少し前にツイッターで↓の動画が流れていました。学ぶべきことが多い動画だったので、思ったことをメモしておこうと思います。
大人気のクレープロボ
— 高須正和@ニコ技深センコミュニティ Nico-Tech Shenzhen (@tks) 2024年3月3日
森社長のトーク、生産技術からロボットスタートアップまでの話最高。
ユーモア、技術、世界一速いバイクであるハヤブサの生産技術者でないとできないガチ感、そしてメイカーフェアが変えた社会との関係#KariyaMMF2024 #KMMF2024 pic.twitter.com/Wq9d1Fpz0d
以下メモ書き程度ですが、心に残ったことを列挙します。
ハード設計者視点
ビジネス視点での学び
最近、マイコンの勉強熱が再燃しており、昔購入して積み上げていた書籍を掘り起こして眺めています。というのも、ずいぶん前にほっぽり出してしまったモータ制御の勉強を何とか再開できないかなと思ったからです。何に躓いたのか分析したのですが、どうもソースコードとマイコンの動作の理解に時間がかかっていたことが原因の一つっぽいんですよね。
という訳で、とりあえずマイコンのプログラミングに苦手意識がなくなるくらいを到達目標に、ルネサスマイコンに触ろうと思ったわけです。
書籍は↓の「組込みソフトの安全設計: 基礎から二足歩行ロボットによる実践まで」という本です。著者を見ると元松下電工の方だそうで、製品安全規格から入って、S/Wの安全についてどのように設計トレーサビリティを確保するかの方法論を説明しており、メーカ技術者っぽい内容です。マイコンの入門書というより、規格要求に沿ったマイコンの設計手法の解説書って感じですね。
購入当時は流し見して終わりだったんですが、改めて読むと要求分析から機能展開、アーキテクチャ設計、プログラムへの落とし込みまでstep by stepできちっと書かれていてます。本教材に沿えばある程度は身に付きそうだな、ってことで教材基板も購入して実際に手を動かしてみることにしました。
教材はルネサスマイコンのRL78を用いており、マイコンのみ実装済みの基板がマルツオンラインから購入できましたが、私の購入で最終在庫だったようです。回路図・部品表は書籍にも載っており、ユニバーサル基板の製作も想定されているようです。
1週間の合間を縫って製作しました。カーボン抵抗が使われたりと素人にも優しい仕様です。LED・スイッチ・MOS-FETは相当品に変更しています。
電池パックのコネクタ組立が残ってますが、後日やっておこうと思います。
こんにちは、もれなみです。
年明けなので何か道具を新調したいなと思い、会社で使用するための外付けキーボードを買いました。
数年前から欲しいなと思っていた「ThinkPad トラックポイント・キーボード(JP)」です。
実は私は大学の頃からThinkpadユーザーで、今でもサブのノートPCはThinkpadを使用しています。トラックポイント(赤ポチ)が好きなのもそうですが、キーストロークが浅い割に打鍵感がしっかりしているのが好みです。
ただ、この外付けキーボードについてはThinkpadと違ってFnキーとCtrlキーの位置が交換できないことがネックでこれまで購入を見送ってきました。最近、会社で使っているフルサイズのキーボードが邪魔くさくなってきて「だめならだめでいいか～」と軽い気持ちで購入しました。
実は無線モデルのThinkPad トラックポイント キーボードIIもあるのですが、少し前に発売されたばかりで価格がまだ高いのと充電式な点がイマイチで有線にしました。
以下、家で少し触ってみてのインプレッションです。
いいところ
いまいちなところ
今回購入した有線モデルはUSB端子が壊れやすいとのレビューがあり、マグネット着脱式のmicroUSBケーブルも併せて購入してます。
ここからは開封写真を何枚か紹介して終わりです。
で、マグネットでくっつけておしまい。結構コンパクトで机が広く使えるのでかなり好感触です。
外付けThinkpadキーボード導入。やっぱり打鍵感がいいのよねー
— もれなみ⚡️⚙ (@kawazuguchi) 2023年1月7日
これでFnとCtrlの交換さえできたら言うことなしなんだけど pic.twitter.com/UvTdN1hNko
しばらく会社で使ってみようと思います～
こんにちは、もれなみです。今日はOpenModelicaという物理モデルシミュレータのをインストールします。前から気になってたけど最近モデルベース開発や1DCAEが流行ってるのもあって雑談ネタにでもなればいいなぁと思います。
まずはOpenModelicaのサイトにアクセスして、ダウンロードからWindowsを選ぶ
記事作成時点で最新版は1.19.2のようです
64bitの
OpenModelica-v1.19.2-64bit.exeをクリックしてダウンロードします
ダウンロードしたexeを立ち上げるとインストール画面が出てきます
なんか聞かれます。とりあえず次へ
保存ディレクトリ。容量は7GB・・・
スタートメニューのフォルダの名前を入力できます。珍しい
インストール画面です。待機！
これにて完了です
終わったら立ち上がります
これにてインストールは終わりです。
ちなみにスタート画面の「OpenModelica Connection Editor」というのがメインで使用するやつっぽいです
本当はチュートリアルもやりたいんですが、今日はここまで。
いくつか探したけど、一番良さそうなのは↓の資料かな。日本語コミュニティがあるのはよわよわエンジニアとしてはありがたい限り。まぁお金払ってMATLABのSimscape使えって感じですが。
もう少し触ってみて、気が向いたら何か記事を書きたいと思います
こんにちは、もれなみです。3Dプリンタが我が家に来たので記事にします。
Flashforgeのadventurer3が我がラボに導入されました！
— もれなみ⚡️⚙ (@kawazuguchi) 2022年10月17日
何度か使ってみたけどホイホイっとモデリングしたら、良しなにしてくれるのですごーくいい感じ！
カバーもない組立キットが50万してた時から比べると隔世の感がある pic.twitter.com/C1LWEp5Bo7
導入されたのはこちら。研究や仕事で作ってもらうことはありましたが、自分で作るのは初めてです。
きっちり梱包されています。中もしっかり固定されていて好感。
輸送用の梱包材を捨てるか悩ましいですね…。
モータブラケットを出力してみました。思ったよりもプリントもきれいで驚きました。
2回目はうまく行きました〜
— もれなみ⚡️⚙ (@kawazuguchi) 2022年10月15日
レベルもいい感じ。 pic.twitter.com/1VxGxyKYxI
ちなみに1回目はラフトとモデルの距離が近すぎたようで、うまく剥がすことができませんでした。
これからもちょくちょく活用したいと思います。
こんにちは、もれなみです。ゆっくりペースでちょっとずつモータ制御の勉強を進めてます。
勉強本では、ブラシレスDCモータのセンサレス制御をやる前にDCモータを2個つなげてその間にお手製エンコーダ（速度センサ）で電流制御・速度制御(センサあり・センサレス)する実験があります。(下図)
この構成では駆動側はモータとして、負荷側のモータは発電機として動作します。
負荷側は別にモータじゃなくてもいいと思いますが、例えばこのモータ端子に可変抵抗を付ければ可変負荷にできるといった利点があります。（ただし短絡時や低抵抗時は結構電流が流れるのでその点は注意が必要）
モーター制御の実験装置が出来た pic.twitter.com/RydffQBfCy
— もれなみ⚡️⚙ (@kawazuguchi) 2022年7月27日
さて、勉強本では回転するプーリに6枚の反射テープを貼り付け、フォトリフレクタとNOT回路×2を使ってパルスに変換することでお手製エンコーダを用意しています。 フォトリフレクタとロジックIC以外は具体的な商品名が書かれていませんでしたが、私がそろえた材料は以下の通りです。(参考までに)
タミヤ 楽しい工作シリーズ No.141 プーリー Lセット
ニチバン 装飾用テープ マイラップ MY-18 銀
ローム 反射型フォトセンサ（フォトリフレクタ）RPR220
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-11401/
東芝 6回路シュミットトリガ TC74HC14AP
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-10923/
ブレッドボード・ジャンパーワイヤ（オス－メス） ※RPR220配線用 https://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-08933/
-タミヤ 楽しい工作シリーズ No.157 ユニバーサルプレート 2枚セット
反射用の銀テープなんかはAmazonとかだと業務用？の少し高額なものが出てくるので注意が必要です。 勉強本ではNOT回路(TC74HC04)を2つ繋げてフォトリフレクタのアナログ出力をパルス出力に変換していますが、ヒステリシスを与えてチャタリングを抑制できるシュミットトリガの方が良いとのことで今回はそちらを使用しました。
あと、フォトリフレクタですが実験中に一度、赤外線LED(↓の写真の左)が壊れてしまったため予備を用意しておいた方がよさそうです。赤外線なので肉眼では見えず故障に気づくのに時間がかかりました。
で、モータを回して波形を取ってみたらこんな感じです。
と計算することができます。
ちゃんと動作してくれてそうです。プーリとの距離感によってフォトリフレクタの出力が変わるので、位置の調整は少しコツがいりますが、結構簡単な構成でできちゃうもんなんですね。
こんにちは、もれなみです。
前回、DCモータの特性を計測する際に模造品？らしきモジュール基板を掴んで手間取ったので、リベンジと称して電流センサの基板を自作することにしました。
今回のハイライトはこちらです。
君、なんかサイズ違わない…？ pic.twitter.com/CXeWYjHyOq
— もれなみ⚡️⚙ (@kawazuguchi) 2022年6月18日
これまで、基板はたまに回路図やデータシートを読む程度で、趣味の範囲でもブレッドボードで遊ぶくらいだったので自作は今回が初めてです。プリント基板(PCB)の作成はCADの勉強に時間がかかりそうなので、今回はユニバーサル基板で作ることにしました。
以下のツールと文献、HPを参考にしました。ユニバーサル基板の設計ってみんなどこで勉強してるんだろう。
とりあえずざっくり仕様を検討します。
あと今回は「お安く自作できる」という制約が付きますので、秋月電子やマルツオンラインを眺めながら良さそうな部品を探します。
シャント抵抗による電流検出センサと悩んだ末、ホール素子による電流検出センサICのACS724LLCTR‐10AB‐T(Allegro社)しました。
電流の検出方式についてはROHMやHIOKIのサイトにいろいろな種類が紹介されています。 ホール素子は周囲の磁気的な影響を受けやすいみたいですが、今回の趣旨は前回のリベンジなので同じメーカの類似品を使って製作してみようと思います。
メインパーツが決まったので、回路の設計を考えていきます。といっても私は素人なのでてきとうです。
ノイズ対策？知らない子ですね。
一つ一つ細かく見ていきます。
ACS724のデータシート(秋月電子)では、6ピンに接続するコンデンサの容量で帯域フィルターになると書いてあり、内部のブロック図(下図)を見ると抵抗と合わせてローパスフィルタになってます。
今回は20kHz付近まで計測できればいいので、ローパスフィルタのカットオフ周波数の計算式が近い値になるようにコンデンサ容量を決めます。今回は入手性の良い
=2.2nFとし、カットオフ周波数を以下としました。
[kHz]
ACS724の出力は0Aが2.5V(=Vcc/2)となるように出力します。Arduinoなどのアナログ入力を用いる場合にはこれでいいのですが、Analog Discovery 2では＋25V～－25Vまで計測することができるので、0Aで0Vを計測できた方が都合がいいです。そのため、今回は2つの10kΩ抵抗で2.5Vを作り、そこを基準電圧として計測できるようにしておきます。
Analog Discovery 2からUSB給電で動かす場合、5V電源で供給できる電流は500mW(100mA)までです。 今回の部品の消費電力を確認しておきます。 今回は動作点灯用LEDを設置するのでそちらも含めて、以下の通りです。
| No. | 部品 | 消費電力 |
|---|---|---|
| 1 | ACS724×3 | 5V×14mA×3=210mW |
| 2 | 10kΩ×2 | 5V×0.5mA=2.5mW |
| 3 | 330Ω×2＋LED | 660Ω×(5mA)2 +1.85V×5mA=25.8mW |
| 合計 | 238.3mW |
というわけで、Analog Discovery 2はUSB給電で十分動作させることができそうです。
モータ側の回路の想定電流は±5Aくらいですが、実際に使用する部品側の許容電流を確認します。センサは選定済み、接続端子とワイヤーもあたり付けしたものを使用すると↓のような感じです。
Φ1.0すずめっき線の許容電流は昭和電線のカタログ（下図）から内線規程のΦ1.2mmビニル電線ケーブルの許容電流を元に、導体径の比(1.0/1.2)で計算すると16Aくらいです。制御回路ではΦ0.6mmのすずめっき線を使用しますが、同じ計算で9.5Aくらいの計算になるのでちょっと多いという印象。なので0.5がけの8Aくらいまでかなぁって感じです。
この辺は放熱性や周囲温度で変わるので、条件次第というところです。時間と機材があれば実環境の通電時の温度を見てもいいかもしれません。
ここまで計算が終わったので回路図と配線図に起こします。今回のブレッドボードはサンハヤトのICB-288Gを使っていますが、少し大きいボードデータしかなかったので、詰め込んで設計しました。 （回路図も配線図も何度か書き直しました。）
ここからは製作ダイジェストです。今回初めてSOPサイズのはんだ付けをしましたが、なんとかうまくいきました。
ちなみに製作途中で秋月でチップの変換基板のパターン幅が電流に対して狭すぎることに気づいて、Φ1mmすずめっき線を直接はんだ付けする魔改造を施してます。
Allegroの電流センサACS724、秋月で案内されるがままに変換基板買ったんだけど、ここに5Aも流したらやばいよね…？https://t.co/BxnUC8llOV pic.twitter.com/Bh1UBcDQf0
— もれなみ⚡️⚙ (@kawazuguchi) 2022年6月19日
KiCADの計算ツール(IPC2221)によれば6mils(約0.15mm)の許容電流は170mAくらいまでみたいなので、通電前に気づいてよかったです。
ACS724は魔改造後に動作確認をしてちゃんと電流が計測できていることを確認します。インプロセス試験大事。
動作確認は短絡状態だったので安定化電源の立ち上がりを拾ってますが、きちんと測れてそうです。1A通電時のノイズ幅は20mVくらいでしたので、フルスケール±10Aに対してふらつきは±0.05Aと結構いい範囲で計測できていると思います。
というわけで四苦八苦しながらなんとか完成まで漕ぎつけました。Analog Discovery 2の同時計測は2chまでなので、いつかArduino等で3ch同時に計測してリアルタイム表示できるようにしたいですね
人生で初めての基板ができました！
— もれなみ⚡️⚙ (@kawazuguchi) 2022年6月27日
素人丸出しですが、なんとか動いてくれました〜。嬉しい！！ pic.twitter.com/n6JYpZQHc7
