レーザーカッター テスト

　220Vの変換器は添付されていたが、付属ACケーブルのプラグが大陸仕様。マルチ変換プラグというのを購入した。




　さて、これで試運転できそう。レーザーカッター本体のACインレットにACケーブルを差し込む。本体ACアウトレットは2つあり、パネルの電源スイッチと連動している。これに排気ファンとポンプの電源を接続すればよい。

　レーザー光はこの鏡で反射し、右側にある可動するヘッドで下方向に曲げられ、対象物に当たる。




　確認のため紙を巻いてテスト用ボタンを1秒押す。出力10%でこのくらい。



　あまりにも出力を絞るとレーザーが励起しないのか紙が焦げない。7%以上に設定すると本体からの音が変わり紙が焦げる。左から7%,8%設定の結果。



　これで本体の動作確認OK。次は制御ソフトをインストールしてやってみる。

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レーザーカッター 検品

　LANCARD.COMさんよりレーザーカッターを貸していただくことになりました。ありがとうございます。
前回、調査したのはこのためでした。

　ということで早速検品。三代目プリウスのトランクルームにぴったり入るくらいの段ボール箱に入ってた。



　備品はこの本体内に収納されていた。排気用ファン、排気用ダクト、220VのACケーブル、100V→220V変換器、ポンプ、蛍光灯、マニュアルとCD-ROM、USBドングルの入った布ケース。
　縦横に動くレーザー加工の先端は紐で動かないよう固定されていた。輸送時なのか蛍光灯の端が潰れていたが特に動作には問題はなさそう。

　排気ダクトとシロッコファン。レーザー加工すると素材が燃えて煙が出るのでそれを本体内から排出させる。ちょっとうるさい。



　100V→220V変換器とポンプ。変換器は実測で216Vだった。ポンプ用のパイプは加工機本体背面に束ねてある。水タンク(ポリバケツかなんか)が別途必要。



　背面カバー中央は＋ネジで留めてある。これを開けると炭酸ガスレーザー管が見える。



　レーザーの先端。ここから右側の鏡に反射して加工機内部のヘッドへとレーザー光が行く。



　操作パネル。



注意書：

1. Examine whether the water of water pump circulates or not before opening the machine

ウォーターポンプにより水が循環しているかどうかを機械を開ける前に調べよ

2. Make sure the line links well with ground

しっかりとアースをとれ

3. Don’t let the water ice up to avoid cracking the laser tube

レーザー管を割らないよう水を凍らせるな

4. Keep level while engraving

加工中は水平にしとけ

5. The non-professionals are forbidden to adjust route of light.

素人は光軸をいじるな

操作パネルも＋ネジで固定されている。これを開けると電源、コントロール基板が見える。





　本体、排気ファン、ポンプと制御用のPCの電源のために個別スイッチ付のACタップが要るかな。
内部の電源の所を追ってみると220V入力を100Vに落としてコントロール基板の電源にしているような気がする。まあ中はいじらずに素直につないでみるか。と思ってたら100V→220V変換器と本体をつなぐケーブルがないのでここを何とかしないといけない。

レーザーカッター 予習編

　ホビー用レーザーカッター（激光彫刻机）の情報収集。

このようなグレードの物について。
CO2レーザー40Wで20cm×30cmの板について加工できる。
Free Shipping CO2 Laser Engraver Machine JK-K3020 Cutting Printer 220V 40W Laser Cutter Engraving Printing(Ali Express)
Gowe® Laser Engraving Machine,laser Cutting Machine, Co2 Laser Engraver,40w, 200*300mm, USB Port

トレーニング動画あり。
Hobby 40W CO2 LASER ENGRAVING CUTTING MACHINE ENGRAVER, Support and Ship from USA - See more at: http://www.automationtechnologiesinc.com/products-page/laser-engraving/40w-co2-laser-machine-software-training#sthash.zNQjqM25.dpuf

　この動画がわかりやすかった。


国内のblog記事。皆さん苦労されているようです。
レーザーカッター（その２）(みんなのラボ)
【模型】　激光生活　＃3-1　　中華レーザーソフト実践　その1(思ひ出はぶだう色)


・220Vで動作
・WindowsXP機以降が必要。ソフトはUSBドングルで提供
・排気ダクトが必要
・冷却用ポンプが必要
・レーザー光経路の調整が必要なこともある
・絶対に加工中のレーザー光は直視するな

絶対に加工中のレーザー光は直視してはいけません

Arduinoの分裂とIDE

　Arduinoの開発元がArduino LLCとArduino Srlに分裂し、それぞれからArduino IDEが出るようになった。
Arduino戦争：グループ分裂、そして新製品の登場(Make:Japan)

Arduino LLC http://arduino.cc/
　最新のArduino IDEは1.6.3
Arduino Srl http://arduino.org/
　最新のArduino IDEは1.7.0 (Java7が必要) Version 7 Update 75


　現在のArduino Zero ProはArduino Srlから出ている。Arduino LLC側はCOMING SOONとなっている。よって、Arduino IDE 1.7.0はArduino Zero Proをサポートしているが、Arduino IDE 1.6.3ではサポートしていない。
　Arduino IDE 1.7.0は名前に空白をふくむフォルダに入れて使っていると、Arduino Zero Proへの書き込み時に次のエラーが出る。(MacOSX 10.10で確認)

/Applications/Arduino Folder/Arduino1.7.0.app/Contents/Java/hardware/tools/gcc-arm-none-eabi-4.8.3-2014q1/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/4.8.3/../../../../arm-none-eabi/bin/ld: warning: section `.bss' type changed to PROGBITS

スケッチが プログラムストレージ領域の 10,764バイト (4%) を使用しています。最大は 262,144バイト です。
usage: dirname path
/Applications/Arduino Folder/Arduino1.7.0.app/Contents/Java/hardware/tools/OpenOCD-0.9.0-dev-arduino/bin/openocd: line 3: /Applications/Arduino: No such file or directory

　/Applications/Arduino Folder/ というサブフォルダを作って放り込んでいたのだが、これを/Applications/ArduinoFolder/ に修正したらエラーは出ず正常に転送できる。おそらく後から追加されたOpenOCD関連が対応していないと思われる。

　さて、Arduino LLCとArduino Srlから出る製品の違いでそれぞれのArduino IDEの対応状況も違ってくるのではという心配がある。Arduino LLCからはArduino Tre、Arduino Zero が、Arduino SrlからはArduino Yun Mini、Leonardo ETHが出る予定となっている。これらによってArduino IDEを分けなければならないのはちょっと困る。

　Arduino UNOやLeonardoについてはArduino IDE 1.0.6で充分……なのだけどArduino SrlからはArduino IDE 1.0.6.2が出ている。これはArduino Srlから出ている9軸モーションシールドに合わせたライブラリと自前のシグネチャ、USBのVID/PIDに修正したもの。

　ということで、私自身の対応は
UNO/Leonardo系を使う時：Arduino IDE 1.0.6
Aruino Zero ProやDueを使う時：Arduino IDE 1.7.0の系列

にしようと思う。

Arduino Zero Pro
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メモ：Arduinoのtone()

　Arduino IDE 1.0.6 + Arduino Leonardo(互換機)で確認。
　昔はtoneライブラリだったのがいつのまにか内蔵のtone()関数になっていた。

http://arduino.cc/en/reference/tone

　昔はピンに制限があったような記憶。全ピンで音が出せるか以下のコードで確認。

https://gist.github.com/houmei/a81073dbe811d90c1fe4

圧電ブザーを端子に挿しながら確認する。D0〜D13、A0〜A5で音がでた。
tone(ピン,音程)でセットした後、noTone(ピン)で解除しないと別ピンでtone()が使えない。tone(ピン,音程,長さ)を設定したときも同様。




次はこれを使ってみたい。

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少ないピンでたくさんのLEDを制御するCharlieplexingの実験

　20個のLEDを並べたやつを制御しようと色々考えていた。単純な方法は20pin分をそのままLEDに割り当てる方法だがこれはあまりにも考えがなさすぎる。4x5のマトリックスで作ったものは上手くいった。が、さらに少ないピン数でLEDを制御する方法があった。

Charlieplexing(wikipedia)

20個のLEDを制御するためには5本の制御線があればよい。A,B,C,D,Eの5本からLEDに向けて2本を選ぶと
、その組み合わせは以下のとおり。中学二年の確率でならう範囲。
AB AC AD AE
BC BD BE
CD CE
DE
極性を逆にするので
BA CA DA EA
CB DB EB
DC EC
ED
合計20通り。

配線はこのような感じ。




　A,B,C,D,Eの端子はArduinoの12,11,10,9,8ピンに割り当てる。それぞれのピンから220Ωを通してLEDに接続する。

高輝度１０ポイント赤色バーＬＥＤアレイＯＳＸ１０２０１－Ｒ(秋月電子)
A-Star 32U4 Mini ULV(スイッチサイエンス)



コードは以下：
https://gist.github.com/houmei/adcd5fbe0a910a5852b2

Charliepliexingでは同時に発光するLEDは1個なので、ダイナミック点灯をさせると数が多ければ多いほど暗くなる。また、配線が面倒くさい。
A-Star 32U4 Mini ULVは0.5Vから動作するDC-DCコンバータ内蔵のArduino Micro互換マイコンモジュール。ここでは単三電池2本の3Vで動作させた。連続運転で20Hぐらいは問題なかった。(それ以降はリセットが時々かかるような動作になる)
　これでピン数が少ないマイコンでもたくさんのLEDが制御できるね。

参考：
Charlieplexing 7SEG LED by ikkeiモジュールとドライブモジュール(メモたんく)
セカンド・オピニオン 363 MCUで遊ぼう(11)
さらに応用例：
Charlieplexingと8x8ドットマトリックスLEDへの適用(ikkei)
8x8マトリクスLED　Charlieplexing(Yoshiのブログ)

ハガキ大の大型7セグメントLED 50101BS

　遠くからもよく見える大きな7セグメントLEDはないか。知ってる限りでは16セグメントで約7cm×5cmの超大型赤色１６セグメントＬＥＤ表示器　アノードコモン　アノード共通接続　Ａ－２３０８ＳＲかなあと思っていたのですがもっと大きなものがよいとの依頼があり探してみたら共立エレショップにありました。

大型7セグメントLED 赤 50101BS
大型7セグメントLED アンバー 50101BY
大型7セグメントLED 純緑 50101BGG
大型7セグメントLED 黄緑 50101BG
大型7セグメントLED 青 50101BB

共立エレショップのblogで紹介されている。
文字高127mm！低価格！大型7セグメントLEDが入荷！

　アノードコモン、ハガキ大。内部でLEDを直列につないである。セグメントとDPは順方向電圧が異なる。
　赤色を入手したのでC基板に抵抗とDCジャック、ピンを適当にハンダ付けして簡易チェック。ACアダプタは手持ちの24V品を使用。

　LEDのピンは以下の通り。(bottom view)
↑上
□b　□a　□▼　□f　□g

□x　□c　□d　□e　□x
↓下

a〜g セグメント　上から時計回り
▼アノードコモン

24V、電流制限抵抗680Ω(1/2W)で7つのセグメントを点灯させたら110mAだった。1セグメントあたり15.7mA。マイコンで直接駆動するのはきびしい。電流制限抵抗のワット数にも気をつけないといけない。



　視認性はむちゃくちゃいいですねこれは。

追記：24VのACアダプタだと抵抗が気になるくらい熱くなるので19Vでも試してみた。
7セグメントの1つあたり680Ωの抵抗を接続。抵抗の両端の電圧を測定。

ACアダプタ / 抵抗両端電圧 / 電流 / 抵抗での消費電力 / LEDのVf
23.89V / 10.77V / 110.0mA / 1.18W / 13.12V
19.11V / 6.23V / 63.8mA / 0.04W / 12.88V

ということで24VのACアダプタでは1Wを超える。1/2W品を使用しているがこれではNG。

赤外線受信モジュールのばらつきと対策

　前回の実験の続き。今度はデータシートにあるノイズ対策をやってみた。ちょっと見てみよう。




　Vcc-GND間に電源安定用のコンデンサ、R2はダンピング抵抗と思われる。

ダンピング抵抗について：第6回 ダンピング抵抗の値ってどのように決めるの (elspear)

R1はプルアップ抵抗の様に見えるが


　赤外線受信モジュールの出力はこのようになっているので、内部のプルアップ抵抗にパラに22KΩをつないだようになる。赤外線受信モジュールのVcc-Vout間を測定すると25KΩ〜30KΩ台だったので、約10KΩくらいになる。V=IRなのでこの部分にノイズ源となる電流が流れるとRが大きいほどノイズとなるVも大きくなる。
デメリット：5V電源で内部30KΩとすると待機時に約0.17mA、10KΩになると0.5mA流れることになる。

コラム： インピーダンスの話(TRITECH)

こんな感じで対策回路を組み込んだ基板を作り、前回と同じ条件で実験した。




で、結果は以下のとおり。(クリックで拡大)



　対策後は認識率が上がっている。同じ種類のモジュール(秋月モールド、秋月シールド有り、ノーブランドシールド有り)それぞれ2個ずつ試したがモジュール間の差というよりは個別のばらつきが大きいように思える。そう言い切るためにはもっとたくさんの個数で調査しないといけないが手持ちはこれだけなので。
　ノイズ対策回路の効果は確認できたので、今回の用途ではその回路を組み込み、赤外線受信モジュールは選別品を使うことにする。

赤外線受信モジュールのばらつき

　赤外線リモコンの信号を受け取ることができる赤外線モジュール、試してみたら受信がうまくできるものとできないもの、ばらつきがあるように感じたので実験してみた。

　ソフトウェアはArduino用のライブラリを使用した。以下の記事を参照。ATmega32U4のArduino Leonardo系でも動く。
A Multi-Protocol Infrared Remote Library for the Arduino(Ken Shirriff's blog)

受信側環境：

MacOSX 10.10 Yosemite + Arduino IDE 1.0.6
IRrecvDemoのサンプルスケッチを使用。赤外線モジュールの信号はPin11に接続。
USB電源を本体から供給
Arduino Leonardo互換機 Seeeduino Lite

赤外線受信モジュール：
(1)赤外線リモコン受信モジュール　ＰＬ－ＩＲＭ２１６１－ＸＤ１（２個入）(秋月電子)
(2)赤外線リモコン受信モジュールＯＳＲＢ３８Ｃ９ＡＡ（２個入）(秋月電子)
(3)ノーブランド品
(4)GROVE - 赤外線受信器



送信側環境：
テレビ用リモコン ELPA RC-TV005ST サンヨー1241モード設定
約2m離れた距離から左手で[1]〜[12]キーを順に押す、これを10セット

室内蛍光灯を点灯した状態と消灯した状態で実験する。

リモコンのボタンを押すと対応したコードが4バイトの16進数で表示される。これを採取し、[1]〜[12]に対応するコードを正常、その他をエラーとして受信が成功する割合をだした。awkのスクリプトは以下。
https://gist.github.com/houmei/54843bfed64079e1aa92

さて、結果。-a,-bは二個同じ種類があったのでそれぞれ実験した。数値は蛍光灯下と蛍光灯を消した状態。

(1-a) 0.825175 0.726115
(1-b) 0.8125 0.77027
(2-a) 0.746575 0.538462
(2-b) 0.886364 0.789474
(3-a) 0.709924 0.754098
(3-b) 0.952381 0.902256
(4) 0.659574 0.588608

　6割を切っているものがある。"FFFFFFFF"のコードはキーが連続で押された状態。[1]〜[12]のキーを押した時には実際は連続しないのだが、これを弾くと：

(1-a) 0.991597 0.904762
(1-b) 0.983193 0.844444
(2-a) 0.908333 0.636364
(2-b) 0.991525 0.913043
(3-a) 0.781513 0.760331
(3-b) 0.991736 0.991736
(4) 0.853211 0.699248

なぜか蛍光灯を消した状態で成功率が下がっている。ひょっとしたらパソコンの液晶画面、つけっぱなしだったのでその影響か？
同じ種類でもばらつきがある。特に(2)と(3)はシールドされているタイプ。(4)は回路込みなのだが成功率が低い。

さてどうしようか。調べてみたら4.3 赤外線リモコン改善(その２)(電気電子工作の部屋)で、電源ラインにフィルタを入れたとある。今回の実験ではデータシートの推奨回路は使わず直結でやったので、次回やってみる。

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Raspberry Pi 2がカメラのフラッシュで落ちる話

　Raspberry Piの改良版、Raspberry Pi 2が出た。Raspberry Pi B+と外形はほぼ同じでメモリが倍の1GB、CPUは4コアとなった。
Introducing the Raspberry Pi 2(HACKADAY)

　が、カメラのフラッシュで暴走するという話が出た。カメラシャイとかキセノンデスフラッシュとか。
Photonic Reset of the Raspberry Pi 2(HACK A DAY)

Why is the PI2 camera-shy ?
A camera flash will make the Raspberry Pi 2 freeze and reboot

　昔、プロセッサ誌のコラムにマイコンボードを撮影しようとフラッシュを焚いたら暴走したという話が載っていた。これと似た現象だろうか。
　フラッシュの影響を受けるのはHDMIコネクタ近辺のU16とU8のチップ。これらはWL-CSP(Wafer Level Chip Scale Packaging)といって、通常は樹脂で完全に封入するダイを一部むき出しの状態でひっくり返して実装したもの。
ウエハーレベルCSP(Wikipedia)
　この状態だと遮光されていないため、光電効果により誤動作が起きる。
光半導体　取り扱い上の留意事項(東芝)
光電効果(Wikipedia)

　確認してみた。RasPi2のU8/U16がある箇所を狙ってフラッシュを焚くと暴走する。現象としては画面が真っ暗になる。U8/U16は電源まわりの石なので電源異常でCPUが停止してしまうようだ。
NCP6343(On Semicondactor)
こちらにはその時の電源の波形が載っている。
Xenon Death Flash: a free physics lesson




U8/U16を隠してフラッシュを焚くと暴走しない。


　ではU8とU16にUVEEPROMの誤消去防止用シールを貼ってみたらどうだろうか？とチップ表面のサイズに切って貼ってみたのだがうまくいかなかった。これはCSPが上部だけではなく側面からも光が回り込むせいらしい。
　ということでアルミテープで隠してみた。そのままだとショートするのでカプトンテープを貼ってからアルミテープを貼る。光の回り込みを防ぐため広めにカバーする。

　これでフラッシュを十回くらわせても暴走しなかった。

　フラッシュを焚く時の電磁波の影響ではないかという説もあったが、レーザー光を当てても暴走するのでやはり光電効果と思われる。試しに手持ちのレーザーポインタで当ててみたが弱すぎたせいか影響しなかった。

　これらの知見は主にtwitter上にあっという間に流れた情報を元に確認した。@felis_silvさん、@unosさんありがとうございました。

以下の記事にわかりやすく整理してある。
Raspberry Pi 2のフラッシュ光でクラッシュの件の続き(あっきぃ日誌)

しかしGIGAZINEの記事はまったく役にたたんなあ。原理ぐらい調べて追加したらいいのに。


追記：ふと思い付いて裏面からフラッシュしてみたら同じ現象が起きた。ただし頻度は低い。

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