電子工作

2017年12月14日 (木)

FA-130RA互換!? モータの性能チェック

1年以上放置していた自作BB-8・・・(汗
 最近また制作を再開してます。苦労した頭部ユニットが何度か失敗したものの、とりあえず作ることができたので、モータ制御系の作成に取り掛かっているところです。

モータはタミヤのユニバーサルギヤボックスに付属しているマブチモータのFA-130RAです。模型などのおもちゃに使われるモータの中では定番中の定番ですね。しかし、動作電圧が1.5-3.0Vとちょっと低め。電源にはニッケル水素電池7本使用する予定なので1.2×7=8.4Vです。PWM制御ICを使って電圧を落としてモータに供給しますがそれでも電圧差があり過ぎます。

ということで、FA-130互換のモータでもっと高い電圧で動作するものがないか検索したところ、Amazonに出店している「uxcell スマートモデカー DC 6V 12500RPM ハイトルク ミニモーター 」が目に留まりました。FA-130互換とは書いていませんが、写真をみると、どう見ていも形状は同じ、さらにモータの型番が130-16140といかにもそれっぽいです。そこでさっそく注文
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送料無料ですが、中国からの発送なので、到着まで2週間かかりました。

まずは、外見チェック。
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左がホンモノのマブチ製FA-130RA、そして右側が今回購入した 130-16140です。少し角ばっているのと、シャフトが長いところが違います。裏から見ると
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130-16140は内部の磁石を固定するための切込みが入っています。
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底部からみると違いはほとんどありません。ところで、Amazonの製品紹介の写真をみると、このプラスチック部品の色が青のはずですが、届いたものは乳白色!? 別な商品が届いた!?と思いましたが、 「130-16140」で検索すると、この色のものもあるようです。

外見にあまり違いはありませんが、手に持っていると明確に重さが違います。計測していると、FA-130RAは18g、一方、130-16140は14gでした。この重さの違いはなんだろう?と思って中を分解してみると、
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電機子の長さが明らかに違います。これだけ長さが違うと、磁気飽和特性とか、放熱性に影響がありそうな気もしますが・・・

余談ですが、巻き方とか、固定子のフェイライト磁石とか、細かい仕上げはやはりマブチモーターの綺麗でした。

巻き線ですが、FA-130RAは2種類の仕様がありますが、通常流通しているのはFA-130RA-2270です。 後ろの4桁の数字は最初の2桁が線径でこの場合0.22mmφ、そして残りの70は巻き数を表します。一方、今回購入した130-16140も同じ規則でネーミングされているとおもわれるので、線径が0.16mmφ、そして巻き数が140ターンとなります。
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でも、見た目、線径もほとんど同じに見えるし、巻き数も2倍も違うようには見えない。もしかすると、このマブチモータはFA-130RA-18100 かもしれません。うーん、謎です。

基本的に巻き数が多いと動作電圧が高くなるので、130-16140が仕様通りであれば6V駆動というのは納得です。Amazonoの商品紹介には6V 12500rpmしか書かれていなく、電流特性とかは不明だったので、実測していることにしました。その結果、

無負荷回転時
FA-130RA : 0.29A@1.5V,0.40A@3.0V, 0.55A@6V
130-16140 : 0.20A@1.5V,0.25A@3.0V, 0.30A@6V

無負荷では6Vの除いて130-16140の方が電流が大きくなってしまいました。無負荷電流は摩擦や鉄損といった損失による電流なので、130-16140の方が損失が大きいのかな。

つぎに、Stall(回転子固定)状態での電流測定結果です(Note:回転子の位置により電流値にはばらつきがあります)。

FA-130RA : 1.9A@1.5V, 3.2A@3.0V
130-16140 : 1.3A@1.5V, 2.3A@3.0V

こちらは明確に130-16140の方が電流が小さくなりました。これはほぼ巻き線抵抗できまる値なので、やっぱり130-16140の方が巻き数が多いようです。

これらの測定値をみると、6Vで駆動させることはできなくはないけど、ちょっと無理があるかなぁとの印象です。6Vだとストール電流が5A近くなるので、この小さな体積のモータだと無理がありますし、カーボンではなく銅製ブラシなので、電流に耐えられるのか心配です。

とりあえず4-5Vくらいで使うことにします。


2017年10月19日 (木)

CASIO Phys CHR-200J 電池交換

ランニング用の時計として、GPS付きのAres GPSとGPS無しだけど心拍計付のCasio Phys CHR-200Jを使ってます。Ares GPSはそろそろ買い替えたいところですが、CHR-200Jは軽いし使っていて不満がないので、まだまだ使い続けたいです。とはいえ、心拍を測定するには胸バンドを付けないといけないので、それがめんどくさくて、その機能はもう何年も使ってません。なので、単純なストップウォッチとして使ってます。
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そんなCHR-200Jですが、先日ナイトランで使用していたら、途中からバックライトが点灯しなくなってしまいました。それどころか、ボタンを押したときのクリック音をしなくなってしまいました。どうやら電池が弱ったようです+寒さも電池にはよくないですしね。

購入したのは2010年の6月ですので、もう7年です。カタログでは電池寿命は2年となっているので、3倍以上持ったことになります。カタログは毎日使用した時の目安なので、たまにしか使わないと、これくらい寿命が延びるのは当然かな。

さて、交換をメーカーに依頼するとかなり高くなるので、自分で交換することにしました。裏をみると4個のネジとオレンジのプラスチップパーツで裏蓋を押さえているようだったので、外してみたところ、
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時計バンドも裏蓋を押さえこんでいる構造になってました。バンドを外してようやく御開帳
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注意書きが書かれた電池押さえを取り外して、ようやく電池が見えてきました。
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電池はどこにでも売っているCR2025リチウム電池です。
防水時計なので本当はパッキンのメンテも必要なのですが、今回はパス。汗で濡れることはあるけど、水中に入れたりしないので大丈夫だと判断しました。

2017年3月15日 (水)

LED照明の進歩

最近、各メーカーの照明器具のカタログを見る機会があり、驚いたのですが、LED照明が安くなりましたね。そして、白熱電球は無論、蛍光灯もカタログから一掃されてLED一色です。

白色LEDがまだ珍しくて、秋葉原で高い金を出して買っていた頃からまだそんなに経っていない(とはいえ15年くらい?)のに、ここ数年の進歩はほんと凄いです。

今でも白熱電球置き換え型のLED電球は高いので、電球が切れても買う気は起きないのですが(賃貸だし)、天井に取り付けるシーリング照明はびっくりするくらい安くなっているんですね。例えば、

パナソニック LEDシーリングライト調光・調色タイプ 8畳 HH-CA0820AZ

Amazon限定モデルですが¥7,980円です。蛍光灯とは違い、光量を5%~100%と自由に変えられる上、色調も電球色と昼白色の間を自由に変えることができます。 初期の白色LEDは青色LED+黄色蛍光体の組み合わせで白色を作り出していたので青白い光でしたが、今では電球色が当たり前のように実現できているんですよね。

ただし、このモデルもそうですが、電球色と昼白色に調色可能なシーリングライトは、電球色にすると光量が半減するので、明るい電球色が好きな人はより大型なモデルにする必要がありそうです。 これは内部に青白い昼白色LEDと電球色LEDが交互に内蔵されていて、全部点灯すると昼白色、電球色LEDだけを点灯させると電球色になることから、電球色にすると暗くなってしまいます。

でも、電球色って少し暗くして部屋を照らしたいときにぴったりなので、それはそれでよいんですけどね。そもそも日本人って部屋を明るくし過ぎていると思うんです。

これらのシーリングライトのLED素子は交換不可となっていて、寿命が来たら器具毎交換となってしまいます。最初それを聞いたときは意外だったのですが、発光素子の寿命(約4万時間)と点灯電源回路を含む器具の寿命が同程度なので、わざわざ素子だけ交換可能にする必要がないんですね。 電球は切れるもので交換必須というのは前世紀生まれの染み付いた思い込みなのか。

今でもLEDの光は嫌いという人がいますが、最近のモデルは色の鮮やかさである演色性も向上していて、太陽光を100とした平均演色評価数Raが95という製品もPanasonicとか東芝から発売されてます(少し高いけど)
 でも、高演色LEDや電球色LEDの発光効率はやや劣るので、現状ではまだ蛍光灯とそれほど効率に違いがあるわけじゃありません。 よく、蛍光灯からLEDに変えると劇的に電気代が安くなると書いてあるところがありますが、正しくありません。

ちなみに、Wikipediaからの引用ですが、LEDも蛍光灯もエネルギー変換効率は高々15%程度しかありません。つまり、電気エネルギーのうち、15%程度が光となって、それ以外は熱となってしまっています。

なお、よくカタログなんかに使われる発光効率(lm/W)は電気エネルギーをどれほど人間の目にとって明るく感じる光に変換できるのかを表す効率となります。人間の目は緑色に対して一番感度が良いので、緑色だけを出す光源は発光効率が高くなります。ただし、そうすると緑色一色となって、色の違いが判らなくなります。

一方、赤色や青色の感度は低いので(比視感度参照)、いろいろな色を満遍なく放射する高演色な照明はどうしても発光効率が低下してしまいます。

2016年7月 9日 (土)

自作BB-8~Ver.0.1駆動系の動作確認

3月に部品を揃えて、寝る前の僅かな時間を利用して、地道に作成してた自作BB-8
とりあえず、動作確認・・一応成功かな。

モータと電池を直接接続しただけなので、回りっぱなしです。タミヤのユニバーサルギヤボックスの精度がいまいちで、なかなか回ってくれず、グリースでごまかしたり、重心位置のの調整が不十分だったり、いろいろ改善することがいっぱいです。

この後、頭部ユニット、モータ制御回路(Arduino)、Bluetooth通信回路、スマホ(PC)側の制御アプリ、球体の塗装とやることがいっぱい。この調子だと、完成はいつになることやら・・・EP8の公開までには間に合うかな(^^;)

2016年6月 7日 (火)

Sony Walkman NW-S705F故障(>_<)

出勤ウォークのお供に10年ほど前に購入したSonyのウォークマンNW-S705Fを愛用してきました・・・といっても使わずに放置していた時期の方が長いんですが(^^)

最近はNHKのラジオ英会話とかを聞きながら歩いています。インターネットで一週間分の放送をMP3でダウンロードできるので、それをこれに転送して聞いています。

今朝も、いつもと同じようにイヤホンを耳に入れて再生ボタンを押してみたところ・・・なんだか歩くたびに左側の音声にガリガリといやな音が混入します。この音は接触不良な音~どこかで断線しかかっている感じです。

本体をポケットから取り出して、イヤホンケーブルを揺すってみましたが、ノイズ発生せず。ところが、イヤホンプラグの根元を揺らしてみると、ガリ、ポツ・・・ どうやら、本体側のイヤホンジャックに問題があるようです。

これはこの手の機器にはよくある故障で、大抵はジャックと本体基板との接続部の半田クラックが入っていることが多いです。 または単純にプラグが汚れていることもありますが、プラグをチェックしてみたところ、綺麗な金メッキが保たれていました。

ハンダ・クラックならば、ハンダを当てなおせば直るので、帰宅後、分解してみました。
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開け方とかよくわからなかったので、裏面のケースをドライバでこじ開けて、いくつかのねじを外して、順番に基板を外していきます。 ところが、肝心のイヤホンジャックは奥まったところにあり、なかなか取り出せません。 なんとか苦労して取り出してみました。
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ずいぶんとコンパクトな部品です。見た目では異常は無かったのですが、とりあえず、ハンダ付け部分にハンダこてを当てなおしてみました。

今度はこれを本体に戻して組み立てるところですが・・・無理に分解したせいで、このイヤホンジャックが納まるジョグダイヤル部分が動かなくなってしまいました。あれこれ弄っていたら、パチンっという音と共に部品がはじけとんだ・・・何かの部品が折れて飛んでしまいました。どうやらこれが致命傷だったらしく、直りそうもない感じだったので、断念・・・・

分解したま放置するとショートの危険があるので、バッテリーの端子を外しておきました。

さて、この製品の情報を調べていたら・・「音が出ない・音が途切れる」症状でなんとリコールされてました。もしかしてこれが原因だったのかも?? でも、リコールの無償修理は2013年に終了していたので、分解する前に気がついていても、修理に出すことは出来なかったわけで・・・寿命ってことでしょうか。

2016年3月26日 (土)

Coming soon!?

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必要なパーツはすべて揃ったはず・・・・

2016年2月25日 (木)

BB-8作ろうかなぁ

先日の記事に意外と反響があったので・・・・ちょっと本気になってきました。
球体ロボットの回転方法とかのアイディアは固まっていて、それに必要なモータや減速ギヤなどはすでに買いこんでありました。

ただ、そのとき目指していたのは完全自律型ロボット・・って書くとカッコイイけど、測距センサとかの情報を元に勝手に動き回る球体ロボットを作るつもりでした。ところがそれには大きな壁があって、球体の中からだとセンサがうまく動作しない可能性が高かったのでした(たとえ透明球殻でも)。

でも、単純な遠隔操縦・・というかラジコンで動かすだけなら、そんなに難しくないのかな~と思ってます。単純なラジコンじゃ面白くないので、マイコン+Bluetooth受信モジュールを使ってパソコンorスマホからコントロールするのも楽しそうだな。

モータの速度制御はHブリッジをFETのディスクリートでつくってもいいけど、専用ICで任せちゃってもいいのかな。 個人的にはFPGAを使ってPWMの制御信号の生成とかVHDLでゴリゴリ書くのが好きなんだけど、素直にマイコンに任せよっかな。Arduinoも面白いかな。

センサの問題も、BB-8みたいに頭部ユニットに搭載すれば解決かな・・頭部ユニットと本体はネオジム磁石を使えば接続できるけど、両者の通信はちょっと面倒かな。頭部ユニットもBluetoothを積んでPCと通信すればいいのかな。

で、一番ネックとなりそうなのは塗装・・球体への塗装って難しいですよね・・・手書き!?

2016年2月 5日 (金)

BB-8萌え

お正月映画のヒット作であるスターウォーズEP7
すっかり作品・・BB-8に魅了されてしまって、先週末に地元の映画館でまた見に行ってしまいました。目当てももちろん!BB-8!あの球体をコロコロ回して砂漠を懸命に走る姿がかわいいです。あ、R2-D2ももちろん萌えなんですけどね。

そのBB-8、CGではなく実際にロボットを製作して撮影したそうです。一見すると今の技術では不可能なような気がしますが、ジャイロと磁石をうまく使えばそれほど難しくはなさそうです。すでに市販されるようです~動きは映画並ではないですが。 しかも世の中には自作してしまった人もいるようです。

実は今から10年近く前、球形ロボットって作ってみたいな~と思っていたことがあって部品を買い集めていたのでした。
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埃をかぶっていたのですが・・・これを機会にBB-8を作ってみよっかな。

2015年12月31日 (木)

ドラレコ取り付け作業

4月に車を購入したのですが、購入と同時にドライブレコーダーを取り付けるつもりでした。
・・・でも、なかなか気に入った機種が見つからず、気がついたらこの時期になってしまいました。

それほど車には乗っているわけではないのですが、先日、深夜の国道を走っていたら、真っ黒なダウンジャケットを着た男性が道路を横断していて、あわててブレーキをかけたりと、やはりなにかとヒヤリ・ハットはありますね。

ということで、ドラレコを買いました。国内大手のユピテルのDRY-mini2WGXです。決め手となったのは、GPSと加速度センサがついていて小型なことでした。広角・高画質というのもポイント高いです。ヨドバシ通販で17,000円ほどでした。

実物を見てみたら・・想像以上に小さかったです。
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写真には写っていませんがフロントガラスに取り付けるブラケットにGPSレシーバーが内蔵されてます。古いモデルだとGPSレシーバーが横に飛び出していてカッコ悪かったですが、ブラケットに内蔵するとはアイディアですね。

電源はシガーライターソケットから取るためのケーブルが付属されているのですが、見た目がよくないので、ヒューズBOXから接続するためのオプションOP-E755を合わせて購入しました。
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配線がむき出しなので、近所のイエローハットであれこれ電気部品を購入。助手席の足元にあるヒューズBOXに接続するためにエーモンのフリータイプヒューズ電源(低背)No.2837を購入
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ギボシ端子がついてますが、着脱する必要がないので、切断してかわりに接続端子で繋いでしまいました。
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ヒューズが2個直列に入って無駄なんですが・・まぁいいか。
アース端子は6φのクワ形端子です。DJデミオへの取り付け方はこの動画が参考になりました。アース線は近くにあるアース端子のボルト(M6)に共締めしました。

ところで、このエーモンのフリータイプヒューズ電源No2837ですが、ヒューズBOXに挿すコネクタが緩くて、差し込むとカチっと音がするのですが簡単に抜けてしまいます。実際、配線の取り回しでアレコレ作業しているときに数回外れてしまいました。
接続したヒューズ箇所は他に使われていないので、外れたとしてもドラレコが止まるだけで他の機器への影響はないのですが・・・これだけ緩いと振動とかで外れてしまうのではないと心配です。ネットでこの製品のレビューを見ても、同様にこの緩さを指摘する声が多いですね。何か改善策が無いかなぁ~。

2013年8月31日 (土)

ARES GPS USBケーブル修理

ランニング用のGPSウオッチ ARES GPSを愛用してますが、充電やPCへのデータ転送するために接続するUSBケーブルの調子が悪かったです。 
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正しく認識されなかったり、アタッチメントからケーブルが延びている根元を触ると、パソコンからの認識が切れたり/繋がったりします。
症状から、断線が疑われたので、分解してみたところ。。。
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なんと、2本あるデータ線の被覆が剥けてむき出しになって、接触しかかっているではありませんか! こりゃぁ、正しく通信できるわけないよな。おまけにシールド被覆の網線の1本が切り忘れで伸びているし(>_<) 被覆の切り口をみると、故意に剥いてあるようにも見えるなぁ。。。 これが電源線だったら大変なことになっていたよね。

幸い内部の銅線には傷がなかったので、熱収縮チューブで保護して修理完了
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