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有機ELの電源ICと利用方法


「LM4510」 National Semiconductor データシート

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「TPS61140」 Texas Instruments データシート

先日、有機ELディスプレイの16.5V電源について書きました。その後、いろいろと調べてみると、有機EL用のDCDCコンバータICが各社から発売されていることがわかりました。入手性と価格から絞り込まれたのが上記2種の電源ICです。

どちらも、ダイオードを省略することができる上に、パッケージサイズも3mm角と非常に小さいです。また、推奨インダクタンスとキャパシタが小さい割にはリプルが少なく、実装面積の上でも有利です。

気になる価格は、
「LM4510」499円@1個 378円@25個
「TPS61140」315円@1個 252円@25個
と、結構なお値段です。

LM4510は、有機ELをリチウムイオンバッテリ1セルで使用することを想定した、昇圧スイッチングレギュレータICです。同期整流型で効率が高く、最大効率は85%です。
同期整流とは、ダイオードをMOSFETに置き換えて駆動させる回路です。ダイオードの順方向電圧よりもMOSFETの飽和電圧の方が低いので、効率が高くなります。
ただし、データシートのグラフでは低電流時に効率が0%に近づくようです。
参考資料:同期整流型/ダイオード整流型の比較

TPS61140は、LM4510と同じように1セルのバッテリで有機ELディスプレイを動かすことを目的としたレギュレータICです。電圧出力と電流出力で2統系の出力を持っています。
電流出力は6個直列のLEDを駆動可能。さらに外部からPWM信号を入力することにより、電流を制御することができます。有機ELとメインディスプレイやキーパッドのバックライトに使うことを想定しているらしいです。有機ELに使う16.5Vの電源は、電圧出力から取り出すことになります。
こちらのICはPFM(パルス周波数変調)を採用しているので、1mAの出力でも75%の効率を維持するそうです。

値段で言えばTPS61140でしょうか。それでもコストは上がります。今回は研究目的ということで何でも採用しますけどね。



ここまでで、有機ELディスプレイの利用方法は全く考えていなかったのですが、せっかくですからいろいろと面白いデバイスを載せてみましょう。
1.microSDを載せる。(秋月:ヒロセ・マイクロSDカードコネクタ
2.当然FATに対応すべき。システムの都合上、リアルタイムクロックもいるね。(digi-key:RX-8581SA
3.せっかくだからMP3のチップを載せよう。 (秋月:MP3デコーダ VS1011e
4.再生中は、スペクトル表示させる。外部入力もあり。 (FFTアルゴリズム)
5.加速度計も載せよう。 digi-key:MMA7260QT
6.リチウムイオン電池でポータブル化しようか。 (Xacti用750mAhセル)
7.USBから充電させるチップを見つけたから載せよう。 (digi-key:LTC4085EDE
8.電池使うなら、残量表示が欲しい。バッテリ残量計IC見つけた。 (digi-key:BQ27200DRKR
9.温度計もいいね。 (digi-key:SE95DP-T

夢がひろがりんぐ。
でも面積的に全部載るのかい?
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aitendoから荷物が届いた。あと、ニキシー管時計を出品しました。



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OLEDモジュールとついでに購入した物たち。

aitendoから商品が届いた。合計12,010円なり
OLEDモジュールが3枚。
安いアンテナ付きGPSモジュール「LR9543」 3,980円
液晶バックライト用インバータモジュール 各1,000円 × 2
フォートプレヤーキーホルダ[MP4-KEYHOLDER] 1,000円


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OLEDモジュールすんごい小さい薄い。ただ、データシートに書いてあったとおり、フレキシブル基板を裏側に折り返そうとしてみたけど無理だった。・・・別にいいか。
端子は銀メッキか?平坦でつや消し状態。naru氏の日記では半田が乗っていたようだから、問題なし。



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珍しい物が売ってたから買ってみた。大きさはたまごっち(古!)を一回り大きくした感じです。

箱を開けて取り出してみると、中からカラカラと音がする。開けてみると、リチウムイオン充電池が基板から剥がれている。グルーガンで基板上のLSIもろとも接着していたようだが、外れてしまったらしい。両面テープで貼り付けて修理しておきました。

フォートプレヤーキーホルダ"MP4"-KEYHOLDERって書いてあるけど動画が再生できるわけではない。
PCにつなぐと勝手にソフトウェアが立ち上がる。どうやら、デバイスを外付けCD-ROMドライブとして認識させて、オートランで起動させているようだ。
これまたよくできたソフトで、PCのフォルダをツリーで選択して、出てきた画像を選んで追加するだけ。大きな画像もトリミング枠が出てくるので、マウスで移動させて直感で選択できる。あとは自動的にリサイズして転送してくれます。画像形式はソフトが自動で変換、リサイズするのでBMPとJPGであれば編集なしに使用できます。合計107枚まで保存できるそうです。それと、GIFに対応しているって書いてあるけど、読んでくれなかった。

安い割にはよくできた商品です。USB接続で勝手に充電してくれるし(リチウムイオン電池240mAh)、スライドショー機能もある。設定画面では、スライドショーの切り替わり時間やコントラスト、バックライトの輝度を設定できる。デバイス単体で画像の削除もできる。しかし、液晶の品質は最悪です。正面から見ても黒が潰れている上に、視野角が非常に狭い。まあ、キーホルダーとしては、いいんじゃないでしょうか?贈り物にも適したケース(ただし、変形している)で、説明書もいらない。



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GPSモジュール「LR9543」

秋月で販売されているGPSモジュールよりも小さいです。そして安い。
ニキシー管時計の時刻同期機能に使おうと、研究用に購入しました。外付けアンテナとセットで4,000円。同期プログラムは完成しているので、通信さえうまくいけば即採用です。

データシートが一そろい手に入るので購入したのですが、このモジュールが5V系なのか3.3V系なのかがわからない。標準は3.3Vのようなのですが、5Vバージョンもあるよと書いてある。aitendoには5VDCとある。ニキシー管時計に使うのであれば5V系の方がうれしいのですが・・・。

それと、このモジュールは大きなRAM(655kByte)を積んでいるらしく、データロガー機能を持っています。ロギングするデータの種類は、位置データやドップラーシフトの補正値、UTC時刻やら速度などなど。記録するデータとその密度も選択できます。UTC時刻と位置データのみであれば6byteで、これを5秒間隔で記録した場合、150時間連続で記録できます。(およそ6日間)
ただし、RAMですからボタン電池かスーパーキャパシタでバックアップ電源を用意する必要があります。

1ppsの出力端子も付いていて、世界一正確な時計である衛星の時計に±1usec精度で同期出力しています。(秋月のには1pps端子がない。)

機能的には満足ですが、また困ったことに端子が非常に特殊です。
SAMTECというメーカの0.8mmピッチ基板間コネクタを採用しています。残念ながらこのメーカしか作っていないらしく、digi-keyで検索しても非在庫品で手に入りそうもありません。コネクタを基板からはずして、ヒロセのFX6シリーズに付け替えるのも手か。




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卓上ニキシー管時計を出品しました。最初からクライマックスな値段が付いている・・・。
終了日は来週の日曜日11月2日です。

OLEDの電源回路(16.5V@40mA)を試作



先日のOLEDモジュールに使用する、16.5Vの電源を試作してみた。

昇圧電源には、ニキシー管時計の電源でも使用しているスイッチングレギュレータIC「MC33063ADR」を使用します。
「MC33063ADR」はMC33063の互換品ICで、メーカはTexas Instrumentsです。その他、ON SemiconductorやFairchild Semiconductorが互換品を発売しています。どのメーカも、内部に使用されているトランジスタや抵抗値が違いますので、設計する際には当該のデータシートから適切な値を拾い上げるようにしてください。

スイッチングレギュレータICといえば「MC34063」が有名で、トラ技や個人のWebPageでも紹介記事が沢山あります。MC34063とMC33063の違いは使用可能な温度範囲で、34064が0~70℃に対して33063は-40~85℃となっています。当然MC33063の方が高価です。

スイッチングレギュレータの原理など、詳しいことは下記のURLを参考にしてください。
Wikipedia 「スイッチング電源」
趣味の電子工作 「+5V スイッチング・レギュレータ」

「MC33063, MC34064」の適切な設計方法を知りたい方は、JRCの互換IC「NJM2360A」のアプリケーションノートを参考にしてください。こちらは日本語ですので、非常にわかりやすいです。
NJM2360A DC/DCコンバータ制御用IC[新日本無線-半導体インフォメーション]

効率が良く、ノイズ、リプルが少ない安定した電源の基板設計をしたい人は、下のページを参考にしてください。
MAXIM 「スイッチングレギュレータの基本的なレイアウト手法」


試しに作った回路で、3.3Vから16.5V@40mAを余裕で出力できます。出力に1kΩ/1Wの可変抵抗器をつないで、16.5~40mAの電流を取り出したとき、電圧が変動しないことを確認しました。スイッチングレギュレータは出力電圧をフィードバックして制御しますので、5Vを入力しても出力電圧は変わりません。

変換効率は80.1%でまずまず。OLEDパネルの最大消費電力(全ピクセルON)が528mWですから、入力側は効率80%で5V@132mAも消費する。ちなみに、OLEDは表示するコンテンツ次第で消費電力が変動します。全てのピクセルを10%の輝度で点灯した場合、消費電力は82.5mWになります。

ブレッドボードで組んでいることと、出力側に高ESRのアルミ電解コンデンサを使用しているためか、リプルが500mVほどあります。470uFで気にならないほどになりましたが、小さなモジュールに大きなコンデンサを載せたくはないです。実際にはセラミックコンデンサ10uFを並列に4つほど並べる予定ですので、多少は改善するでしょう。
もう一つ重要なファクターは、ダイオードです。出来るだけ逆回復時間が短い品種を選定します。短ければ短い方がよく、理想的には0sのダイオードが欲しいところです。そんな理想的なものがあるはずが・・・と思ったらあるんですよね。電気自動車のモータードライバに使われているダイオードで、シリコンカーバイドという最新の半導体。これはリカバリータイム0nsだそうです。ただし、一般人が入手するのは難しく高価。digi-keyでわずかに販売されていますが最低108円からです。・・・秋月で扱ってくれないかなあ。
まあ、この程度の電源にSiCのダイオードは必要ないですから、秋月のこれを使いましょう。

OLEDパネル駆動用ですので、あまり気にする必要はないのかもしれません。発振周波数32kHzだから、リプルが輝度に与える影響はほとんどないと思う。たぶん。

OLEDのコントラスト比2000:1は液晶よりも良いのですが、輝度が100cd/m2しかないんですよね。ナナオのFlexScan最新機種が450cd/m2あるので、実に1/4以下です。コントラスト比は2倍ですが、電気食い過ぎ・・・。

電源どうする?
電源は、5VのUSBバスパワーで動かすことにします。
USB-シリアルコンバータIC「FT232RL」に内蔵されているレギュレータから3.3Vが出ていますが、データシートには50mAまでしか使っちゃだめだよ、って書いてあるので別のレギュレータで作りましょう。
具体的には、秋月で販売されているポイントレギュレータを使います。秋月には150mAって書いてあるけど、データシートには200mAって書いてあるよ。

dsPIC33FJ256GP701は40MIPSで動かしたときに最大88mAを消費するらしい。さらに、OLEDドライバが1mA喰う。
ということで、レギュレータの熱損失を適当に計算すると、( 5V-3.3V ) × 89mA = 151.3mW となる。
データシートに記載されている、実装時の熱許容損失曲線に余裕で入っているから大丈夫でしょう。
マイコンの電源だけに5V@89mAも消費されてしまうのはどうかと思いますがね。

16.5Vはバスパワーから昇圧します。この組み合わせで行くと、リチウムイオン電池も使えそう。実際に組んでみていないから何ともいえませんが、なんだかんだで5V@221mAも消費するので、あんまり持ちそうにないです。



aitendo OLEDモジュール


OLEDモジュール 1,980円
128×RGB×128 ピクセル / 1.5インチ / カラー / 視野角160度
最大外形は横33.5×縦46.33mm OLEDの有効画面サイズは横26.279×縦26.284mm
下部を裏に折り返した場合、横33.5mm×縦35.5mm になります。
商品ページ→aitendo OLEDモジュール


秋月カラーLCD解析で有名な、naru氏の日記で紹介されているOLEDモジュールです。おお、これはいいものだ!と飛びついてみた。

有機発光ダイオード(Organic light-emitting diode、OLED)は、いわゆる有機ELディスプレイの一種で、液晶・プラズマに続く次世代の表示デバイスです→Wikipedia。 自ら発光するのでバックライトが要らず、薄く作ることが出来ます。さらに、黒色の表現は表示を止めるだけなので、プラズマディスプレイと同じようにコントラストが非常に高いです(このモジュールは2000:1程度)。 また、発光体が表面に近くなるので視野角が広く、ほぼ180度になります。

大きな欠点は、寿命が短いこと。液晶などに比べると、まだまだ寿命が短いです。
あと、価格が異常に高い。出始めたばかりのデバイスのため、手に入るものはかなり高価。大型化が難しらしく、寿命の保証や輝度ムラを抑える方法は未だに研究段階です。ところが、サムスンが40インチのディスプレイを作ってしまいました・・・。結局有機ELディスプレイ分野も、韓国勢にボロ負けになりそうな予感。 *噂によると、もうそろそろソニーが30型を発表するらしい。

2007年に発売されたソニーの有機ELテレビ「XEL-1」は国内で唯一11型ディスプレイを商品化した例。現在の価格は17万円と、とても手の出せる代物ではありません。

そんなOLEDディスプレイが、たったの2000円で手に入るのですから試さない手はありません。
後輩に共同購入を持ちかけて送料を半分に。3枚注文しました。

資料は豊富です。
OLEDモジュール「RGS15128128FH029」本体のデータシートがこちら
OLEDのドライバIC「SSD1355」のデータシートがこちら

モジュール本体のデータシートは電源周りと寸法しか役に立ちません。このデバイスを使うためには、ドライバIC「SSD1355」を理解しなければならない。とはいっても、それほど難しいことはなく、いつかのカラーLCDのように常に信号を送り続ける必要はありません。内部にRAMを持ち、そのアクセスコントロールも全てドライバICが受け持ちます。そこらの、キャラクタディスプレイモジュールと同じぐらい簡単です。(まだ試していないのでどんな困難が待ち受けているか不明)

私は、これほどまで機能豊富なドライバICを扱ったことがないので、ちょっと感動しています。
まず、受け付けるデータ幅は、8bit、16bit、もしくは8bitのSPI通信です。ドライバICの仕様書には18bitも可能とありますが、モジュールの基板上で配線されていません。
カラーデータは、通信bit幅と階調(色数)で変わります。

R:赤 G:緑 B:青 x:不定
8bit幅のパラレルとSPI通信の場合(2~3回連続で送信する)
16bitカラー 1st:RRRR,RGGG 2nd:GGGB,BBBB
18bitカラー 1st:RRRR,RRxx 2nd:GGGG,GGxx 3rd:BBBB,BBxx

16bit幅のパラレル通信の場合
16bitカラー 1st:RRRR,RGGG,GGGB,BBBB
18bitカラー 1st:RRRR,RRxx,GGGG,GGxx 2nd:BBBB,BBxx,RRRR,RRxx 3rd:GGGG,GGxx,BBBB,BBxx
*18bitカラーは、1~3で2ピクセル分のデータを含む


最も速くて楽な形式は、16bit幅の16bitカラーです。16bitの色データを一度だけ送信します。

制御コマンドは全部で48個あります。コマンド長は8bitで、パラメータが必要な場合は続けて送信します。コマンドとデータの区別は、D/C#の信号で行います。
コマンドの種類を大雑把に分けると、
モジュールの状態を読み込むコマンド、モジュールの表示状態を制御するコマンド、RAMへのアクセス方法を制御するコマンド、ディスプレイの表示を変化させる特殊機能コマンドに分けられます。

特に、RAMへのアクセス方法を制御するコマンドは非常に高機能で、特定領域へのアクセス制御や回転、反転のアドレスインクリメント制御が備わっています。画面上のどこにでも、開始アドレスと終了アドレスを設定できるため(四角形に)、表示の一部を容易に書き換えることが出来ます。アドレスは色データを送信する度に自動的にインクリメントされるのですが、その増加方向を自由に設定できます。また、縦横のどちらの方向にも設定できます。

その他、色反転やコントラスト調整、特定領域のスクロールエフェクトなど、多彩な機能を持っています。

電源周りは非常にシンプルです。いくつかのコンデンサと抵抗、ダイオードを接続するだけ。ドライバICの電源電圧は3.3V@1mAを使用します。ただし、16.5V@40mA(ドライバIC:2mA+OLED:32mA+α)が必要で、こればかりはDCDCコンバータを組むなどして用意する必要があります。

制御周りが3.3Vなので、dsPICの33Fシリーズを使って制御することを考えます。秋月で販売されているdsPIC33FJ256GP710は、256kByteのROMと32kByteのRAMを内蔵しているので、これを使いましょう。
まず、画像データは128×128ピクセルを16bitカラーで使用した場合、1枚あたり32kByteです。めいいっぱい入れて8枚。2枚分もあれば十分でしょう。フォントを搭載することを考えると、8×8ドット漢字フォントで有名な恵梨沙フォントが56kByteですから、十分入ります。モジュール側にRAMが載っているので、マイコン側で展開する必要もないでしょう。内蔵RAMは信号処理に割り振ることができそうです。
あとは、ゲームを作るなり、オリジナルな画像を表示させるなり、FFTを128ポイントで演算させてフルカラー表示させるなどなど、使い道は無限大です。まずは、ネギを振らせるべきでしょうか。

データシートを眺めてみると、簡単に使えることがわかりました。ただし、基板設計は極めてめんどくさい。モジュールの接点は、0.75mmピッチのフラットケーブル。ところが、世の中に0.75mmピッチのFFCコネクタなどは存在しないようです。digi-keyにも置いてません。ですから、この接点をどうにかして基板に半田付けする方法を考える必要があります。誰か、0.75mmピッチ/極数37のFFCコネクタらしき物ををご存じでしたらご一報ください。基板設計がうまくいった暁には、1セット進呈しますよ。

ニキシー管時計のコロン「:」の作り方。N2M追記。


ニキシー管時計のコロン「:」

ニキシー管時計の回路で最も面倒な半田付けは、ニキシー管とコロン用ネオン球です。
6本のニキシー管を高さ・回転・上下左右の振れ角、全て合わせるのに一時間ほどかかります。コロンを含めると、2時間ぐらい。

卓上ニキシー管時計に使っているコロン「:」は、LEDを使うわけにいかないので、ネオン球を使用しています。ニキシー管と同じ原理で光るので、違和感がありません。見た目は良いのですが、これを取り付けるのに結構苦労しています。
ネオン球は日本橋のデジットで1個50円で販売されています。


作り方はこんな感じ↓

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針金細工。ネオン球を支える錫メッキ線。

3本のそれぞれ異なる形をした錫メッキ線にネオン球を半田付けしてから、透明接着剤で固めます。
研究を重ねた結果、最終的にこのような形になりました。一部立体形状です。


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コロン「:」製作治具

黒檀の端材に4mmの穴を等間隔に空けたもので、ニキシー管に合わせて作りました。深さと上下の間隔が重要です。
これに、ネオン球を差し込み、先ほどの錫メッキ線を半田付けします。


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完成品

各端子の間隔は、100milのインチ規格になります。後は、基板に半田付けするだけ。




N2Mで思い出したこと。
皆さん、名刺はアルテラマスターPのデザインを借りましょう。
アルテラマスターPと話していて、名刺の共通したデザインが思わぬ効果を生んだことを教えてもらいました。普通、名刺という物はどこでいつ貰ったなんて書いていないし覚えてないんですよね。自分で書き込めば良いのですが、その場で書くのは失礼です。そして、後になれば忘れる。
共通デザインは毎回場所の記載が変更されているので、いつどこでどのイベントで貰ったものかを自然と整理出来るわけです。これって結構ありがたい、というお話。
それと、このデザインが流行って俺歓喜w、だそうですw


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ニコニコ技術部ミーティング 名古屋で通算2回目ですよ、と上に書いてある。

欠点は、毎回印刷し直す必要があること。
NTMでもN2Mでも、参加者の人数分は刷っているのですが、沢山余るんですよ。今回は50枚刷って32枚余ったので、18人の方に渡りました。でも、余った32枚は廃棄するしかなく、非常にもったいない。ぱらぱら漫画を書くしか使い道がない。
その場で印刷出来るように、ポータブルプリンタを持ち歩けば解決できるかな。減ってきたら自動的に印刷するようにして、余剰を数枚に抑えてしまうなんてどうだろうか。
あれ?ランニングコストの方が大きいやorz




Nico-Tech: Nagoya Meeting (N2M) ニコニコ技術部東海勉強会 終了


フラッシュの光が反射して綺麗。

ニコニコ技術部の第二回勉強会が、名古屋で開かれました。
朝も早く、大阪から名古屋へ。大都市のインフラ整備と新幹線の早さも相まって、わずか2時間で到着しました。今回は、前回ほどの人数ではありませんでしたが大盛況です。50名ほど集まり、2割は大阪に引き続き参加されている方でした。

情けないことに、ニキシーオーディオメータは間に合わずで。前日に電源の容量不足が発覚するとは情けない。今まで1本2本でテストしていたので、気がつかなかった。DCDCの入力を12Vにして、5Vを降圧で作れば動くだろうけども、さすがに間に合わなかったんですorz。Make:Tokyo Meeting 2には必ず、必ず!

Picasaのアルバムはこちら → http://picasaweb.google.co.jp/YunaDigick/N2M#

展示の数は以前よりも増えたような気がします。ネギ組と一般組でおよそ半分に分かれて展示。会場が広くなったのと人数が減ったことで、ちょうど良い具合でした。次は横浜か博多での開催になりそうですが、関東地方で開けば100人規模になるのは必至。現在の2.5倍ほどの会場が必要かもしれません。

展示している身としては、様々な方から意見や感想を聞けて非常に勉強になります。多くの方と技術的な見知からコミュニケーションをとれるのは、とても楽しいです。
前回は自分ところの対応ばかりで、周りが見えていなかった。それではあんまりなので、今回は自分のブースから離れて、他の方の展示を見るようにしていました。改めて他の作品にも目を向けてみると、皆さん実に手をかけていらっしゃる。はちゅねミク小型化戦争で競うようにうpしていた作品を目の当たりにして、よくもここまで器用なことが出来るなと、関心しきりでした。それも、数日で仕上げてくるのだから、なお凄い。


プレゼンテーションについては、実に残念。発表されている方が悪いわけではありません。会場に準備されたプロジェクターが大変非力で、部屋を真っ暗にしてようやく見える程度だったことが問題です。
プロジェクタのランプを一度も交換していなかったのでしょう。会場の名前からして機械音痴の集まりのような気がしてなりません。akira_you氏の半田付け実演は残念ながらほとんど見えませんでした。Xactiの暗視能力は他と比べても強力だったのですが、如何せんプロジェクタがひどすぎる・・・。あんなに暗いプロジェクタを初めて見ました。

アルテラマスターPと撮影できますPは初心者ぶっちぎりで発表したらしく、まあ上級者向け。その手の技術分野に勘が働く人なら、うーむと唸ってしまう。FPGAの開発環境があれほどまでに進化しているとは・・・。VHDLでフルクスラッチしていたのが嘘のようです。
お二方の発表は第一線で活躍している人ならではの内容でした。そして、勉強会終了後の飲み会(こっちが本番との噂も)で、アルテラマスターPにNiosのなんたるかを力説していただきました。ああ、XILINX派なのにアルテラに傾きそうだw

改めてAMETHYSTの基板を見せていただきました。P板.comで製造した基板で、一枚2000円以上するそうです。さすが日本製、中国PCBCARTと比べれば一目瞭然。穴精度良し、シルク精度良し、マスク精度良し、外形精度良し。比べるべくもありません。
アルテラマスターPにご指摘いただいたのが、この手のプロジェクトで一番大切なところを蔑ろにしてはいけないということです。基板の信頼性は全体の信頼性の土台となるべき物だから、ケチったらだめよと。ごもっともで、私は送られてきた基板を2割を捨てる使い方をしています。それでも、一台だけ何をしてもI2Cの通信が出来ない基板が出てしまいました。基板の信頼性がなくて、次に進めるはずはないのです。
そして、一番大切なのはプロジェクトのコンセプトだそうで、その質を最大限に高めるのが妄想力!とのこと。なるほどなるほど。かないませんorz


何はともあれ、とても楽しい一日でした。


片付け参加者として一言。
勉強会のスケジュールを一通り終え、片付ける訳ですが・・・。
前回に引き続き、素晴らしい撤収作業を見せてくれました。前回は5分。今回は3分で全ての撤収を終えることに成功。その動きは、あたかも訓練を受けた軍人のようではありませんか。
皆さんイベント慣れしていらっしゃる。よく訓練された技術者の実力を見た。




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「また御社か」で有名なtap氏に頂いたもの。携帯電話のクリーナと、磁石シートです。
携帯電話クリーナの発想は素晴らしい。GJ。どこかで製品化されているのでしょうか?弱粘着性のテープで携帯電話に貼り付けておくタイプは見たことありませんね。携帯電話本体の装飾にも使えますし、実用的です。
ただ、布で出来ているのでエッジがほつれないようになっていればなお良いかも。熱処理すればいいのかなあ?コスト上がっちゃうよね。




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おみやげ。大須のアメ横ビルで入手したニキシー管10本モジュール。

どなたか(クランケ氏?)がニキシー管ありますよ!って教えてくれました。2800円で一本280円!3秒悩んで即購入。まさかこんなところで巡り会うとはおもわなんだ。

ボードにはHPのマークがあります。一番左の桁に+-と8を逆にした極が見えます。たぶん計測器のモジュールなのでしょうが、全く詳細不明。調べても出てくるはずもなし。大体8の逆って何なんでしょうか?

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一番左の桁付近。基板上では+-のみ接続されています。


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裏側。ニキシー管には1970とあります。38年前!

ICはたぶんニキシー管ドライバ74141互換品。各々一つずつ使われているので、スタティック点灯でしょう。トランジスタは、各桁のドット「.」を点灯するためのもの。

このモジュール基板は、何らかのマザーボードに差し込むタイプで、端子が全て金メッキされています。部品面にはソルダーマスクがないのでパターンも金メッキされています。
なんと贅沢な。差し込み端子の金メッキであれば、結構な厚みで金メッキされているはず。コストも馬鹿にならないでしょう。当時の高くても買う精神はすごいね。





blog_2<br />0081013-2.jpg
[装備品] Pelican #1510 ペリカンの超頑丈なケース。完全水密で海に沈めてもおk。車に踏まれても、ショットガンで撃ってもびくともしません。ただし自重5キロ。いわゆるミリタリー的な使われ方を想定しています。
間違っても皇居だとか永田町近辺で引っ張っちゃだめ。警察か公安が飛んできますからね。

仕事でも使ってます。これよりもっと大きいケースで、一本数千万円のロッドガラスを封印して発送。信頼性が非常に高いので、少々ケースに値が張ってもこれで運びます。

あ、日本通運のペリカン便とは関係ありません。念のため。Pelicanはアメリカの企業です。



さあて、Make:Japan meeting に向けて準備しますか。後1ヶ月しかないんですから。

tag : N2M ニコニコ技術部

ニコニコ技術部東海勉強会(N2M)の準備 2


ニキシーオーディオメータ ロシア製ニキシーバーグラフ管「IN-13」を8本使用。

着々と準備を進める。
ニキシーバーグラフ管をマット黒のアクリル板に固定して、裏で配線しました。ボルトナットで自立式にしてあります。

このアクリル板は、通常の黒アクリルをサンドブラストでつや消しにした物で、裏側はつるつるです。指紋や傷が目立たず、高級な印象を与えることができます。
ここで購入できます。

これがどんな風に光るかは、当日のお楽しみ。

ニコニコ技術部東海勉強会(N2M)の準備1




秘蔵?のニキシーバーグラフ管 「IN-13」 28本

すでに入手困難な品。手持ちのニキシー管も含めて10年も経てば結構な価値になるかも。

LR2チャンネルを8本で16本使うと書いたのですが、その後に一本対でダイナミック点灯の実験をしてみたところ、極端に輝度が落ちることがわかりました。その上、平滑用のコンデンサを含む、スイッチングトランジスタを共有しているため、片方は最大、片方は最小にすると、二つを足して2で割った長さに平均化されてしまいます。こうならないようにプログラムを組むと、明るい部屋ではほとんど視認できないぐらいに輝度が落ちます。ですから、今回は8本だけで作ります。

解決策はすでに考えてあるのですが、今回部品の発注が間に合わなかったり技術検証ができないので見送ります。規模がどうしても大きくなり、ユニバーサル基板ではしんどいので基板を起こすつもり。
11月8日のMake:Tokyo Meeting 2で、フルバージョンを持って行く予定です。


同日開催の関西オープンフォーラムと悩んでいたのですが、ミク自転車がやってくると聞いたので、TM2に切り替えます。あれには感動した。まさかあんなにもリアルに動くとは・・・。それに、尻Pこと野尻先生にも是非にと誘われてしまったので行くしかあるまい。

そうそう。ロケットガール1~3巻読みました。全部じゃないです。実は4巻があるらしい。こんなにおもしろい小説は久しぶりです。選んで買うことはあまりないのですが、元々SF小説の類が大好きでしたので結構楽しめました。私は、気に入った小説の作家さんが書いた本は全て集める主義ですので、買えるだけ集めます。
(お願いだから同シリーズのタイトルは頭に共通した名前と番号付けてください・・・探しにくいったらもう)


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今回持って行く試作器。USBは電源供給用にしか使わない。
左の基板がOPアンプ、右のがUSBシリアルコンバータ、上のでかいのがdsPIC30F6014A
今から半田付けします。間に合うのか?


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平行してニキシー管時計の製作も進める。
大型フライス盤を使う時間がないので、自宅のCNCフライスで時間をかけて削り出しました。これでおよそ6時間ほどかかります。





よーやくでけた。ニキシーオーディオメータの基本回路実験終了。


ロシア製ニキシーバーグラフ管 『IN-13』 長さ160mm 径11mm

一週間も更新をさぼって何をしていたかというと、dsPICを使ったオーディオ帯域スペクトルアナライザーの開発をしていました。N2Mまで日がないので必死です。

ニキシーバーグラフ管はニキシー管と同じように、高電圧をかけるとオレンジ色に点灯します。陽極と陰極が長いため、電圧が低いと先の方が点灯しません。この電圧勾配を利用して点灯する長さを制御します。


blog_20081003-2.jpg
ぐちゃぐちゃの配線。

とりあえず、要となる機能の開発が済んだので、ここで纏めます。
 1.dsPICを使ってオーディオ信号から周波数成分を計算する。(高速フーリエ変換)
 2.PWMでニキシーバーグラフ管にかかる電圧を制御する。
この二つさえ達成できれば後は簡単。L/Rの2チャンネルを8成分の周波数を取って、2×8本=16本。この数だけ制御回路を作ります。

dsPICの開発環境は以前にも書いたとおり、C言語で行います。FFT等のDSP機能をライブラリの関数だけで実現できるので、難しいことを考える必要はありません。


電子制御・信号処理のための dsPIC活用ガイドブック (CD-ROM付)電子制御・信号処理のための dsPIC活用ガイドブック (CD-ROM付)
(2006/08/15)
後閑 哲也

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PIC業界では有名な後閑先生の本。dsPICの内部モジュールの使い方や、各種レジスタの情報が丁寧に纏められています。これ一冊でdsPICのほとんどの機能を使うことができます。これからdsPICに手を出そうとしている方は、リファレンスマニュアルとして一冊必ず購入すべきです。
ただ、Microchipの仕様書や日本語マニュアルがそのまま載せられているのは著作権的に良いんでしょうか?米の企業は怖いでよ・・・



■高速フーリエ変換(FFT:ファーストフーリエトランスフォーム)
音声信号におけるフーリエ変換とは、時間波形から周波数成分の振幅を求める計算。
"高速"フーリエ変換はコンピュータの演算に適した計算方法で、2のベキ乗の分解能に限り、高速に計算することができます。
サンプリング周波数16kHzで変換ポイント数「2の8乗=256」であれば、16kHz/256=62.5Hz間隔でその振幅を求めることができます。

相変わらず、PICシリーズはRAMの容量が少なく、メモリ領域を自動で割り当てると、あっという間に容量不足となります。それらをチマチマ調整して、FFTを256ポイントで処理できるようになりました。
dsPICはXメモリとYメモリに分かれていて、30Fシリーズの一番大きな型番で合計8kByte、XYで半分づつです。FFT関数が展開するメモリ空間はYメモリでなくてはならず、dsPICが処理できるFFTのポイント数はYメモリのバイト数÷4が限界です。
例: RAM合計:2kByte → Y:1kByte → 1024/4 = 256ポイント
サンプリングしたデータを保持する変数や、処理すべき機能にメモリが必要となるので、解析できるポイント数はもっと減ってしまいます。

FFTの手順はこれだけ。

AD変換で256ポイント分のアナログ値を16kHz=62.5usの間隔で取り込む。

取り込んだアナログ値の始まりと終わりの連続性を得るために窓関数を適用する。

このデータを高速フーリエ変換する。

得られた結果を納めた配列を、ビット逆順に並べ替える。

周波数順に並んだ複素数データの絶対値を自乗する。

こんな感じです。


■ニキシーバーグラフ管をPWM制御する回路を考える。
そのまま、バーグラフ管のカソードをスイッチングしただけでは、光の長さが短くなるにつれて暗くなります。これは、ニキシー管が思った以上に高速にスイッチできるためで、パルス幅に応じて暗くなります。もっと過渡的に光る物だと勘違いしてた。こう、一定の電圧をかけると下からゆっくり昇って、切るとゆっくり下がるみたいな。

本来、バーグラフ管は印加する電圧を制御して、光の長さを制御します。ですから、パルス幅を変えただけでは長さに変換することはできません。これに気がつくまで2時間ほどかかりました・・・。
じゃあどうするよ。



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コンデンサ入れたらいいじゃないか。

ということで、カソードとGND間に高耐圧電解コンデンサを4.7uF入れるとPWMの出力が平滑されて、パルス幅に応じた電圧に変換されました。トランス式のACアダプタと同じですね。基本ですよ基本・・・。


ということで、必要な基礎技術の実験が終わったので、あとは基板を設計するだけです。
基板外注が間に合わないので、ユニバーサル基板で作ります。


N2Mでお披露目しますので、是非参加してくださいね。
(ところでニコニコ技術部wiki落ちてないですか?)

tag : ニキシー管

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