Arduinoで動作するCNC加工機が導入しやすいという判断に至りました。大まかに上記の手順を踏むことになりますが3)~6)の工程のほとんどをCNCによる加工で再現性の良い基板が試作できます。難点はCNC加工時のヘッドがレーザー光による場合とモータ・スピンドルによる切削や穴開けなど場合により加工ヘッドが異なります。今回は試しにモーターヘッドにレーザー加工ヘッドを同時搭載可能なアタッチメントを3Dプリンタで試作してみました。イメージセンサーが外気にさらされます。風などで舞い上がった花粉、微細粉塵によりイメージセンサの表面に付着することになります。適切なクリーニングでこれらは取り除くことができますが、根本的にカメラのイメージセンサを保護する方法として、コマコレクタと兼用した保護レンズをTマウントアダプタ内に装着できるレンズセルを3Dプリンタで造形してみました。接写用のクローズアップレンズですがこのレンズを流用することで、短焦点望遠鏡の特性として良く知られている周辺部の星像に現れる彗星の尾のような像を点像に補正することができます。コマコレクターレンズと呼ばれているようです。材質は黒色ABSでマウントアダプタ内の内径が46mm以上あれば取り付けることができます。樹脂製ですからタワミながらレンズを保持するのでレンズに不要な応力がかかりません。判りにくいですがイメージセンサーの前にレンズがあります。このためイメージセンサが直接外気にさらされません。PCBなど基板の穴加工にはφ0.4~1.5mmの極細ドリルでの加工がほとんどで、たくさんの穴加工を正確に行う必要があります。80Pとか...ボール盤での加工でも大変です。軸付ドリルを使用することになりますが軸付半月ドリルは存在しないようです。そこでDCモーターRS-380モーターを取り付けることができるアダプタを作ってみました。途中にDC-DC変換小基板が必要ですが、使用してみるとそこそこいけます。精度も高そうですしモーターは模型用ですから入手は容易で壊れても交換が簡単且つ低コストで運用できますし、ドリルも軸付より安価ですのでこちらも低コスト。ベースの卓上CNCには、エンドミルを使用した機械切削とレーザーヘッドを使用した熱による加工に二分されているようです。レーザーヘッドアダプタを作成しましたので紹介いたします。今回はPCB基板のレーザーエッチングを可能にするため500-2000mWの出力を持つ赤色もしくは青色レーザなどレーザー加工を行える下限(しかし安価)のレーザーヘッドモジュールで、大手通販サイトでも取り扱いがあるようです。27x22x36mmのヒートシンク付きまた熱によるレーザーヘッドの寿命劣化対策として30mm角のFANを装着できます。装着にはM3の樹脂スペーサを使用することを想定しています。GRBLでは一般的な42Φのミリングモーターホルダに装着できます。モーター軸センターとレーザー軸センターは設計上は一致させていますが、3Dプリンタの造形精度に依存するのですが、0.2mm以内には収まっているはずです。装着にあたっては、GRBL1.1の場合はモーター出力(PWM)と、レーザーヘッド出力はそれぞれの用途別のコネクタから出力されますから独立した配線が別途必要になります。その壱CNCによる基板試作方法はすでに先駆者が残した沢山の情報がネット上にあり取捨選択に迷うほどですが、ここではそれらを土台にしていくつか改造を試みましたのでご紹介いたします。そもそもPCB基板とは..紙フェノール(ベークライト)やガラスエポキシ製の板に銅箔を貼り付けたものですが、回路の配線が基板上に配線することにより、組み立ての容易さ、品質の安定化、省スペース化などが現在でもその製造方法が日々進化しています。このようにPCB基板は量産化技術であるため、小ロット多品種生産には向かないのは現時点でも変わりません。現在では、卓上CNCの登場により、基板への銅箔配線の加工を再現性良く自動化することができるようになり小ロットの基板試作が容易になりました。いうことでE-CADに回路を入力すると、回路基板を<<安価に>>試作できる便利な世の中になったわけです。CNCの改造ポイントを重点的に説明していきたいと思います。ミスミHFSアルミフレームと同形状のパイプを組み合わせて組み立てるタイプになります。定盤がベストですが一般家庭で定盤を所有しているのは稀でしょうから平らなテーブルできればガラス天板テーブルが必要になります。水平面に対するZ軸の平行精度も同様です。フレームの直交、水平精度は重要ですから構造を良く確かめ精度を高める工夫が必要です。アルミフレームの長さは両端面を突き当てて使用する部材などは長さを1/100mm程度まで追い込む追加工が必要になります。キットの部品加工精度のバラツキはあるものとの前提で作業を進めます。マイクロメーター(シム制作に必要)はないと相当不便な思いをします。シンワや世界のミツトヨ製が良いでしょう。雨量計「雨ヲ君」対応の試作基板の設計が終わりました。ミーリングまたはエッチングのあとパターンがくっつく(または切れる)とか穴が開け難いとかれば若干パターン変更はあるかもしれませんが基本的にはこのままです。汎用を狙いすぎて余計な端子名がありますが気にしないでください。雨量計「雨ヲ君」として動作させる場合は、T1,T7しか使用しません。プルダウンかプルアップしてください。T(ターミナル端子)の部品穴を利用すると良いと思います。発注している「生基板」さえ届けばすぐに制作に取り掛かります。センサーとノードコントローラが完成したのですが、実際に野外/屋外に設置するとなると風雨に耐える電装ボックスと電源を確保しなくてはなりません。今回ご紹介するのは屋外設置の容易な汎用のソーラーバッテリ付きポールで、固い地面には向きませんが耕作地など地面の柔らかい場所なら簡単に設置できます。実際にはこのポールに屋外用の電装ボックスを取り付けて気象観測センサー、無線送信機、などを収納し設置することになります。電源は、安価で容量の大きな軽自動車用車載バッテリまで対応しています。ラジオやトランシーバーのアンテナ設置にも使えます。Arduinoで動作するCNC加工機が導入しやすいという判断に至りました。その23Dプリントが終わったので組み立ててみました。4000のメイン基板です。LEDはコネクタから取り外しています。Piと組み合わせてスペアナ表示など機能をフルに使用するとCPU稼働率が100%を超え音切れが発生したりアプリが異常終了してしまう現象がありました。その4転倒ますの形状を変更しました。目的は、測定範囲に合わせて最適な転倒雨量を選択可能にしました。転倒ますに残存した水の凍結時に転倒ますが割れないように底面の形状を見直しました。現在の仕様を列挙します。