毛虫計算機:Blog

 屋外にRaspberrypi2を設置してから、もう4年が経過していた。そんなに負荷をかけてないからか、SSHで定期的にメンテしていたけどSDカード不良になることもなくSDR鯖として動いてくれた。  いままでの屋外BOXは入れ物の選択、構造、気象対策については問題なかったといえるけれど、小さくてコネクタも増設できず、ちょこっと試したい装置を取り付けるにしても取り回しが悪かった。なので今回は箱を大型化し、不満点の解消に努めた。 設置性やコネクタ回りのハンドリングを改善 イーサネットHUBを設置 外部装置への電源分配機能 余ったスペースにボードコンピュータを設置 ボックス回り AC100Vラインは屋外用の防水延長ケーブルをそのまま箱に導くので、延長コードの先が防水容器になった形。  コンセント部はキャップ構造になっており、やや小さい外形でボックスに穴加工すれば、押し込むことで容易には引っこ抜けない構造になる。  内部のACタップの配線を固定したあとで、ボックスとコンセント部の隙間はシリコンコーキングで充填する。 タカチのBOXは内部のベースプレートも一緒に購入して、ここに穴をあけてタイラップで様々な部品を固定することにする。  内部の部品、ケーブルの設置基準は、簡単にベースプレートを取り外せること。（防水性にかかわる部品を除く） 縦置きとなるので、ケーブルは直下から取り出す。  下部のどこかにベントホールを設けておく。 完全密閉状態だとプラケースということもあり、一度侵入した湿気が逃げられず、気温変化の激しい日に内部が結露して故障する。  穴の場所は重力で水が抜けるような位置かつ、暴風雨で雨水が逆流しないような構造が良い。 ベースプレートの裏側などはおすすめ。設置場所によっては虫などの侵入を許すこともあり気を遣う。 足は屋外用マグネットベースにしたので、仮置きでもある程度固定できるようになった。  電源回り  ACアダプタまでは既製品の組み合わせで固めた。内部は短い延長コードと、USB電源付きの小型コンセントタップを設置。  限られた容積を有効活用できるような配置にする。  コンセントタッ...

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...

 日々の開発の途中、息抜きで多肉植物のための自動照明植木鉢を作っている。単体で卓上栽培できる全自動化が目標だ。 動機  多肉植物は、季節によって必要な日照量がかなり変化する。 また日本の多湿な気候ではかなりデリケートなものが多い。日照が少なければ徒長してしまうし、水の量を間違えても腐ってしまう。  水はスケジュールに従い、むしろ水やりしすぎないようにすればいいけれど、日照管理は窓辺など場所が限られてしまう。 そもそも観賞したいのに、窓辺に遠ざけるのも悲しい。  単純にLED灯で栽培する例はいろいろあって、多肉専用のおしゃれなLED照明（USB 5V給電）なども売っている。フレキシブルなLED灯を改造し、栽培灯の自作もしたけれど、手動で点灯管理する必要があり、一鉢しか育てられないため、株個体が増えてきた場合にその都度5V電源が必要になってしまう。 電源の問題はレイアウトの自由度に直結する。 システムのスケール問題を解決するには、初めから対応した設計が必要だ。 まずは、一株程度を植えられる容器を3Dプリンタで出力。個々のパーツをジュラコンスペーサで積み上げる方式。 コントローラは試作したAdafruit ItsyBitsy専用拡張基板を流用。単体で栽培時の環境モニタやリソース管理のために必要な拡張に対応している。 もともとデイジーチェーン方式のバス式接続規格の研究用にこしらえたので、この基板も多数の同規格の基板を連結することができる。システムとしては一つの通信バスでシーケンスを可視化し、異常なボードは電気的に切り離し、プログラムバスで一か所の接続点から全基板を書き換えできる。  ItsyBitsyボードにはもともとNeopixel駆動専用のポートが用意されていて、DMAで点灯制御ができる。 ただし、今回は複雑なパターンを点滅させるわけではない。色温度調節、輝度調整、点灯、消灯制御がメインだ。  スイッチも要らず、コントローラ一つでポットの数だけ照明をデイジーチェーンすることができる。スケーラブルなポットとして必要な要素だ。  サンプルを実行した結果ゲーミングPCのように虹色に輝く多肉植物というサイケデリックなものが...

天頂を通過するISS 380km分の航跡が写っている  国際宇宙ステーション（ISS) の可視パスを撮り始めた。  仰角が80°を超える好条件では、天頂付近でマイナス４等星近くまで明るくなる。 人々の暮らしの頭上を人類の宇宙基地が音もなく渡っていく。 第一宇宙速度で移動しているにもかかわらず、400㎞も離れると見かけの移動速度は航空機に近い。 参考：ISSの可視パスを出してくれる便利なサイト  https://www.heavens-above.com 可視パスでフィルタをかけ、予報の中で仰角が50度を超える好条件な日を狙うと良い。  三脚に設置したカメラでこの軌跡を撮るにはいくつか方法があるけれど、お手軽なコンポジット撮影を試みた。  Nikon1 J5に1 Nikkor 6.7-13mmを付けて待ち構える。 この機種ではインターバルは最短で5秒、インターバルが遅延しない最大の露出時間は2.5秒となる。 換算18ｍｍだと地平線から天頂までを映せるので、到来方向の空にカメラを向け固定し、撮影してみた。 撮影後は比較明合成をして完成。 11月21日  最初の撮影は光害カットフィルタ(kenko スターリーナイト)のみでの撮影。急いだためピント出しに失敗したが、明るい点光源が強調され、ソフトフィルターと同じ効果をもたらした。拡大しなければ問題ない 1月21日  プロソフトンAを入手したのでピントを出してから撮影。時刻的にはほぼ同一なのに、季節変化で空が明るくなっているのが分かる。 2回のパスを比較すると以下のようになる（Orbitronを使い、当時の軌道元期で比較）。 1月のパス軌跡がかなりまっすぐ。 軌道の途中から赤い線になるのは、地球の影に入ったということ。 この日は天頂通過後に日陰に突入した。 直前、ISSの反射光が夕焼け色に赤く変わり、あっという間に消えていった。低軌道衛星の夕焼けは短い。  合成した画像の個々の破線は、2.5秒間にISSが移動した距離も表している。軌道速度は秒速7.66kmだから、露光する間にISSは約19㎞移動している。  眼で追う場合、地平線近くで...

 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...

Coreiを積んだノートPCは重たく、冷却ファンの音が意外と大きい。ということで最近は型落ちのAtom x5なタブレットPCを携行している。  中古で手に入れた富士通のQ507/MEは、10型でフルHD、デジタイザと軽量キーボードがついていて、フルサイズのUSBが2ポートついている。  電源キャップ破損固体なので無効だけれど、一応防水、防塵の機種だ。  1代古いQ506/MEのカスタムモデルは一時期大量に出回っていたので有名だ。Q507と506を比べると、ただのマイナーチェンジかと思いきや、底部のアクセサリポートを除いてUSBポートの配置などが全く違って興味深い。 Atom x5-Z85XXを搭載したタブレットや2in1はたくさん出回っているけれど、どのメーカーの製品であっても長期間のスリープ後などに起動すらしなくなる不具合を抱えているようだ。  バッテリを切り離し、電源を完全に落とさないとこのループから抜けられないため、機種によっては対処法が無いものがある。  この機種はハードリセットスイッチがあるため、復旧は簡単に行えるが、初めて直面したときはヒヤヒヤした。  軽量でファンレス。文章を書くにはとても良い。  ストレージサイズが64GBしかないけど、回路図CADとVisualStudio Code、IDEを少々入れて、Dropboxのスマート同期を有効化する程度ならそんなに問題にならない。  Live USBを走らせる  Linux環境という点では、WSLを動かすのはAtom x5レベルだと結構厳しい。VM運用もあまりしたくないので、Raspberry pi Desktopを Live USBのまま使ってみることにした。  ハードウェアとしては、USBメモリを優先的に起動するようBIOSで設定するだけだ。  フル規格のUSBポートが2つあるので、つけっぱなしでも支障がなく使いやすい。  Live USBだと、Atom x5タブレットでもオーディオを除けばほとんどの機能がそのまま使える。  なお、SSDを消去してクリーンインストールする道を選ぶと、ドライバや画面設定回りで修羅の道が待っている...

前の記事 からだいぶ時間が経ってしまった。 時間は常にDIYに味方する。画面の検討を再開すると、WAVESHAREからいくつか新しいディスプレイが登場していた。 https://www.waveshare.com/product/5.5inch-hdmi-amoled.htm この5.5inch AMOLEDディスプレイをAliexpress経由で購入してみたので、筐体の設計のために仕様を確認してみる。  新型は従来と比べ、タッチスクリーンが静電容量式になり、USB接続になって汎用的な利用が可能になっていた。 従来と比べて操作性や画面品質は圧倒的に良くなっている。 付属品はRaspberryPi固定用のスペーサ、Raspi用HDMI,USB端子、そして短いHDMIケーブルとmicroUSBケーブル。  汎用的なマシンにつなぐ場合でも困ることはなさそうだ。 有機ELパネルなので、画面焼けを防ぐためにスクリーンセーバー設定やディスプレイ点灯時間の制限などを忘れないようにしよう。 Raspberry pi3を搭載する このモニタはmodel Bの基板に合わせてHDMIコネクタやUSBコネクタのアダプタが用意されている。以前のモデルと違って裏返に固定するのでGPIOは丸ごとアクセス可能だ。  注意点としては、拡張基板を固定しようとして、なべ小ねじの代わりにスペーサを立てようとすると、真下のスペーサ高が4ｍｍしかない関係でネジ穴が浅いこと。  ディスプレイは解像度を変更すると画面表示できないケースが多いので、FullHD固定のまま、RaspiConfig でピクセルダブリングを選択することで解決した。 （メニューサイズはMiddle） 実質960x540になってしまうけど、それほど不便ではない。 スクリーンキーボードを導入してみる。 Onboardというアプリをインストールして常駐させるとほぼスマートフォンと同じ文字入力環境が実現できる。  静電量量タッチパネルであれば文字入力もそれほどストレスが無い。プロジェクトを寝かせていた2年の間に、UMPCを消滅させたUIが部品としてDIY世界に降りてきていた。  ディスプレイの高機能化は好都合でも...

 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。 ...