毛虫計算機:Blog

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ロケットの港街

内之浦肝付町への出張の間に撮りためた風景写真を幾つか｡ここでは､地元から飛び立っていったロケットや宇宙機たちの似姿が､日常風景に溶け込んでいた｡街のすぐ近くにある叶岳は､麓から展望台まで555段の階段が整備されている｡高所に引き寄せられる習性があるため､オフの日に登ってみることにした｡最後のあたりはとても急峻になるので､疲れて足を滑らせないように慎重に登る必要があった｡日頃の運動不足が祟り､だいぶ心臓にダメージを負いつつ展望台まで登りきると､よい眺めが待っていた｡小さな湾を一望できる｡ (展望台のこの雰囲気は､一人だとちょっと眩しすぎる･･･) 国民宿舎の裏手､立派な松の防風林を抜けると､簡単に海岸に出られる｡冬ということもあり､散策していた間はほとんど人を見なかった｡寄せては返す波頭の立てるリズムに精神を同調させながら､海岸の終わりまで行って戻って40分ほど｡人工光も少ないので､月の無い夜は暗い星までよく見えた｡雪国で育ったので､冬の星空を眺めているのに､手足が凍りつきそうな寒さではないことが新鮮だった｡波打ち際でちょうど極大になった流星群を観察してみると､輻射点から淡い流星が放射状に飛び出し､絶えず降り注いでいるのが見えた｡薄曇りの夜だと､雲が鹿屋市から漏れる灯に照らされているのがわかる｡砂浜といえばフィールドテストということで､休みの時間には持ち込んだ独立電源モジュールを何度かテストしていた｡砂の上に置いて､海岸に流れ着いたセンサといった物語を思い描きながら､この地で手を離れ､白煙を空に描きながら軌道上へ旅立っていった納品物のことを考えたりしていた｡

計測器を繋ぐ

ここ数年､設計した基板の通電検査､動作電流デバッグ､アナログ部の検査のため､いろいろなベンチトップ計測器を導入してきた｡必要に応じて実績解除していくのは楽しい｡振り返ると､8年前の計測環境といえば､秋月のP-10とクリスタルイヤホンだけだったなぁ｡ (UART信号の有無を音で確認していたあの頃) ラックの構成計測器 Agilent(Keysight) 34401A 6桁半マルチメータ最初のベンチトップレンタル落ち品を計測器ランドで入手 Agilent E3642A プログラマブル50Wシングル電源オークションにたくさん出ていたので､1万円台で入手｡ファンの風切音がうるさいが性能は問題なし｡負荷変動の急峻な回路でもちゃんと追従してくれている｡ ADVANTEST R6142 直流電圧電流発生器オークションで入手｡アナログ回路のリファレンスとして利用｡届いてしばらく出力をモニターしてみると､初日はかなり値がドリフトしていたが､そのまま2日ほど通電していたところ､変動が収束し､カタログスペックを満たすようになった｡長期間未使用だったのが原因だろうけれど､コンデンサ周りか､リレーの端子に酸化膜でも形成されていたか･･･制御機器 Shuttle DS47 (Windows10) 貰い物のデジタルサイネージ用ファンレス機｡物理的なポートが豊富｡メインのデスクトップからリモート接続している｡アジレントの筐体の横に差し込んである｡途中までは一部の機器だけRS-232で接続していたが､最終的にUSB GP-IBアダプタと､15cmのGPIBケーブル2本を購入し､3台同時に接続｡ CPUはSandy世代で非力なため､純正の計測統合環境だと動作が重い｡ということでPyVISAも導入｡ R6142だけはIDの設定に手こずったけれど､何度か変更しているうちに､コマンドを受け付けるようになった｡これでPythonスクリプトを書けば､GPIB...

PIC32MZ基板

趣味用にPIC32MZ 144ピンパッケージの試作基板を起こした｡最近は秋月でも石単体で取り扱いがある｡最安値のPCB製造サービスをつかうため､5x5cm 2層基板で作成｡送料含めて8ドルくらいで届く｡残念ながら回路図上で､10箇所のうちの4箇所､VCCとVSSを逆配線してしまった｡逆接箇所は足元のパターンにカプトンを張って絶縁し､外周配置のパスコンを起点に0.1mmのUEWで交差接続してリワークしている｡回路図シンボルの端子配置を実体と同じ配置にするときは､VDDとVSSの取り違えに注意しないといけない｡こうしてチェックリストが更新され､趣味基板上のミスも減っていく(はず) 仕様･実装クロック 24MHz(OSC)､32.768kHz(OSC) ･6ch UART(うち1chはRS422ドライバに接続) ･RS422ドライバ(EN制御可) ･内部SPI (microSD, SPI-FRAM) ･内部I2C (MPU-9250) ･外部I2C,SPIポート(オンボードとは独立したポート) ･USB-host ･CANドライバIC x 1ch ･UART1ch(3.3V)､USB5Vで電源制御(バススイッチx2) ･16ビットパラレル入力(PMP) ･ADC8ch以上､GPIO(SH 20p)､PWM 6ch ･Vref: 2048mV 外付け･LED x2 大半のバスはPPS上の割当なので､MPLAB Harmony上で予め設定している｡ 2層でGNDプレーンをあるていど確保するため､パッケージのポート配置に逆らわず､最短でコネクタに逃がす｡ SHやGHなどをそれなりにカシメられるクリンプ工具(PAD-11)を導入してあるので､ハーネス自体は作り放題｡セカンダリオシレータ(32.768kHz)の低速クロックまでXTじゃなくてOSCにしたのは､現行リビジョンのエラッタ回避のため｡それほど大きさも変わらなくて消費電流もμAレベルなので､容量の調整の手間を考えるとこれで良いかもしれない｡ピン数の多いパッケージなので､たくさんのバスを引き出す設定にできて楽だった｡ピンが少ないと､PPSの設定...

FLIR ONE proを試す

熱源が恋しいこの季節､ FLIR ONE pro (iOS版)を入手したので､安価なサーマルカメラの使い勝手を試してみた｡ここ1年ほどゴツいケースに目覚めて､CATが販売しているiPhoneケースを使っている｡さすが､FLIRを内蔵したスマートフォンをだしているだけあって､あつらえたようにピッタリ｡第三世代のFLIR ONEはコネクタの高さをネジで調節できるため､この分厚いケースにも直に取り付けることができた｡ケース厚はおよそ4mmほど許容できるようだ｡ Proはノーマル版と比べて値段が張るけど､-60℃から150℃､0℃から400℃の2つの測定レンジが選択できる｡動作はやや遅延が大きく､頻繁にキャリブレーションが走る｡内蔵電池の容量は少ないので､こまめな充電が必要そうだ｡ PIC32MZの試作基板｡ 2層基板なので熱分布がけっこう偏っている解像度のおかげか､マイコンのパッケージの発熱をみると､ダイを載せるプレートと､対角に伸びるフレームが放熱ポイントとしてうっすら映るのがわかる｡パンフォーカスなのであまり期待していなかったけど､基板の熱分布をみるというのも楽しい｡アイドル中のRaspi3 はんだごてが光る犬も光るソーラーパネルも光･･･光っちゃってる真面目な業務領域としては､ソーラーパネルのメンテナンスによく使われている｡上は一部に影が落ちたセルが発熱している様子をとらえたもの｡ホットスポットとよばれる｡発電されたエネルギーが熱になっているわけで､セル1列分の電力が無駄になっているし､加熱が劣化を早め､最悪火災につながることもある｡冬は太陽が低く影が落ちやすいので､日照量の減少だけでなく､近辺の柱などの影が発電能力に与える影響も大きい｡ Proではただの熱画像のみを表示することもできる｡取り込んだ元画像はVGAまでアップコンバートされていた｡ Proの出力画像は複数のデータが同梱されているので､以前のバージョンの出力ファイルから､個別にデータを取り出す例を見つけることができる｡ ...

独立電源の実験#3 動作テスト

ガーデンプローブ秋は深まり､日に日に昼が短くなっていく｡ひまわり8号リアルタイムウェブをサブモニタに映し､自動更新で地球の変化を眺めながら作業している｡静止軌道から眺めていると実感するが､電力収支を維持する上で､地上での太陽光発電は宇宙空間よりも不安定だ｡秋分を過ぎ､もうじき冬至に向かってまた地球の影が傾いていく様子が見えるだろう｡地軸の傾きと気象により地上の日射量は大幅に変動し､昼と夜のサイクルは12時間前後と長い｡今年は曇ってばかりだった･･･｡地上での平均的な発電量は､地球の公転軌道上の1割ちょっとまで落ちてしまう｡もうちょっと太陽系視点で見てみると､太陽定数が1割ちょっとまで落ちるというのは､火星以遠の小惑星帯の公転軌道まで遠ざかるのと同じだ｡さて､デジタルサボテンこと独立電源システムもある程度インターフェースが生えそろってきた｡近距離のハウスキーピングデータとコマンドの送受信のために､TWE-Liteを内蔵し､GPS､長距離ビーコン用とあわせて､3種類のアンテナが搭載されている｡単3電池駆動タイプも用意地上で連続して安定稼働させる場合､1日分の充電で数日間稼働できる要求仕様がベースラインになる｡その観点からしたら､このサイズでは高負荷のタスクは昼間だけという中途半端な位置付けになる｡試験機としては､蓄電系が小さくシンプルなほうがやりやすい｡ソフトウェアによる電力管理の試運転で､2日ほど透明な保存容器に入れて密封し､窓の外に放置してみた｡太陽電池は300mW出力のものを1枚だけ取り付けている｡下記のグラフは受信したデータから電圧履歴と動作モード遷移を抜き出したもの｡天候は1日目の昼間は曇り｡夜は雨だった｡二日目の昼は快晴｡建物の北西側に設置しているため､午後までは直射日光が当たらない｡小容量のほうは日照状態で電圧がかなり左右される｡副作用として2つのキャパシタ間の電圧比較だけで太陽光発電中かどうか判断できる｡動作モードは4つ用意した｡大容量キャパシタの充放電系統切り離し､小容量キャパシタ駆...

miniVNA tinyでアンテナ特性を測定

いろいろなアンテナを自作していくうえで知りたかったのがVSWRやリターンロスといった特性。校正済みの測定器を使える環境に出入りさせてもらっているけれど、やはり手元で実験しながらエレメント長の調節などをしたい。特にサブGHz以上になってくると調整は測定が前提になってしまう。 USB接続のVNAを探してみたところ、miniVNAシリーズというものがあった。キャリブレーションキット（オープン、ショート、50Ω）反射特性と伝達特性計測のほか、信号発生やケーブル損失の測定などもできる。 miniVNA tinyでは3GHzまで計測できるので、自分の利用目的に合致していた。アッテネータを付けてもらい、代理店から購入。マニュアルも充実しているので、特に迷うことはなかった。（Aliで見つかるものはコピー品らしい）自作アンテナ測定（反射特性の計測）自作の430M帯のターンスタイルの特性を見てみる。いつも屋上のSDR受信局につけていたものを再整備を兼ねて外した。 MMANAでのシミュレーションをもとに無調整で作ったけれど、それなりに特性が出ていた。スミスチャートを見ると､円偏波特有のハート型が確認できる(ちょっとズレているけど･･･)｡アンテナ測定は周囲の金属や人体でかなり特性が変化するので、できるだけ何もないところで測定する。スキャン速度を高速にして、荒い解像度でフリーランさせて手や金属を近づけたりすると、特性が変動する様子が観察できる。伝達特性の計測アッテネータの特性を見てみた。10dBと20dBのアッテネータを組み合わせてみてみたが、ちゃんと30dBの通過損失が測定できている。なんといっても持ち運びやすいので、出先の実験などでアンテナやRFケーブルのチェックに役立ちそうだ。

独立電源の実験#２　

夏といえば、統合試験と環境試験が立て続けに始まる季節。発生する怪奇現象（不具合）を退治し、スケジュールで肝試しを行っていたら、いつのまにか夏は終わってしまった… その脇で、前回手配線した独立電源試作機の実験結果をもとに基板のアートワークを行い、新型OBC基板と電源基板、化粧板をelecrowに発注。 KiCADのボードをVRMLで出力すると、Windows10の3Dビューアで簡単に表示することができる。 5㎝角以下だと最安値になるので、試作にかかるコストはどんどん下がっている。もう手配線はよっぽどのことがないとやらなくなってきた。 OBC644-10D rev:E OBC基板もバグ修正と端子増設でバージョンアップしている。・SPIとFTDI配列を統合し、GPIO2つとシステム電源電圧（3.3V）出力端子を追加。外部基板のIC(デジタルセンサやレベル変換、バススイッチ)にもシステム電圧が必要だったのと、UARTとSPI用の制御用端子として新たにGPIOを引き出した。 ATmega644のGPIOピンをすべて利用できるようになった。 https://github.com/kentN/OBC644-10D 拡張基板スタック OBC644用の拡張基板だけど、ピンヘッダ継ぎ足し地獄は無駄に階層が増えてしまうので、2層基板を2枚重ね合わせてみた。疑似的に４層基板となる。貼り合わせる面にクロストークが心配な配線は避けよう。　裏面はSPI-ROMが2つ乗るので、そのエリアを避けて基板外形を設定。　OBC644基板は１mm厚、拡張基板は0.6mm厚で発注していて、張り合わせれば1.6mmの標準の厚みとなる。　2つ重ねてピンヘッダにはんだ付けするので、貼り合わせでシビアな工程は特に無い。今回は試しにu-bloxのMAX-M8Qと、マイコンの書き込み用に基板対電線コネクタ（GH5ピン）を搭載した。単体でGPSロギングにも使えるだろう。アンテナはU.FLコネクタを設けて、外部から引き込む形にした。電源系統＆構造体手配線プロトタイプとほぼ同じ構成の電源系統とした。太陽電池は2系統入力可能。　キャパシタバ...