ライカこそ散光源で引伸ばさねばならぬ。①
今年度の目標として 電子工作を再開していく事に…。
そこで、前々から 手を出しあぐねていたのだが、案ずるより産むが易し 少しづつラズベリーパイに手を出していく事にした。
上は取敢えずの準備段階。ディスプレイ、キーボード、マウスを接続してWiFi機能もあるので、そのまま単体で 追加のプログラムをインストールしたり OSのアップデートも出来てしまいます。
最低限のパソコンとして使うため（自身のプログラムを作成出来る環境を整えられる）のアクセサリーが揃ったセット品を購入したのですが、ピンヘッダーは実装されておりません。8,000円～9,000円位。Raspberry Pi 4や5の様なクラスは 取敢えずやってみよう…的な自分には さらに初期投資が 5,000円程上乗せする必要があるので 今回は Zero Wからスタートしてみることにしました。
前々から ネットや図書館を当たって情報を集めていたのですが、ラズベリーパイのものが圧倒的に多く それ一択的な感じでスタートしてしまったのですが、いざ始めてみると それ単体で ネット接続から 開発環境から そこまで盛り沢山に事をこなせる必要もなく 要は自分の様な LED照明を様々な形に拵えて それを制御する程度であれば 所謂 マイコンボードと云われるもので十分だという事が判りました。
そんなこんなで パーツや道具の調達やらでお店に出入りしているうちに 目移りしてしまい Arduinoの方が やり易い気がして こちらも１枚購入してみました。ラズベリーパイも結構前からあった様ですが、Arduinoはさらに歴史が古く 自分が知らなかっただけで 自分がLED散光源を自作していた 12年前にはとっくに存在していた様です。
こちらは単体でパソコンの様に使う訳では無く、昔のタイプのUSBケーブルでパソコンに直結して そこからやりとりをするのですが… 逆に 本体とUSBケーブルさえ有れば 後は電子工作部品を 買い足していくだけですので 初期投資が抑えられます。
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初歩の初歩 ボード内に組み込まれた オレンジのLEDを点灯させているところ。 右のGREENのLEDは電源がONになると灯るインジゲーターです。 |
箱から開梱しただけなのですが、透明なスチロール樹脂の台座に固定されていて ピンソケットも あらかじめ実装されていて ポートの番号や役割も 判りやすく記載されています。
予めピンヘッダの実装されていなかった ラズベリーパイZEROに比べて 自分の様な人間でも 早速 取り掛かる事が出来ます。（通販等でしたら ラズベリーパイZEROのピンヘッダ実装品も有る様ですが… 自分の購入した店舗では 通常のZEROの実装品は売っていたのですが、ZERO Wは有りませんでした。 ）
今回参考にするのにあたって どうも色々なXXXXXを繋いで試してみよう…的な 小さな実験の延長の様な製作例の記事は沢山有るのですが、自分の欲しい機能を複合的にパッケージ化した様な作例は なかなか見当たらないですね…。かといってあまり複雑なものは それに伴って プログラミングも理解しなければならない事を考えると 最初からではハードルが高すぎます。 だから 一つ一つ繋いで実験して 必要な機能を会得して 最終的には 自分でアッサンブルするしかないです…。まぁ 所詮 自分程度がやろうとしている事の最終目標なんて そもそも その道の人からすれば 大した事じゃ無い筈なんですが…。
何はともあれ 一から始めてみる事にしました。
コレは 単純にLEDをひとつ灯しているところ…。単純ですが １秒毎に点いたり消えたりするようにしています。（↑写真では 判りませんが…）
点灯時間は ミリ秒単位で指定出来ます。やがては LED照明（簡易な引伸しの為のタイマー+明るさ調整機能附き）の製作を目指します。このミリ秒単位の制御がいとも簡単に出来てしまうというのは 非常に魅力的です。
今回 以前の様な 5×7や4×5をカバーするような大きなものでは無く、コストを抑えたり 改良を重ねたり 最悪試作品止まりで行き詰ってしまう事も考慮して ライカ判をカバーするサイズで 試していく事にしました。
このライカ判の規模から始めるのは 実を云うともう一つ理由があるのですが…
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LEDの前に トランジスタを繋いで トランジスタにLED ON,OFFのスイッチの役割を担わせているところ。トランジスタへ向かう電流の為に一つ、LEDへの電流を抑制する為に一つ 抵抗を使用しています。 |
ラズベリーパイもArduinoも それ自身単体では 何十個、何百個という数の砲弾型のLEDをドライブする様な 大きな電流を流せないので、最終的には LEDに電流を供給する外部電源と その電源を用いて沢山のLEDをドライブする回路が必用になるのですが、取敢えず LEDの数を少しずつ増やしていって 今回はArduino本体で扱える電流だけでやれるところまでやってみる事に…
Arduinoは LEDを接続できる端子が結構ありますが、やがては 調光機能も持たせたいので 今回の利用はハードウェアPWMを備えた端子に絞っています。全部で6系統有るのですが、上の写真では 5系統同時使用して 点灯させています。（取り敢えずの 実験用のトランジスタを 最初に５個しか買わなかった為…）
Arduinoは DCジャックも備わっていますが、この程度の数のLEDでは USBから十分 供給出来るので この段階では まだ利用していません。
さらに LEDの数を増やして 様子を見ていきます…というつもりだったのですが、これ以上の実験は このブレッドボードぢゃ小さ過ぎて…本当は B5版位のサイズの奴が 何処かに仕舞ってあるのですが チョっとスグには判らない…という事で ココからは実際に 基盤上で制作を進めながら 色々と試していく事に…
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先に進みたくて 基盤のカットは非常に大雑把です。このBlogを書いている時点では 最終結果まで辿りついているので ハッキリ言えるのですが やはりもう少しキッチリ円形にカットすべきでした。そしてスルーホールの両面にハンダ付け出来るものを用意するべきでした。 私のカットした基盤の隣は ラズパイ４のサイズに合わせた出来合いの基盤。 当初は このサイズでもいけるか？と思って購入しましたが やがて 製作したユニットを２階建てにする際に 丁度手頃なサイズかも…と思い こちらは残して置く事にしました。 |
一応 材料の拾いや レイアウトを把握し易い様に 簡単なレイアウト図は起こしています。図のスケールは実寸なので 寸法線なども無く そのままです。今回は６個×５列の３０個からスタートし 実際にfocomatで使ってみて 光量ムラがある様なら 更にLEDを付け加えていくつもりです。
本当に ただ その時々の気分に過ぎないのですが、以前と全く造りでは スグに飽きそうだった事も有り、今回は砲弾型ではなく5ΦのFlux型のLEDを使ってみる事にしました。LEDは白色のLEDを選んだのですが、やがてフルカラーに進もうとすると どちらにせよ４本脚を扱わねばなりませんので コレはその予行演習も兼ねております。
ハイパワー型のLEDを センターに一個取付けて 白熱電球よろしく簡単に済ませりゃいいじゃん…と云われそうですが、今回は5ΦのFlux型のLEDで造ると決めたのです。基板上に隙間無く収まりますので、見た目は意外にスマートで また潔い感じです。
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トランジスタは 上から見るとカマボコ型になっていて 向きが有りますので 結線を間違えぬ様に 憶え書きを手許におきます。電子回路の事をあまり深く理解していないので、これでも 慌ててやったり ながら作業をすると間違えてしまいますから… |
やり始めの段階で写真を撮るのを忘れましたが、今回のFlux型のLEDでは 基盤が隙間無く埋め尽くされて 後から仕事が出来ませんので 使おうが使うまいが 周辺部まで電流制限抵抗は先行して一面につけてしまいます。周囲に僅かな領域が残っていますが、ここにトランジスタ（2SC1815）を取付けます。
ド定番の 2SC1815ですが、最大定格でコレクタ電流を150mA位までは流せるようなので、取敢えず１個あたりLED５個まで負担させてみる事にしました。上の写真では まだライン上のLEDの数が足りなくて ３灯しか点いていませんが ここまでは全く問題ないようです。
更にLEDのラインの数を増やしながら それに伴ってブレッドボード上のトランジスタも移植していきます。
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20灯まで取付けたところ。写真を撮る為iPhoneの画面越しに見ています。もう 直視できる明るさではありません。相変わらず 片付けが出来ない子なので 散らかり放題です。工作もこの段階になると スズのメッキ線の細かい切れが沢山出るのですが、これを大量になっても放置しておくと そのうち床に落ちて 素足で歩いた時に まれに足裏に突き刺さります。結構 痛い目みます…。 |
この後、途切れ途切れになりながらも 合間を見つけてチョコチョコ作業を進めてきましたが、此処までで月も変わってしまい ＧＷも後半に突入してしまいました。まだ 纏めて部品をネット買いする段階では無かったので 近くのショップで 少しづつLEDや細かい部品も 都度都度 買い足していましたが、ＧＷ休みに使ってみると決めていたのです。もう猶予が有りません。
ＧＷ後半休みの初日、朝からハンダ付けを続けて 何とか 裸のままですが 使える状態までは 出来上がりました。
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コレは まだ制作途中の段階…。取敢えず 我慢できずに 65φの排水管の継手で作った筐体に収めてみました。 チョッと周辺部に余裕が無いかなぁ… いつもココからが苦手なんですが そろそろ全体のパッケージングについても考えなくてはなりませんねぇ… |
以前 大量に購入して余っていたジャンパーピンが こういう時には何かと役に立ちます。チョッと統一感がとれてませんが、ArduinoのPINに接続するところは 赤い色にして判りやすくしています。上の方の単独の赤いピンは5V入力のPINです。
一応 今回の30個のLEDでは Arduinoに接続しているUSBケーブルのバスパワーで問題ないと思いますが、最終的に暗室に持ち込んだ際には DCジャックから電源を採る形になると思います。まぁ、スマホ等が充電できる モバイルバッテリーが有れば 其処からUSBケーブルで繋いでコンセントからも解放されて 自分の様なコンセントの少ない 古い家屋に住んでいる人間には大助かりなんですが…。
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結局 裏側はいつも通りの醜悪な状態に… バイパス手術だらけです。 |
今回は 周辺領域が狭すぎて 大変苦労致しました。当初は75φの排水管の継手で計画していたのですが、やはり周辺部にその位の余裕を見るべきでした。先行して やたら制限抵抗をいらないところにくっつけたのも その後の仕事をやりにくくしただけでした。
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何とか 照明の体に仕上げました。（こちら側だけですが…） |
待てないタチなので 早速 明朝コレを使って 暗室作業をやってみます。
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