毛虫計算機:Blog

1mの真鍮パイプ(Φ=3mm)を2本使って作れるVHF用クロスダイポールアンテナ｡ ISSの周波数にあわせて､145.8MHzでMMANA上で最適化をかけたところ､1mのパイプ2本を折り曲げるだけで作成できることがわかった｡ 材料削減と製作の手間軽減につながる｡ 真鍮パイプは524mm /476mmとなる位置で直角に曲げる｡ 万力に片方を固定して､管が潰れないようにゆっくりと曲げた｡ 配置は同じ長さの辺が一直線に並ぶように配置し､給電点に繋ぐ｡ VHFだと､1mを超える大きさになるので､今回は秋月のハーフサイズのC型基板に錫めっき線で固定して､基板用のBNCコネクタをハンダ付けした｡ 基板はもう一枚使って､化粧板にしてみた｡ 感度は問題なし｡ VHF帯のAPRSビーコンで試しても､拾ってもらえるようになった｡ この場所だと付属のホイップアンテナではたまにしか通らない｡ 何度かテストしたら､受信局に接続して運用をはじめたい｡

宇宙開発ゲーム Kerbal Space Program(以下KSP)には､イオンエンジンがある｡ キセノンタンクと電源があれば､やたら⊿Vを確保できるので､惑星間航行にはおあつらえ向きだ｡ 問題はTWRが低いのと､割と電力を必要とすること｡ とはいっても､単体でMinmusレベルの天体に着陸するには十分なパワーを持っている｡  公式のサンプル機体のひとつに､イオンエンジン探査機が含まれている｡ RTG2本が電源で､最初の頃はフルスロットルだと直ぐ電力が尽きるので使えなさそう､と思いこんでいたが､単純に電力が足りないなら推力を絞ればいいということに最近ようやく気付いた｡  スロットル15%ほどであれば､キセノンが尽きるまで推進し続けることができる｡ 惑星等の影にはいっても加速を続けることができるので､太陽電池よりも使い勝手が良かった｡  いずれにしても､噴射中はゲーム内時間を操作できないので､イオンエンジンを運転しているとかなりの時間が必要になる｡ 試しにサンプル機体からバッテリを外し､低軌道から連続運転してみた｡軌道進行方向へ姿勢制御しつつ噴射し続けた結果､30分で(Kerbalの)第二宇宙速度に到達した｡ TWR1超えの液酸エンジンを選べば2分程度で終わる工程だけれど､かなり現実離れした性能をもっている｡ キセノンタンクは大型タイプもある｡ どうせならフルスロットル可能な電力を確保したい｡ 簡単に作ると下のようになった｡ ステーション向け大型太陽電池アレイを取り付けたもの｡ KSPの太陽電池は､設置型と展開式にわけられる｡ 小型展開式は設置型パネルを6枚並べた面積をもち､設置するだけで太陽を自動追尾してくれる｡ 大型の展開パネルは上の写真のとおりで､一基だけで有り余るエネルギーを発電してくれる｡ 便利ではあるが､ロマン成分が足りないので､パネル選択をこだわってみた｡ V1.1のイオンエンジン一基はフルスロットルで､6枚パネルx4程度の電力を消費する｡ 惑星間では太陽と推進軸は垂直に位置する事が多い｡ 今回はパネル角固定縛りで設計してみた｡ 惑星間をゆく探査機は､太陽に盾を向ける騎士みたいなイメージを勝手に抱いている｡ 打ち上げ機 3段式 V1...

依頼を受けて､各種試験用に簡単なテスト用電源供給回路を製作｡ アプリケーション ･機器動作試験､遠隔制御 ･バッテリーテスト 要求 ･多チャンネルを個別に計測､ONOFFしたい｡ ･数百mA程度までを高精度にモニターしたい｡ 仕様 ･16チャンネル 電圧､電流計測 電圧0～36V(1.25mV/div) ±3.2A (0.1mA/div) ･16チャンネル スイッチ制御 電圧は16V程度まで インターフェース ･配線は40Pフラットケーブル､MILコネクタを使用｡ ･TIのPch FETを I2C GPIOエキスパンダ(MCP23017)で制御 ･ハイサイド計測はストロベリーリナックスのINA226キット(高精度タイプ)を使用 INA226は最大16個接続できる｡ (アドレス設定が必要)｡ ･制御と計測はI2Cのみで完結｡ 基板設計､組み立て ･はじめはまじめにINA226もバラで実装しようとしたが､2層では限界があった｡   →キットを縦置き｡ I2Cだから配線は束ねられるので､単線ワイヤで結ぶ｡ これで実装エリアを大幅に小型化できた｡ ･ピン配置はB基板と合わせてある｡ 一応スタックして連結していくと､もっとたくさん繋げられるかも｡ ただし､I2C系統はボードごとにバスマルチプレクサなどで分離する必要がある｡ MILコネクタとフラットケーブルを使えば､一つ一つ配線する手間も省け､ハーネスの信頼性も確保しやすい｡  実装の都合で､各chのLEDはシャントモニタの下流に取り付けることになった｡ 10kΩなので数百μAの消費にしかならないけど､今回の構成だと一応レンジ内に現れる｡ LEDの発光の目視を含めて､供給系統の反応を見るためのセルフテストに使えて便利な一面もあった｡ I2Cバスのみで完結しているので､スイッチ､INA226ともすぐに動作確認を終えることができた｡INA226のアドレスを使いきったのははじめてだったけど､特に問題なし｡ シリアルをプロットしてくれるソフトウェアを使えば､リアルタイムにモニターすることもできる｡ 

高感度なUSBカメラをAliexpressで注文し､天文用に組み立ててみた｡ 搭載センサはONsemiのAR0130CSで､1.2Mピクセル カラーのバージョン｡ 普通のCMOSセンサに比べると､ダイナミックレンジや量子効率がかなり高い｡ ソニー製のセンサなどと共に､夜に強い監視カメラ向けとして人気のようで､センサ名で検索するといろいろな形態で販売されている｡ ボードカメラのモデルは40ドル程度で入手できる｡  同じセンサを搭載した望遠鏡用のカメラ/オートガイダーも存在する｡ 低価格な望遠鏡のカメラとしても幾つかのメーカーから出ているようだ｡  値段をケチるために筐体無しのものを選んだが､動作中は結構熱くなるので､放熱等を考えると筐体モデルのほうが良いのかもしれない｡ 消費電力は0.5W程度だった｡ タカチの小型ケースのネジ穴と基板のネジの配置がぴったりだったので､簡単に固定台をつくり､自撮り棒についていたスマートフォン用のホルダを使って､三脚に固定した｡ SharpCapという天文用のカメラ制御ソフトを使用して、キャプチャを行ってみた。UVC対応なので､特にドライバ等は必要ない｡ このカメラは露出時間を最大にすると、撮影間隔が1～2fpsに落ち､街明かりが飽和を起こす程度まで明るくなる。　iPhoneのカメラと比べると、数段くらい暗く撮影出来ている様子｡ ボードカメラでお馴染みのM12規格のレンズだが、Aliexpressでいろいろなレンズがみつかる。1000円以下のものは大半が車や監視カメラ用なので、解像度を考慮すると、Megapixel対応と謳うものがよさそうだ。素子面積は1/3インチなので、焦点距離と併せて画角を考慮すると良い。 魚眼レンズが多いけれど、空に向けた場合、広すぎると細かいディテールが失われやすい。 最近はGoPro用の高級(？)レンズも増えてきて、すごいお値段なものもあるけど､撮像素子が1.2Mピクセルなので、そこまで違いはなさそう｡  明るさはF2程度のものが大半なので、より明るいレンズを使ってみたいときは、CSマウントに交換するのも良い。どちらかというと､CSマウントのほうがピント合わせが楽で良い｡ aitendoでも...

過去の機種ということで､1万円代で購入できたPanasonicの防塵耐衝撃タブレット JT-B1 AndroidのバージョンはICS(4.04)だが､業務用のためか､細かい修正パッチは最近まで適用され続けている｡  発売当時のOSのままということもあり､レスポンスは良いが、時の流れはごまかせないので、特定のアプリのみを動かすということに割り切る必要はある。　ちょうど、初代Nexus7に背面カメラをつけたようなスペックだ。一応、RTL- SDR関連は動いた。  防塵耐衝撃ということで､大きいこと(8型タブレットを2枚重ねたくらい)､ 重い(500g級)ことは覚悟していた｡ あえて利点を挙げるとすれば､厚みがありベセルが広いので保持しやすいところ｡ そして物理的に強そうな見た目｡ また､電源コネクタとmicroUSB端子が別に用意されている｡　さすが業務用だった。 一つ困ったのが､待機中の電池の消耗スピードが早いこと｡ 最小限のアプリとバックグラウンドサービスにとどめても､1.4%/hのレートで放電があるようだ｡ 単純計算だと､待受状態で3日もたない｡ 無線関係をオフにしても､その傾向は変わらなかった｡ この原因は後ほど判明する｡ お約束の分解｡ 固定にはすべてY型のネジが使われているので､Y型ネジ用のドライバーを取り寄せた｡ 背面中央部にある蓋のネジを取り外すと､取り付けられたWWANモジュール(Gobi 4000系)が確認できる｡ 空間の余裕があるからか､WWAN対応PCと同じような構成だ｡ LTEモジュールにアクセスするなら､この4つのネジを外すだけよかった。 次に､本体を開ける｡ 筐体のつなぎ目はゴムパッキンが取り巻いている｡ メイン基板はすっきりしていて､主要パッケージはシールドケースに収まっており､マグネシウム筐体に伝熱シートで押し付けてある｡ 徹底的な放熱パスの作成がなされている｡ GPS､Wifi,BT,WAN関連のアンテナはフィルム基板に形成され､Pogoピンで基板から接続されるタイプ｡ アクセサリーポートの上側と､画面側の右上､NFCの読み取り位置の付近に設けられている｡　この2箇所は何かで覆わないようにしたほうがよさそう。　 GPSの感度だが、アプリで表...

電源の取れない場所で使えるように､電池式のコードレスはんだこてを導入してみた｡ FX-901  https://www.hakko.com/japan/products/hakko_fx901.html 少し前だと､ガス式ぐらいしか無くて､それはちょっと取り扱いが難しいので躊躇していた｡ セラミックヒーター式で､単3x4本で動くのでお手軽だ｡  新品のエネループを使用して､基板のハンダ付けをしてみた｡ 30分ほどの作業だったが､重たいのは別として､あまり電池式ということを意識することはなかった｡ コードレスということで､ケーブルを意識しないで済むのは新鮮かもしれない｡  ニッケル水素充電池だと､電圧が低いのでアルカリ電池よりもW数が下がるらしい｡ 最大温度がだいぶ変わるようだけど､基板の端子程度であれば､GNDパターンでも半田が溶けないということはなかった｡ 公式のPDFでは､もっと熱容量の大きな配電盤などの端子での比較が載せられている｡ (特徴データというPDFを参照) なお､ニッケル水素のほうが放電カーブが緩やかで､長時間作業できるようだ｡ 増殖している･･･ とつぜん砂漠の真ん中でハンダ付けする必要が生じる場合は､予備の電池とともに携行しておくと心強いかもしれない｡

RetroBSDというプロジェクトがある｡   http://retrobsd.org/wiki/doku.php 2.11BSDの組み込みマイコン向けの移植版で､MMUをもたないマイコンで動作させることが可能だ｡ 現在のところ､PIC32MXをサポートしている｡ 環境構築については､Ubuntu上でプロジェクトファイルをビルドすることができる｡ カーネルはPIC32MXに焼くHEXファイルとなる｡ ボードが幾つか登録されていて､使うボードに応じて基本的なコンフィグを設定する｡ あと､SDカード用のイメージがある｡ SDカードにはファイルシステムが入る｡ 自作ボードではLEDやSDカードのピン配置が異なるので､記法に従って､MAX32のカーネルコンフィグを修正してビルドしてみた｡ カーネルは､ボードのブートローダーを利用して焼くことができる｡ Windows上だと､コマンドラインから付属するpic32progで書き込むことになる｡ オプションによってはブートローダーを経由せず､PICKIT2などを使って直接焼くことも可能だった｡ ログイン画面 電源投入から数秒間待つと､ブートメッセージのあとで､おなじみのログイン画面が出て来る｡ UNIXなので､Cコンパイラまで搭載している｡ 実際にDhrystoneのベンチマークもサンプルに入っていて､ビルドして実行することができた｡ 80MHzで Dhrystoneをビルドして実行した結果 binの中身 TCP/IPまわりは有効化してないので動作しないものもある デバイスドライバを掘り下げるのは又の機会ということで､カーネルの設定で遊んでみた｡ デフォルトではPIC32MXの最大周波数の80MHzで動作する｡ 30MHzに下げたカーネルをビルドして動作させると､処理中に50mA アイドル時24mAという消費電流になった｡  最大周波数と比べればもちろん動作はもっさりしてくるけど､UNIX機としては160mW程度と､かなり省電力だ｡ 最近では､LiteBSDというプロジェクトも出てきた｡ MMUを搭載するPIC32MZ上で､4.4BSDを実行する｡  32MZはエラッタにビビってまだ使えてないけれど､時間があったら動かしてみ...

数年ぶりにメモリ増設とグラフィックカードの更新を行った｡ CPU: Corei5-3470 3.2GHz RAM: DDR3 8GB → 16GB SSD: 240GB HDD: 1TB GPU: GT640 → GTX960 4GB PSU: Antek EA-380D-Green (380W) 世代的にはIvy止まりで､バスがやや古くなってしまったがまだまだ快適｡ 3DCAD絡みで時々メモリが足りなくなるので､グラフィックとともに増設した｡ ケースはCore2時代から使っているPowerMac(ポリタンク)筐体 下が GTX960 4GB グラフィックカードと電源容量  もともとmini-ITXで自作していたこともあり､その流れでACアダプタ電源で駆動できるTDPに押さえてきたので､EA-380Dに電源を変更してもそのままにしてきた｡ GTX960は中古品で安価になっていたものを入手｡ ただし､TDPは最大120Wで､6ピンの補助電源コネクタが必要なクラスとなる｡ 最低400Wの電源が推奨されている｡ 以前から使っているEA-380D Greenは80Plus電源だ｡ 一応､6ピン端子も付いている｡ 仕様によれば､12Vがデュアルレーンで合計380Wとなっている｡アンペア的には､片方のレーンだけでも足りている｡ 更に､ eXtreme Power Supply Calculatorでシステム全体を見積もると､合計で290W程度となった｡ ギリギリ動きそうなので､思い切って導入してみた｡ 一応､3DMarkを回しても電源が落ちたりはしていない｡  昔のミドルクラスでは厳しかったかもしれない｡  実際のところ､コスパとインターフェースの将来性で選んだものの､フル稼働させることはあまりなく､普段は1割程度の電力で動いている｡セミファンレス機能があり､普段はファンが停止状態になっていることのほうが多い｡  性能を実感できるのは､KSPでScattererというシェーダーMODを入れて､大気や海洋のグラフィックを最高画質で動かしているときだろうか･･･｡

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...

冬になってから､屋外に設置していた受信機ボックスとの接続が断続的になり､取り外して改修をすることにした｡ Funcube Dongleを接続していたUSBデバイスサーバーは動作はするものの､通信が不安定になっていた｡ 劣悪な温度環境で4年程度ノーメンテで動作していたことを考えると､よくもったなぁ､と思う｡ ボックスを再利用して､もともと検討していたRaspberryPiによる地上局構築をしてみる｡ 今回はRTL-SDRのTCXOつき公式モデルを入手したので､それを設置してみよう｡ 構成としては､RTL-TCPによる遠隔接続をすれば､今までどおり､他の端末からSDR#による観測が可能となる｡ RTL-SDRをRaspberryPi2につなぎ､AndroidタブレットのSDRTouchからネットワーク経由で接続してみたところ｡ FM放送のウォーターフォール画面を表示している｡ 気になる消費電力だが､Raspberry Pi2を利用して､有線LAN接続した状態で､ SSH接続中は1.8W RTL-tcpで待機させると2.5W  待機中でもRTL-SDRは動作状態になので､発熱も増えてしまう｡ RTL-SDRは､RasPi2と一緒に10cm角のアルミ板に固定してある｡ RaspberryPiを単体で屋外においておくのはなんとなく物足りないので､とりあえず部品箱から余っていたRTCを取り出して取り付け､時刻保持ができるようにした｡ また､LM60と12ビットのA/Dコンバーターを搭載して､複数箇所に温度センサを配置｡  GPIOやバスへのアクセスも､今はWiringPiやProcessing等の環境が整備されているので､SSH経由でソースをちまちま書いて､機能確認できる｡  Linux系の衛星追尾ソフトとTNCをインストールしておけば､単体で衛星追尾と記録も可能になってしまう｡ 手がまわらないけれど･･･｡ 屋外設置 RaspberryPi2の基板にはハヤコートによる防水､防湿コーティングを施した｡ タカチの防水ケースの中に組み込む｡ アンテナも秋月のモービルアンテナから､自作のUHFクロス八木に変更｡ 天頂パスにも強くなった｡ デスクトップのSDR#での受...