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MINIでは無かった(フレーム編)


MINERVAもどきを作ってみる企画 n+3番目

 やっと試作筺体を製作開始。
ハンズでパーツを見ながら頭で脳内デバッグして、部品を組み立てたらこんな感じになってきました。
 思考する中の条件として、
  • やっぱり形は8角形で柱状であること
  • だけど太陽電池の発電効率は上げたい = すべてのパネルを太陽に効率良く当てたい
  • 生物みたく、無駄な構造は極力省く、可動部分を減らす、または可動だがその機構の故障=システム停止、という脆弱性を避ける
 どう考えても矛盾する仕様を共存させながら考えてみた。 こうしないとつまらないもの/使えないシステムができる、というのが経験上あるので。 ああこう考えながらハンズを彷徨いていると、思わぬ方向(あるいは、棚の陳列に)解法がぶら下がっていることが多い。

 筺体はアクリル円筒にして、ArduinoやXBee、EDLCといった電子回路はすべてここに納めると言う形に。 これは初期からの構想。 多角形な柱状アクリルは流石に無かった。加工は勘弁してください。


なので多角形を外に作る必要がある。 試作なのでベニヤ板を切り出す。
アクリル円筒の寸法から割り出した大きさに、



切る。 ベニヤは5mm厚までなら、カッターでも意外と加工しやすい。
精度を出すなら手作業ですね。





いきなり完成、太陽電池の長さ・形状が今回の制作のすべてを規定しており、結果こうなっております。
 アクリル円筒が縦横10センチなので、多角形のディスクとの間にすき間が。 これにも理由があって・・・。 そして謎のヒートンが八角形の各編にありますね。

 木製Gloryの反省を受けて、接着したら分解不可能という、木製製品の宿命を回避。アルミパイプに竹ひごを差しこんだだけ。

 
 一枚だけ太陽電池パネルを作製。 太陽電池は、0.8mm厚のプラ板の裏に発電面を向けて、縁をビニールテープで貼付け。上部には塩ビのパイプを接着。 
 ヒートンには塩ビパイプを軸として差し込んでいます。 一枚だけでほかはダミー。
もっとらしくなってきて、 これだけで満足しそうな気分。



 何を隠そう、このヒートンとパネルの形状こそが、前述で掲げた矛盾仕様を解決する手段だったのです! (キリッ
 こうしてパネルを持ち上げれば、どの面だろうが最適な角度で太陽光を受光可能。 
 アンテナを回転させるのではなく、パネルを持ち上げるだけ。 一枚ずつ持ち上げる角度を変えることができれば、生物みたいなリアリティが生まれるはず。
 もちろん、機構が故障しても、今まで通りすべてのパネルが最大出力を出せなくなるだけ。 宇宙よりシビアな地上での運用を想定すると、こうした機構があるか、最初からソーラー常夜灯みたいな形にするしか無くなってしまったことだろう。

 アクリル円筒とフレームの隙間は、このパネル制御のための機構を納めるスペースで、ヒートンは塩ビパイプ同士をゴムチューブで結ぶことで、まとめてパネルを持ち上げることができるという目論見のため。

 パネルが可動する効能は発電効率だけではなく、パネル面を持ち上げれば、アクリル円筒が露出するので、 内部にカメラを仕込んでも、外を観測、つまり撮影できる。
 パノラマ撮影用の金属半球を入れて 全集撮影することが可能になるかも というので、応用性が高まった。 

 さてパネルを量産しなければ・・・

 さて大きさが本家のミネルバを越えたため、ミニどころではなくなってしまった というオチが付いた。どうしよう・・・。 LilyPod みたいなことしか思いつかない。 
 ひまわり さぼてん  植物の名前で考えたい。

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Arduino Nano Everyを試す

 秋月で売っていたAtmega8と、感光基板でエッチングしたArduino互換ボードを製作してみて、次に本家ボードも買って…  と気が付いたら10年が経過していた。  ハードウェア的な観点では、今は32bitMCUの低価格化、高性能化、低消費電力化が著しい。動作周波数も100MHz超えが当たり前で、30mA程度しか消費しない。  動作電圧範囲が広く、単純な8ビットMCUが不要になることはまだないだろうけど、クラシックなAVRマイコンは値上がりしており、価格競争力は無くなりつつある。 そしてコモディティ化により、公式ボードでは不可能な値付けの安価な互換ボードがたいていの需要を満たすようになってしまった。     Arduino Nano Every https://store.arduino.cc/usa/nano-every https://www.arduino.cc/en/Guide/NANOEvery  そんな中、Arduino本家がリリースした新しいNanoボードの一つ。  他のボード2種はATSAMD21(Cortex-M0+)と無線モジュールを搭載したArduino zero(生産終了済み)ベースのIoT向けボードだが、 Nano EveryはWifi Rev2と同じくAtmega4809を採用していて、安価で5V単電源な8ビットAVRボードだ。  Atmega4809はATmegaと名がついているが、アーキテクチャはXMEGAベースとなり、クラシックAVRとの間にレジスタレベルの互換性は無い。   https://blog.kemushicomputer.com/2018/08/megaavr0.html  もちろん、ArduinoとしてはArduinoAPIのみで記述されたスケッチやライブラリは普通に動作するし、Nano Every用のボードオプションとして、I/Oレジスタ操作についてはAPIでエミュレーションするコンパイルオプション(328Pモード)がある。 公式のMegaAVR0ボードはどれもブートローダーを使わず、オンボードデバッガで直接書き込みを行っている。  ボードを観察してみると、プログラマ・USBCDCとしてATSAMD21が搭載されている(中央の四角いQFNパッケージ)MCU的にはnEDBG

【サボテン】太陽電池の結線

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GPSアンテナをつくる

GPSアンテナを作ってみた。 1575MHzの波長は約19cmなので、半波長で9.5cmとなる。 GHz帯とはいえ、結構長いものだなぁ。 セラミック等の誘電体がなければ、平面アンテナで真面目に半波長アンテナを作ろうとすると手のひらサイズの面積が必要になってしまう。 普通のダイポールだと指向性があるので、交差させてクロスダイポールにする。 屋外地上局のアマチュア衛星用アンテナの設計をそのまま縮小したもの。 水平パターンはややいびつ 92.2mmの真鍮の針金(Φ=0.5mmくらい)を2本用意して、42.3mmで90°に曲げる。 長さの同じ素子同士を並べて配置する。 (全長が半波長より長い素子と短い素子が交差した状態) 片方をアンテナ信号線、もう片方をGNDにつなげば完成。 実際5分くらいでつくったけれど、果たしてどうだろうか。 今回は、道具箱に眠っていた表面実装タイプのMT3339系モジュールに取り付けた。 アンテナはもともと3x1.2mm程度のとても小さいチップアンテナで、 LNAが入っているけど感度が悪かったのでお蔵入りしていた代物。 最近の携帯機器はみなアンテナに厳しい。 さて・・・ クロスダイポール版モジュールをPCでモニタしたウインドウ(左)と、QZ-Rader画面 東側に建物遮蔽があるので、そちら側の衛星はSNが悪い。 とりあえず補足できた衛星数はシミュレーションされたものとほぼおなじだった。 アンテナの角度をいろいろ振って、逆さまにしてもロストすることはなかった。 セラミックのパッチアンテナレベルにはなったかな・・・。 簡単にできてそれなりに測位するけれど、携帯性は皆無になった。 あと、近接周波数の干渉を受けやすいかもしれない。 GPSアンテナのDIY例としては、QFHアンテナもある。 ラジオゾンデなどで使われている例がある。 いつもお世話になっているQFHアンテナ計算シートのサイト https://www.jcoppens.com/ant/qfh/fotos_gps.en.php ヘリカルアンテナは加工精度の難易度が上がるので、今回はクロスダイポールにした。 GNSSとなると、複数の周波数のために調整されているセラミックパッチアンテナが有利だと思う。 セラミックパッチア

ATmega4809(megaAVR0)を試す

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