A's LabⅡ

　大学の春休みって長いですね。中学高校の夏休み程あるって不思議な感覚です。だからと言って成長したことは特に何もありませんが。

さて本題です。前回のブログ更新から一週間ほどで基板が到着しました。発注先はElecrowです。

よくこんな折れそうで危ない基板を作ってくれましたね・・・
CNCで切削時の固定方が気になるレベルです。赤色がセンサー基板で青色がメイン基板です。


　仮組みするとこんな感じに。CAD通りの見た目になりました。基板の設計をしていたときは3DCADを使っていなかったので分かりませんでしたが、もう少し後ろの付け根部分を強化した方がよかったです。この部分はデザイン的な意味で置いたのが大きいですが、急激な加速でもウィリーしないようにという期待も込められています。まあタイヤのスリップのことを考えると急激な加速なんて無理なんですけどね。


　今回遊んでみたのはここです。長方形のパッドを置いて上からレジスト禁止レイヤーで、ごちうさ風のロゴを作って載せてみました。演算器の演(ごちうさバージョン)です。特に私はごちうさを見ているわけでもなんでもありませんが、スペースが余っていたのでやってみました。
　本当はこのように全ロゴを入れたかったのですが、流石にこの小ささで細かいことをするのは無理だと判断しました。CADで見る大きさと、実物の大きさが違い過ぎて感覚が狂ってしまいます。この基板を作ったときは知識不足で、ジャイロの位置がおかしかったり裏面に配線を回しすぎてたり、変に6pinのピンヘッダがあったりと、あんまりこの画像は出し無くなかったんですけどね...


　そしてこれも遊んでみたやつです。こちらは「演」と違い、長方形のパターンではなく、ロゴの形のパターンを作って、同じくロゴの形のレジスト禁止レイヤーを乗せました。パターンを全面に置いたままにすると、バックが明るい赤になるみたいです。どちらにせよ綺麗な光沢のある文字が書けて面白いです。


　それとどうでもいいことなのですが、スマホのカメラの性能に感動しています。拡大レンズを付けなくてもこのサイズで拡大できます。スマホはXPERIA_Z3_compactです。画像の中央にあるのはセラロックですが、文字の確認に使いました。セラロックには向きがあるとサークル内で話題になってました。
セラロック®を逆接続するとなぜ周波数ズレが発生するのでしょうか？
逆方向に実装した場合、問題が発生しますか？
　向きに気を付けた方がいいとここまで書かれていますが、実際に発生する許容誤差は最大で±0.1%であり、セラロック自体の許容誤差範囲よりも小さいんですね。時計などのクロック精度が必要なものを作るときは水晶発振器など高精度なものを使うことになると思いますが、セラロックを使ってる時点でそこまで気に掛けることでもないのかなと思います。

　さて、マイコンとセラロック、レギュレータやLEDを取り付けて早速火入れ(電源投入)です。その前に電源入力端子の抵抗値を測定して、ショートしていないか、電源スイッチが正常に動作しているかを確認します。そりゃ回路が燃えるかもしれないんですから念入りに確認しますよね。リポもショートさせると危険ですし。
　天気が良くて清々しい日、部室には先輩二人と私の３人でこたつに入って作業をしていました。念入りにテストしたところで電源投入です。
まずは電源スイッチが切れてることを確認してリポを接続します。
僕「さーて電源投入します。燃えたらすみませんね。」
先輩「ちょっ！燃えてる！」
基板「モクモク(煙)」
僕「えっ！」

　と言うわけでですね、今作の機体は死にました。レギュレータから煙を吹いて高価なマイコンも死にました。フラグを建ててから僅か1秒後のことでした。先輩の方を向いて話してた隙にやられました。皆さんはお気づきですか？まだ電源スイッチを入れてないんですよ。動作確認の時は正常に機能していたんです・・・。スイッチさえ機能していれば被害はここまで酷くなかったかもしれないのに。スイッチ不良事件はアルファ(前作の機体)でも起こったことなので、安いスイッチは止めておいた方がいいかもしれませんね。
　原因を追究していくと、問題はレギュレータのライブラリのミスでした。アルファではピン配置をしっかり確認していたのに、アスペラ(今作の機体)では適当に使っていたことを思い出しました。パッケージだけ同じでもピンアサインが違うことはよくあるのに・・・なんとした・・・
　それでも大会までのカウントダウンは進んでいきます。あと２週間。今回の大会に突貫工事の中途半端で不格好な機体を出場させるよりも、基板の設計からやり直したいと思い、前作の機体を改良して大会に出ることにしました。基板の間違いはレギュレータだけでなく、マイコンの使用ピンも色々とミスっていたので丁度よかったかもしれません。

後悔していても仕方がないので、早速アルファの改良からです。

　分かりにくいですが、モーターを直列接続から並列に変更しました。このモーターは元々1セルのバッテリーで使うように設計されたモーターなので、2セルのバッテリーで使うなら直列にした方がいいかなと思い直列にしていたのですが、どうしてもトルクが頭打ちになってしまいました。そこで思い切って並列に変更したのですが、全く安定しない・・・。勿論ゲイン調整等やり直しですが、調整が上手くいきません。辛うじてライントレースはするものの、かなり不安定な状態です。並列にすることで何か弊害があるのでしょうか。ブラシのかみ合わせ部分のタイミングがおかしくなって調子が狂うとか。。。よくわかりません。


　デバッグ風景です。小さいころ憧れてたっけな。手を止めることなくカタカタ書き進められるのはほんの一部の時間であることは想定外でした。

わーい🐼🐼 pic.twitter.com/3IazYrdRHC

— Alca (@Haido_Net) 2016年3月17日

大会のコースは事前に公開されています。しかしここまで大きなコースは作れないので、部分的な練習ができるように考えてサークル内でもコースを作って練習しました。


　2016年3月20日、熱田の森大会は名〇屋工学〇専門〇校で行われました。福井から３時間ほどで到着です。送っていただいた先輩方ありがとうございました。


　大会では練習よりもコースが滑らかできれいなので、基本スピードを高めて本番に臨みました。その選択は大失敗で、３回走らせられる内１回もゴールまで辿り着けませんでした。ラインセンサーのポートが11個中6個死んでいて、実際に使っているのは４つだけなので、速度を上げるのは馬鹿げた行為でした。

　そしてロボスプリントという競技にも参加しました。写真を撮り損ねてしまったのが残念です。スプリントとは一直線に引かれたラインを走り、一定距離をどれだけの時間でゴールできるかを競う競技です。ブレーキゾーンでしっかり停止しないと記録になりません。練習風景はこんな感じです。

大会で全く上手くいかなかったスプリント。 pic.twitter.com/ktYCHPKcN6

— Alca (@Haido_Net) 2016年3月23日

　スプリントに関してですが、ルール説明をしっかり把握していなかったので滅茶苦茶でした。大会にはAコースとBコースがあり、どちらかを選択できるものだと思っていたのですが、2回走らせるうち、毎回コースを入れ替えられることは知りませんでした。サイトの規定には目を通していたのですが、そこまでしっかり書かれていないんですね。来年はスプリント専用の機体を作って大会に出たいと思います。トレーサーでは速度を出し過ぎてはいけないことを今大会で気づきました。

　今回の大会は皆さんの素晴らしい機体を拝見するという目的と考えると、とてもいい時間が過ごせたと思います。ありがとうございました。

ここからはおまけです。

　某海外ネットショップでモーターを購入しました。形がいい感じで値段も150円と安くて買ってみたのですが、コアドモーターのヤバいやつでした。分解能が5くらいしかなく、指でやっと回せるくらいのカクカクです。トレーサーに使おうとコアレスモーターを期待していましたが全然違いました。部品箱で眠ってもらいます。


　そして5mm四方のマイコンです。よくArduinoに使われているATmega328ですが、ここまで小さいものもあるんですね。価格は1個$1しないくらいで購入できました。はんだ付けできるかが問題です。電光掲示板キーホルダーの駆動に使用します。


　電光掲示板キーホルダー用に色々買いました。海外のネットショップが安すぎて買いすぎてしまいます。ここまでくると量産も考えてきます。マイクロUSBは秋〇で買うと5個300円なのですが、海外で買うと50個200円なんですよ。よくわかりませんね。左のリールは赤色LED1000個です。750円ほどでした。

　今考えているのは、マウスとトレーサーの基板を発注するのと同時に電光掲示板キーホルダーの試作基板を発注して、正常に動作することを確認出来たら、基板をマットブラック、金フラッシュにして発注してみようと企んでいます。思い通りになってくれるといいんですけどね。

ブログの更新が遅れてすみません。ここ一か月はロボトレースの機体の設計や期末試験勉強などがあり、まとまったネタがなくて何を書こうか悩んでいました。完成品はありませんが、この１か月の活動と過去の活動内容の書き漏らしも補って進捗報告をしておきます。個人的な日記ですがお付き合いください。

まずはレールガン(2015.10.4)。どうしてこのタイミングでレールガンに手を出してるのかという疑問を抑えて、アルミ板とアクリル板の切り出しを行いました。使用した工作機械はプロクソンのサーキュラーソーテーブルです。ある程度の薄い板はスパスパ真っ直ぐに切れるのでお勧めです。

どうして今頃レールガンなのか？実は高校１年の夏からレールガンを作ろうと企画していていました。しかし、レールガンの研究では再現性を求められる場所への論文提出や出展には使えないということで、別の研究に力を費やしました。このブログの一代目を知っている人なら分かると思いますが、設計図を書いて回路図も書いて重たい金属板のやすり掛けまでしていました。それでも実用性や発展性、再現性を兼ねたものの方がいいことは確かなので変更したわけです。このレールガンの企画にあたり、高校の教師を巻き込んで製作していたので、途中で打ち切って申し訳ない気持ちもありました。そこで大学に入った今レールガンを作ろうという試みです。今度その教師に会う時に会話のネタになればなと。今思い返すと、あの時はやらなくて正解だったと思います。あれから３年が経ちますが、設計を練って練って練りまくったので自分でも製作が楽しみです。レールの多段化、磁力強化のオーグメント式、強磁性体のプロジェクタイル、先端の弾速計、ハイスピードカメラ等々、昔は考えもしなかったようなものを搭載します。そのあたりはもう少し作業を進めてから詳しく書きます。因みにレールガンの主電源は半年前にオークションで落札した1個100円の電解コンデンサです。

LCRメーターで計測したところ、静電容量は若干落ちてるようですがESRはそこそこなので使えるかなと思います。このコンデンサが10本眠ってます。


そして不飽和ポリエステル樹脂の硬化実験について。(2015.10.8)?

Yahooショッピングのポイントが貯まりに貯まったので、思い切って樹脂を4Lとシンナー2Lを買ってみました。樹脂の半分は透明封入用ポリエステル樹脂ノンパラフィンタイプ、もう半分は補修用硬化ポリエステル樹脂インパラフィンタイプです。缶の上にあるのは硬化剤です。どう考えても使い道ないだろと思った方、私もそう思います。というのも、最初は無色透明な樹脂で綺麗なガラス風アートを楽しもうと思っていたのですが、実際に使ってみると臭いの強烈さに絶句しました。安かっただけに品質はそういうもなのでしょうか。

こちらは透明封入用ポリエステル樹脂ノンパラフィンタイプのサンプルです。黄色い水性絵の具を色々な溶かし方で試してみました。結果は絵の具が玉になっていると、その部分は硬化しないので変な形になるという当たり前の結果に、完全に溶かした方は割としっかり固まってくれました。
この春休み中に、色々な物を封入して遊んでみたいと思います。

それとビニールカップで硬化剤と樹脂を調合していたのですが、相性が悪いのかボロボロにメルトしました。こぼした覚えもないのに何故か新聞が濡れてくるなぁと思っていたらこれですよ。

こちらは補修用硬化ポリエステル樹脂インパラフィンタイプです。色が全然違うことが分かります。値段はこちらの方が安価でした。そして硬化時間についてです。仕様書には24時間で硬化しますと書いてありましたが、1時間で固まります。固まっても完全ではなく、24時間置いたものと比べると強度が全然違いました。やっぱり待たないといけませんね。


続いての中途半端な製作物は「ミニ電光掲示板キーフォルダー」です。なんと5cm四方の基板でできています。こんな小さかったら掲示もなにもないだろという怒りを抑えて、早速現状の画像です。

8×7の配置で設計しています。この制作にあたり、以下のサイトを参考にさせていただきました。この場をお借りしてお礼申し上げます。
Arduinoを使って8X8マトリクスLEDに日本語テキスト文字を表示する
やはりArduinoは情報が豊富で心強いですね。 秋月で販売されている8×8の200円マトリクスLEDは、１辺4cm弱とのことで、意外と今回自作しているものの方が大きいようです。そして8×8ではなく8×7にした理由は、参考サイトの動画を見る限り、一番下の行は使用していないみたいなので要らないかなという安直な考えです。それとスペース的に正方形の基板に収めるなら一列減らしたいですしおすし。簡単にスペックをまとめておくと、マイコンは5mm角のATmega328でArduinoブートローダーを書き込んで使います。裏に太陽電池とEDLCを備えていますが、基本はマイクロUSBの接続でモバブを電源とする予定です。モバイルブースターは13000mAhの物を使う予定なので、ずっと付けっぱなしでも１ヶ月くらい持ってくれると思います。過放電保護回路はモバブの物に期待しているので、特に今回の基板には付ける予定はありません。それから、まだ書き込み端子やユーザースイッチなど、基本的な物も付けていません。そんなに時間は掛からないと思うので早いところ完成させます。

これが基板の裏につける太陽電池です。44*35のサイズしかありません。出力は、解放状態だと5V、短絡状態だと40mAです。全く期待できない低スペックなので、飾り程度にしか思っていません。EDLC（電気二重層コンデンサ）については、1個50円の0.22F3.3Vを2つ直列にして使用します。そのコンデンサに5V充電した状態で、電光掲示板の点灯率を30%として簡単に計算すると、発光時間は10秒ほど。マイコンの動作電圧の関係もあるので実際はもっと短い。素直にモバブから給電します。
　基板ネタといえば、テスラコイルのパワー回路部分のデータを作ったり、新作コイルガンの何枚も作らないといけない部分の回路のデータを作ったり、ミニテスラコイルのデータを作ったり、表面実装部品で高電圧発生回路のデータを作ったりと、発注はしていないけどデータはあるというものが大量にあります。今度まとめて発注します。。。


そして最後にAStrace_ASPERAの話です。基板は春節の影響で未だに届きません。進捗がないかと言うとそうでもなく、私がマイコンの使用ピンについて無知なだけに大量にミスが見つかり、進捗が思いっきり後退しました。大会が一か月後なので今から基板の作り直しは出来ません。今回はこの基板に大量のジャンパーを使って大会に出ようと思います。センサーの配置など、色々と確かめておいた方がいいものがあるので、次の発注ではそれらを改善させてASPERAⅡを設計しようと思います。因みに名前の由来ですが、ASPERAとはラテン語で"ラフ画"や"大雑把"という意味です。センサー配置などデザイン重視で作ってしまったので、今後の機体に参考として繋げていければという期待が込められています。

そしてDigiKyeで買ってしまいました。高級モーターです。2つで1万7千円程します。小さくてトルクの強いコアレスモーターです。昔は、パワエレ関係はお金がかかる趣味だと思っていましたが、一般的流通の多い部品やジャンク部品などが使えるので、それほど高くなかったのかなと思います。電子工作の深みはこれからなんだと楽しみであり少し恐ろしいです・・・

基板が中々届かないのでプログラムの方を進めているのですが、やっぱり実機がないとやる気になれないので3D-CADで遊んでみました。使用したソフトはDesignSpark Mechanicalです。これが使えると3Dプリンタ、CNC加工の際の基礎データが作れたり、MMDに取り込めばダンスさせたりもできます。



どっちが前ですか？という質問には答えられません。すいません。


今回書こうと思っていた内容は以上です。その他の一ヶ月内の出来事と言えば、ラジコンヘリを派手に墜落させたり、私一推しのアイドルと写真を撮ったり、3.7kgの巨大な大根が収穫できたり、私一推しのアイドルがMCのラジオに投稿したコメントを読んでもらえたり、ダーツが本来刺さってはならない場所に刺さったり、私一推しのアイドルが全国テレビの出演でTwitterのフォロワー数が2.5倍になったりと思い返せば色々なことがありました。まあどうでもいいことなので割愛しますね。

最後まで読んでいただいた方ありがとうございました。

　去年の今頃は高校生で制服を着て登校していたとは到底思えないくらい色々あって長い１年でした。理想のキャンパスライフを送っているとは言えませんが、趣味を思いっきりできることは嬉しい限りです。それにしても高校の頃叩き込んだ基礎的なアナログ回路、C言語や基板CAD技術がそのまま活かせるサークルがあるとは・・・

　さて、まずは去年の抱負を振り返ってみますか。
2015年後半に向けての抱負
　よくテレビやラジオなどのメディアで今年の抱負を語ってる人はいますが、ブログだと直ぐに遡って現状と比較できてしまうので怖いですね。だからと言って逃避する方がもっと怖いので比較します。

　早速冒頭の文が矛盾してるように見えますが、半年前に言ったのは半年間が短く感じたのであって一年間の話ではないんですね。その１年の中でも後半の6ヵ月間は北海道や東京に行ったり、自分のライントレースの機体を１枚のプリント基板を利用して製作したりしていたので中々貴重な経験ができました。１枚のプリント基板をベースにするにあたり、100pinマイコンの周辺回路やはんだ付け等、先輩達に助けていただきながら走らせられるところまでいけました。本当にありがとうございました。去年の抱負を読み進めると、「マイコンの技術力が一番上げられそうなマイクロマウス班に入りました。」とありますが、結局マイクロマウスは一度も手を付けられていません。それ以上にロボトレース競技がここまで奥深いものだということに半年前は気付いていませんでした。勿論マイクロマウスの方も奥深すぎるのですが、私の様な初心者が(一応)走らせられるマシンができて、DCモーターの基本的な制御法から賢く走行する為の考え方も学べる素晴らしい競技だと思います。まずはロボトレースができてからマイクロマウスに移ろうと考えています。基本的なモーターの制御ができないとマイクロマウスの"賢さ"以前の問題で死にそうなので。
　それからテスラコイルについてですが、これについては半年間一切触れ(てすら)いません。最早テスラコイルって懐かしいなと思えるくらいになってきました。その原因の発端を作ったのがaite○doなんですけどね。光ファイバー通信の技術質問を送ったのに一切音沙汰なし。こちらも忘れかけてました。近いうちに催促しようと思います。というか完全に向こうも忘れてるよな。現状と比較するのはこれくらいですね。

改めまして、新年なので今年の抱負を書きます。
　今年の一番目先の目標は現在製作中(まだ基板CADの段階)のトレーサーを２月中に完成させて、3月19日の某大会に出場して前作よりスピードを出して完走させることです。今回の機体はとにかくモチベーションを保てるハードを作ろうと設計しています。モーターに関してはトルク増し増しで、前作気を遣っていた機体の旋回時の慣性モーメントの優先順位をかなり下げて設計しています。というのも、前作の機体はスピードを出してコースアウトして壁に当たるとセンサーが折れてしまい、ひどい場合は基板から逝かれるような設計だったので、あれより速度を上げられるにも関わらず、スピードを出すパラメータの作成が億劫になっていました。初心の内は前にバンパーをつけて物理的に防衛を張った上で、ソフト面でフェイルセーフを調整していけたらなと思います。今作は勉強用の機体と割り切っているので、見た目重視でいきます。重さを極限まで追求する上位陣に蹴られそうな機体になりそうですが、自分のモチベーションを保ちつつ開発、調整できたらなと思います。
　そして今年全体の目標としては、やっぱり11月の全日本大会で好成績を出すことです。好成績と曖昧なことを言ってるのもアレなので明確な目標を立てます。決勝進出して15位以内の結果を出せるように頑張ります。それからいい加減マイクロマウスにも手を出さないと後輩に軽く追い抜かれるのもの不味いので、トレーサーが安定したらマウスの製作を初めて、全日本のフレッシュマンクラスでゴールまで導ける機体を作りたいと考えています。トレーサーを夏休み中盤までに安定させられたら嬉しいな。安定というのは加減速や色々な対策も込みの安定です。

　写真が一切なしの味気ない記事になってしまいましたが、取り合えず基板のデザイン等はお楽しみということで。さて、１年後の自分に恥ずかしくない行動を取って頑張らないと。