日々是自作

あくまでも開発中のプロトタイプって位置付けだったので、まだBlogには書いてなかったんですが、今度5月にこれをネタに発表することになったので、エントリを書いておきます。

まずは箱に入った状態と、箱の中身の写真から。これだけ見ても何が箱に入っているのか解りませんよねぇ。大きさとしては箱がスパゲティの保存箱なので、一番長いところが30cm程度でしょうか。そこに多数のパイプと、基板が4枚に金具少々が入っている感じです。

と言う事で、タイトルで十分ネタバレしてるんですが、インラインスケート向けに作ったタイム測定器です。以前の物は30m以上もコードを引っ張らないといけないタイプだったので、それをどうにかしてワイヤレス化して、かつコンパクトにまとまって持ち運びも簡単な物にしようというものです。実はワイヤレス式は以前にも作っていましたが、それは使い捨てカメラをバラしてフラッシュを使う方式だったので、結構高電圧を使うことになってキット化するには危険だっていうことで、赤外線のLEDでどうにかしようというわけです。他にも電波を使う方法とか色々考えていたんですが、10ms程度の時間精度を満たしてかつ電波法に抵触せずに40m程度飛ばすもので、再現性も十分にある物を作ると言うのもなかなか難しいんですね。

と言うわけで、組み立てた状態がこんな感じです。左右の端末の間をコースにして、手前がスタート、奥がゴールという構成になります。スタートとゴールの間は50m程度まで離しても使えるようになっています。光電管としての動作は、いつもの通り38kHzの赤外線信号が送信機側（右側）から出ているのをリモコン受信機で受信して、信号が一定期間途絶えたのを検出するというタイプです。

ゴール側からスタート側にゴールを切ったことを通信しないといけないわけで、まさにここがワイヤレスタイプの肝なわけですが、今回は光電管部分の38kHzのリモコン信号と干渉しないように56kHzの長距離タイプの受信機を使っています。長距離と言っても屋外で30m,40mとなると厳しいので、送信側も赤外線LEDを8個並べて大光量で光らせる事を狙っています。電池は非力な006Pを使っているので、赤外線LEDの電力は大きめのキャパシタに貯めた電力で補ってやります。光るのは極一瞬ですので、それまでにジワジワっとチャージしておいて一気に放電って感じですね。いちおう色々試せるように、キャパシタは4つ並べられるような基板にしてありますが、結局1000μF一本で間に合ったので、残りの3つは外しちゃってあります。

こちらの2枚がスタート側とゴール側の2枚の基板です。プロトタイプなので、例によって切削基板です。スタート側はLCDのバックライトを点けた状態です。オレンジ色がなかなかでしょ。キットにしようと思っていたので、敢えて表面実装部品は使っていないのですが、組立の手数料もさほどでもないので主要部品は全てマウントした状態の基板にしてしまうのもアリかなと思っています。

さて、こっちはいつもの光電管の送信側。OlimexでPanelizeして大量に取れた基板がまだ残ってるのでそれを使っています。3脚部分は4台でそれぞれ若干の違いはありますが、概ねパイプをT型金具を曲げた金具にねじ込む感じですね。

なんかすっかりご無沙汰ですみませ〜ん。特に何も投稿してなくてもパッタリアクセスが無くなったりもしないもんなんですねぇ。不思議なもんです。

投稿していない間も今週末の光が丘インラインスケートフェスティバル向けの開発やら、無線光電管の赤外線LED化などをやっとりました。それらのものも追々書いて行こうと思いますが、昨日やっぱり作ろうと思いついてサクサクっと出来上がったものを紹介しておきます。

デュアルレースやリレーなどでも使えるかもしれないと思っているスタートシグナルです。上から赤、赤、緑と光るレースのスタートみたいなやつです。

ちょっと見えにくいですが、一番下には圧電スピーカがついているので、スタート音も一応鳴ります。ちょっと現場だと音量がいまいちかも知れませんが、光が結構強いので何とかなるでしょう。

この丸いLED群は照明用とかのデモで使ったらしいジャンク品が手に入ったので、それをそのまま使ってあります。一応12Vで駆動できてるので、バッテリで駆動できます。

正面から見ると目がくらんじゃうくらいに明るいですね。

裏側はこんな感じです。いちおうゴール側の審判とかでも、スタートの確認が出来る用に緑を１灯だけつけてあります。下の方に見えるのが基板です。微弱無線の受信モジュールがつけてありますので、スタータ担当者が無線で操作できるようになっています。

ボードのアップです。今回はAVR ATTiny2313Vを内蔵RC発振器で使っています。さほど厳密でもないので内蔵クロックで大丈夫でしょう。

LEDのドライブ用と圧電スピーカのドライブ用にトランジスタを5本使ってあります。LEDドライブ側にちょっとIcに余裕があった方が良いかなと思ったのでこういう事になってますが、トランジスタアレイで作った方がスッキリした基板になったかも知れませんね。

右側のコネクタは下が電源コネクタ、上が光電管からのコネクタです。なぜ光電管からの入力があるかと言うと、そうです、ちゃんとフライングの判定もできるようにしたんです。当初予定にはなかったんですが、今朝ふと「あれ、こうすれば簡単にできんじゃん」と思ったので追加しちゃいました。ユニバーサル基板で適当に作っただけなのですが、それなりに余裕があって追加部品も入って良かったです。下の方にLEDがついているのは、フライングをした側のレーンを表示するための審判用の表示器です。

ココに動画も置いておきます。スタート時は、まずLEDの点灯確認で全点灯して、いったん消えて上から赤、赤、緑と順についてスタートになります。プー、休み、プ、プ、ピーという感じですね。動画の後ろにピピピとハデに光と音がなりますが、これらは何らかのファールやフライングがあった場合の表示になります。スターターが操作して鳴らす事も出来ますし、フライングを検出した場合には自動的に鳴ります。

うまくこれで盛り上がってくれるといいんですけどねぇ〜。どうなるかな〜。しあさってが楽しみ〜。

幕張向けのポータブル機です。電車移動が前提なので、光が丘のポータブル機に準じてポータブル機です。今回は、前回とまた違う折畳み方式を採用しました。製作時にも作りやすく、使用時にも組み立てにくくないように配慮してみました。

今回のケースはペットボトル。ポカリスエットのボトルがちょっと細目なので、それに他の炭酸飲料のペットボトルの底を被せるような感じでケースを作ってみました。

中に全て収容した状態がこんな感じです。それなりに格好になっているので、あえてラベルは剥がすのやめました。

さて、中身を全部引っ張り出すとこんな感じです。ABSのパイプが8本と基板が2枚、電池ボックス兼ハブが2セットとなります。光が丘のポータブル機と一緒でスタート＝ゴールの測定器なので、基板は2枚だけです。

ハブ部分です、3mmのスペーサが立体的に4方向に飛び出してます。ココに黒いパイプを刺して組み立てるという構成です。ちょうどこのスペーサーがぴったり収まるくらいの太さなんですよね。ロットによって微妙に太さが違うらしく、緩いのときついのとがあるんですが、今回は緩いのを下に、きついのを上に持ってくる構成にしてあります。よく見ると同じスペーサーが収まっているパイプが2本ありますが、このパイプが細い方です。基板との接続にこのスペーサーを使ってネジ止めしてあげることになります。

ということで、組み立てた立ち姿はこういう感じになります。なかなかりりしいでしょ。結構安定感もバッチリな感じです。受風面積も小さいので、そこそこ風が強くても耐えてくれるんじゃないでしょうか。

もちろん実際に使う時にはもっと間隔を空けて設置する事になりますが、設置した感じはこんな雰囲気です。一番最後に作っているだけあって、割といい感じに出来上がりました。折畳み機構はいろいろ考え倒しましたからねぇ。折畳み機構としては、もっとずっとエレガントな解法もあったんですが、製作の容易性や丈夫さまでも含めて考えると、今のところ最適解かなと思います。

ということで、こちらもうまくすれば今週末には納品出来ると思います。（8/12ってことになりました）スタート＝ゴール型なので、秋のフェスティバルの練習はちょっと工夫しないと出来ませんが、幕張スケーターの皆さんも記録を競って遊んでもらえればと思います。（デュアルの練習するんだったら、ゴール側に設置してそこにスターターが常駐して、ヨーイドンでスターターがゴール側の光電管を切ってやって、それを合図にスタートするという感じになりますかねぇ。スターターに合わせる事になるので、決勝向きな練習になりますね）

鶴間向けの測定器の依頼があったのですが、無線式は方式再検討の最中なのでとりあえず有線式で作る事にしました。

スタートゴール間はいままで通り3.5φのステレオケーブルで接続します。なんだかんだ言って30mの既製品が安くで売ってるのってこれがベストなんですよねぇ。別に先端のチップしか使ってないのでモノラルでもいいんですが、応用も利くしモノラルは長いのなかったかなと思うので、迷わずステレオケーブルです。

スタート側はいつもの基板に、スタートゴール間をアイソレートするためのフォトカプラとコネクタ、スイッチを追加してあります。ストロボ無線式の時にフォトトランジスタで受けていた代わりにフォトカプラで受けてる感じですね。土台はいつものようにペットボトルです。電池ボックスの裏にペットボトルのキャップがネジ止めされとります。

ファームウェアは前回のQSTEER 0-400mm計測器と無線式の折衷案みたいな感じになっています。2m周回とか8の字にも対応するように、スタート＝ゴールの測定もできるようになっています。

ゴール側も基本的には無線式の回路の流用ですね。リレーをドライブする代わりに定電流ドライブ回路を駆動して、スタート側のフォトカプラのLEDを駆動する事になります。部品はPIC12F675と赤外線受光器、LEDとトランジスタ等が数点です。抵抗やパスコンは全部チップ部品を使ってしまっているので、裏側のハンダ面に付いてます。

ということで、うまくいけば今週末には納品です。来週から鶴間でも計測しながら練習出来ますね。（7/29に無事納品できましたぁ）

QSTEERネタが続きますが、最初のQSTEERの投稿で作ったタイム測定器を改造して、0-400mmの測定器を作ってみました。0-400mの1/1000スケールですねぇ。ま、テーブルトップで余裕で出来るドラッグレースって事で...

まずは全景写真です。スタート側とゴール側のセンサを電線で繋いであります。これをほぼ真っすぐに引っ張るとだいたい400mmになるように調整してあります。ちょっと余裕がある程度なので、この写真くらいでほぼOK。

スタート側は前回の状態にゴール側のセンサを繋ぐためのコネクタを増設した感じです。

ゴール側は、赤外線リモコンセンサーがあるだけです。今回は長さが40cmと短いので、リモコンセンサーの出力をそのまま延ばしてしまう事にしました。とは言え40cmも引っ張ってるので、電源の安定化のために大きめの平滑コンデンサは入れておきました。

いちおう周回コースやスタートとゴールが一緒のジムカーナコースでも測定できるように、ゴール側のセンサを繋がなければ勝手にスタート＝ゴールになるようにしました。

あとは、赤外線の投光器側もテーブル上で距離も長く伸びる必要がないので、電流制限抵抗を大きめにして赤外線も弱くしてあります。それでも、まだQSTEERのコントロールには多少影響を与えてしまいがちなんですけどね。これを避けるためには、副搬送波が57kHzの赤外線リモコン用のセンサーに変えて57kHz駆動するのが良さげです。とりあえず我慢できないほどでもないので、そのままやってま〜す。

ちなみに、うちのRX-8は0.95秒程度、箱スカはなぜか速くて0.75秒程度だったと思います。（また計ってみてウソだったら訂正しま〜す）

このあいだヤマダ電機にWiiリモコンを買いに行った時に、なんとなくついでに買ってしまったQSTEERです。

赤外線でリモコンできるチョロQですね。リモコンコードでも解析して遊ぼうかなと思ってたんですが、ふと「こないだ作ったスケート用のタイム測定器で計れないかな？」と思って適当にコースを作ってやってみたら、バッチリ計れて結構ハマっちゃいました。ヤバイっす。

いつも行ってるカフェに持ち込んでデモしてきたら、流行っちゃいそう。マスターも買う気満々、常連さんも何人か買っちゃいそうです。こないだは他にお客さんが居なかったのでカウンターの上でタイムレースしちゃいましたが、ちゃんとコース作ってレギュレーション決めてやろーぜーっと盛り上がっちゃいました。

ということで、スケート用のだとかさ張ってバカバカしいし、通過検知の赤外線も強過ぎるとリモコンに影響与えちゃうし、そんなにセンサとの距離を離す必要もないので、急遽赤外線を弱めたタイプの計器セットを作っちゃいました。基板の下には手持ちのネオプレンゴムシートを貼ってあります。滑り止めにもなるし、回路保護にもなるので一石二鳥ですね。

テーブルの上に展開したジムカーナコースで〜す。まだ、なかなかちゃんとゴールできないままでっす。ちゃんとオフィシャルコースとかの規程もあるんですねぇ。カフェのコースはこれにするのが良いのかなぁ。一周のタイムが出せるようになったら、5周でも計測できるようにファームウェア改造しなくっちゃ。(^^;

それにしても、こんなものが1000円ちょっとで買えちゃうなんて、おもちゃ屋さんって凄いですよねぇ。

光電管のキット化にも向けて、ゴールとスタート間の接続を赤外LEDでやれないか？という検討も暇を見て進めてはいるんですが（以前紹介したフラッシュを使う奴は内部に300Vくらいの高電圧がかかるところがあり、多いに感電の危険があるのでキット化が難しい）、その前に8の字や往復スラロームなど文京大会で実施したスタートとゴールが同じ地点というタイプの競技で使える光電管を作ってみました。スタートとゴールが一緒なら良いので周回コースの1周のタイムとかも計れます。

今までずっと入手性等からペットボトルを土台にして、水を入れて重心を下げて安定させるという手法でやって来ましたが、光が丘常備を目指しているので電車移動の人でも持ち歩けるように、ペットボトル無しで使えてコンパクトに畳めるという機材を試作してみました。

一応2種類検討してみたんですが、まずはちゃんと動作までするところまで組み上げた方から紹介します。

ちょっと分かりにくいかも知れませんが、収納状態の表と裏の写真です。横に置いたのは大きさ比較用の単3電池です。ご飯1膳分が入るという容器を使いました。赤外線の送信側と受信側で蓋と胴体の双方をベースにするので、表と裏に似たような部材が付いてますので、ちょっと分かりにくくなってますね。

中身を広げてやるとこんな感じです。左から、蓋＝送信側ベース、ケース本体＝受信側ベース、受信機、受信機用ポール、送信機となってます。

受信機、受信機用ポールはねじ込み式で2段重ねて高さを稼ぐような形になります。

受信機本体のアップです。以前のフラッシュを使ったスタートとゴールが別のタイプの光電管と同じ基板です。今回はマイコンのプログラムを少しいじってスタートとゴールを同じ位置で取れるようにしたものを使ってあります。

送信機側は基板も小さくて軽いので、100円ショップで売っていた、マグネット式のネジ拾い機を支柱にしてあります。ロッドアンテナみたいに伸ばせるタイプで、さらに先端に結構強い磁石がついており、これでそこそこ自立してくれるので、組み上げ／分解が楽そうなので採用してみました。実稼働でどの程度風で倒れずに持ってくれるかは問題ですかね。

一応センターにボルトを締めてあるので、そこにピタッとくっつける感じになります。

まぁ、ちょっと頼りない感じはしますが、こんな感じで立ってくれます。

で、いちおう全体像です。もちろん実際には、送受信機間を人間が通ってタイムを測定するので、もっとずっと間を開けて設置する訳ですが、写真の都合でコンパクトに設置して雰囲気を伝えるってことで...

これで一応タイムが測定できるようなシステムになっている訳です。ちょっとオマケではありますが、1/100秒まで測定できるのですが、3桁のLEDで表示するようになっているので10秒超えたらどうすんだよ？？ってことで、その場合の表示の動画も置いておきますね。<H.264Quicktime Movie 220KB> <Windows Media 988KB>

さて、もう一種類は機構設計のトライアル程度なので、部品も乗せてない基板しか張ってありませんし、まだ送信機側しか作ってありません。他の折畳み方法も考えているので、最終形はまだまだ変化しそうです。

まずは折り畳んだ状態です。5枚の細長い板が重なっている構造でしょうか。それに基板と電池ボックスがくっついています。

中央の固定ネジを外してやって、展開した状態です。2つのパーツに分かれます。4枚の板が連なっている方がメインの部材で、これに支え用の足の役割を果たす白いパーツがついた方の板を取り付けるような形になります。

片側が尖った形状になっていますが、これは100円ショップで園芸用の名札が程よい長さで30枚セットくらいで安かったので試作用の材料として買ってきたためですので、この形状にはあまり深い意味はありません。

組み上げてやるとこんな感じになります。マグネットの一本足よりはだいぶしっかりしてそうですよね。ただ、受風面積も広くなってるので、風には弱いかも知れませんねぇ。

この形を保つためのネジはさっき外した折り畳んだ状態の固定用のネジを別の刺し方をして止めてやるだけです。

いちおうA案とB案の比較のために並べて撮ってみました。B案の方がちょっと長くなっちゃってますが2台作っても上手く重ねれば相当コンパクトにまとまりそうですね。まだまだB案は変化の余地もありますので、今後をお楽しみにってとこでしょうか。

公式戦で使う厳密な測定器ではなく、練習用に配線無しで使えるお気軽測定器を作りました。例によって、ペットボトルに乗せて高さを設定できるようにキャップが付けてあります。（ボトルキャップ等の一回り大きい物でキャップをはめたまま使えると重りの水漏れも心配なくて良いんですが、そんなに数が手に入らないので今回はそのままキャップをつけちゃってあります）

一応インラインスケート向けに作っているわけですが、スピードレンジ等の条件がさほど変わらなければ他の競技でも使えると思います。光電管部分の原理や速度条件についての考察など詳しくはこちらを参照してください。ここに書いた物がマイコン仕様になっていると思ってもらえればよろしいかと思います。

赤外線の送信機２台と、スタート用の受信機とゴール用の受信機の４台で１セットです。送信機とゴール用の受信機にはPIC12F675を、スタート用の受信機にはタイム表示があるので20ピンのAVR（Tiny26L）を使いました。

送信機はこの写真の通り非常にシンプル。裏に表面実装のFETが張り付いてます。路面からの反射で一番検出したい送受信機の中間地点付近の検出が不安定になるのを避けるために、LEDのビームを絞る用にカバーを被せてあります。基板はブルガリアのOlimexに発注したものです。小さい基板なんで、panelizeしたら大量にできてきちゃいました。

ゴール側は光電管部分の通過を検出するとFlashが発光するようになっています。使い捨てカメラのフラッシュ基板を引っ張り出して来て使っています。じつは自前の回路でチャージしようとしたりといろいろトライしてみたんですがなかなかうまくいかず、結局既存の基板をそのまま使うような基板を作っちゃいました。ま、どっちみち部品取りにこの基板は使うので、部品を外す手間もなくなるのでまぁ良いかぁって感じですね。発光のトリガも電子的にやろうといろいろやってみたんですが、なかなか安定した回路ができなくて結局リレーという逃げをかましてしまいました。動作時間も計って見たんですが、4ms程度みたいなので、そのくらいは良いか〜って事にしちゃってます。ま、練習用ですしね。いざとなれば計算でその分は減らした表示になるようにしておけばいいだけのことですが、まだそれは盛り込んでありません。電池もFlash用とマイコン用と別系統になっちゃいました。Flashのチャージの時に電源ラインに盛大なノイズを発生してくれちゃうもんで、いろいろと危ないんですよねぇ。基板面積が無駄に大きいので、量産基板を発注することを考えると、もうちょっとなんとかしないとダメですね。

スタート側の受信機にはタイムを表示する表示器がつけてあります。スタート側の光電管機能のためのリモコン信号受信機と、ゴール側のフラッシュの発光を検出するためのフォトトランジスタが視野を制限するための黒い筒に入れてあります。ある程度長くスタート側を遮断してやるとタイマーが0にリセットされ、次に遮断が検出されると計測が開始され、ゴール側の発光を検出すると計測が止まって結果が表示されます。3桁表示のLEDなので、10秒未満ならそのまま1/100秒までのタイムが表示されます。10秒を超えた場合には、自動的にスクロール表示するようになっていますので、ちゃんと1/100秒単位まで表示できます。

回路図とソースコードは今後まとめてこちらに掲載します。

実は去年の夏前にはこの企画は走ってまして、このセットの基板は全て設計して発注してあったのでした。が、ゴール用の基板がなかなかうまくいかずに今ごろになっちゃったんですねぇ。ということでゴール用受信機の基板以外はすべてキレイなんですわ。

まだ頒布予定は立ってませんが、希望があればコメントでもつけてください。
とりあえずこのプロトタイプは横浜のY家の元に旅立つ予定ですので、新横浜には常備となるんじゃないでしょうか。