ハードウェア制御サーボモータの実験（完結編）

２０２４年６月１３日（木曜日）　曇りのち晴れ

　今から１０年以上も前に工作した「サーボモータ」をもう一度作ってみました。
　当時、何かの工作雑誌に掲載されていた記事の回路を真似して手持ちの部品で
組立てましたがうまく動作せず、失敗に終わってしまいました。
　今回はジャンク歯車を組み合わせて減速機も自作してみました。
　多分前回工作の失敗点だろうと思われる「ポテンショメーター」部分も慎重に
工作しました。
　回路は「ブレッドボード」を使って組み上げました。
　ブレッドボードはＩＣやコンデンサ、抵抗器、配線コードなどの部品を差し込
んで組み立てていくので回路の変更は自由自在・・・実験にはとても便利です。

　回路を組み上げて動作させてみましたがやっぱりうまくいきません。
　そこで回路の動きをオシロスコープで観察してみました。
　（以前の工作の頃もオシロスコープを持っていましたが、ブラウン管式の
２チャンネルで原因追及まではいきませんでした）
　今のオシロは波形をパソコンのディスプレイに表示させるもので４チャンネル
（カラー表示）の高性能（私にとっては・・・）を持っています。
　念入りに調べた結果、取り付けてあったＴＴＬーＩＣのＳＮ－７４７３
（Ｊ／Ｋ フリップフロップ）に問題があることがわかりました。
　これを同じＪ／Ｋ フリップフロップのＳＮ－７４ＬＳ７３に変更してみたところ
エラーが無くなって正常？に動作するようになりました。
　以前の工作の失敗原因はここだったかも知れません。

　それから調整を繰り返してやっと何とか動作するようになりました。
　サーボモーターの動きは超スローモーションでとても実用になるようなものでは
ありませんが工作したものが動作してくれてとても嬉しいです。

　そこで今回の工作を取りまとめて完結編としてご報告いたします。

 

　コントローラの回路図です。
　タイマーＩＣ ５５５で極狭いパルスを発振（約３０Ｈｚ）させ、その
パルスで単安定マルチバイブレータ（ＳＮ７４１２１）をキックして
可変長パルスを発生させます。
　（この可変長パルスが「指示パルス」になります。）　　

　　制御回路は入力された指示パルスの長さ（幅）とポテンショメータの抵抗値で
　パルス幅が変化する追従パルスの長さを比較し（Ｅx－Ｏｒ（排他的論理和）の
   ＳＮ－７４８６で）、ポテンショメータに結合されたモーターを正回転、逆回転
させて両者のパルス幅を同じになるようにモーターの回転を制御します。

　　モータードライブ回路は制御部からの信号でモーターを正回転方向に回したり
　逆回転させたりします。

　　実験中の様子です。

 

　  指示パルス幅　＞　追従パルス幅　の場合は追従パルス幅が広がるように
　モーターを正回転させます。
　　これによりモーターに結合されているポテンショメータの抵抗値は「大きく」
　なり、追従パルスの幅（長さ）は大きくなっていきます。　　

　　指示パルス幅　＜　追従パルス幅　の場合は追従パルスの幅（長さ）が短く
　なるようにモーターを逆回転させます。
　　これによりポテンショメータの抵抗値は小さくなり、追従パルスの幅は短く
　（狭く）なって行きます。　

 

　指示パルス幅　＝　追従パルス幅　になるとモーターを回転させる電源はＯＦＦに
なり、モーターは停止します。

　　

　実験の様子を動画にしました。
　どうぞご覧ください。

　
　

　ハードウェアだけで制御するサーボモーター工作は難しかったけど、
とても面白かったです。
　ソフトウェアで制御するものは細かいところまで調整ができて高性能？
なものができることでしょう。

　あの小さなマイコン（マイクロコントローラ）の高機能で便利なこと・・・
　時代がハードからソフトに移っていく理由がわかったような気がします。
　これで「ハードウェアで制御するサーボモーター工作」を完結といたします。

　こんな独りよがりで拙いブログ記事にお付き合いくださった皆様、応援を
誠にありがとうございました。
　これからもどうぞよろしくお願いいたします。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　何でも工作実習生

ジョウビタキは故郷へ帰ったのかな・・・

２０２４年４月７日（日曜日）　晴れ

　時どき庭にやってきて可愛い姿を見せてくれたジョウビタキ（♀）は
最近は姿を見せなくなってしまいました。
　時折初夏のような陽気のこの頃、ジョウビタキは故郷に帰っていった
のかも知れません。
　ちょっと寂しいような、ほっとしたような気持ちです。

　

　アネモネの花と記念撮影

 

　レンギョウの切り株に止まっていました。

 

　ユスラウメの花をバックにポーズを取ってくれました。

 

　ジョウビタキは大体毎年のように姿を見せてくれます。
　また冬になったら来てくれるかもしれません。
　それを楽しみに、冬が来るのを待ちます。

　（まだ夏も来てないのに冬を待ってるオイらです(笑い））

画面のボタンを押してＬＥＤをＯＮ、ＯＦＦさせる

２０２４年４月４日（木曜日）　曇り

　先日から「プロセッシング（ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ）」というシステムの
勉強を始めた。
　その手始めとしてマイコンから送られてきたデータ（光度センサーによる
周囲の明るさ）によって表示されている円形の大きさ（直径）と塗潰された
色が変化するというプログラムを組んでみた。
　「プログラムを組む」何て大きなことを言っているが、Ｗｅｂサイトに掲
載された諸先輩方の資料の真似をしているだけ・・・・・
　でも、それがちゃーんと動作してくれた時はとても嬉しかった。
　このプログラム工作で少しは勉強して、ちょっとだけプロセッシングのこと
が理解できた。
　そこで今回は画面の「ボタン」を押したらマイコンの「ＬＥＤ」が点滅する
プログラムを組んでみた。
　これもやっぱり諸先輩方のプログラムを参考にしたが、前回のようなまるっ
きりの真似ではなく、プロセッシングのリファレンスを読んで内容を理解しな
がらプログラムを組んでみた。

　今回の工作の概要です。
　プロセッシング・プログラムが表示した「ボタン」を押すと、
それに対応したデータがマイコンに送信され、それを受信した
マイコンはデータの内容によってボタンに対応した「ＬＥＤ」を
点滅させるというものです。

　　マイコンはＥＳＰ３２ＷＲＯＶＥＲです。
　　プログラムはＡＲＤＵＩＮＯ－ＩＤＥで構築してあります。

 

  プロセッシングの表示には「赤ボタン」「青ボタン」の二つがあります。
　赤を押すと「赤ＯＮ」「青ＯＦＦ」が表示され、青を押すと「赤ＯＦＦ」
「青ＯＮ」が表示されます。
　ボタンを押す都度、そのボタンに対応したデーターがマイコンに送信され
ます。　データを受信したマイコンは受信したデーターに従ってＬＥＤを点
灯させます。

　実験の手順

 

　その実験の様子を動画にしてみました。

　この実験でボタンの作り方、アクセスの仕方、データー送信の仕方などの
勉強をしました。
　また、プロセッシングでは「漢字（日本語文字）」が表示できることも
知りました。
　次は折れ線グラフの表示に挑戦してみようと思っています・・・・・
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（果たしてどうなることやら）

プロセッシングを動かしてみた

２０２４年３月２７日　（水曜日）　晴れ

　マイコン（ＥＳＰ８２６６）に気圧や気温、湿度を測定するセンサーを
取り付けて計測し、その結果をＷｅｂブラウザーに表示するプログラムを
作った。
（Ｗｅｂサイトに掲載されている、諸先輩方の記事を参考にして
（正確には「真似」ですけど・・・）悪戦苦闘の末、やっと出来上がった）

　パソコン・モニタに画面が表示されたときはとても嬉しかった・・・
　しかし、見慣れてくると何かものたりない。
　データが数値で表されるだけ・・・
　「更新」ボタンを押さないとデータが更新されない・・・

　これを刻々と変化するデータをリアルタイムで表示し、かつ変化の
様子を折れ線グラフで表示するようにしてみたい気持ちになった。
　そこでまたＷｅｂサイトを検索して参考になる記事を探してみたところ、
「プロセッシング」というものがあることを知った。
　サンプル・プログラムを動かしてみるとなかなか面白い。

　こんなシステムを作ってみたい・・・・と作業を開始した。

 

　ところがなかなか難しい。
　数値データを元にそれを折れ線グラフにして表示するなんてオイらには
難し過ぎて手に余る。

　いろいろ参考にした記事の中に、円（丸い輪）を描いてその円の直径を
データ（数値）で変化させるというものがあった。
　これは数値を折れ線グラフ化するより簡単そうだった。

　先ずこれでプロセッシングというものの実習をしてみることにした。

 

センサーには手持ちのＣｄＳ（硫化カドミューム）光度センサーを取り付けた。　

　ＣｄＳ光度センサー。　この上を遮光して出力を変化させた。

　実験の様子です

 

　何とかうまく動作してくれた。
　これで少し、プロセッシングのことがわかった。
　プロセッシングのプログラムとマイコンの間のデータの送受信方法も
何とか理解できた。

　プロセッシングって面白い！
　今度は「ボタン」を作ってマイコンを操作する実験をしてみよう。

セロジネの花が咲きました

２０２４年３月２２日金曜日　（晴れ）

　部屋の温室？に置いてある寒さに弱い草花の
花芽も大分大きくなりました。
　この頃は花芽もつけなかったセロジネも今年は
幾つもの花芽をつけてくれました。

　

そのセロジネが開花してくれました。

　日当たりの良いところで撮影してみました。

　この頃、庭に飛んでくるジョウビタキがやってきました。

ジョウビタキは冬の間だけ日本にやってくる渡り鳥（冬鳥）です。
人懐っこくてとても可愛い野鳥です。
春になって暖かくなったら故郷（大陸方面）に帰って行きます。
庭にはいつまで遊びに来てくれるかわかりません。

セロジネの花をバックに記念撮影をしました。

 

やっと電子気象台が出来上がったけど・・・

２０２４年３月２１日（木曜日）　晴れ

　マイコン（ＥＳＰ８２６６）で気圧、気温、湿度を測定するセンサー
（ＢＭＥ２８０）を制御してデータを読み出し、それをＷｅｂブラウザ
　に表示するシステム？を工作した。
　Ｗｅｂサイトに掲載されている諸先輩方の資料、記事を参考にして
（真似をして・・・）悪戦苦闘の末やっとここまで来た。
　（先生になっていただいた皆様、本当にありがとうございました。）

やっと出来上がった「なんちゃって小型電子気象台」。
工作を始めてから２年ばかりかかってやっと完成。

 

　測定開始時点のデーターを保持していて、現在のデータと比較している。

 

　だけどＷＥＢブラウザーの画面は同じデータを表示していて「更新」ボタンを
押さないと変化してくれない。
　そりゃぁ、そうだ・・・クライアントが要求をすることによってサーバーが
応答してくれるんだから当然のことだ。

　これがいつも最新の情報を表示してくれたら・・・
　そして数値だけではなくて折れ線グラフで変化が見られたらいいなぁ。

　グラフ表示ならＡｒｄｕｉｎｏ ＩＤＥのシリアル・プロッターでできるけど・・・

 

　　目盛の設定や文字などが表示できない。
　　何かいい方法がないかなぁー
　　よぉーし、次は気象の変化をグラフで表示するようにしてみよう・・・・
　　　　　　　　　　　　　　　　　がんばるぞぉー！

 

やっと気象観測システムができたけど・・・

２０２４年３月１９日（火曜日）　晴れたり曇ったりの寒い一日

　
　もう何年前のことだろうか・・・・
　本棚の隅っこに埋もれていた雑誌に掲載されていたマイコンの記事を
読んだ。
　手のひらに収まってしまうほどの小さなマイコンなんだけどＷｉＦｉ
機能が組み込まれていていろいろなことに使えるということだ。
　値段も安い。
　いつかこれを使って実験してみようと思っていたがなかなか実行でき
なかった。　そしてあるとき、用事で出かけた秋葉原の部品屋でこれを
見つけ、購入してきた。
　それからはこの雑誌を頼りにプログラム開発環境(Arduino ＩＤＥ）を
準備して工作、実験を始めた。
　最初はＬＥＤを点滅させるプログラムやスイッチのＯＮ、ＯＦＦを検出
するプログラム。　次はＷｉＦｉを使って無線でのデータ通信、そして
ついにＷｅｂブラウザー画面に文字やデーターを表示することができる
ようになった。
　そして出来上がったのが「気圧・気温・湿度」を計測する「なんちゃって
電子気象台」だった。　今から５年ばかり前のことだった。
　この「なんちゃって電子気象台」は一応、気圧、気温、湿度のデーターを
ブラウザーに表示させられるが、「時計」のカウントがいい加減で計測
時刻の表示が大きく狂ってしまう。
　その後の勉強でＡｒｄｕｉｎｏＩＤＥ のタイマー機能を使えば正確な
計時ができることを知り、今回それを使うように改造した。

 

改造した「なんちゃって電子気象台」

　

　正確に１秒で（いい加減な１秒です・・・）計時できます。

　　

　

　これでＷｅｂブラウザーに表示できるようになった。
　しかし、数値の表示だけで何だかものたりない。
　データーの変化の様子を折れ線グラフで表示してみたい。
　Ｗｅｂブラウザーでは「更新」ボタンを押さないとデーターの更新がされないし
やっぱり何だかものたりない。
　
　刻々と変化する気象データーをグラフ化して流れるように表示してみたい。
　次のテーマはこれにしてみよう。　がんばるぞぉー！

シジュウカラが営巣の準備を始めた！

２０２４年３月１１日（月曜日）　晴れ

　先日は雪が降ったりして寒い日が続きましたがやっぱり季節は
春になっています。
　庭の花畑？のシャクヤクの赤い芽が出てきました。
　アネモネも蕾をつけています。
　庭に飛んで來るシジュウカラも動きが活発になって、何羽もが
追いかけっこをしています。
　庭木のキンモクセイに掛けた巣箱にシジュウカラがやってきました。　
　そして中を覗き込んでいました。

 

　巣箱の中に入っていく！

 

　巣箱の中から出て来た！

 

　ちょっと中断していた巣箱の観察をしてみました。
　動体感知カメラが苔を咥えてきたシジュウカラを撮影してくれました。

 

 

　何度も苔を咥えて入っていきます。

 

　今年は営巣してくれるかもしれない。
　巣箱の中を見てみました。

　まだ少しですが巣材のコケ（苔）が運び込まれていました。

　シジュウカラは今まで、だいたい毎年のように営巣していました。
　去年は営巣しませんでしたので（一昨年は二度も営巣しましたが）
今年は是非営巣してもらってヒナの生育を観察したいです。

朝、起きたら雪が積もってた

２０２４年３月６日（水曜日）　小雨

　朝、起床して外を見てみたら雪が積もっていた。
　天気予報では夜は雪になるということだったがこんなに積ってるとは思わなかった。
　昨日はジョウビタキ（♀）が飛んで来てくれたのにこんな雪では可哀そうだな・・・

 

　

　　シジュウカラのエサ箱にも雪が積もってる。

 

 

 　　こんな雪の中でもジョウビタキは来てくれた！

 

　　体がまん丸だ。

　

　　ジョウビタキ嬢には用意しておいたおやつをあげた。
　　美味しそうに食べてまたどこかに飛んで行った。
　　こんな雪の中ではエサ探しも大変だろう・・・
　　春はもうすぐだ、故郷へ帰るまで頑張らなくっちゃね。

ジョウビタキが飛んできた

２０２４年３月５日（火曜日）　曇りのち雨

　昨日までの暖かさはうそのよう、今日はとても寒い一日でした。
　昼過ぎまでは明るい曇り空だったけど、その後は雨模様になって
しまいました。
　午前中のまだ空が明るいとき、庭にジョウビタキが飛んできました。
　我が家の庭には毎年のように姿を見せてくれます。
　今年は可愛い女の子のジョウビタキでした。
　庭隅に置いた鉢植えのブルーベリーの枝に止まっていました。
　バックにはわずかに残ったサザンカの赤い花があります。
　急いでカメラを用意して撮影しました。

　　　　　　（画像をクリックすると拡大画像になります）

 

 

 

 

 

　ジョウビタキは辺りを見回して雑草が茂っている花畑（シャクヤクの赤い目が出始めた）
に降りて虫（だと思います）を啄んであちこちを歩き回ってから飛び去って行きました。
　昼過ぎには冷たい雨が降ってきました。
　ジョウビタキは暖かい春になると生まれ故郷の大陸に帰って行きます。
　それまではときどき、我が家の水場にやってきます。
　今度はおやつを用意しておくからゆっくり遊びにおいで・・・待ってるよ！！！