毛虫計算機:Blog

Raspberry Pi model A+ を入手。 普通のRaspberry Piを見慣れていると、かなり小さく感じる。性能的には据え置きで、RAMが初代と同じく256MBとなる。 基板としては、B+のピンヘッダ配列と、microSDカードスロットの採用、取り付けネジ穴が四隅についたりして、組み込みやすくなった。電源のレギュレータがDC/DCに変わって高効率化されているため、熱くなることも無いとされる。 IntelのEdisonも出てきたこともあり、性能/消費電力競争では負けてしまっているけれど、時を経てとっつき易くなっている気がする。 すこし嵌ったのは B+と同じく、ネジ穴径がM2.5を想定しているらしく、M3ネジが入らないこと。(個人的に、穴を削ってM3対応にした) 今までのものに比べ、RAMが半分なことと、DC/DCに置き換わったため、消費電力が削減されたとある。 手元の環境で、 無線LANドングル、 あるいはカメラモジュールを接続して動作させてみた時の消費電力ログをとってみた。 カメラモジュールのみを接続したとき 待機時: 0.4W 静止画撮影時 + 0.4W  ビデオ撮影時 + 1W ~20 boot, 60~ apt-get update, 70~ apt-get upgrade 無線LANドングルのみを接続したとき 待機時 0.65W 通信時 1W USBの無線LANドングルのみを取り付けた時の消費電力履歴。 、何もつけない時に比べ、常時0.2Wほど増加。 60秒あたりから、通信(apt-get update)が発生している最中に、1W程消費している。 以上を踏まえると、18650セル1本のモバイルバッテリ(5Wh)を使ったとすると、 Wifiドングルなし、待機した場合 約12時間 Wifiドングルあり、待機した場合 約7.6時間 連続撮影、Wifi通信させた場合  約2.5時間 くらいは持ちそう。  持ってないけど、IntelのEdisonで、USBカメラを接続した場合の消費電力と比較してみたい。

MSP430FR5969 LaunchPadで最近遊んでいる。 低消費電力前提のアプリケーションや、FRAMに変数を置く使い方を試しているところ。デバッガに搭載されたEnergyTraceも、消費電流を細かく観測できて面白い。 手元のボードで問題が起きたのは、Energiaで試そうとして、デバッガをアップデートするという表示が出た時。 アップデートを選択したところ、失敗したというダイアログと共に、COMが消え、デバッガの緑色のLEDも消えてしまった。 USB経由ではケーブルを挿しなおしてもまったく認識されない状態に陥った。 裏のソフトウェアのバージョンが古かったのかもしれない。 もうすこし調べておくべきだった…。 USB経由のブートローダーが生きているはずだが、接続しても何も出てこない。 文鎮化していた。 仕方ないので、デバッグのインターフェースについていろいろ情報を集めた。 新しめのLaunchPadに搭載されたデバッグ部分は、ez-FET Liteというもので、いろいろなマイコンをデバッグ可能らしい。 調べるとオープンソース用のパッケージがあった。 リビジョンは1.1で、ソフトウェア、回路図、ドキュメントが含まれている。 http://software-dl.ti.com/msp430/msp430_public_sw/mcu/msp430/MSP430_ezFETLite/latest/index_FDS.html 部品発注も兼ねて、もう一台新しいLaunchPadを発注…。 (モノが届くまでに、UART BSLによる書き込みを試してみたが、上手く認識できなかった) 手順  ボードでの作業 MSP-EXP430FR5969 Hardware Design Filesの回路図、レイアウト図を参照 ・ターゲットとなるデバッグボードの、3ピンと7ピンのスルーホールにコネクタをはんだ付け ・書き込み側のLaunchPadのターゲット側のジャンパピンを全て外し、単独のデバッガとする。 ・書き込む側の EZfet-VCC, GND, TEST, RESET へ接続。 書き込み作業 (作業環境: Windows7) MSP-EXP430FR5969 Software Examples eZ-F...

相乗り衛星の軌道を、Kerbal Space Programで再現してみた。 現実の軌道をいくつかシミュレートしてみる｡  衛星の行き先は､わりと限られた範囲に集中している｡ 低軌道(300～400km)  CubeSat級の衛星にはHotな軌道。 わずかに存在する気体分子や電離した原子が抵抗となるため、半年ほどで大気圏に再突入してしまうが、それゆえデブリ化の危険がほとんどない。 断面積と重量により、軌道寿命の差が極端にひらく。 基本的には地球の影に定期的はいることもあり、電力収支、熱環境共に厳しい。  投入手段: ISSからの放出、低軌道観測衛星への相乗り。 最近はISSに直接装置を設置する例も増えてきた。 極軌道(太陽同期軌道)(600～1000km)   観測衛星の天国。 軌道傾斜角が赤道と直行するような軌道｡ 特に太陽同期軌道では数日～数週毎に同じ地点の上空を通過するため、地表をまんべんなく安定した条件で観察できる。  太陽と軌道円の角度によっては､数週間～数ヶ月は日照状態が続くので電力不足に陥りにくい｡  初期のCubeSatをはじめ、数十キロ級のマイクロサットなどが数多く投入され、今も投入されている軌道。  ただし､軌道が高くなるにつれ軌道寿命が延びることになる｡ 多くの衛星が周回していることもあり､長い軌道寿命の中で､交差､衝突する可能性が無視できなくなりつつある｡ 現在ではデブリ化を防ぐための取り組みがはじまっている。 参考文献: http://www.spacenews.com/article/civil-space/4207665th-international-astronautical-congress-cubesat-revolution-spotty 楕円軌道(数百～数千km)  宇宙開発初期のロケットで多かった軌道｡ モルニア軌道を除くと利用例は少ない｡静止軌道へ投入される主衛星との相乗りで、トランスファ軌道で放出されるものは存在していた。  投入例としては､アマチュア衛星( Phase-3シリーズ )がある｡ かつては数基のアマチュア衛星で､地球をカバーして通信しようという計画があった｡ ...

 無線沼に足を突っ込んで4年。今までは広帯域受信機しか持ってなかったので衛星聞き専だった。3アマは持っていて、社団局に参加しているので衛星地上局の操作資格はあるものの、受信報告をしてみたりすると、やはりコールサインが欲しくなる。  今回は開局を行い、その過程をまとめてみた。 果たして、無事人間地上局になれるのだろうか… (コールサインはJI1DODになりました。 再割当て番号ですね) システム利用登録 アマチュア無線の開局申請は、謎のキャラクターが生息する総務省の電子申請・届け出システムLiteというサイトからオンラインで行うことができる。 電子申請なら申請手数料が割り引かれるので使わない手は無い。なおシステムの利用登録には、住所宛に届くハガキに書かれたパスワードが必要になる。  申請手続き 無線機の諸元が必要となる。無線機を買うお金が無いのも開局を渋る原因だったけれど、幸運なことに中古で状態の良いデュアルバンド機(TH-79)を入手できた。 見つけた時にその場で検索して、諸元を確かめる。古い機種だけど技適機種だった。 乾電池運用ができる。 申請の記述では、技適機種として付帯設備なし、10W以下の移動運用とした。 古い機種のため取説に古い様式が載ってたり、申請に使う電波の新形式にちょっと手間取った。 書式の情報を探す過程で、すこし歴史を垣間見た気がする。 審査通過 変なことは書いてなかったようで、2週間ほどで審査が通った。申請料を振込み、免許状送付用の封筒を投函する。 ペイジーはゆうちょのATMから現金で支払った。更に1週間で手元に免許状が届いた。 少し遅れて、電波利用料の振込の案内も届く。 アマチュア無線なら年間300円だが、 人工衛星の欄をみると、放送衛星用区分もあるからか、電波方式によってはかなりの額になっていて興味深い。 TH-79はデュアルバンド機で、最低だと30mW出力が選べる。 最大5W出せるそうだが、果たして最大出力で使うことはあるのだろうか…。  海外サイトで拾った回路図を眺めると、アナログ度が高く勉強になる。  AFSKやPSK31など、デジタルモードを追加する場合、付帯設備となるので技適を外れるが、出...

割とお手軽に買えるけど管理が厄介なものは意外とあって、筆頭はDIY向けや電子工作向けのリチウムイオン充電池ではないだろうか。 気が付くとラミネート型のLiPoセルやリチウムイオン(LIB)が幾つか転がっている。 個人的には2010年あたりに買ったものが多い。家電製品は回収してもらえるけど、こうした単独セルは廃棄法が統一されていない。 　Li-ion/LiPo系の充電池は、過充電やセル破損、短絡により急激な反応が起こると膨張、発煙が起こり、最悪発火するリスクが存在する。 最近は輸送にも制限がついたりしてきて、なかなか扱いに困ることが多くなってきた。こうしたラミネート式のセルなどは外力で簡単に変形、破損するので、特にデリケートだ。 　面倒でも保管を管理し、異常事態になったら投入できる金属缶を用意しておくと、万が一の事態にも対処できて良いと思う。   手持ちの電池では取り扱いに気をつけていたが、外装が破損したものがあって、気が付くとパックが膨らんでしまった。 　まだ電圧は残っていて、そのまま廃棄に進むと発煙してしまうかもしれない。完全に放電させる方法を調べると、ラジコンの世界では危険なバッテリを塩水に漬けて完全放電させるらしいが、緊急避難的な扱いで、あまりいい方法ではなさそう。 　ある程度放電しきった状態の小容量なセルではリスクは低いけれど、原理上ガスも出るので、換気され、耐火性を備えた環境で作業する必要がある。結局ある程度電子負荷で放電し続けたあと、W数の大き目な抵抗をブリーダ抵抗として繋いで放置するのが良いのだろうか…。 先ほどのバッテリは、もともとSpinnerの制御系電源に使っていたが、モーター駆動としては放電レートが向いていなかった。500mA程度が精一杯で、それ以上流そうとすれば電圧降下が大きすぎる。 そのためモーター系はエネループで駆動させていた。  個人的にはエネループでほとんどの用途が間に合っている。 直並列を加減して必要な電圧/容量のバッテリを組めるのは便利だ。 　安全性をとるなら、有名どころのモバイルバッテリを使うなど、充放電管理のコントローラ搭載で、廃棄までの道が組まれている製品を使うと良いだろう。　　 　短期の使用で本気を出すなら、割とチート性能なリチウム乾電池を使うことにしている。 一時電池だが軽...

円筒の上が余っているのは、QFHの素子を逆向きに巻いたため。製作時に意図していた向きと逆さまに… 寒さと記録的大雪でも特に問題は起こらず、正常稼働している全方位固定アンテナと屋外受信機。 (奥の秋月の140/430ホイップアンテナは偶に切り替えて使用中) QFHアンテナを常設しはじめたのが新年なので2ヶ月目だが、プラスチックの円筒にそって這わせた構造でも意外と耐えることが分かった。 地元は豪雪地帯なので、いつか設置するとしたら埋没対策を考えねばと思う…。 このアンテナはちょっと問題があって、モノポールアンテナと比べるとノイズフロアばかり上がってしまい、期待したほどの性能が出ていない。　SWR値を測ったり、田舎で使ってみて検証する必要がありそう。　衛星の電波を見るだけなら、秋月アンテナで十分楽しめる。 今のケースを製作する前は、真夏も含め1年以上、電子機器を大きめの食品用保存ケースに入れて運用してきた。 最初の頃の記事  http://blog.kemushicomputer.com/2012/12/lan.html 立て付けが悪く、梅雨の後で見に行くと若干水が溜まっていてちょっと危なかったこともある。  落雷が近づいた時は、電源を抜き、窓際に中継アダプタを介している屋外のLAN配線を切り離すことにしている。 去年の集中落雷の時は怖かった。  冬の夜間の寒さでも問題なく動いているので、好きなときに観測できて便利だ。 偶にUSBデバイスサーバーを見失うことがあるが、電源再起動が必要なことはない。 すこしメンテナンスを兼ねて開けてみた。 天井は結構土砂が付いているが、中は水の侵入も無く綺麗なまま。 箱にシリコン充填剤で固着してある電源、LANコネクタ、BNCコネクタ周りも異常無し。 デバイスサーバーとFunCubeDongle Pro+も見た感じは綺麗。  このタカチの防水ケースは一応カメラ用の光学窓を設けている。蓋に穴を開け、顕微鏡のスライドグラスに車のガラス用の撥水コートを施した代物。  USBデバイスサーバーのポートは2基あるので、USBカメラなども繋げられる。USBポートが屋外にあると、多目的につかえて面白い。

PICのConfigビットの設定や、モジュールの設定はなかなか大変です。 データシートを確認したり、クロックからタイマー周期やPWM周波数、ボーレートを計算したり… MPLAB Xのプラグインとして最近リリースされた MPLAB Code Configurator(MC2) は、こうした設定をGUIで行えて、自動生成してくれるということで、試してみました。 すべての情報やドキュメントは以下から入手できます。 MPLAB ®   Code Configurator Plugin http://www.microchip.com/pagehandler/en_us/devtools/code_configurator/home.html ・MPLABのプラグイン(IDE/Toolメニューからインストールできる) ・対応している型番は今のところ8bit拡張ミッドレンジのみ 今回は、以前PIC12F1822で作った、DSM(DataSignalModulator)を使ったブザーの応用で、PIC16F1827を使ってAFSK波形を出力してみました。 使用環境  MPLAB X v2.00  XC8 v1.30 とりあえず設定してみた画面です。 最初はProject Resources欄にオシレータとConfigビット設定のSystem欄しかないので、真ん中のDevice Resources欄から使うモジュールをどんどん追加していきます。 それぞれのモジュールを選択すると真ん中のウインドウで設定ができます。 PSoCのIDEのような感じに… DSMはデータ信号とキャリアー信号を外部のピン/モジュールから供給するので、色々なモジュールを同時に設定することになります。 MC2のGUIでだいぶ楽ができます。 FSK信号を作るために、2つのキャリアー信号を使って0と1を表現します。アマチュア無線の場合、AFSKは1200Hz、2200Hzが使われているので、今回はPWMで生成しました。 1827はCCPが4つあるので1822と違って問題なく設定できます。 数値を設定するとすぐに出力周波数が計算されるので、目的の周波数を生成するのは簡単です。  今回のデータ源はE...

　PIC32MZという新製品が出ています。　(製品出荷は14年春頃のようですが) 　MIPSコアが M4K からM14kになり、200MHz動作で330DMIPSとあります。 個人的に最近MIPSアーキテクチャに興味があるので、ヘネパタ本読もうと思って色々な文献を漁っていました。　ここ10年で世の中はすっかりARMになってしまいましたが…。 　 　コアにはL1キャッシュが内蔵され、DSPなどが統合されています。周辺回路もUSB2.0ハイスピード対応や、12bit 28MspsのADC、高速FlashメモリIFなどなど。IoT向けに暗号エンジン内蔵モデルもラインナップされています。 　てんこ盛りな割に、PIC32MZは64/100/144ピンQFPパッケージ(ただし0.4mmピッチ)が用意されていて、ギリギリ手付けも可能というのがDIY寄りで面白そうな点です。 データシートのDC特性の欄を読むと、L1キャッシュが消費電力の20%を占めていることがわかったりします。(デフォルトではキャッシュ無効) 年末発注してあったPIMを入手したので早速試してみました。クロック源はクリスタルではなく、24MHzのOSC(MEMS?)が実装されていました。 サンプルプロジェクトは、microchipのPIC32用　Harmonyフレームワーク(β版)をインストールして、exampleを元に試しています。 　クロックの設定は資料のConfiguration-Bit Settingsを参考にしています。　 　LチカついでにGPIOの速度を見てみようと思い、何MHzでHigh/Lowできるか確かめてみたところ、20MHz出ているのをロジアナで確認しました。 　FreeRTOSの導入まではフレームワークのサンプルをECH100用に修正して動作確認できています。 ROM領域は広い これだけRAMがあると、なんでも出来そうですね。 なおエラッタリストを眺めると手元のA3リビジョンは目玉となる機能の幾つかが使用不能だったり、I2Cがややこしいことになっていたり、スリープモードが怪しかったりするので注意が必要です。 　半年気付かなかったのですが、PIC32MXも新しいデバイスが追加されてます。 3XX,4XXシリーズに新製品が追加されて...

aitendoの電波時計モジュールを入手してみた。　 　 http://www.aitendo.com/product/5029 40/60kHzのシングルバンド版と、デュアルバンド版が取り扱われている。今回は40kHz版を入手。 　モジュールはMAS6180Bという受信ICがコアで、このICは時刻電波信号を増幅/復調し、コンパレータでバイナリ出力する。　JJYのタイムコードをそのまま出力するので、時刻データを取り出すにはデコードすることになるようだ。 モジュールのデータシート http://www.mas-oy.com/uploads/Data%20sheets/DAEV6181B1COB.pdf IC(MAS6180B) http://www.mas-oy.com/uploads/Data%20sheets/da6180B.pdf 基板から出ている端子には短いシルク印刷がある。  V  :電源  G  :GND  P2 :制御ピン2  T   :パルス出力  P1 :制御ピン1  P1とP2の論理で、モジュールの電源断、40/60kHz切り替えができる。  実装されているのが40kHzだけなので、この場合2つともGNDに落とす。  ネットで見つけたモジュールのデータシートと比べると実物は色々実装が変わっていた。  AON というAGCの制御ピンがあるが、ピンヘッダ配列には出されていなかった。 　とりあえず、信号出力をトランジスタを介して自発振ブザーに繋ぎ、タイムコードを耳で聞こえるようにした。　電波時計人間が目指せそうだ。　 　PC付近はノイズのせいか1Hz以上の断続音になり壊滅状態で、窓際じゃないと難しそうな様子だった。  見晴らしの良い場所だと1Hzごとの信号が聞こえる。 JJYのタイムコード http://jjy.nict.go.jp/jjy/trans/#item1 消費電流も動作時で数十μA程度しかないとあるので、電力が限られていて、屋外でGPSが必要ない用途には良いかも。

お正月は430M帯QFHアンテナの3代目を作り(前記事)、PC上のSDR#で衛星のCW信号をずっと追いかけてました。アンテナはそんなに問題なかったものの、ソフトウェアの設定で最初手こずっていたので少しまとめました。 PRISMのビーコンをドップラーシフト補正でとらえたもの。 アンテナは秋月のモービルアンテナ SDRはハードウェアも安価で、USBでPCにつなぐだけなので入門しやすいですが、ドライバ設定や個体差のキャリブレーション、受信設定についてはユーザー任せです。 　ソフトウェアも自由度が高くアップデートが頻繁にあるので、できれば手元には問題切り分けのためにちゃんとした無線機/広帯域受信機が一台あって、慣れ親しんだほうがやりやすいでしょう。　 　 今回使用した機材 ・Funcube Dongle pro+ ・RTL-SDR (2種類) ・DJ-X11(確認用) アンテナ ・145/430モノポールアンテナ　秋月 ・自作430M帯QFHアンテナ 復調 ・SDR# v1.0.0.1145 FCDやRTL-SDRを認識し、復調できるソフトウェアは幾つか種類がありますが、最近はもっぱらSDR#を使っています。必要な機能が揃っていて導入も簡単です。　プラグインでDDE経由のドップラーシフト補正もできます。　入れるときはStable版ではなくDev版の最新バージョンにしましょう。　周波数合わせがマウスだけで出来ます。　 　最新開発版を追いかけてインストールしていると、結構挙動が変わって混乱します。　インストール不要なので、設定確認のために古い環境も残しておきましょう。 ドングル側のドライバ設定  ここでは 周波数校正値の設定 と ゲイン設定 を確認します。　  SDR#では、ドングルを接続し選択した状態でConfigureというボタンを押すと、各種ドングル向けのドライバ画面が出てきます。  とりあえずゲイン設定です。FCDのIF Gainの欄では最大で30～50dBまで設定できます。 最初はできるだけ上げていたのですが、これは失敗でした。 ノイズフロアも上がってしまい、信号が埋もれてしまっていました。 混信もあり、過大入力になって信号レベルが大変動するので良いことがなかったです。 　...

海外のCubeSatはCubeSatkitの系譜で、PC/104規格の基板を採用している例が多い。 PC/104とは小型の産業用ボードコンピューターの規格のこと。デスクトップPCのマザーボードとして一般的なPC/AT規格との違いとして、PC/104は計測、制御、通信インターフェース等を増設するために、縦に基板を積み重ねられるようになっている。 　基板同士は連結ピンソケットを介して繋げられている。 　元々はPCのISAバスを連結するためのもので、規格名も104ピンのコネクタを使うことから来ている(らしい)。　現在はISAバスを使うものは少ないので、PCIバスを連結するものが多く、こちらはPC104-PCIやPCI104と呼ばれ、ISAバスとは別に基板間コネクタが指定されている。　PC/AT規格のマザーボードのように、ネジ穴、基板間コネクタの位置が規定されている以外は比較的自由で、様々なコネクタが横からつきだしていたり、製造元やアプリケーションごとにかなりバリエーションが見られる。 Pumpkin社のCubeSatkitは、PC104ボード資産を活かせるようにしつつ、主要なコネクタ接続にはPCI信号のコネクタを使用している。　規格準拠の独自ボードはISAのコネクタを実装しないものが多い。基板外形は上手いこと1Uの構造外形に収まるようになっていて、欧米の大学衛星ではほとんどデファクトスタンダードとなっている。  過去には、PC/104規格の産業用ボードコンピュータをそのまま搭載した例があったが、最初からCubeSat用に作られた基板のみの場合が大半と思われる。 　 CubeSatkit　サイト http://www.cubesatkit.com/ PCB外形 http://www.cubesatkit.com/docs/CSK_PCB_Spec-A5.pdf 　打ち上げ機会の増大により、参入、開発期間/コストの削減、信頼性の向上要求が増大している。   ただ、基板の規格はあくまでベースなので、分業体制を構築できないと特定企業のフルセットを購入しない限りメリットは薄そうだ。 日本では採用した所ってあるのだろうか…。 (番外編)　Original Standard　 (オレ オレCube規格) 本格的な利用は置いと...