t-yosh’s blog

元ソフトウェアエンジニアが、モノづくりについて学んでいるブログです。モノづくりに必要なハードウェア・ソフトウェア・デザインのことを書いています。

水漏れセンサー <機能追加編 その1>

以前作成した水漏れセンサーシステムですが、何点かつっこみがあり修正点がいくつか出てきました。大きくは二点。

 (1) たまに止まっている。電源を抜き差ししないと復帰しない。

 (2) 水漏れ検知した際のスピーカーの音が小さく気づかない。

(1) は、ウォッチドッグタイマーの実装をすればよいと思います。

(ウォッチドッグはいれるか悩んでいたところなのですが、長期運用ではやはり必要ですね。)

(2) については、前回の回路図を見てみると、IO23から直接SPの+端子に接続していましたので、十分な電流が得られず音が小さいのもしょうがない感じの設計でした。

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インジケータと警告音については、居室の方に設置したいとの要望ありましたので、別の部屋に設置するインジケータと警告音デバイスを作成する予定となりました。

今回はWROOM-32本体からは離れた位置なので、GPIOのラインのみを延長して、インジケータと警告音のON/OFFするようなものを作成したいと思います。電源は別取りかな。

イメージ的にはこんな感じのものになるかと想像中です。

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Fusion360 Eagle連携チュートリアル

2018年の初投稿は「FusionとEagleの連携チュートリアル」のお試しになりました。

以下のリンクで試したあとに、自前の基板想定でやってみました。

https://knowledge.autodesk.com/ja/support/fusion-360/learn-explore/caas/video/youtube/watch-v-ebqvLY37rW0.html

 

チュートリアルの手順をまとめると以下な感じです。

(1) Eagleで基板にパーツを並べる。

(2) Eagleで配線する。riplupなやautoで配線

(3) Eagleから、FusionのPCBデータにリンクする。

(4) FusionでPCBの板の外形が決まる

(5) EagleでFusionからデータをpullする。

(6) Fusionで行ったレイアウトの変更や外形が反映される。

 

・自作の基板を作るのにもFusionと連携させてみました。

基板のデータがFusionに入ると以下のようになります。チップLEDと抵抗の3次元データが挿入されています。3Dデータがない部品は、基板上の2Dの使用領域から少しだけ厚さをつけた板状のボディが形成されました。真ん中の黒い板がSOP-16の部品から作成されたボディです。

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配線などはPCBのボディの上にデカールで貼り付けられていました。(今回はなぜか配線がずれて貼り付けられてしまいました。)

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注意が必要なのは、Eagle純正の部品データには3Dが入っているものとそうでないものがあるということですね。

Eagleのライブラリーで3Dのアイコンがついているものの場合に、Fusion側で3Dデータが現れました。

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チップLEDは3Dデータがあるので、形状が確認できます。

探してもパーツデータがない場合は、自分でパーツデータを作成することも多いので、3Dデータも合わせて作成する方法を今度調べたいと思います。

 

 

これまでは基板から筐体を作る際に、基板情報をdxfデータにして読み込んだりしていたので、簡単にリンクできてやはり便利です。Fusion側からPCB形状の変更をEagleに持っていくことも可能なのは、設計変更時に便利そうですね。

 

M5Stack analogRead() ノイズ問題(未解決)

M5Stackを使用して、交流の電流を測ろうとしています。

秋月電子で売っている電流センサーを使って電圧変換したアナログデータをESP32のArduino開発環境でanalogRead() して波形情報から計算させています。

ここで問題が発生していて、M5Stackにはスピーカーがついているのですが、analogRead()すると、大きなノイズ音が発生しました。

サンプルのアプリケーションでも起動音にノイズが混じっているので、何かありそうではあったのですが、早くも問題ありです!

スピーカーを使用しないので、外してもよいのですが、線を切っちゃうのも乱暴なので、原因を探ろうと思います。

ソフトの設定なのか、ハードの問題なのかわかりませんが、ひとまずハードを見ようと思っています。

こちらのリンクを見ると、スピーカーはGPIO25に接続されているようです。

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http://www.m5stack.com/assets/docs/index.html

GPIO25がSPEAKERと書いてあります。

回路図はM5StackのDownloadコーナーにあります。回路図にAUDIO AMPLIFER という項目がありました。

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http://www.m5stack.com/download/M5-Core-Schematic(20171206).pdf

 

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GPIO25とAudioAmpのNS4148の回路部分

NS4148の仕様書は検索すると出てきます。

http://www.chipsourcetek.com/Uploads/file/20151207193630_0605.pdf

上記の回路は推奨回路にだいたい同じで定数なんかが少し違います。

で、どうするか。。。。

ひとまずGPIO25をグランドにつないで大きな音はならなくなりましたが、まだ耳を近づけると音が鳴っています。

PGNDとGNDとかも気になりますが。

 

引き続き、調査が必要ですが、誰かに相談しないとわからないような感じがしてきました。。。

材料の基礎とテスト関連のセミナー

プラスチック材料と検査関係のセミナーに行ってきました。

プラスチックを使って製品開発していく上で、問題が発生したときにどう対応していけばよいか、ということをイメージして受講しました。

題目としては以下です。

・プラスチック材量の基礎

非破壊検査について

・プラスチック材料の接着と接着状態の試験について

・材料分析について

備忘のため、ポイントをまとめておきます。

プラスチック材量の基礎

プラスチック成型材料の分類や特性、強度特性のテスト方法、欠陥調査の方法などについて。

<プラスチック材料とその分類>

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 ↑ 樹脂材料の分類 https://www.ipros.jp/technote/basic-engineering-plastic/

 ・熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂。熱可塑性樹脂はチョコレート、熱硬化性樹脂はクッキーという例はわかりやすいですね。成型後に温めるとまた溶けるのか、そうでないのかの違い。

 ・汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックの違い。耐熱温度や強度が高い順にスーパーエンプラ、エンプラ、汎用プラ、とのことです。エンプラ以上は機構部品に使われたり工業用途だそうです。汎用エンプラは具体的にはPE,PP,PS,PVC,ABS,PMMAなどを指すようです。

 ・世の中にあるプラスチック製品は熱可塑性樹脂が全体の90%を占める。そのうち、汎用プラが80-90%、エンプラが10-20%、スーパーエンプラ数%、だそうです。ほとんど熱可塑性樹脂の汎用プラなんですね。

  ・プラスチック素材は単体のものに添加剤などをブレンドして用途にあった素材にしていくそうです。分類としては重合反応で分類していくそうですが、要はくっつける反応をさせて組み合わせていく、ということの様です。

各素材の特性なんかはネットに色々情報があります。

汎用プラ   http://www.sks.co.jp/business/japan_synr_qj_hc_fy.shtml

汎用エンプラ https://www.ipros.jp/technote/basic-engineering-plastic/

<材料試験>

素材自体の試験としては、静的試験、衝撃試験、クリープ試験、疲労/振動試験、動的粘弾性試験があるようです。

静的試験と衝撃試験がメインの試験で、荷重をかけた際の引っ張り・圧縮の特性試験を行い、ひずみに対して応力がどうなっていって破壊されるのか、ということを確認するとのことです。例えば棒のようなものを作って、それを曲げていった時に、ぽきっとおれるのか、ぐにゃっと粘るのか、といったことを確認するそうです。

非破壊検査について

材料欠陥を検査する際に使用される非破壊検査の種類についての講座です。品質管理や受け入れ検査、使用中の保守管理にこういったテストが利用されているようです。実際の製品つくりでは、初期ロットの故障の解析や経年劣化でどのように物性変化したのかを特定するのに使用できるテスト方法です。予防保全の基本は非破壊検査との説明があり、傷の状態を検査できるというのは信頼性を上げる上で必要な方法とのことです。

非破壊検査は、物質の物性的変化を検知するというものになるようですが、そのあたりの話は専門的なので、非破壊検査法の種類だけメモしておきます。

非破壊検査法のいろいろ

・超音波探傷法

・AE法

・電磁波法

・渦流探傷法

X線透過法

・赤外線サーモグラフィー

・目視検査(ファイバースコープ

・光干渉法(ホログラフィー

・浸透探傷/蛍光探傷

・磁粉探傷

・漏れ検査

沢山あるので、紹介できませんがそれぞれの原理とかちゃんと見ていくと結構興味深いです。

プラスチック材料の接着と接着状態の試験について

接着の技術は最近進んでおり注目すべき領域だ、と話していました。自動車部品にも構造用接着材を使っているという話もありますし、確かに面白いものがあるかもしれません。(参考 http://www.aisin-chem.co.jp/technology/adhesive.html)導電性接着材などの機能性接着剤などは新しい接着として注目されているそうです。

こちらの講座では、接着の原理から、前処理の重要性、異種材料の接着例などを紹介してました。メモとしては、接着の際は表面処理が重要でこの表面にたいして洗浄や加工などをすることで接着の品質に差がでるというところです。表面の清掃が重要とかは当然でしょうが、化学的に接着できるような変化を接着面に施す、機械的に加工を施すなど、これまた奥の深い世界だなぁと思いました。

接着面に対するテストに関しては以下の図のようなものがあるようです。

f:id:t-yosh:20171221193948p:plain http://www.toolfirst.jp/chishiki/shiken.htm

このあたりは、接着の信頼性を確認する際に役に立ちますね。

接着の基礎については以下で紹介されています。

セメダイン  接着基礎知識

 http://www.cemedine.co.jp/basic/index.html

スリーボンド 接着の基礎について

 https://www.threebond.co.jp/ja/technical/seminar/adhesion.html

調べていて思ったことですが、もともとカーボン系の材料で軽量化させるために進んできた構造接着に関して、これまでの溶接などのピンポイントの接着に比べ、点ではなく面で接着できることで剛性や耐久性での優位性がある。という点は車に限らず設計するうえでの接着剤の使い方として頭にいれておいてよさそうです。

(接着技術を知らないと軽量化設計は限界を迎える http://techon.nikkeibp.co.jp/atcl/column/15/415543/040300070/?P=1

材料分析について

使用されている材料を調査する方法についての講座です。例えば、競合製品の調査でどんな成分で構成される部品なのかを調べたり、問題を起こしたパーツに対して樹脂の選定ミスで強度が足りなかった、耐候性が悪く長期利用でもろくなった、混入した異物の特定、などの分析ができるそうです。

分析手法には、破壊検査も含まれており、検査を行う際にどういった検査を組み合わせて特定するのか、といったテスト設計も重要だそうです。

分析手法として挙げられていたものをメモしておきます。

フーリエ変換赤外分光分析(FT-IR)

・ラマン分光分析

・ 核磁気共鳴分析(NMR)

ガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)

・液体クロマトグラフィ質量分析(LC/MS)

・サイズ排除クロマトグラフィー(SFC)

マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI-MS)

・蛍光X線分析(XRF)

X線回析(XRD)

X線光電子分光分析(XPS)

・熱分析(TG, DTA, DSC, TMA)

電子顕微鏡(走査型、透過型)

など 

 

 

 

< 休憩時間ミュージック その4> 堀込泰行 ラジオ LIFE STYLE MUSIC 929

私事ですが、キリンジがとても好きです。チェックを怠っていたらヤスさんのラジオが始まってました。ついでにEPも出ていてビックリ

休憩ミュージックですが、youtubeに上がっていたラジオを聴きながらプログラミングです。いい感じにゆるーい感じでちょうど良いです。

キリンジのラジオの時もそうでしたが、新旧問わず色々な曲がかかるし、グループの背景とか曲の内容とかも話してくれるので音楽知識広げるのにもよいんですね。

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 今回のラジオでも色々曲を紹介してくれますが、Kenny Rankin の「A House Of Gold」を紹介していました。

こ、これは涙が止まらない名曲です。ハナレグミ永積さんも感涙!!!

 

堀込泰行 ラジオ LIFE STYLE MUSIC 929 vol.6 (ゲスト:ハナレグミ)

 

https://www.youtube.com/watch?v=8BUdayjLtfA

 

Kenny Rankin 「A House Of Gold 」は39:00からです。

A House Of Gold 

The Kenny Rankin Album(1977)

 

 

 

バラの花にも棘がある 「ハードウェアのシリコンバレー深セン」に学ぶ−これからの製造のトレンドとエコシステム

「ハードウェアのシリコンバレー深セン」に学ぶ−これからの製造のトレンドとエコシステム

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http://amzn.asia/30DspSf

こちらの本を読みました。サイバーマンデーって何なのよ、とか思ってましたが、値引きされててラッキー!とぽちりました。

メイカーズのエコシステムを前に読みましたが、ものづくりをするのなら深圳がアツイ!ここを見とかないと世界に遅れる!ビル丸ごとLEDを売っている規模だぞ!という感じで注目されるシステムについて非常に面白く、メイカーにはバラ色の興味深い内容でした。

そんな深圳ですが、こちらの本は、バラの花の「棘」の部分が多く紹介されているように感じました。著者が中国で長く仕事をしてきた経験から、「棘」をリアルに語っている経験談にとても惹きつけられました。

私は深圳に行ったことはないのですが、サイバーパンク的な玉石混合で混沌としたイメージがあって、そこに集まる人間の利害によって世界に類をみない合理的な仕組みができている。という風に聞いています。ものを作る工程を合理化していくプロセスイノベーションの最たる例とも書いてありました。

深圳にあるエコシステムを求めて、多くのハードウェアのスタートアップが集まっており、かなり興味を引く場所なのですが、玉石混合ゆえのわけのわからない罠が当然あるだろう、とは思っていました。というのも、自分も中国でのOEM経験が少しあるので、中国の方のイメージはあるのです。

読んでみて思いましたが、少量生産での取引は私が思っているよりもかなり劇的な様子でした。ちょっと、こういうことあるなら無理じゃない!?みたいな感じです。

ただ、棘や罠の紹介をたくさんしたうえでも、特にハードウェアスタートアップが少量で量産する(1000ロットくらい)ことに関しては深圳でやるメリットが多く挑戦すべきだと書いてある点がとても印象的でした。

注意を喚起したうえで、「覚悟をもって挑戦する価値はある場所だ」、ということでしょうか。

 

以下、本を読んでて印象的だった内容を軽く紹介します。

<本の前半>

中国でものを作るさいに、ありものの製品を使ってラベルのみで自社製品に仕立てるやり方や、そこにオリジナルの要素を加えて作る方法、スクラッチで一から設計する際にも、エコシステムを利用する方法がある、といった話が具体例と一緒に紹介されます。

また、そういった開発をするうえで起こる罠、(契約書の無意味さ、メーカーの夜逃げ、部品パーツの寿命の短さ、など)の話がでてきます。こういった話は前から聞いて知っているのですが、著者の経験から夜逃げした方の言い分なども紹介されていて、そういうことが起こる背景や中国の方の素性みたいなところも感じられて、非常にリアルでした。

<本の後半>

深圳での量産時のロット数の例(中国は1000ロットからできるが、日本では10000ロットから、etc)や、モジュールの選択による末端価格の差などが、こちらもやはり具体的な数値などを紹介してくれていて、とても勉強になりました。

IoTを作るうえでのハードウェアの品質や性能の割り切りについてはここでも言及がありました。量産ロット全体のコストからみて、ほんとに3Gが必要なのか?その品質は必要なのか?、という観点はIoTでは常に考えないといけないですね。

VCからの資金調達の際の造反組の話なども興味深いところでした。深圳とは直接関係ない話とは思いますが、ベンチャーゆえのこの手の罠も実際にあるんだな、と思いました。

 

中国での量産を考えている人は読んでおくと、罠への覚悟や危機管理のために役に立つのではないでしょうか。

 

Fusion360 Meet up

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Fusion 360 Meetup に参加してきました。前回はプロの技を目の当たりにして衝撃だったので楽しみにしてました。前回はExpertsの人達がたくさん発表していましたが、今回は普段Fusion360を使っているユーザという感じでした。自分でもできそうなネタもあって逆に良かったです。

今回、なんと会場が映画館!久々に映画館行ったので雰囲気良かったです。

特に収穫になったと思ったのは以下のことです。 

・スカルプトを覚えるのにピカチュウの動画を見まくる。

・ポスター作りに3Dモデルを使う。

・Slicer機能

 

・スカルプトを覚えるのにピカチュウの動画を見まくる。

 しゃべるケーキを作っている人(は唇とか目をスカルプトを作ってました)が、スカルプトの練習に見まくっていたそうです。普通に見てて楽しいですし、参考になりますね。

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https://youtu.be/cpH7vJGqnNA

 

しゃべるケーキの例

これはこれ !!!!!!! ↓

 インパクトが凄すぎて唖然としました。さすが4000RT !!

 

・ポスター作りに3Dモデルを使う

 グラフィック系のデザイナーさんが3Dモデルで素材を作っている例です。構図とかカメラワークとか本物でやるとやり直しが難しいところをモデルでやると色々修正できてよい、というようなことを話してました。ネオンサインをモデルで作ってる例は本物みたいに見えるので、面白いなと思いました。

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このポスターのもとは3Dモデル ↓

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このネオンサインもFusion360モデリングで作っているようです。光っているものと消灯のものを作ってGIFでアニメみたいに動かしてました。質感を出すために素材のパラメータは調整が大変そうでした。

・Slicer機能

モデルをスライスして、パネルパーツみたいに変換してくれる機能です。これでモデルをスライスして、レーザーカッターなんかを使って色んなものを作成できるみたいですね。

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https://twitter.com/kn2423/status/939094297365815297

 

今回もやっぱり面白かったFusion360 Meetup! 色んな人の作品を見るのはとても参考になりますね。