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ワンチップArduinoが使えるようになって、AVRマイコンを使った電子工作が10倍簡単になりました。もうAVRStudio＋GCC環境を忘れてしまいそうです。
今回は「寂しがり屋ロボ」と大げさな名前になってしまいました。
センサーは秋月電子のGP2YOA21YK（400円）ArduinoのAINに直結できます。
60cm程度まで検出でき、10cmより近い距離では取得情報が反転してしまう点に注意すればかなり精度良く使えます。
この距離センサーと後方にはバックで転落しないようにLEDと可視光センサーを付けています。
モータードライバーはTA7291P 電圧降下が多いのかモーターの回転が弱いです。 今回はArduinoと共通電源ですが別電源を用意するのがよさそうです。
動作については周囲を見回し、なにか見つかればそちらの方向に向きを変え前進します。 前進中は障害物や机の端などがなければしばらく進みます。
停止して周囲を見渡し、距離センサーに捉えた物が近すぎる場合はバック、それ以外はそちらの方向に進もうとします。
4回ぐらい見回してもなにも見つからない場合は前方を向いて停止し、待ち続けます。
グラフ表示温度計(2)の製作
前作に続き、今度は気温観測用にしてみました。１日、２日単位での温度変化を観測しやすいようサンプリング間隔を長めにし、温度表示範囲も-8℃から40℃にしました。
AVRマイコンは ATMEL ATMega64 http://reef.path.ne.jp/%7Ehero/pdf/MEGA64.PDF
開発環境 AVR Studio4.12 SP4 + WinAVR 20060421
ライターはavrezusb http://optimize.ath.cx/avr/writer.htm
温度センサは S8100B
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%B2%B9%C5%D9&s=score&p=1&r=1&page=#I-00113
マザー基板、液晶、AVRマイコンも前作と同じですが、ピッチ変換基板は手持ちのもので安価なタイプを使ってみました。
ピッチ変換基板がやや大きく、間延びした感じがします。
AVRからは液晶に４本、LED表示に１本、モード入力に３本のI/O接続とA/Dコンバータ入力と電源を接続するのみで非常にシンプルに作れるのがAVRのいいところです。
変換基板の拡大です。見かけは汚いのですが、0.8mmピッチのはんだ付けは怖くなくなりました。 この基板は40ピンまで使えるというのが特徴ですが、その工夫が逆に使いにくい事になっています。64ピンは一番使いにくいでしょう。
中央に負電圧コンバータ LTC1144CN8 を置いて液晶に必要な-12Vを作ります。
試運転中のグラフの例です。
見やすさを考えるとRTCをつけて横軸のスケールを時刻にしたいですが、かなり先の宿題ですね。
こちもご参照ください。
http://d.hatena.ne.jp/watayan/20070709/p1
グラフ表示温度計の製作
AVRマイコンは ATMEL ATMega64 http://reef.path.ne.jp/%7Ehero/pdf/MEGA64.PDF
開発環境 AVR Studio4.12 SP4 + WinAVR 20060421
ライターはavrezusb http://optimize.ath.cx/avr/writer.htm
これまで製作した温度計は最新値を表示するだけでしたが、今回は過去の温度も記録しドットマトリクス表示のLCDにグラフ表示させてみたいと思いチャレンジしてみました。
目的は気温の観測ではなくて、燻製用の釜の内部温度を知りたいという事ですので温度表示スケールが10℃から100度とワイドレンジになっています。
全体の構成
○液晶
デジットのジャンク品でなんと180円という代物ですが、しっかり機能してくれました。これについてはこちらを参考にさせていただきました。（ありがとうございます。）
○AVRマイコン
ATMEGA64 RAMが4kBあります。LCDのドット数が1024であり、VRAMとしてリニアに割り当てるとmega168などの1KBのRAMでは不足してしまいますが4KBもあれば、プログラムが容易になります。 購入はこちら 秋月電子
○負電圧コンバータ LTC1144CN8 300円 これも秋月電子から購入
○温度センサは このセンサはLM35DZというもので0〜+100℃の範囲で使用できます。
マイコンはこれまでのDIP型ではなくて表面実装タイプですのでそのままでは半田付けが困難なため、変換基板を購入しました。 CPUが650円なのにこの基板が500円程度もするのはちょっともったいないような気もしますが仕方ないですね。
なんとか半田付けできました。いくつかブリッジもできましたが半田吸い取りで手直しします。
この液晶は-12Vの電圧を供給する必要があるので、12Vの電源を用意し、このコンバータICとコンデンサ２個だけで-12Vを得ることができます。非常に簡単で便利ですが１個300円（液晶より高い）
コンバータの接続図です。
ATMEGA64のピンアサイン図です。当初ISP端子としてMOSI、MISO端子に接続していましたが上手くいきません。実はPDI、PDO端子を使用しなければならないということでした、マニュアルを良く見れば下のような図がありました。ご注意ください。
プログラムの説明
LCDの制御方法につきましてはリンク先を参考にしていただくのがわかりやすいと思いますので手抜きさせていただきますが、液晶にはメモリが無く常に表示情報を送りつづける必要がありますのでマイコン内蔵のクロックとカウンタから定期的な割り込みを発生させて一回の割り込みしょりで横一列のデータを送るという処理を繰り返します。割り込み処理の間（約40％程度）で温度センサからの電圧をA/Dコンバート、数値換算、メモリシフトなどの処理を行います。
A/Dコンバートは割り込み処理間の時間に完了しないようなので止む無く割り込みを止めていますが表示のちらつきはあまり目立たない程度にできました。 内蔵8MHzクロックを使用していますが、外付けの16MHzクリスタルを追加すれば倍の処理能力になり、余裕が出来ると思います。
RAM上にVRAM用途のエリアを確保し、フォント情報をそこにプロットします。
温度の記録頻度はSWを押すと10秒、30秒、60秒、5分の４種をセレクトする事ができます。
画面の拡大
これを燻製の釜にセットして、燻製中の温度管理に役立てたいと思っています。
ラティス取り付け
駐車場と庭の間にラティスを設置していたのですが、木製だった柱の根元が腐ってきたため、取り壊し、新しく設置しました。
ラティスを買ってきました。一枚980円とつくりの割に安いと思います。
今回は１×４材を柱に使う事にしました。 防腐剤を２度塗りします。
以前の柱は基礎に空けていた穴に差し込んであったため腐食が速かったと思われますので、今回はアルミの板をセメントで固定し、それにボルト止めする事にしました。
組みあがった形です。 左下がりの傾斜があるのでラティスを階段状にずらせてつないでいます。
製品には一応塗装がしてあるのですが、さらに上からガーデン用塗料を塗りました。水分をはじくので長持ちしてくれると思います。
今回は上部に突き出した柱の部分にガーデンライトを付けてみようと思い、3WのLEDを柱に一つづつ点ける事にしました。
消費電力が大きいだけに発熱も多く、放熱板が必須です。 手持ちのヒートシンクに取り付けて連続点灯のテストをしました。
この写真の放熱板ほどには必要が無いことが確認できました。
2mm厚で20mm、40mmのアングルを85mmの長さに切り、2枚を重ねる事でほぼ必要な放熱ができる事がわかったので６個作ります。
これはLEDの傘になる部分です、薄いベニア板を木工ボンドで張り合わせただけですが、内側にはアルミ箔を貼り、反射板とします。丸い穴はビー球を点けてアクセントにします。
柱のてっぺんに放熱板とLEDを点けて点灯試験しました。 手持ちのスイッチング電源に24Vの物がありました。電圧調整VR付でしたので6個のLEDを直列に接続し、600mA程度の電流になるよう調整しています。
傘部拡大
夜間の様子１
夜間の様子２
目線からは直接明かりが見えないので、明るくは感じませんが、適度に足元を照らしてくれ、なかなかいい感じに仕上がりました。雪が積もったらもっと綺麗に見えるかもしれないので楽しみです。
花壇・水周り
庭の隅に古い水道があり、パイプが錆びてやばい状態になったのでリニューアルしてみました。
このような形になりました。ブロックもレンガも下手丸出しですが、機能は問題ありません。
便利に使えます。
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以下は作業の記録です。
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自立していた水道管が錆びて今にも折れそうになっていたので、撤去し、新しく止水栓を設けました。
新しく蛇口を付けるので立ち上げます。
コックを覗かせる程度まで埋め戻し、止水栓用蓋を取り付けます。
止水栓蓋はモルタルで固定し、周りの土を埋め戻しします。
奥のオレンジ色の物体は水槽で、底は切り取ってあり土の上に被せてある格好です。この中に排水は一時的に溜まる事になります。
水槽を囲うようにブロックを積んでいきます。 はじめてブロックを積みました。セメントをケチったので継ぎ目はかなり薄いです。
水槽の上は花壇部分になります。ブロックだけでは見栄えが悪いのでレンガを２段だけ積んでみました。
園芸用の土を入れて花を植えました。
水周りのシンクに当たる部分を作っていきます。排水栓は難しいので既製品を使いました。これを中央に埋設します。
排水栓の根元までマサ土を入れます。
セメントを練って埋めます。タイルを貼る下地になりますので水勾配を考えて均します。
タイルを並べて貼り付けます。しっかり固定してから目地を入れます。手前側だけレンガを並べました。
中央あたりは排水栓に向かってへこませ、小石を並べます。
POWER TECという防水材をホームセンターで見つけてきたので使ってみました。これを小石の上から流していきますと小石を固定できます。３回ほど重ね塗りする事でしっかり固定されました。
ほぼ完成です。
ブロックが見えいているので安っぽいですが、まずますの仕上がりで満足しています。
2007-5-18追記 足元にセメント平板を敷きました。
温度計を作ろう ３
２作目はATtiny26Lでダイナミック点灯していましたが、こちらはATMega88を使いましたのでI/Oピンに余裕があるためスタティック点灯でいきました。さらに、温度センサをS8100Bにして氷点下の気温をを表示するために小さいLEDを追加してプロンプトとマイナスのみ使う事にしました。
AVRマイコンは ATMEL ATMega88 http://reef.path.ne.jp/%7Ehero/pdf/MEGA88.PDF
開発環境 AVR Studio4.0 SP4 + WinAVR 20060421
ライターはavrezusb http://optimize.ath.cx/avr/writer.htm
センサは短絡しないように熱収縮チューブをつかってコードと接続します。 さらにこの上からセンサーごと熱収縮チューブをかぶせますのでセンサは見えなくなります。
このLEDも２作目と同じでデジットで購入したジャンクから取り外したものです。
今回はできるだけコンパクトに収まるようにしてみました。ケースは秋月電子から購入したアクリル製でサイズは77x51x22mm
蝶番がついていて開け閉めできるのはいいのですが、傷がつきやすいのは仕方ないですかね。
基板裏側はこんな感じ・・・ さらに汚い配線で恥ずかしいのですが、AVRはソケットの足を広げて表面実装的にはんだ付けします。LEDの電流制限抵抗も片足だけ基板に付いているありさまです。振動には非常に弱いと思われますので真似はしないでください。(^_^;
またまた不完全ですが、回路図を載せます。
これも電源に不要になった携帯用充電器を使用しました。
ソースリストを載せるか迷っています。もし希望があればメールいただければ差し上げようと思います。
温度計を作ろう ２
案外うまく出来たのに気をよくしまして、もう一台、室内用に作ってみました。
AVRマイコンは ATTiny26L http://reef.path.ne.jp/%7Ehero/pdf/TINY26.PDF
開発環境 AVR Studio4.0 SP4 + WinAVR 20060421
ライターはavrezusb http://optimize.ath.cx/avr/writer.htm
このLEDはデジットで購入したジャンクから取り外したもので、パチンコ台などに使われていたもののようです。2個ついて100円でした。（お買い得です）
今回使用した温度センサは このセンサはLM35DZというもので0〜+100℃の範囲で使用できます。
http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM35.pdf
このセンサから得られる電圧をAVRマイコン内臓のA/Dコンバータで数値化し、温度換算して7セグメントLEDをダイナミック点灯させます。
基板裏側はこんな感じ・・・ （汚い配線で恥ずかしいのですが）
またまた不完全ですが、回路図を載せます。
ISP用配線は省略しています。ISP用端子にも負荷がありますが、私の使用しているライターでは問題なくISPできました。レギューレータICを付けていますが、電源に不要になったDOKOMOの携帯用充電器を使用するため、活きていません。ただこの充電器の出力電圧は公称5.6VとなっておりAVRの定格を超えるので、整流ダイオードをいれて電圧を下げています。
ダイナミック点灯のスイッチング用トランジスタはデジタルトランジスタを使用しましたのでAVRに直結できて便利です。
ソースリストを載せるか迷っています。もし希望があればメールいただければ差し上げようと思います。
