TZNM 制作日誌 マイナス電圧を出してみる
TZNM の要件として「±5Vの波形出力」とゆーのがあるのですが、
残念ながら D/A コンバータの MCP4725 ではそんなこたーできないわけです。
ちなみに MCP4725 の出力は 0V ~ 3.3V までです。

じゃあどうやってやるのか?とゆーと

「0V ~ 3.3V」の出力を「-1.65V~+1.65V」に減算する。
 ↓
「-1.65V~+1.65V」を「-5V~+5V」に増幅する。


とゆーアナログ回路でやってみようとゆーわけです。

で、これを実現するにはオペアンプとゆーものを使う必要があるのですが
基本これを使うには ±5V の電源が必要になります。

お誂え向きにラズパイには +5V のピンが出てますのでこれを使うとしても
-5V はどうにかして作らないといけないことになります。

さて、どうやって -5V を作るのか。

最初に試したのはマルツで買った「IVR3261DC-DCコンバータモジュール」。
でも残念ながらこれは動きませんでした...千円近くしたのに...
#たぶんはんだ付けに失敗してチップに熱を与え過ぎたせいかも...

とゆーことで、次に試したのが秋月で買った「LTC1144」。
これは外付けにコンデンサを二つつなげるだけであっとゆーまに負電圧がでてくる!
とゆーすぐれもので、はんだ付けが要らないのもポイントかもしれませんw

とりあえずブレッドボードに配置してこんな感じに。
何の工夫も無く、もうリファレンス(8P:図8)そのまんまの配線です。

CIMG6599.jpg










それでも -5V は拍子抜けするぐらい簡単に得られました。

2つの青いコンデンサは「積層セラミックコンデンサ 10μF/50V」です。
リファレンスには「10μF」のタンタルか電解を使えと書いてあったのですが
極性があるタンタルコンデンサを嫌って積層を使ってみました。

ちとぐぐって素人なりに調査してみたら、タンタルから積層への置き換えは
もちろん可能なんですが、ESR や DCバイアス特性の違いで
ハマるパターンがあるよーです。
なので、とりあえず耐圧が高めのものを使っておくとよいとのことなので
50V とゆーアフォみたいに高めの耐圧を選びました。
多分 25V でも行けると思いますが値段や入手性にそれほど差があるわけでもなく。

あと、-5V と書いていますが、厳密に -5V が出ているわけでもありません。
データシートにも書いてある通り、電流を数十mA取り出すだけで
目に見えて電圧が下がります! 決して定電圧ではないとゆーところに注意です!

なので、オペアンプ2つつなげた状態では -4.5V ぐらいしか出ていません。
#今回の要件では問題にならないので、ここはスルーします。

【2016/10/02】 TZNM | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
激安大吟醸を飲んでみた
在来の個人商店の酒屋ってどこも日曜休みなのか...とゆーのを実感しつつ
夏も終わりだってのにかき氷用シロップを買いに行ったひでのふです。

だいずを連れて行って、シロップを買ったついでにアイスも買い与えて
手がべたべたになったところで帰り際にあるドンキに入ったわけですが
ちょうどお酒が売っていたので、大して期待せずに物色してみると...

なんと1本400円のポン酒1本700円の大吟醸が売られていました。

CIMG6604.jpg









これがどのくらい安いかとゆーと
1本400円のポン酒:1円当たりのアルコール量 = 0.28ml
1本100円の偽ビール:1円当たりのアルコール量 = 0.18ml
なのでかなーりお安い訳です!
#さすがにホワイトリカーには負けるけどw

ちなみに大吟醸は 0.16ml と、それでもかなりお安いと思います。
もちろん大吟醸も純米大吟醸ではなく、アル添ではあるわけですが
これはネタとしても飲み比べてみる必要があると思い、買ってみましたw

【清酒 蔵の冠】

CIMG6605.jpg









・昭和の日本酒みたいなべたべた感とビリビリ感を想像していたんだけれど
そう言う点では思いっきり拍子抜け。普通の日本酒
・明らかに甘口。お米の味がするのはひでのふ好み。
・ただ偽ビールや合成焼酎ほどのケミカル感は無い。この値段でかなり頑張っている。

【大吟醸 蔵の冠】

CIMG6606.jpg









・口をつけようと思うとふわっと立ち上るお酒の香りは悪くない。
・大吟醸、と銘打つ割にはちょっとべたつき感あり。
・これも端麗辛口とは程遠いけど、アルコールの不快なビリビリ感はあまりない。
・正直飲み比べないと、味は清酒の方と区別がつかない
もちろんこっちの方がおいしいと思うけれど。
・むしろ清酒の方がこの味に近づけようと現代科学を駆使して色々頑張ってる感じ。

ひでのふは官能主義なので「旨ければ何が入っていようと構わない」と考えるので
これは結構コスパいいんじゃないかなと思いました。
ただ、値段相応ではあるんですが、
大吟醸と銘打ってある割には大変安っぽい味
がしたので、ここは割り切って清酒の方がお勧めだと思いました。

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【2016/10/03】 食い物 | トラックバック(0) | コメント(2) | page top↑
TZNM 制作日誌 リードリレーを試す
D/A は 2ch しかないのに、今回の要件では、これを 8ch に分岐する必要があります。
やり方は色々あるんですが、今回はリレーを使って分岐することにします。

▼ リレーって何なのか

カンタンに言えば、電気信号で ON/OFF をするスイッチです。
5V の信号で100V を直接扱うこともできるので便利なんですが、
スイッチなので「あんまり高い頻度で ON/OFF するのには向かない」です。

スイッチの ON/OFF には、基本的にコイルを使用した電磁石を使います。

▼ どうやってリレーを選ぶのか

まずは基本ラズパイみたいな IoT 機器からリレーを扱うのであれば
ソリッドステートリレー(SSR)を選ぶのが無難です。
国産も多く入手性も抜群。機械動作がないので長寿命な上、
頻度の高いスイッチングもへっちゃらで、スイッチング速度も速いです。

しかし、一つだけ欠点があって「OFF状態でもちょっぴり電流が流れる」ことです。
今回はこのちょっぴり流れる電流(リーク電流)嫌って、SSR は使いません。

もう一つは昔ながらの機械式リレー。ラズパイからもギリギリ動かせます。
こちらは本当にスイッチを入れたり切ったりしているので
OFF の時に電流が流れるなんてことはありません。
ON/OFF する度にカチカチ音が鳴るのも面白いです!

しかし、こっちは SSR よりも多い欠点があって
・機械式なので寿命があって壊れる。
・スイッチがくっついたまんま壊れることがよくある。
・スイッチを ON/OFF すると、急に大きな電流(サージ電流)が流れることがある。
・スイッチを ON/OFF する時の消費電力が多め。
と、大きめの電気を流すのでもなければ出番は無いと思います。

サージ電流は昔から対策があるのですが、今回はこれを嫌いました。

残るはリードリレーです。
機械式でありながら、機械式の欠点をいくらかカバーしてくれる代物です。
機械式と同じく、OFF の時に電流が流れるなんてことはありませんが
構造的にスイッチがくっついたまんま壊れたり、
サージ電流が流れることが少なくなる作りになっています。

機械式に比べると大きな電気は流せませんが
今回はそんな必要はないので大丈夫ですw
しかし、国内での生産の多くは SSR に切り替わってしまい、
入手性があまりよくないのは気を付けた方がいいかもしれません。

選択したのはフライホイール・ダイオード付きのものです。
これは、電磁石のコイルで発生した電力を打ち消すためのもので、
無くても良さそうな感じはしますが、あっても大して高い訳ではないので付けました。
ちなみに、リレー同士を密着して実装できる静電シールド付きなんてのもありますが
こっちは入手できなかったのでパスです。

▼ 実際に試してみる

確認すべき点は
・74HC138 の出力を、74HC4049 で反転させつつ 5V 出力にしています。
・はたして、74HC4049 の出力でリードリレー2つを駆動できるかどーか?


写真のような回路を組んで確認してみました。

CIMG6607.jpg







見事Lチカが上手く行っているので、上手く動きましたw

ポイントとしては
・リードリレーのコイルに繋ぐ線の極性を間違えないこと。
→ 間違えると、電流がすべてフライホイールダイオード側に流れ、
消費電力がグッと上昇する上スイッチも入らないので、止めましょうw
・74HC4049 の電源は 5V を使用。
→ 意外と言うべきか、3.3V でも一つはドライブできましたw
・74HC138 だけじゃダメなん? 74HC4049要らなくね?
自分で書いてみて、なんとなくそんな感じがしてきました
結局 74HC138 も 74HC4049 最大許容電流が 50mA なので、74HC4049 なら
繋いだリレー全部好きに操作できるかってゆーとそんなこともないわけで。
#ちなみに、リレー1つ当たり 10mA の電流が必要です。

【2016/10/10】 TZNM | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
TZNM 制作日誌 第5回おかいもの
プロジェクトが先に進むと、どーしても買わなきゃイケナイものが増えますねw
今回は、開発機の他にスポンサーにお渡しする実証機が必要になるので、
これらも見据えたものを買い始めています。

今回はアキバに行かず全部通販で買いました。
配送料がもったいないけど、ネットじゃないと買えないものもあるので仕方なく。

・リードリレー SS1A05D 1260×2
→ 前回のエントリで使ったヤツ。うまくやりおおせたので沢山買ったけどおk。

・抵抗 15KΩ、18KΩ、20kΩたくさん。 100×3
・多回転半固定ボリューム たて型5kΩ10個。
→ 結局、非反転増幅回路と減算器の一部に 20kΩと VR つかっただけ。
→ 減算器に使う分圧回路はもう一度設計しなおし...

・Strawberry Linux LTC3124 TPS63000昇圧型DC-DCコンバータモジュール 1382
→ 電池から電力を取り出すレギュレータとして使う予定。

・ SBD 40V/3A ×10本。 30×10
→ DC-DCの入力に逆電圧がかからんように。壊れるとシャレにならんので。

・電池ケース。リード線付き。4本直列を8個分。 20×20
→ ケース。とゆーより端子だけ。
→ ぐるぐるのバネが入った電池ケースは損失が大きいのでパス。

・錫メッキ線 0.6mm 210
→ 電子工作の基本だよねw
→ ただし、ブレッドボードに刺して使うなら 0.8mm の方がいいかも...

・エネループ8本とエネループ用充電器 5240
→ 電池使うんだからこれも買わないとw
→ ちょっと8本いっぺんに充電できる充電器にも惹かれたけれど
あんまりにもメイドインチャイナなので止めました。

・I-O DATA USB-BT40LE 2760
→ ラズパイ+A の NIC 代わりに。実証機2つ買ったので、これも2つ買った。

・ラズパイ+A 2台 6408
→ ラズパイ+A は今は圧倒的に RScomponents が安い。
→ ついでにケースも買った。

16bit 14bit シフトレジスタ xx74HC673 HEF4060B。56×2
→ 使う予定はないけれど、使い方は把握しておきたい。

・microSD 32G SDSQXNE-032G-GN6MA 3枚 4,680
→ 2枚は実証機用。1枚はバックアップ用とゆーことにしておこうw
→ これは九十九電機で。

・カラーのピンヘッダ 40×4
→ 出力のアウトレットとして。使わないかもしれないけど...

・CRD 0.1mA 40本 30×40
→ こーゆー便利なディスクリート部品が出てくるのが日本の強みだと思うんだ。

・こんどこそ小物入れ。2500
→ 秋月はこーゆー気の利く小物売ってるの凄い好きw
→ 緑のケースは 100本の 1/4W 抵抗がぴったり入ります!
→ 写真ではちょっとだけですけれど、実際はもっとたくさん買ってますw

CIMG6608.jpg









おかげさまでぼちぼちハード設計の概要が見えてきました。
TZNM のサイズは 220mm × 350mm になる予定。A3 サイズには収まりそうです。
あとは、
・ちゃんと理解した上で、新しく設計しなおした減算器、非反転増幅回路を組む。
・OLED 試す。
・ラズパイ A+ のセットアップ
・電池駆動を試す。
ぐらいが終わればハード設計も終わりが見えてきます...

このエントリの合計費用:29490

足りないもの
・SWITCH SCIENCE の 23k256 はまた今度買う
・スルーホール基盤 P-07618 155×115mm
→ 電池ケースが案の定ブレッドボードには実装できなかったので。
ちなみに、電池1本の実装サイズは 16mm × 60mm なので
140mm x 60mm または 70mm x 120mm の基盤が必要でした。
・分圧回路用抵抗 200Ω、220Ω、250Ω たくさん
・多回転半固定ボリューム たて型 3296W 100Ω×10個
→ 減算器の設計を見直して、新たにこれらの抵抗が必要なことがわかりました。
・カラーの熱圧縮チューブ
・テプラ用熱圧縮チューブ
→ ケーブルの分別に使用する予定。

#実証機向け
・絶縁被覆付圧着端子(TC形)棒形
・配線コード 0.2sq 各色
→ ジャンパ線が売ってる 0.6mm のヤツだとなんかぐらぐらするので...
・圧着ペンチ。
→ 専用のヤツじゃないとダメっぽい。
・耐熱通信機器用ビニル電線 2m×10色 導体径0.65mm 単芯 秋月が安い
→ これを切って剥いて使えばジャンパピンになる優れもの!
→ もうジャンパピンが全然足りなくてw 実証機はこれ切って作る予定。
・サンハヤトのブレッドボード×4枚
・長いブレッドボード×8枚
→ ハード設計の概要が見えてきたので、必要なブレッドボードの数も判明。
・D/A とか A/D とか、実証機の分が無いヤツも買う予定。

【2016/10/11】 TZNM | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
TZNM 制作日誌 アナログな増幅回路 その1
さて、今回の一番の佳境(だと自分では思っている)電圧の出力です。
0 ~ 3.3V の範囲だったら D/A の出力をそのまま出せばいいのでカンタンなんですが
今回の要件のように -5V ~ +5V なんてなると、
アナログの増幅器の力を使わないことには、どうにも成し遂げることはできません。

IoT はさまざまなセンサーやモーターを繋げて初めて価値がでるものなので、
いずれにせよ、避けては通れない代物との理解なので気合を入れてチャレンジです!

今回非常に参考になったサイト
【電子工作のテスト工場】

▼ 何をするのか考える

実は「0V~3.3V」の出力を「-5V~+5V」に変換する。って過程でちょっと悩みまして。
学校では「オペアンプを使うと電圧の四則演算ができる」とは習っていたので
・最初は「0V~3.3V」の電圧から 1.65V を引く。
→ つまり「0V~3.3V」→「-1.65V~+1.65V」になる。
・次に「-1.65V~+1.65V」の電圧に3を掛けてやる。
→ つまり「-1.65V~+1.65V」→「-5V~+5V」になる。

と考えたわけです。

最初の 1.65V 引くのを減算回路、次の3を掛けるのを非反転増幅回路と言います。

つまり、減算回路と非反転増幅回路をオペアンプで作れば行けそう!と考えました。

▼ オペアンプを選ぶ

まず、あまり厳密でないとは言え、要件は -5V~+5V です。
オペアンプからマイナスの電圧を出すには、マイナスの電源が必要です。
-5V と +5V の電源は前回用意したので、これは大丈夫です。

オペアンプには電源よりも高い電圧を出すことができないとゆーのがあります。
それどころか、汎用オペアンプと呼ばれるものは電源よりもさらに狭い範囲の
電圧しか扱うことができません。
#例えば、電源が±5Vなら出力は±3.5Vまでとか。

しかし、ここはレールツーレールとか、フルスイングと呼ばれるオペアンプを使えば
おおよそ電源近くまでの出力を得ることができるので、レールツーレールは必須です。

次に、オペアンプとゆーのは入力信号の周波数が
ある一定の周波数を超えるとだんだん出力が小さくなるとゆー特性があります。
まあ、今回は周波数は高くても 20Hz 程度なので、気にしなくてよさそうです。

じゃあ具体的にどれにしたかと言えば、LMC662
汎用オペアンプの決定版 LM358 のフルスイング版と言った感じの代物で
一つのチップにオペアンプが2つも入っててお得。
そして、とりあえずこれにしておけば問題なさそうと言った割と消極的な理由ですw

【2016/10/13】 TZNM | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
TZNM 制作日誌 アナログな増幅回路 その2
▼ まずは減算回路

オペアンプは四則演算をするだけなら、周りに抵抗をよしなに付けてやれば
ばっちり動くとてもステキな部品だったりします。

とゆーことで、減算回路はこんな感じ。

opamp_subtractor_failed.png







最初、抵抗は10KΩをベースで使っていました。
極端な話、これが 1Ωでも 1MΩでもオペアンプは減算動作を行ってくれるわけですが
あまり抵抗が低すぎると、流れる電流量が多くなりすぎる(消費電力増)
あまり抵抗が高すぎると、ノイズに弱くなる(消費電力は減る)
ので、テキトーに間をとると、10KΩ程度が良いのだそうです。
#実際、秋月に行った時にも 10KΩだけキレーに売り切れていたw

とりあえず、参考サイトの通り減算回路自体は全て 10KΩにして
実際の減算は手前の分圧回路部分で行うとゆー構成にしてみました。
なので、本当は次の非反転増幅回路も上手くやれば一つにできそうです。
また、マイナスを出す分圧回路なので、参考サイトは分圧回路の低圧側を GND に
つないでいますが、今回の場合は -5V つながないと上手く行きません。

次に、抵抗やオペアンプには様々な誤差があり、これを調整するために
可変抵抗を付けてやる必要がありました。
可変抵抗は絵では一つの抵抗として表現していますが、
実際は 4.7KΩの固定抵抗と 10KΩの可変抵抗を直列に繋いで使っています。

実際、これでうまく行ったわけですが、実はこの回路は間違っていたのです...
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【2016/10/14】 TZNM | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
TZNM 制作日誌 アナログな増幅回路 その3
▼ 次に非反転増幅回路

なんで単に増幅回路と呼ばず、非反転なんて訳の分からない接頭語をつけるのか
よくわかりませんが、単に電圧を掛け算して出力する回路です。
ちなみに、反転増幅回路とゆーのがあって、
こっちは電圧にマイナスの掛け算をして出力する回路です。

opamp_noninvertingamp.png






非反転増幅回路は抵抗2つで作れるので割と簡単です。

どれだけ掛け算するのか(増幅率)は以下の公式で求められます。

増幅率(倍)=(抵抗1+抵抗2)÷抵抗1

です。
今回は、増幅率を3倍にするので、抵抗1は 10KΩ、抵抗2は 20KΩに
すればよいことになります。

で、これもやはり抵抗やオペアンプの誤差があるので、
どこかに可変抵抗をいれて調整してやる必要があるのですが、この時
分母となる抵抗1を可変抵抗だけにしてはイケマセン。
可変抵抗はツマミを回し過ぎたり劣化したりすると、抵抗値が0Ωになります。
さっきの公式を当てはめると...

( 10000 + 0 ) ÷ 0 = ∞

と、増幅率無限大となるので、最悪オペアンプがぶっ壊れます
どっちにしろ、可変抵抗だけでは調整が大変なので
可変抵抗に直列に15KΩ程度の抵抗を入れた方が良いと思いました。

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【2016/10/19】 TZNM | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
今月の密林 2016/10
今月はアフタヌーンに加え、単行本が5冊とCDが1枚です。

※ Chemical Brothers 祭りは今月で一旦おしまいです。
でも相変わらず海外からの取り寄せがアフォみたいに安いので Amazonで。
※ 新ゲノム7は Amazon にリンク張りました。だってドドバシまだ予約始まってない...
※ 18禁の単行本が1冊含まれています。
昔からエロいエロくない関係なしに、自分が面白いと思ったものを買っているので
たまーにとんでもなくエロい物も混ざりますので、ひらにご容赦をw

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【2016/10/22】 アフィリエイト | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
TZNM 制作日誌 OLED を試す
最初は、TZNM の表示装置は、いくつかの LED で作ろうかなと思っていたんだけれど
・当たり前だけど増設するのがめどい。
・LED は案外消費電力が大きい。
とゆーことで、ディスプレイをくっつけることにしてみました。
それも最近流行りの有機ELでw

有機ELとゆーても、もちろんこんなんじゃなくて...
秋月で買ったこんなんです。

まあそれでも、大きいことはいいことだよねってことで 20x2 です。

これも半完成品なので、コネクタのはんだ付けは自分でやります。

はんだ付けが終わったら、早速マニュアル通り接続して i2cdetect コマンド。
# SA0 は GND につないでます。

$ sudo i2cdetect -y 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3c -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --


あっけなく見える OLED さんw 3c なんでアドレスのカブリもなさそう。


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【2016/10/23】 TZNM | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
我が家の家計 2016/10
今月の増加分:254025
今までの増加:-58517
車の減価償却引当て:2140000
内240000を引き出し、210400 を東京電力に投資(平均175.33)
レジャー費シーリング:220000/360000

今月の大きめのプラスは、毎年恒例コドモ手当と定期券代によるものです。
でもこれで、やっと1年越しのマイナス家計から抜け出せそうです!

今月は家に籠って TZNM の開発に注力していたせいか
あまり外に遊びに行った感じはしません。
行ってもアキヴァばっかりで、コドモはまあそれなりに喜ぶのですが
往復の電車賃は定期フル活用で1000円以下。
飯も富士そばなので安い物です。
実際資材調達のために卸しておいた万札が、まだ財布の中に残っています。

ちなみに、今月はJR九州のIPOに全力投球したので(そして全部ハズレたw)
メインの預金口座で数百万単位のカネがバンバン動いており
税務署に睨まれないかちょっと心配ちょっとお金持ちになった気分ですw

来月のカード払いは16万円です。
定期買ってこの額なんで少ないです。
こうして倹約するのはいいのですが、ついに来年は JCB の優待ランクが
スターαからスターβに下がっちゃうかもしれません...

【2016/10/25】 家計 | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
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