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。機能デバイスとして組み込み型ワンチップマイコンは広く応用されています。8bitマイコンも健在です。入出力ピンが多く必要であればATTiny2313を使っています。プログラムサイズはそれぞれ1K/2Kと少ないので、プログラムが大きくなりそうな場合はATtiny85が便利です。I2C通信を行う場合は、機能ピンの数よりもプログラムサイズが大きくなる傾向がありますので、8KbyteのFlashROMにはアドバンテージがあります。Incに買収され後の開発ツールの供給体制が変化し入手が困難なようです。量産時の書き込み機は専用機を自作しています。大した作業ではありません。部品集めとはんだ付け作業しか行っていません。ttps://create.arduino.cc/projecthub/arjun/programming-attiny85-with-arduino-uno-afb829です。DIPのICソケットを搭載しています。書き込み体制は整いました。雷センサーを追加しました。雷センサーを組み込んで屋外設置が可能なように防水構造になっています。このセンサーモジュールは非常に小さく動作電圧3Vとバッテリで動作しますから携帯型にも固定設置型でもいろいろ応用できそうです。屋外設置した場合は、屋内に多数ある電子、電気機器が発する電気的なノイズの影響を受けにくくなり、特に電灯のON/OFF、掃除機のモーター、サーモスタットなどの電磁波ノイズの発生源から距離をとることで人工ノイズによる誤検出を大幅に低減できるようです。センサーケースはアンテナ部を樹脂製のキャップで覆い、センサーチップ部分は金属製で囲むことで電磁シールド効果を持たせるような構造です。半透明樹脂部にはLEDを組み込んでありますので、雷検出時にLEDもピカピカ光ります。夜なら見てると面白いかもしれません。ノードコントローラのソフト開発も大体終わりましたので、基板制作に入ります。入らないのか?多層基板は作れませんのでせいぜい両面基板で何とかしなければなりません。地震計(振動センサー)を追加しました。屋外(地中埋設)型の二種類をリリース予定で、これは地中埋設型です。地中埋設型は、地面の振動をより正確に検出することができ、建物や構造物の固有振動による誤差を低減できますが、地中に埋設する際に必要な防水構造と丈夫な外郭を持つ必要があります。計測可能な加速度センサーを組み込んであります。長さ40mmと小さく頑丈な構造でセンサーはシリコンゴムで防水性を確保し地中に埋設します。ケーブルは多芯ケーブルで1メートル程度伸ばしますが、耐候性を考慮したケーブルが必要になります。地震計ロギング機能を持つノードコントローラが必要になります。X,Y,Z軸それぞれ独立して、振動が検出されなくなったあと30秒程度継続して記録することができます。7行目:成分名8行目以降:データ(左から7行目の成分の順、符号は北・東・上が正、南・西・下が負)もしくはCSVファイルかWAVファイルに変換してSDカードに格納します。ノードコントローラ(ロギング機能付き)気象観測を自動的かつ電子的に長期間継続的に行おうとすると最後まで問題になるのが「電源」と「表示/操作」です。東日本大震災で経験した一週間にも及ぶ停電も考慮すると低消費電力であることは必須項目になるわけです。表示器やキー入力機能に関しては常時必要はないのですが、メンテナンスやロギングしたデータや現在値をその場で確認したい場合は必要になり、操作性や視認性も考慮すると大きな画面が必要になり、こちらも停電を考慮するとパソコンは使えません。いうことで上記を解決する方法を検討した結果もしかするとこの方法で実現できるかもしれません。Clock)を持たせ、時刻合わせは、無線LAN経由で、NICTのNTPサーバにアクセスし一週間に一度程度の頻度で日本標準時JSTとRTCを同期させます。ネットが寸断された場合は月差30秒程度の誤差になります。各種センサーは、I2Cにより複数接続可能で拡張性があり、データを大容量のフラッシュメモリ16Gbyte(32G,64G)に蓄えます。記録したデータは今やだれでも持っている可能性の高いスマホに転送します。電源以外の主要な部品は左側のブレッドボードがほぼ全てで、右側の小さいブレッドボードは、現在開発中の「3軸地震計」です。8ピンマイコンの代用で、最終的には使用しません。載ったRTC基板があるだけです。あれれ..表示器とキーボード、そしてメインコントローラはどこに?ご心配はいりません。rev3に向けてマイナーチェンジを行っています。目的は極軸導入のしやすさです。極軸導入パイプの径をすこし大き目にして視野を広げ北極星を見つけやすくすることにしました。精度を上げようとして長さと径を決めていたのですが、慣れてくると径を多少大きくしても導入精度に大きく影響しないことが経験則でつかめましたので実機にフィードバックを行います。人間も目測って案外正確だってことですね。ノードコントローラの頒布を開始しました。2313マイコンプログラム領域にモールスコードのデータ領域がプログラム領域を圧迫して全機能を実装できませんでしたがUART版はそのような制限もなく多くの機能を組み込むことができました。アップロードしました。パソコンへの接続はFTDI232を経由したUSBシリアル通信で行っています。センサーメカユニットのオプションパーツとしての取り扱いになります。ドライバ回路が必要になります。フォトカップラでの絶縁は簡易的ですが10m程度なら実用域になります。「AMEWO-WTXA3-900K」の仕様が決まりました。AT90S2313-10PCのプログラムサイズの制限からすべての機能を組み込むことはできませんでしたが、通信方式別に雨量計ノードコントローラとして頒布を開始します。アップロードしました。AMラジオ、FMラジオ、そのた無線機やSDR受信機で雨量を確認できます。停電時ではラジオがあれば雨量が確認できます。この機会にモールス信号を覚えてもいいですね。ノードコントローラ雨量センサーのノードコントローラの開発が終盤です。雨量計センサーメカキット「雨ヲ君」に接続すると、自動計測を行います。微弱電波によるAM/FMラジオで降水量を確認することができます。PC不要で停電時もラジオさえあれば降雨状況を確認できます。電波到達距離は気象状況にもよりますが数十mです。それぞれの降水量の最大値は電源を遮断しても保持し続けます。リセットで消去されます。「緊急/非常」信号端子がONします。リレー、またはLEDランプを接続すると目視で確認できます。微弱電波による通信でも通信電文を「緊急/非常」に切り替えます。24,48,72時間降水量は、気象庁による集計は0時10分を起点とする降水計測ですが、本ノードコントローラーでは、RTCを増設することで可能になります。RTCは、リアルタイムクロックという時計モジュールの総称でコイン電池CR2032を内蔵していますので、センサー電源が遮断された状態でも常時計時作を継続します。CR2032電池寿命は状態にもよりますが約2年です。RTCオプションを増設しない場合は、降り始めを起点といたしますのでご注意ください。外観おおよその外観が決まりました。問題なのは、3Dプリンタの造形サイズギリギリですので、raftもbrimもつけることができません。設計時の底面を平坦化しできるだけ広い面積を接地できる構造にしましたがうまくいくでしょうか?ヒートベッドが冷えていく過程での熱収縮を抑える造形がポイントになりそうです。コイルハウジング地雷探査でよく見る金属探知機です。センサ径はいま所有している3Dプリンタが印刷できるぎりぎりのサイズでφ200mmです。センサーの主要部品はコイルですが、このセンサーボディはコイルの保護と電気的に絶縁が必要で、ABS樹脂は最適な素材です。コイル部分は、コイルの仕様をいろいろ試すことができるようにカバーを樹脂ネジで固定してあり分解可能です。コイルが収まる空洞トンネル部は、断面積約50mm2確保してありますから0.29mm2のポリウレタン線なら100Tは余裕で巻ける仕様です。隙間なくきれいにまけば150Tぐらいはいけるかもしれません。検出原理はすでにたくさんの制作例があり原理も同じことから割愛しますが、ある程度実用的なものを..といろいろ検討してみるとセンサーコイル径は大きいほうが感度が高くなります。発振回路は、コイル付近に配置でき、表示部分、バッテリ、ポール(柄)部分は分離できるようにしてあります。あとは3Dプリントしてみてから試作です。WEBカメラですが、カメラ三脚に取り付けできるマウントを新規作成してみました。今までは、両面テープや輪ゴム、結束バンドで固定していましたが、カメラアングルの調整が今一つで...これがどのように使えるかというと..このマウントは縦、横に首を振れ、カメラ三脚に固定できる...はずです。板厚8mmの削りだしで無駄にクオリティが高いです。1core)に、2枚のRTL-SDRチューナーを接続してサーバーとして動作させ、Wifi接続して離れた場所のPCから同時アクセスし異なるバンドの2波同時受信を行ってみました。下記の例では、144MHz帯のアマチュア無線バンドと、FMラジオ(79.5MHz)を同時受信しています。B+のCPU負荷が100%近くになりましたが動作は確認できました。Pi3と比較すると見劣り化します。そのためか、前述のように動作に余裕がなく、復調音声が途切れたり、Wifi通信が中断する場合がありました。2以降以上を組み込んでチューナーサーバーを構築することをお勧めします。推測ですが4枚のRTL-SDRぐらいは余裕で接続できるのではないかと....ちょっとためしてみますね。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。(復活させるときのために保管しておきましょう)CCDイメージセンサシュラウドの造形も精度良く穴位置もあっているようです。M3タッピングスクリューで固定します。アメリカンサイズのアイピースシリンダーを前面に取り付けます。組み立てて位置と組み立てやすさを検証します。迷光対策は植毛紙か艶消し塗装を行います。この状態で、鏡胴のΦ31.7接眼部に取り付けると直焦点撮影ができます。高解像度は最新のCMOSイメージセンサにかないませんが、CCDイメージセンサの低照度特性の良さは、用途を限定すればまだまだ活躍できる場合があります。f=1000mmなら画角に収まります。その1極寒の星空撮影では、デジタルカメラのバッテリを温めないと撮影できない場合があります。対策としてはヒーターを巻き付ける方法刈りますが、イメージセンサは熱ノイズによるデジタル画像の劣化を防ぐため、最小限のヒーターを霜、くもり防止ヒーターをレンズ周辺だけに取り付けカメラボディにはイメージセンサーがあるため取り付けたくないのが実情です。そんな時は低温時に能力を発揮できないバッテリーの代わりに外部電源を供給することで長時間撮影ができます。カメラメーカーからも外部電源アクセサリが販売されているはずです。天文写真の場合、撮影場所からほとんど移動しませんので好都合です。自動車用バッテリからカメラ電源電圧に変換する電源モジュールの種類によっては、ノイズの多いスイッチングタイプを使用している場合が多く、市販のアダプタにもスイッチング電源が多く採用されています。このノイズこそが外部電源使用時の最大のデメリットになります。下記画像は、電源モジュールの種類別に実際にカメラに電源を供給して観測した電源ラインです。同じ条件で撮影していますが、スイッチング電源のほうが電圧変動が大きく且つノイズとしての高調波成分を多く含んでいます。このノイズの撮像系に対する悪影響の範囲はメーカー、製品によって異なるとは思いますが、通常装着しているバッテリはノイズは皆無で、天体撮影時は長時間露光などセンサーの限界特性を駆使する撮影方法ですから、外部電源にもなるべくノイズレスのものを使いたいものです。そこでシリーズレギュレーターを使用することにしたわけですが、ケースの周囲を樹脂で囲む構造ですと放熱が十分ではありません。いってファンをつけるのもちょっと..そこで、半面をアルミ材にした外部電源ケースをリリースすることにしました。ケースは6000系アルミのLアングルとABS樹脂によるハイブリッドでアルミLアングル部分がヒートシンクになります。これで発熱の多いシリーズレギュレーターでも熱による障害を防ぐことができます。その1古いWEBカメラをお持ちではありませんか?解像度が低く(640x480)使用しなくなったWEBカメラには、今となっては希少なCCDイメージセンサを使用したものがあります。センサーの高解像度化がすすみ現在販売されているWEBカメラのほとんどはCMOSイメージセンサーが使われています。デジカメ(レンズ交換式の一眼レフ)も例外ではないのですがCCDセンサは低照度時のノイズ特性がCMOSイメージセンサよりも良いという特徴があります。今回から数回に分けてこのCCDセンサを復活させて惑星撮影や星雲撮影時のガイドスコープに使えるようにしたいと思います。4000で天文ファンの間ではその性能からご存知の方もいらっしゃるのではないでしょうか。このカメラの外装、レンズを取り外し、直焦点撮影ができるように精度よく切削加工されたレンズシュラウドと3Dプリントされたケースに6000系アルミ材を切削加工したアメリカンサイズのシリンダーを取り付けます。ツァイスサイズのシリンダーは後日対応したいと思います。撮像素子がレンズ中心にあることと、撮像面が正確に平行に配置できることでフォーカスが安定します。Palm-Dreamsでは、改造サービスを行う予定です。お手持ちのWEBカメラを復活させてみませんか?オートガイドに応用するためにはオートガイダーソフトも必要です。rev2に小さめの望遠鏡を載せてコリメート撮影してみました。手作りとは思えない見え方をするPalm-Dreamsのイチオシ望遠鏡で、お月見専用かつ一番使用頻度の高い望遠鏡でもあります。紙管でできており軽く丈夫です。内部の迷光対策の遮光リングが高コントラストのすっきりした見え味につながっているようです。軽いため簡易赤道儀でも搭載できるのではないかと考え試してみました。30秒露光ですが点像をキープしていますね。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。