2016年4月29日金曜日

フライパンリフロー

右上がフライパンリフロー製

ホットプレートは急速に温度を下げられない、という欠点があります。

とりあえずハンダが確実に固まっている150度まで温度を下げたら冷たいステンレス板の上において冷ましているのですが、うちわで全力で扇いでも220度から150度まで1分ぐらいかかってしまいます。

で。

おやつのホットケーキを焼いていて気付きました。フライパンなら濡れ雑巾の上に置けばアッという間に冷める、ということに。

テフロンがダメになって捨てようと思ってそのまま忘れていたフライパンがあったので、まず何も乗せない状態でガスコンロにかけて放射温度計で温度上昇ぐあいを見てみました。我が家のコンロの場合、強火にすると150度以上ではだいたい2度/秒ぐらいで温まって行きます。いい感じ。冷却についてもあまり急冷しすぎてもいけないので濡らしたキッチンペーパー2枚で試してみたら、30秒ほどで100度前後まで下がってくれました。

ということで、150度前後まで冷めたところで、適当な基板にチップ抵抗などを乗せて試してみました。まったく問題ありません。というか、鉄のフライパンで料理するときに「煙が出てきたら油を引いて」てなことを言いますが、同様にうっすら煙が出てきたぐらいで230度前後になるので、温度計なしでも感覚が掴めます(笑)

ホームリフローの入門にはホットプレートがもっともローコストかと思っていましたが、今どきテフロンのフライパンは200-300円ぐらいで買うことができるので、これが最安値ですねぇ。安いホットプレートだと均一に温度が上がらないのですが、ガスなら遠火の強火という手も使えますし(電子工作とは思えない話になってきたなぁ)、前述の通り素早く温度を下げることができるのはメリットだと思います。

なお、お試しになる場合は、慣れれば温度計なしでも出来なくはないと思いますが、放射温度計は必須です。まず何も乗せない状態で温度の上がり具合いを確認し、次にダメになっても良い基板/部品で何度かリハーサルをして、それから実際にやってみてください。

2016年4月28日木曜日

ハト対策のトゲトゲ

微妙に高いので自作しました。

材料:ソニック ベージュ カーペット画鋲 AW-152 とガムテ

ガムテの粘着面を上にして発泡スチロール等の上に置く。2-3cm間隔で画鋲を挿す。粘着面を鳩がよく来る場所に貼り付ける。以上。

鳩が止まるような場所は砂埃などでテープがくっつきにくいと思いますので、事前に掃除しておきましょう。

■追伸(4月28日)■

鋲のないちょっとした隙間に足跡を発見しました。ダクトテープを裏張りしたので、油断して着地した連中が少しは慌ててくれることを願います。

なお、敷地内での鳩の捕獲は鳥獣保護法の処罰外なので、そこんとこよろしく。

2016年4月27日水曜日

Board1 出荷準備なう(出荷しました)


手順3

Board1の出荷作業は、
  1. まずヘッダピンとピンソケットを用意する。市販のは40ピンなので、それをカット作業台の上で手作業で切る。
  2. ラベルを用意する。プリンタ用名刺を利用しております。
  3. 同梱漏れがないかチェックするために4x5のマス目にヘッダとソケットを並べておく。ついでにピン数が間違いないかチェックする。
  4. 外袋にラベル紙とヘッダピンとピンソケットを入れていく
  5. Elecrowから納品されたモジュールを袋ごと入れる
という段取りで進めております。たった40個なんですが、約100分かかりました…。内職で生計を立てていくのは無理っぽいです。

手順4が終わったところ

こういう作業をしてみて:
  1. 自分が社会人として生きていけるのはキーボードとマウスのおかげである
  2. 自分はとことん不器用かつ数も数えられない人間である
  3. 単純作業をミスなくこなすには人間は複雑すぎる
  4. シックスシグマどころか1/40のミスorz
ということを思い知らされました。

ところで。


40ピンから16ピンx2個を切り出すと8ピン余ります。実験などで消費しきれる量ではありません。最近では自分用に16ピン使うときも、これをつなぎあわせて使っています。

だって「もったいないオバケ」が怖いじゃん。

■追伸(4月28日)■
昨日昼ごろ不在配達、今朝DHL営業所に取りに行き、動作確認したのちに梱包をして神楽坂のスイッチサイエンス様へ持ち込み、さっそく出荷していただきました。連休前にギリギリ間に合って良かったです。

お買い上げくださったお客様、スイッチサイエンス様、ありがとうございます。

連休中に楽しんでいただければ幸いです。もし何かツマったら、あるいは何かできたら、サポートページへお越しください。お待ちしております。

2016年4月24日日曜日

WiFiワイヤレスオーディオ(失敗)

送信側

受信側。手前の補聴器1個15万円ナリ

■やりたいこと■

赤外線ヘッドフォンアダプタが壊れました。私は耳が悪いので、これがないとテレビが見られません。アニメ見られないのは死活問題ですw ただ、最近市販されているワイヤレスヘッドフォンは音量が低すぎてほぼ聞こえません。特にBluetoothものは出力が小さくて先日ヨドバシで試聴してみたのですが、全滅でした。なんせ私はiPhone+標準添付のイヤホンだと最大音量にしても音楽ほぼ聞こえないんです。やぁねぇ、難聴orz

ということで、ESP-WROOM-02を使ってライン入力した音声信号をWiFiで飛ばし、受信側もESP-WROOM-02を使って受けたデータをDACで出力しそれなりに増幅してヘッドフォンへ…ということを試してみました。ラズパイなら簡単なんですが首からラズパイぶら下げるわけにもいきませんしw

ESP内蔵のADCはあまりにも貧弱なのでMCP3204、DACはMCP4922を使いました。どっちも秋月で入手できます。アンプとしてはポタアン用オペアンプを試してみて、音量が出ないようなら適当なパワーアンプを使ってみようと思ってます。

…とスタートしたのですが。

■先に結論■

今のところ、意図したようには動いていません。ADC/DACからのやり取りとESP-NOWまたはUDPでの通信はそれぞれはちゃんと動いているのですが、一緒にするとデータが欠落してしまいます。

サインカーブを送信して受信側の信号をイヤホンで聞いていると、基本的には連続音がずーっと聞こえていて、数秒ごとにバタバタとノイズが入り、ときたまプチっと100mSecぐらい空白ができる…という感じです。HiFiはまったく期待していなかったのですが、ノイズはいかんです。

ADC/DACを扱うためのインターバルがESP-NOW/UDPの送受信処理によってブロックされているようです。FIFOバッファを持ったADC/DACでないと無理かなぁ。

当初の目標に関しては失敗なのですが、とりあえずADC/DACの接続、ESP-NOW/UDPでの伝送などの参考にしていただければ幸いです。

関係ないですが、インターフェース誌のMATLAB特集を読んでフィルタなどを生成できることを知りまして、「あれ、もしかしてMATLABで補聴器作れるんじゃね?」と思ってググってみたら、すでにやってるヒトが。世界は広い。ただ、帯域ごとのコンプレッションは含まれていないので、そこは遊べる余地があるなぁ。

■高速DA変換テスト■

苦手なSPIなので、メモリ上に作ったサイン波形を連続出力してみました。イヤホンを直結すると「ぷー」という200hzの単音が聞こえます。

■高速AD変換テスト■

標準SPIライブラリで読み込み処理を書きました。

昭和臭ただよう可変抵抗器

その簡易的な動作テストとしてボリューム(可変抵抗)をつないですべてのビットが出てくるかを確認します。



これはそのための文字列表示処理
  int a = readADC(kRightCh);
  char buf[32], buf2[32];
  itoa(a, buf, 2);
  sprintf(buf2, "%16s %5d", buf, a);
  Serial.println(buf2);


読み込み処理はMCPのタイミングチャート(page 21)の通りに書けばこうなります。
  digitalWrite(SS, LOW);
  SPI.transfer(0b00000110);
  uint16_t result = word(0x0f & SPI.transfer(0x00), SPI.transfer(0x00));  
  digitalWrite(SS, HIGH);
でも、これだとch選択が分かれてしまって、今ひとつ面倒くさいです。その前のページを見るとスタートビットさえあれば動くっぽいので
  digitalWrite(SS, LOW);
  SPI.transfer(0b00011000 | ch);
  uint16_t result = word(0x3f & SPI.transfer(0x00), SPI.transfer(0x00)) >> 2;  
  digitalWrite(SS, HIGH);
と書きました。ちなみに連続した24bitのパターンが崩れなければいいので、
  digitalWrite(SS, LOW);
  SPI.transfer(0b01100000 | ch << 2);
  uint16_t result = word(SPI.transfer(0x00), SPI.transfer(0x00)) >> 4;  
  digitalWrite(SS, HIGH);
と書いても動きます。計算量は同じなので、どちらでも。

■ESP-NOWについて■

一度に送れるパケット長は最大200バイトです。また、CRCをつけて調べてみたのですが、パケット単位の誤り検出が行われているようで、化けたデータは届きません。

別のESPから送信しっぱなしにしておいてデータを受信したらLEDが点灯する状態で走らせれば、本来なら常時点灯したままになるはずです。しかし、時々0.5-1Hzぐらいの周期でLEDが消えます。これはたぶん他のWiFiからの干渉なのだと思います。本来、WiFiはチャンネルを自動選択しますが、ESP-NOWは固定したままなので、これはどうしようもないですね。

UDPではその現象は起こりません。が、正弦波を流してイヤホンで聞いていると、前記の通り数秒ごとにバタバタとノイズが入ります。ノイズの入り方はESP-NOWでのLEDの点滅と同じような感じなので、共通した原因なのだろうと思います。

■動作テストと考察■

オーバーランやアンダーランの処理を真面目に書いてないですが、テストとして送信側では計算で作ったサインカーブをバッファにセットし、ADC読み込みをスキップした状態でパケットを送ります。受信側は受信したパケットを順次DACに送出して、オシロで波形を見ます。

きれいな正弦波が見えるのですが、ときどき直流になりますw 受信データが化けていないのはCRCで確認済(このソースには含まれていません)なので、WiFiの受信処理によってDACへ出力するためのインターバルが止まっているのが原因と思われます。ただ、送った波形が少なくとも数パケット分なんの障害もなく受信されていることの方が多いので、定常的な受信処理そのものでインターバルがブロックされるわけではなく、それ以外のオーバーヘッドによって止まっているのではないかと推測しています。

一般的に音声信号は微小時間単位で見ると同じパターンの繰り返しなので、パケットの受信にときどき失敗することがあってもDACへの出力が止まらなければ聴覚上それほど酷い状態にはならないのですが、ときどき止まるってのは冒頭に書いたようにわりと耳障りな状態になります。

■ソース■

githubに置いておきます。


■今後■

ESPでI2Sで動作させた事例を見つけたので、DACチップを入手できたら試してみます。

■メモ■

  • ADC/DACともに、CSはずっとLOWにしててもダメです。特にDACはラッチがついているから問題ないんじゃないかと思ったんですが、1データごとにCSを上げ下げしないと動いてくれません。
  • 前にも書いたかもしれませんが、Serialは結構CPUパワーを食いますしTimerの動きも邪魔します。動作の様子を見るためのSerialですが、高速処理にハサむとシュレディンガーの猫的な状態になるので気をつけましょう(経験者・談

2016年4月23日土曜日

ヒートガンリフロー、失敗

見事失敗しました。5秒もかかりませんでした。

理由:部品がすべて吹き飛んだから

割と大きめな表面実装三端子はともかく、0603抵抗は大丈夫だろうと思っていたのですが、いやー、きれいサッパリ吹き飛びましたw 温度をあげるためのノズル(白光(HAKKO) ハッコーヒーティングガン オプションノズル A1111 )を取り寄せたのですが、ノズル細くなる→勢い良くなる→飛ぶ…は当然っすね。

と思ってノズル外してみてもやっぱり飛びました。やっぱ一番安いヒートガン(白光 ハッコーヒーティングガン 883B 100V-1KW平型プラグ 883-13 )じゃダメか…。リフローするには、専用の温度調節機能付きヒートガン(高い)じゃないとダメですね。

まぁ…失敗しても笑って済ませられるところが表面実装部品のいいところ。実験単価は基板と三端子あわせても100円以下でした。  

2016年4月20日水曜日

出勤前電子工作(未完成)



今日はこのぐらいにしといたるわー。ずっとやろうやろうと思っていたけど、かなり面倒な作業になる予感があったので手を付けなかったプロジェクト、ようやく始めました。

しかし、何も出勤前にやるこたないよねw


これは昨日の朝ですが。 あと、友達から「写真がピンぼけだ」というご意見をいただいたのですが、それはブログの縮小機能がダメなせいです。クリックして拡大すると鮮明になります。わりと(割とかよ

2016年4月8日金曜日

みんな、はんだペーストは冷蔵庫から出したかな?

 


明日何か作る、という予定はないんだけど…とりあえず冷えていると作業性が悪いので、今のうちに出しておく。

みなさん、いい週末を。

p.s.
予定してた基板が届かなかったので、結局何もしないでしまいました(ありがち

2016年4月7日木曜日

回路は仕様通りに動く

AdafruitとSparkfunとSwitchScienceへの報恩

夜中に目が覚めて眠れなくなってしまったので、ESP-WROOM-02で昨日届いた部品のテストをしました。

が、どうもうまく動いてくれません。現象切り分けのために、基本のLチカを走らせてみると…走りません。使ったのは私のESPボードの動作確認用につかっているやつで、IO12 - IO16を同時にLOW/HIGH切り替えるだけのもの。間違えようがありません。

さらに切り分けのために
  • 手持ちの複数のESPボード
  • ブレッドボード
  • ジャンパワイヤ
  • USBシリアル
  • ESP SDK

を取り替えて試しましたがダメです。しかし、Lチカ以外のプログラムは動きます。

…気付きました。手元にあるボードは、先日の「道路工事的点滅デモプログラム」のためにRESET-IO16を接続してあることに。

Lチカプログラムでは起動直後にIO16をLOWにしてます。つまり、起動直後に強制的にリセットかけていたわけです。

…そりゃー動かないよorz

ちなみにテストしたのは、1v -> 3.3vへの昇圧DC/DCコンバータです。200mAの出力容量とのことですが、1000μFの電解コンデンサを付けてもESPは起動できませんでした。1Fのスーパーキャパシタにチャージしてから試してみても一瞬IO13のLEDが光っておしまいでした。手元には5Fのキャパシタもありますが、やめておきます。DC/DCは他のマイコンに使いますわ。

窓の外がそろそろ白んできました。

今日はオフィスで眠いだろなー。サラリーマンは辛いw

2016年4月1日金曜日

降雨検出器「盛り塩1号」

いうまでもないけどエイプリルフールだからな。
派手に滑ったけど。

電子工作の歴史は降雨検出の歴史でもあります。

歴史上様々なセンサーが登場し、消えていきました。しかし、弊社(倉橋屋・東京/日本)はこの度、画期的センサーの開発に成功いたしました。

デモを御覧ください。点滅時は降雨待ちの状態です。「盛り塩1号」はわずか250mgの水滴により、センサーが死滅し、点滅を止めたことがおわかりいただけるかと存じます。


video

■構造■

ESP-WROOM-02モジュールに、パル生協の「海はいのち」(粗塩)を盛りました。湿度の高い季節には精製度の高い塩、乾燥した時期には粗塩を用いると潮解によるアシスト感度を調整することが可能になります。

■原理■

雨の大部分が水(化学式:H2O)から構成されていることをご存じの方も多いかと存じます。弊社では「しおがみずにとけるとでんきがながれる」ことに注目し、開発に着手しました。

大きな問題は、塩が溶けたことをどうやって検出し、遠隔地に伝えるか、でした。遠隔地への伝達はWiFi内蔵マイコンESP-WROOM-02(総務省による技術基準適合証明取得済)を使用することで解決しました。残る問題はソフトウェアの開発です。しかし、ソフトウェアの開発には莫大な費用がかかり、セキュリティなどのリスクも懸念されます。その為、ごく単純なソフトウェアで確実に動作することが求められます。

このあまりに困難な問題へのブレークスルーは、多くの画期的発明がそうであるように実験中の事故によってもたらされました。

その朝、私こと倉橋浩一は開発のバグ除けのためいつものように玄関先に盛り塩を置こうとして、ついうっかり動作中の開発機の上に塩を盛ってしまったのです。

あまりの事態にショックを受けました。

いつの間にか、頬を涙が濡らしていました。

次の瞬間、涙が回路の上に落ち、回路をショートさせてESP-WOOM-02は電波の発信を止めていました。センサーが確実に雨に反応した瞬間です。

これだ! 壊せば確実だ!!

問題は解決しました。これならソフトウェアは単に電波出してればいいので、単純化された信頼性の高くセキュアなソフトウェアを書くことができます。

そこからの開発はあっという間でした。電流(弊社では「塩漏れ電流」と呼称しています)が確実にチップの息の根を止めるよう新日本無線製高性能レギュレータを採用し、広いインピーダンス特性で奥深くまでチップが破壊されるようOS-CONを装着しました。テストに消費したESP-WROOM-02モジュールは少なくとも20台以上になりました。


犠牲になったESP-WROOM-02は、日本の伝統「針供養」に則り、豆腐に挿して弔いました。科学の犠牲になった彼らの安らかなdeep sleepに合掌。

なおRESET-IO16間はジャンパ結線済です

本日、2016年3月32日、発売します。税込1680円です(送料込み、塩は附属しておりません)。

以下に制御ソフトウェアを公開致します。(ライセンスはApache)。他の機種でも動作すると思います。また、同じ原理を用いる場合、nRF51などGPIOの余力の小さいものの方が感度が高く、MSP430Fのように割りとタフなのに消費電力の小さいものは大電流に耐えてしまい向いていないかもしれません。




■今後の課題■

同センサーはESP-WROOM-02モジュールの破損によって降雨を通知します。そのため、一雨ごとに約1680円のモジュールが尊い犠牲となります。雨に気づかず外出した場合と比較すれば微々たる金額とはいえ、今後、破損する部品がなるべく安くなるように開発を続けていきたいと考えております。

■今後の目標■

塩(エン)が熱により溶融すると電流が流れる化学現象を活かした火災報知機「焼き塩2号」の開発を進めております。現在、塩が溶けても溶けないハンダの開発者を募集しております。

■4月2日の追記■

ここで用いたESP-WROOM-02は、ホットプレートリフロー時の失敗作です。最近は滅多に失敗しないのですが、ホットプレートでハンダが溶けているタイミングで衝撃を加えてしまい、見事にズレました。ダメ元でピンセットで戻してみたけど、やっぱりダメで起動しません。

ので、こういう形で供養しました。電子部品、特にCPUをダメにしてしまったときのこの罪悪感は何なのでしょう。単なる「もったいない」以上のものがあるように思います。

■4月11日の追記■

当初この記事には「新製品発売します!」というタイトルを付けていたのですが、本日、スイッチサイエンスさんから新製品が発売となりまして(いやマジで)。紛らわしいのでこっちの記事のタイトルを変更致しました。

今後は後先考えて生きるようにしたいと思います(54歳・会社員男性)。