何が何だかわからないけど・・・ ー マイコン同士を無線で接続してみる －

２０２２／１０／２４（月曜日）　雨

 

もう何年も前のこと、電子工作雑誌に「ＩｏＴ（”モノ（物）”と”モノ”（物））」をインターネット

でつなぐ）という特集記事が掲載されていました。

例えば外出先からインターネットを経由して家にある家電を遠隔操作するとかいうことです。

記事には無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ）で接続できるマイコンとそれらを動作させるプログラムが載って

ました。

面白そうだな・・とは思いましたが何だか難しそうで、雑誌はまた本棚に戻してしまいました。

それからまた何年かが過ぎたある日、秋葉原の電子部品店で雑誌に出ていたマイコンを目にしました。

おぉーあの記事に出ていたマイコンだ！　値段も６００円ばかりだから失敗して放り出しても惜しくはない！  早速購入してきました。

マイコンはＥｓｐｒｅｓｓｉｆ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社（中国・上海）が開発したＥＳＰｰWROOM-０２というものです。

また例の雑誌を本棚から取り出し、記事を参考にしながら工作を始めました。

マイコンのプログラムを開発？（オイらにはそんな能力はない）するシステムは「アルデュイーノ（ARDUINO)」というものです。

あれこれ苦労しながらパソコンに開発環境を組み込みました。

それからは毎日、毎日、マイコン（ＥＳＰｰWROOM-０２）を相手にして工作を楽しみました。

しかし、このマイコンの売りである「ＷｉＦｉ接続」は難しくてなかなか動作させられません。

せっかくＩｏＴを目指して？このマイコンを買ったのに、ただマイコン単独でＬＥＤを点滅させたり、センサーを動作させたりするばかりでした。

そのうち、このマイコンは小さくてＬＥＤなどを接続する入出力端子（ＧＰＩＯ）が少なくて物足りなくなりました。

そこで上位機種のＥＳＰ－ＷＲＯＯＭ－３２を購入し、１２ｂｉｔカウンターやＤＡコンバータによる鋸歯状波発生実験などを繰り返しました。　

そのうち始めたバーサライタ工作（回転する腕木に沢山のＬＥＤを取り付けて点滅させて回転面に模様を描き出す）で更に小型のＥＳＰ３２－ＷＲＯＶＥＲーＥを購入しました。

 

しかし工作は依然としてワイヤー配線で無線とは縁がありませんでした。　せっかくＷｉＦｉ機能が付いているのに・・・・・

やっぱり無線で信号を伝えてみたい。　また雑誌やウェブサイトの記事を参考にして無線ＬＡＮの実験を始めました。

 

 

やっぱり無線は難しい！！！　ＵＤＰだのＰａｃｋｅｔだのチンプンカンプン・・・　八十の手習いには荷が重い。

先ず何をするのか、何をしたいのか・・・これを決めなきゃ話にならない。

リモコンをやってみることにしました。

 

ブレッドボードのサーバーです。

 

ＳＥＲＶＥＲには８個のＬＥＤを取り付けてＣＬＩＥＮＴから要求された番号のＬＥＤを点灯させるものです。

端子間の配線中。　ブレッドボードの配線は自由が利いて便利だね。

クライアントのボードです。

タクトスイッチが８個取り付けられています。

 

プログラミング中。

エラーが出たり、ロジックミスがあったりでなかなか動作してくれません。

 

やっと動作するようになりました。

 

クライアントのタクトスイッチを押すとそのスイッチに割り付けられたサーバーのＬＥＤが点灯します。

複数のスイッチを同時に押してもスイッチそれぞれに割り付けられたＬＥＤが同時に点灯します。

動作はなかなか面白いです。

そんなテストの様子を動画でご覧ください。

 

諸先輩方の記事を参考にして工作しましたが、「参考」とは名ばかりでほとんどが「真似」です。

でも人間の第一歩は「親の真似」からです。

そしていろいろ先人・先輩の真似や教えを学んでやがて立派な大人になって独り立ち・・・

まぁ、オイらはいつまでたっても「真似」からは抜け出せないでしょうが少しは勉強になってるかも？

「おもしろいなぁ・・・」と思える時があるだけでも良いかぁ・・・・

これからも頑張って「真似」をさせていただきます。　いろいろありがとうございました。

 

 

 

 

バーサライタ時計工作を振り返ってみた ３号機工作

２０２２／１０／１６（日曜日）　曇り

バーサライタ時計工作を振り返ってみると、時計１号を工作したのは２０２１年４月頃の
ことでした。
引き続き時計２号、時計３号工作と進んで行きましたがシフトレジスタを使ったバーサライタ
時計３号はなかなか完成しませんでした。
それはシフトレジスタの実験中に「時計ではない模様（パターン）」を表示することに
熱中したことと、庭に飛んでくるシジュウカラ（野鳥）の営巣を観察することに時間を取られて
電子工作が中断してしまったからでした。
でもシフトレジスタを使った時計のことはいつも気にかかっていました。
あれからもう１年半が過ぎて季節は秋の１０月になってしまいましたが年内には時計３号を完成
させようと工作を再開しました。

２０２１年６月の初め頃、通販で注文した部品（シフトレジスタ等）が配達されてきました。
それからはしばらくの間、サイトにアップされた記事を参考にして使い方の勉強に明け暮れしました。



シフトレジスタの使用方法がだいたい理解できたので回路図をかいてみました。
シフトレジスタで制御するＬＥＤは１６個。
マイコンの端子で直接制御するＬＥＤは３個で全部で１９個のＬＥＤです。
１つのＬＥＤには赤、青、緑の３個のＬＥＤが入っていますから、実際には
５７個のＬＥＤに相当します。





３号機のプロペラ（腕木）を工作しました。
シフトレジスタを６個搭載するのでマイコン部とレジスタ部で２階建て構造になりました。




プロペラに取り付けられたＬＥＤとマイコンとの配線接続はとても大変で
根気のいる作業でした。　・・・・・懐かしいな。
２０２１年の７月の初め頃のことでした。



２号機と比べてみると配線の多さがわかります。




シフトレジスタや配線数なども増えてプロペラの重さも増えてしまいました。
減速機からの回転軸支えが不十分でうまく回転させられなくなってしまいました。
そこで回転軸の先端にも軸受けを設けて対応しました。


　

しかし、それだけでは不十分でした。
プロペラの基板を支え、回転軸と結合するアルミ板が強度不足で回転数が上がると
撓んでしまい、取付台にぶつかってしまうという故障が発生しました。
アルミ板部分を強度のある構造に変更して対応しました。




あれこれ問題をクリアしてやっと機構部ができあがりました。




プロペラを回転させてＬＥＤを点灯させてみました。
２０２１年の７月中頃のことでした。




使用しているＬＥＤは直径５ｍｍのちょっと大きめのものです。
一列に並べたＬＥＤ同士の発光体との隙間が大きくて回転軌跡にも隙間が目立ちます。
光をぼかせば良いかな？　というわけで薄いビニールシートをかぶせてみました。




少しは隙間が目立たなくはなりましたが、やっぱり輝線は目立ちます。
でもこれはしようがないので我慢することにしました。




時計プログラムの基本的な動作は２号機と変わりません。
ただシフトレジスタとのデーター転送が変わるだけです。
シフトレジスタ操作は結構面白いです。
そしてＬＥＤの数も増えて３色制御もできるのでパターンを描くのが面白くなって
パターンを描くプログラミングにハマってしまいました。
そんんことに熱中しているうちに季節は秋から冬に、そして年をこして春になって
しまいました。
春にはまた野鳥の季節が訪れてきて工作はしばらくお休みになってしまいました。

月日の経つのは早いもの・・・今日は２０２２年の１０月です。
早いとこバーサライタ時計３号機を完成させないとまた来年になってしまうかも・・・
そこで力（リキ）を入れてプログラムを完成させました。

やっと完成した３号機の画像です。
秒針は赤色、分針は白色、時針は黄色と色を変えてみました。




テストの様子を動画でご覧ください。

先ず通常の時計の動きです。
秒針は約１秒間隔で歩進しています。
６０秒（一回り）で分針は１分（１／６０）回転します。
分針が１２分歩進で時針は１目盛（１／５時間）歩進します。



秒針の歩進を速めて分針の動きを確認しました。
秒針の速度を最高にしたので秒針は停止していますが分針、時針は歩進しています。



分針の歩進を速めて時針の動きを確認しました。
分針が１２目盛（１２分）進んで時針は１目盛（１／５時間）進みます。
分針が１周り（６０分）で時針は５目盛（１時間）歩進します。




動画画面上に「黒い」筋が回転して見えますが、これは動画を撮影したカメラのシャッター速度と
点滅しながら回転するＬＥＤの回転速度との差から生ずるイメージ画像だと思います。
肉眼で観察している場合には現れません。

バーサライタ時計の工作を始めてから足掛け２年。
何とか３号機を作ることができました。
これをもってこのシリーズを完了といたします。

長らくお付き合いださった皆様、誠にありがとうございました。
これからも応援のほど、よろしくお願いいたします。

バーサライタ時計工作を振り返ってみた ２号機工作

２０２２／１０／１５（土曜日）　晴れ

バーサライタ時計１号機の工作で何とか回転しているマイコンへの通電方法と
時計として動作させるプログラムについての理解はできました。
でも出来上がった１号機はプロペラに取り付けたＬＥＤは１０個だけ。
文字盤ばかりが目立って動いている針が分からないくらいでした。
そこで２号機を工作することにしました。　２０２１年の５月初め頃でした。

1つのＬＥＤの中に赤、青，緑に光る３個の発光体があるＬＥＤを購入しました。



使用するマイコンもちょっと小型のものにしました。
ただ、このマイコンには端子機能名が表示されていないので配線時にはちょっと不便でした。





回路図はこんなものです。
取付けるＬＥＤは１８個ですが、色別の個数は赤＝１５個、青＝７個、緑＝２個　で
全部で２４個に相当します。
マイコンの出力端子が足りないので「針（赤色）」の部分は一つの端子で複数のＬＥＤを
点滅させ、緑色は常時点灯状態にしました。





プロペラは差し渡し２２ｃｍ（回転半径１１ｃｍ）と大分大きくなりました。





プロペラの配線中。
ＬＥＤ素子の数が多いので配線作業は大変でした。




１号機では円形の集電盤でしたが取付が難しかったので２号機ではスリップリング方式に
変更しました。　　すると回転軸が長めになり、今度はこの問題で苦労しました。




動作確認中にはいろいろトラブルが発生しました。
特にＬＥＤの配線のハンダ付け不良については時々（回転数の変化で）ＬＥＤは消えたり
点いたりしてその原因箇所がなかなかつかめず解決に長時間を要してしまいました。

でも何とか完成にこぎ着けました。



時計が大きくなって赤色の針がよく見えるようになりました。

時は６月になっていました。
この頃、「シフトレジスタを使って多数のＬＥＤを制御する」という」記事を拝見しました。

おぉー、これは良いなぁ・・・　やってみよう！

というわけで３号機の工作に取りかかりました。
次はシフトレジスタを使ったバーサライタ時計３号機のことを綴ってみます。
閲覧をどうぞよろしくお願いいたします。

バーサライタ時計工作を振り返ってみた １号機工作

２０２２／１０／１４（金曜日）　曇り時々雨

細長い腕木に沢山のＬＥＤを１列に並べて取り付けて点灯し、それをモーターでグルグルと
回転させると腕木の回転面にＬＥＤが点灯した円形の軌跡が現れます。
そのＬＥＤの点滅タイミングを制御すれば規則的に変化する模様や文字などを表示することが
できます。

回転する腕木（以後”プロペラ”と称します。）が描く円形の模様や文字をみていると「時計に
してみたら・・・」という思いが浮かんできました。
早速部品を用意して工作を始めました。　２０２１年の２月のことでした。

工作を始めて最初の問題は電源をどうするか？　ということでした。
ＬＥＤの点滅を規則的に制御するのにはマイコンを使います。
そしてＬＥＤとマイコンを一緒に回転させなくてはなりませんがそれに供給する電源をどうするか？
これが一番の問題でした。
普通は小型・高性能のリチュームイオン電池を取り付けて対応するのでしょうが、有り合わせの
部品で間に合わせるのがモットーの実習生ですから、有り合わせの単四乾電池と電池ＢＯＸを使って
みました。
マイコンの電源電圧は３．３Ｖです。
そこで単四電池４本（６Ｖ）を、レギュレータで３．３Ｖにして供給することにしました。
電池は２個収納できる電池ＢＯＸを２個取り付けることにしました。

プロペラは毎秒２０回転するように想定しました。
こんなプロペラでも秒２０回転で回すとものすごい振動が発生します。
モーターを取り付けた台座がガタガタと揺れて怖いくらいでした。
回転バランスを取ることは必須条件でした。
電池ＢＯＸをプロペラ回転軸の中心に取り付けて位置を変化させてバランスを調整しました。
電池ＢＯＸの位置を変えやすいようにＢＯＸを両面テープでプロペラに貼り付けて作業しましたが
これが間違いの元でした・・・・・






回転させてはブレを確認し、電池ＢＯＸの位置を変化させてまた回転・ぶれ確認・調整・・・
こんな作業を繰り返しているとき、回転中の電池ＢＯＸがプロペラから剥がれて吹っ飛んだのです。
２個とも吹っ飛びました！！！
幸い、ガラス窓や液晶モニターにはぶつからず被害はありませんでしたがヒャっ！としました。

そんなこともあって乾電池で動作させることは止めて回転プロペラの外部から電源を供給するように
しました。
グルグル回転するプロペラに取り付けられたマイコンに安定した電源を供給できるんだろうか？
これが第二の問題でした。
回転電極はプリント基板で、真鍮薄板で固定電極（ブラシ）を作りました。
これでＵＳＢの５Ｖを供給してうまくいきました。




出来上がったプロペラ機構部を動作させてみました。
回転電極からの電力供給もうまくいってマイコンからの指示でＬＥＤを点滅させる
ことができました。




時計にするためのプログラミングを始めました。
なかなか思うようには動作しません。
あれこれ試行錯誤を繰り返してやっと時計らしく動いてくれました。








時刻文字を入れてこれで完成です。

　

２月の初めに工作を始めて約１カ月。　やっと完成しました。
でもこの時計はプロペラに取り付けたＬＥＤは１０個だけ。
文字だけが大きく表示されて針が短くて何だかもの足りません。
もっと長いプロペラに沢山のＬＥＤをつけた時計を作りたくなりました。
次はその工作の思い出を綴ってみます。　
閲覧をどうぞよろしくお願いします。