毛虫計算機:Blog

UMPCもどきの2つ目の制作記事 からまた半年が過ぎた。  その間に、RaspberyPi4が国内入手できるようになっていた。が、電力設計などでまだ扱いづらいところがある。アイドル状態で結構温かくなるサードパーティーのヒートシンクを触っていると、専用のPMICが無いRaspiの弱点が目立ってきたように感じる。  今回はBT接続の小型キーボードのデッドストック品の入手をきっかけとして、唐突にWaveShareのHDMI接続5.5インチOLEDモジュール（Raspi3用）のフレームを作成した。  その流れを生かし、ハンドヘルド端末として骨組み構造をプロトタイプしてみた。 始まり  中古で手に入れたキーボードはエレコムのTK-GMFBP029BKという製品。 日本語46キー配列。2012年にiPhone向けの英語配列モデルと同時に展開され、手持ちでライトなチャット入力用途とされていたもの。電源は単四電池x2なので経年劣化は無い。  これが5.5インチOLEDディスプレイと横幅がぴったりだったので、フレームをつくってハンドヘルド端末を組み立ててみることにした。 5.5インチ HDMI液晶について  手持ちの5.5インチディスプレイはHDMI接続、かつタッチ部はUSBなので接続対象を選ばないが、基板に直に組み付けられるのはRaspi3系統だけとなる。今確認すると、   Raspi4にも対応し、ケース付きになっている後発品も併売されている。 3Bと４Bを買えばすぐわかるけれど、両者はHDMI端子もだが、LANとUSBコネクタの配置まで異なっており、3B用のHDMI液晶キットは4Bではそのままだと使えないので、購入時には注意だ。 https://www.waveshare.com/product/displays/lcd-oled/lcd-oled-1/5.5inch-hdmi-amoled-with-case.htm 拡散されるとは思ってなかった写真  フレーム側面にキーボードについていた展開式カバーを模擬した固定ヒンジを設けた。 フラットなキーボード端末を目指していたので、特に折り畳み機構は設けなかった。 バ...

 Adventurer3を導入して4か月が経ち、5月に入ってからPETGフィラメントを使っている。PLAと似て匂いは無く、やや柔軟性があって加工しやすい。  テーブルの傾き テーブルが手前から見て右奥に向かって斜めに傾いており、特にPETGになると右奥の1層目が定着せずはがれるようになった。右奥まで使う広い造形だと、はがれて定着に失敗する。  右奥のプレートの下にアルミテープを斜めに張り付けて、奥に向かっての傾きを調節すると、PETGで10x10㎝を超える板状の造形も成功するようになった。 傾きなどは一度補正できてしまえばその後はしばらく無調整で使える。数値的に調整したいので、ダイヤルゲージを買って水平出しをしようと思う。  PETGのパラメーター調整も済んだので、150ｍｍ^3のプリントエリアを生かせる構造物として、CubeSatの１U規格構造のモックアップをモデリングしてみた。 家庭用の3Dプリンタには１Uサイズがちょうどよい。  分解して持ち運べるように、M3の六角ナットをはめ込み、各面のパネルを皿ねじで固定する組み立て式にした。Z面(上下)には前回の記事で作成した5㎝角基板用フレームを固定できる。  印刷時間は、メインのY＋レール面が3時間半、X面が1時間半、Z面蓋が3時間 3種6面でだいたい16時間かかった。 最小板厚を2ｍｍとしているのだが、もし壁の内部を充填したらもっとかかるだろう。  お仕事では3Uをよく目にするけれど、自宅のテーブル上で１Uサイズを組み立ててみると、これはこれでかなりの大きさがあると感じる。 20年前にこの体積を埋めていた通信機や基板群はどんどん小さく、高性能になっていった。構造規格は変わらないけれど、いまや立方体形状は、観測機器のためのサイズや発生電力を考慮した2U以上の実用衛星の方向か、薄く重箱のようにスタックされたテレメトリセンサの方向への岐路にある。  回路部品実装と構造積層を同時に行って、構造と回路基板の境目を無くす方向も面白いかもしれないなぁ… と、実物大の構造を手に取って考えたりするのであった。

 まとまった空き時間ができたので、プロトタイプ用のフレーム構造を製作していた。試作のお供、3Dプリンタの存在もあり、思いついたアイデアが間違っているかどうか、数十分待てば結果が分かる。  通信機を備えた遠隔システムのプロトタイプなので、HILSを構築するにしても、構造として統合したまま全機能の検証作業ができると良い。アプリケーションが決まっていれば、便利なSoCを使って基板一つに全機能を落とし込むのもたやすい時代だけれど、高性能なSoCやMEMSは大規模な需要のお零れなので供給期間は短く、依存性を下げて乗り換えやすくしておかないと小規模では割に合わない。 要求は以下のとおり。 ・供給期間は最低5年くらい ・素早くテストしたい ・コンポーネントをとりかえて検証したい  基板をスタックしていく構造で、基板サイズは5㎝角にする。 最近は10cｍ角の基板でも最低価格で製造できてしまうのでコストメリットは減少しているけれど、基板面積が限られているほうが基板一枚に載せる機能を限定できてよい。 OBC基板と基板カバー ターゲットとして5㎝角で設計した32MZ基板を選択  基板間の電気接続は、ピンヘッダをやめて構造依存性の少ないハーネス接続とした。  デメリットとしてはハーネス加工と圧着作業がはんだ付け同様、専用工具や練度を要する作業であることが挙げられる。   基板間の配線と圧着作業は少ないに越したことはないので、 デジタル接続による配線本数の削減や、クリンプ済みリード線のバルク買いなどを活用していく。 コンポーネント例 通信機基板 OBC基板と通信機基板を連結した例。組み合わせが決まっているのならば、基板間ピンヘッダによる接続で完全に固定するのもあり。 実験用バッテリホルダ キャパシタバンク 5V 150F 光学系と撮影テスト 始めの頃は、Arducamモジュールのテストベッドとしてフレームを作っていた。光学系の種類によっていくつか構造部材を設計し交換する。 特に望遠レンズを固定し、屋外でテスト撮影するときに役立った。 Arducam 5MP と ESP8266の組み合わせ。 ...

CAL.4809のためのケースを設計してみた記録｡  21世紀のかまど｡ マインクラフト感がある｡ 思考する速度で試作したい  3Dプリンタを導入した｡ 個人的に初めて3Dプリンタ造形物のデータを作って､出力してもらったのが2012年頃だったので､すでに6年もの歳月が経っている･･･｡ 自己所有する機運が高まるのにだいぶかかった｡ どうもハイプ・サイクル的な波が落ち着いた頃に導入する傾向がある｡  いろいろ検討してみた結果､今年出た新型､Flashforge Adventurer3に決めた｡ 完成品で箱なので､机の下に設置しても大丈夫なのが決め手｡  動作音は静かなインクジェットプリンタと炊飯中の炊飯器のファン音を足して二で割った感じ｡ 静音を謳うだけあってほとんど気にならない｡  Z軸キャリブレーションだけで快調に動いている｡  高速試作環境のために導入したわけなので､Fusion360に慣れる目的でCAL.4809の外装を試作してみた｡ 3Dモデリングも久しぶりだが､割と覚えていた｡  基板部分のデータはKiCadからエクスポートしたSTEPファイルを取り込んだ｡ その外側にケースを作成する｡ 外装は基板外形を1mm拡張して､壁の厚みを0.8mmとした｡  前後はNATOベルトを通すための隙間を設けている｡  側面はボタン､IrDAポートのための加工を行った｡ ボタン部は素材の弾性を使う｡ ケース自体は装着を考え､下部の時計用ベース基板に固定するための爪を側面に設ける｡  上のCAD図は既に5回くらいのバージョンアップの後のもので､最初はボタン部などの造形をせず､外形だけでプリントして検証し､徐々に細部の造形に移っていった｡ 単純な造形なら30分ほどで出力できる｡ 彫り込みというか刈り込みというか､とにかく手元にプリンタが無いと試行錯誤ができない｡ 途中から出力方向をひっくり返した｡ ほぼサポート材 モデリングの過程で出力して確認するサイクルを経て､最終的に一番精密なモードで1時間半かけて出力した｡ ラフトを剥がすのに便利な 時計のコジアケ｡ 買ったけど時計を全然こじ開けてない...

あけましておめでとうございます。 宇宙機お絵かきと題して宇宙機をモデリングしてきたけれど、さすがにGoogleSketchUpだとフォトリアリスティックにも限界があるので、Shade12にモデルデータを取り込んでレンダリングすることが多くなってきた。　 Shadeだと色々と可能性が広がるので、試してみたかったことの一つが地球の3Dモデルを作ること。いままでまともな画像を使って来なかった。がこれからはそれなりの背景を作ることで、宇宙機のモデリングも向上せざるを得なくなる作戦?だ。 色々と文献を漁ると案外簡単そうなので、適当に作ってみた。 だいぶ青っぽくなった。地球のモデリングは作者の地球観が出ますね 基本的には、任意の大きさの球体にテクスチャ(地表、海面/湖水面、バンプ、雲)を重ねて、いくつか反射に関する設定を行なっていく。　上の画像はまだパラメーター調整に改善の余地があるような気がしている。 オブジェクトは3つの球(地球表面、雲、高層大気)で構成されている。大きさは実際の高度差を意識して少しずつ違う。 3つそれぞれにテクスチャ、反射、透過設定をする。 地球表面は、テカテカ反射しない大地と、太陽光を反射する水面とで光沢と反射率を別に設定する(そのために白黒の海面マップを使う)。 山岳地帯などの凹凸はバンプマップを適用することで、大陸の凹凸が表現される。 雲レイヤは、2つ目の球体(地球表面の球体より少しだけ大きく作る)に貼り付ける。黒背景は透過する設定にする。　ちなみに配布されていたテクスチャは、地表と海面を見せるためか雲量は控えめだ。実際に近づけたい場合は、もっと増やされたマップを用意するといいかもしれない。 最後に一番外側の球体を作る。テクスチャはなく、半透明にして拡散反射光を青色にすることで、直下の雲と地表面が大気圏を通しているかのように見せる。 テクスチャを提供するサイトはいくつか見つけた。NASAの観測データを加工したもののようだ。 今回は下記のサイトのデータ(8Kサイズ)を利用している。　 http://www.shadedrelief.com/natural3/index.html ISSで撮影された画像などを参考に、もっと実際の見た目に近づけてみたい。　まずは海の色からかなあ・・・　もっと黒っ...

QFHアンテナは半球状の領域でまんべんなく電波を捉えることが出来るので、衛星のように移動して偏波面の変化する電波源を捕えるには丁度よいとされる。( 自作してみた記事 )NOAA衛星の気象ファックス画像を受信するのに使われるけど、実はNOAA衛星本体にもこのアンテナが搭載されてたりする。 いつものように、衛星そのものに載せてみたらどうなるのかということで、モデリングしてみたものがこちら。 430M帯で設計するだと、ギリギリCubeSatにも搭載できそうな大きさになる。 螺旋状のエレメントが飛び出す形　びっくり箱方式 十分にかっこいいが、 (某衛星に似ているのと) 姿勢制御は面倒なので沿磁力線制御のみとしたい。このままではアンテナ側が地球指向するための制御が必要になるが、簡単さを求めると姿勢制御は永久磁石くらいに留めたい。となれば解決法は一つ･･･ DNA! かくして、上下面から飛び出したQFHアンテナにより、只者ではない外見と無指向性を手に入れた。残りのスペースで衛星の動作を行わなくてはならないけど、最近は1Uでも設計次第でかなり空間が余るというから大丈夫だろう。 そもそも、ほとんどのCubeSatはモノポールアンテナやダイポールで済ましている。こうした単純なアンテナは方向によって送受信感度が落ち込むポイントが生まれるのだが、そこは地上局側を高出力/高感度にすることで、感度が落ち込んでも十分通信可能な回線設計がなされている。 ちいさな衛星にとって、QFHは採用するほどの利点があまり無かった(完) (見た目以外に)無指向性を獲得して得られるメリットとしては、衛星の姿勢を考慮せずに済むことと、地上からほぼ一定の感度で電波が得られそうなことだろうか。　電波強度を測定するのに向いている気がする。　たとえば、世界中の430MHz帯の電波強度マップを作るといった業務が行えそう。それから気象ブイ等のテレメトリ収集だろうか。　アンテナそのものがミッションになるような用途だ。 以上お絵かきでした。