりました
先日開発したスポーツ用の12秒タイマーの実装例などの解説を中心にしてカスタマイズや、センサー・アクチュエータを活用できるところまで参加された方々のIDE環境のセットアップから二日間で漕ぎつけるというものでした。ほかにも教育研究されている宇都宮大学の先生や波崎工業高校の先生のお話も交えての内容で縦軸が私の担当するハンズオンの合宿でした。

地域の工業高校生の参加勧誘に向けては、社会連携などの活動としてのお話しにつなげていく中でのものでしたので準備に手間取り実際の生徒さんたちの都合には十分な宣伝期間などが不足して、社会人の方たちの参加のみに限定されましたが教える側としてのトライアルとしては寧ろIT環境になれない方たちも含めてのものとしての挑戦でもありました。

最初に、自身の邂逅となるマイコン遭遇となる組み込み人生について自己紹介をかねての経歴説明の中でマイコン開発の進め方にどう携わってきたのかを話して開発環境への取り組みが35年ほど遡る時代背景での高級言語Cのマイコン実装実現での経験について話をして、現代にいたるまでの話をつなぎました。これには今日のハンズオンへの伏線を隠していました。同様な内容は先月開催されたヒューマンネットワーク高専の全国交流会でのプレゼンと被ります

手元に皆さんが使えるようにしたのは中華製のArduino互換基板です。今回参加された方々はUbuntu, Windows, MacOSと様々なタイプのマシンを持ち込まれていたのでIDEのインストールを通じて最近のライセンス問題やArduino自身の出自や、Arduinoプロジェクトの御家騒動、USB変換チップの模造品問題などについても触れて今回のものに搭載されているものが中華国家が推進しているCH340が搭載されていることに触れて、識者の方にも経験のあるUSBケーブルが動作しなくなったある時期の時代背景についても触れて実態について紹介しました。こうした技術上の現代史を知らないまま、これからの時代を生きていくうえでは重要な点と理解しています。

折角の機会なのでマイコンの構造を解き明かしつつ内部の構成についても解説を加えるという回りくどい教え方でもありました。

Arduinoのベースとなるマイコンの基本を知ってもらう意味で機械語の動作が目視でみたりすることが出来るマイコン黎明期に登場したAlnair/IMSAIなどのレプリカマシンであるLegacy8080(科学少年出版)を持ち込みマイコンとしての動作の概念であるメモリ、バスライン、デバイスの仕組みについて解説して自身が開発して成果を上げてきた話とシンクロしながら説明をして、組み込みの基本となるリセットからのマイコン動作も含めてデモすることで実際にマイコンをステップ動作させることで理解した雰囲気に導きました。

Arduinoの良いところはプロトタイピングのために徹底した抽象化が図られていて本当の意味で知らなければならない細かい所作については理解しなくても使い込んでいくことが出来ることでもあるのですが、そうした隠ぺいした部分について詳細な理解までは別にして気にする程度に説明することで実際のモノづくりに必要なことを実装例を通じて示していきました。

実際に作ったスポーツタイマーは12秒計測を行う大型のLEDでフラッシングを脈動するような形で色や照度を変えつつ表示計測して任意に停止したり巻き戻したり進めたりという実現したものの説明を先に行いました。これで参加される方がこれから説明しようとするものについての動作上の理解をしてもらうことが出来ました。

具体的な動作例を示すことで、その中身のソースコードを説明していくことで必要な記述が何を示していくのかについての関心が増します。

150個のLEDピースが連結されたNeoPixelというデバイスが三本の線で接続されていることを示しつつ、信号線の定義をソース上で行うこと、実際の基板の上での読み方や複数のピンが存在する中で使える二つのタイプのピンAnalogの入力にもつかえるピン、デジタルの入出力に使えるピンなとの機能についての説明や配置上の自由などにふれ、これから制御しようとしているLEDのシリアルテープ構造のもの自体が一つずつにマイコンが搭載されていて3色のLEDの色情報と輝度情報を持っていることを教えます。セグメント構造、色の制御、時間経過での色と照度変化のための構造定義とロジックについてから前後しますが、ArduinoのプログラムにはMainが存在せずにSetupとLoopしかないことを説明して、普通のブログラミングであればMainから終了すると終わってしまうのが、Setupが最初に一度だけ呼ばれてから、Loop関数は繰り返し呼ばれてしまう構造であることを伝えて、ようやくソフトの制御の流れについての読み方を説明していくことを伝えます。スポーツタイマーではBluetoothの端末からのコマンドで動作することを示していたことは示していましたが、あえてシリアルインタフェースは使わずにソフトシリアルを使っていることを理由も含めて説明していくことで深みに嵌めていきました。

7セグメントの構造の1.5桁構成の表示機で制御するためのLED構造が数珠つなぎで一番Arduinoに近いものからアドレスが降られていることを伝えて制御したいセグメントを定義するスタートとエンドの番号を定義していく箇所。

そのセグメントが0から12までどの様に点灯するのかということを定義したデータ配列。

三色のバランスを段々変えていき、緑から始まって、徐々に赤くなっていく色の変化を定義した配列。

一秒刻みで毎回ハッキリと輝度を上げて表示しつつ経過時間で薄くなっていくための輝度調整の計算ロジック。

以上開発した関数を組み合わせて、ある経過時間での残り時間を、その時の秒数と、その時の輝度と色で150個のLEDに与えるデータとして編集する関数群として呼び出す仕組み。

最後に一気にそのデータを瞬間的に高速に払い出すための関数。

TA7291Pでリレー制御

IoT機器開発の依頼がありコンサル対応しています、ラッチングリレー制御をネットで行いたいということでArduinoとSakuraIOに繋がるrelayシールドと、その筐体実装のサポートをしました。プロジェクト自体は現役高専生がベンチャーの会社で任されて進めていて、組み込みの里ではそのフォローサポートならびに試作製造といったことをしています。

途中経過は、試作基板を削りで作成していましたが、最終的にシールド基板のみを開発することになりました。

量産基板には設定切り替えなどをJumperで出来るようなフットプリントを付けようとしているのですが、使っているKicadが色々と難癖をつけてきて妥協と解析対応をしつつ進めています。

若者がモノづくりの主体として関与するこうした取り組みを任されているベンチャーの方とのコラボはとても良い実体験になると思います。スマートに解決できることばかりではなく、お客様との打ち合わせなども体験しながら進めているプロジェクトの発信源は、やはり高専OBの熱い方でした。

仕様変更の調整なども踏まえて少し余計にかかりましたが、夏休み前にお話しを聞いていた時から長い高専生の夏休みの実務アルバイトは大きなインターンシップ以上のものになっていると思います。

試作基板には、仕様変更の対応でターゲット装置の遠隔監視などの観点で温度センサーが追加で実装されることになりました。ユニバーサルエリアを作らなかったので孫基板の実装となりました。

里では何年か前に話題になった例の温度センサーを使っています。(Hi)

NC加工をしてみる(4)

今回のお題は、市販の防水樹脂筐体に収めるある程度数を作ることを想定したモノづくりのお手伝いだ。里の加工で出来ることはしれているのだが、そこはベンチャー会社の人たちにしてみたら他に頼むことよりも出来るだけ作れるものなら最初にどこまで作れるのかは知りたいということらしい。

基板手配は、当初の課題だったが、サイズの問題などからEAGLEからKiCADに移行して新しい機能などを覚えて試作品としてOriminを用いたUSBCNCで削り出して試作評価というフェーズが簡単に崩れてしまった。良くも悪くも今までの使い方がCADというよりもアートワークを手で引いているようなPCBEだったりしていたことから制限を外して挑戦しようということでもあったのだが、試作用もう少し融通の利く環境構築も必要のようだ。

基板がとりあえず、KiCADのアートワーク状況を手コピーしてPCBEのスクリーンにプロットしていくのだがPCBEの柔軟な運用としてプロットポイントを自在に原点調整やピッチ変更が出来るのが幸いしてほどなく出来るのだが、あいにくと強度が必要なUSBコネクタやDCジャックの類の角穴などは折角モデルを使ったのが仇となっていたので丸で近似するしかなかった、作図は簡単だがはんだ付けの苦労はありそうだ。

これやArduinoの基板をスペーサーで保持するのだが、その設置用の穴開けが課題になりそうだということは先週のトライアルで分かった。穴あけ位置を指示する樹脂製のテンプレートを作成してそれ越しに穴あけをすることにした。これを作るのは今回は3Dプリンターで少し垂直のガイド性もつくようにした。

結局Arduino以外も含めて全体のテンプレートが丁度3Dプリンターで作れそうなので穴のサイズごとに色指示のシールを貼って効率が上がるようにしてみた。
Arduino UNOには使えないコーナーピンが一か所あり、設計上は3mmのビスを使うことになっているのだが実際にあたってしまいネジ締めが出来なかったりもしているので、ここは2.6mmのネジを一か所だけ使うようにした。そんなこともあったれして実はバタバタとしたNCデータの流用だった。転写する段階で読み間違えたりしてサイズ位置が合わなかったこともあったので、もう少しレビューを落ち着いてしたほうが良さそうだった。問題のUNOのマウントには樹脂製のスペーサーを使わないと背面のパターンも当たってショートしそうな感じもしたので手持ちのジュラコンのパーツを見つけ出してくみ上げてみた。

明日、全体試験をしてもらって来週はいよいよ顧客先で稼働評価試験となるらしい。

NC加工をしてみる(2)

微妙な配置にあるのは、今回作成したリレー制御基板の穴加工位置についたガイドである。適当にリブをつけて強度を持たせようとしているのだが、矢印をエンボスにしてあるのは、ターゲットの基板の角に寄せるためのマークである。

ABSもしくはポリカーボネートで明日作成する予定だが、下にはエポキシ基板も当てようかと思っている。実際にはシャコ万力で押さえてハンドドリルまたはボール盤であけることになりそうだ。

位置精度が必要なものは、あとArduino UNOのマウント部分もあり、同様なガイドを作成する予定だ。下の穴あけを依頼すると加工費用だけで材料の25倍以上の費用となるらしい。工賃は馬鹿にならないし、実際に先日配置の指示だけを紙に出して貼りつけて穴あけを試みたのはNGだった。少なくともオートポンチを施工すべきだったようだ。

精度を出すのが難しいことは確かにその通りなので専用冶具を3Dプリンタや基板加工機で作成するのは今風なのかもしれない。

ローカライズされた中華Arduinoの世界

先日、ArduinoUNOベースで急遽製作納品することになった案件があり当初はAitendoからESP32ベースのIOTExpressを利用する予定だったのだが、ワイヤレス対応の問題から逆にBTユニットとUNOという組み合わせで対応したのだった。偶々、知人から寄贈いただいていた訪問客対応用のUNOがあったのでこれを流用して対応したのだったが、二個新たに購入することにした。

本来は、正規ルートで購入すべきなのだが怖いもの見たさでAliexpress経由で純正互換と見えるもの(CH340Gなどを利用していない)を購入手配してみた。

届いたものは、こちらです。

堂々とホログラムまで入れて中国製造の印刷も入ってます。価格は1500円弱

スイッチサイエンスさんから購入した正規品は、同社のベースに固定してありますが、来たものは個別に進化を遂げていて単体でプラスチックのベースが付いていました。実装した部品のリードなどが当たることもなくなり優しい設計となっていますね。

中国でモノづくりが爆発している中で潮流として活用されているものがArduinoのプラットホームでもあるのでしょう。箱にはwww.arduino.org.cnというサイトが記されていますが本家とは離れて唯我独尊といったたたずまいです。もう何が何だか・・・

二枚購入したのですが、1枚には16Uのファームが正しく書き込まれていなかったようで認識しなかったので、AVRISPとATMEL Studioを用いてファームの更新を行いました。双方とも使えるようになりました。

 

 

大型タイマーパネルを作る

大型のタイマーを作ることになり、開発要請元のご希望はアクリル板でカバーしてほしいということでしたので背面をマットな黒アクリル、前面を透明アクリル板で構成して間にNeoPixelのLEDを並べるというもので、透明モールを使うというものと、防水カバー付きのNEOPIXELをそのまま使うというものの2種類を作りました。アクリル板を挟み込むのはアルミチャンネルで、コーナーにカバーとコアとなる部品を2つ3Dプリンターで作り構成しています。

コアとなる3Dパーツと45度加工したアルミチャネル

Arduino UNOとBT-HC05

コーナーパーツは外側カバーと、内部コアです。 この積層方向はちょっと弱かった気がします。

外殻部品でなかのコアとアルミフレームを締め付けています。

NEOPIXELを150球使っています、電源は5V 8Aというものがアマゾンで見つかりましたが、NEOPIXEL用途のようですね。セグメント表示用のアプリは、この後作りました。

Arduino入門キットを寄贈いただきました

多賀様から、Arduino-UNO、Groove用シールド、スイッチサイエンスさんのArduinoを始めようキットのセットを3式寄贈していただきました。Arduino-UNOを利用していろいろと実験されたい学生さんに無償でご利用していただけます。

多賀様まことにありがとうございました。

モノづくり体験色々

今日は高専の入試の日でした。本科生らの試験は終わりのんびりとしているかと思い、先般プリント基板づくりで止まっていたE君からの連絡があるだろうとは思っていましたが、昨日の土曜日に連絡があったのは、どこか遠い処からの利用申し込みでした。可能ですよと答えたものの、お住まいはわからずアクアラインの向こう側ということとお名前などから女性らしいということだけだった。

土曜の申込みはなかったので気が付くと昼少し前になっていて夢うつつでみた書き込みがどうやらFBのホームぺージ向けのメッセージとなっていたことに気が付き慌てて返事を送りアクセス方法などについての情報を知らせておいた。

ネットでわかったことは、小田原あたりから来られるらしい女性だということで、木更津までの距離や時間は先日の土浦から見えた方にちかい2時間半ほどになるらしかった。

日曜の朝になり、十時過ぎには来られるとお聞きして、とてもスイッチが入られてこちらまで来られるのだということも再認識しました。電子工作の入り口からはじめたいということでしたので、今どきのモノづくりに欠かせないArduino互換機の製作をお勧めして、最終的にいくつかのスケッチを動かして開発環境の構築ならびに電子工作体験の二つを今日の成果としていただくことにした。

幸い、Aitenodoモデルが液晶付きで破格のものの在庫があったのでこちらを勧め、またテープLEDでの実験などで先々のはかどりが見えそうな感触となった。大学時代に半田付けをしたことがあるのと、当時の実験ではブレッドボードも使ったことがあるらしかった。担当の先生が接触の悪さなどが起こることから毛嫌いしているらしいことなどもしれた。4月からの非常勤講師などでも心してのぞむ必要がありそうだ。

さて、里のお手製の基板バイスもつかってもらい先日来の小学生同様につかいこなしてもらっているのが、この写真だ。

開発環境として用意していた里のマシンはWindows10に移行してからArduinoIDEが正しく動作していないことがわかり、Windows10でもちゃんと動作している自前のSurface Pro2にお出ましねがうことになった。

気になっていたCH340Gいわゆる中華シリアルポートについては今は問題なく動作するのでWindows10でも問題がないことはわかり、別の理由で里のマシンはNGとなっているようだった。(要調査)

 

 

 

 作業を進めていると、作業エプロンが振動しているとしらせてくれた。三時過ぎにE君がやってくるらしいとの連絡だ。彼は、昨日のうちに送信したつもりになっていたメールが送信されていないことに今回も気が付いたようだった。

これは、おそらく送信する前に受信箱の確認をしないことに基づく最近のメールサーバーの流儀に基づくものなのだが、むしろメールアプリ側で自動的にやってもらいたいくらいかもしれない。

前回は、PCB加工機が上下動作に支障があり基板作成に至らなかったので、こちらで分解調整して対処してあったものだった。

今回の経験で基板加工機の一連の作業をE君はマスターしたので、4月から始まる新しい年度では本科の最上級生として、電子創作同好会を発展させていってくれるに違いない。今回の基板は謎のShield基板であるらしい。

お二人とも遅くまでかかりましたが本日の里での作業は充実した成果になったそうで、よかったです。

プリント基板加工機CIP100改修中です

 

基板加工機

ご利用いただいてきた基板加工機のCIP100ですが、Z軸動作不調となり次週からオーバーホールを開始しますので、改修完了しましたらご連絡通知いたします。
ご不便をおかけしてございません。

同様なNCマシンとしてQT100がございますが、こちらでは、基板にテンションをかける機構がありませんので、基板の平滑度合いに応じて仕上がりが変わることになります。

改修予定1/27から めどは2/初め