2018年6月16日土曜日

マイコン開発ツール  #1 AVR編

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。

ARM Cortex など 32bit 64bitなど高性能な組み込みマイコンも登場し機能/性能の進歩が止まりませんが、そんな世の中でもまだまだ4bit 8bitマイコンも健在です。

普段は小規模な開発に機能ピンが少なくてよければ ATTiny13A,  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。特に 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。

この便利なATTiny85ですが、ATMEL社がMicrochip Technology 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。
また、mDreamsでは、試作書き込みは、ATMEL STK-500/600を使っていますが、Pin数の違うAVRの書き込みは配線を変えなければならずなかなか不便なので、Fusebit 書き換えなどパラレル高電圧書き込み専用機にしてありますので、
量産時の書き込み機は専用機を自作しています。

自作とはいえこれまでのホビィスト、一部マニアの膨大なのソフト資産のおかげで開発ツールすらAVRマイコンで構築する方法が公開されていますから 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。

参照したサイトはh ttps://create.arduino.cc/projecthub/arjun/programming-attiny85-with-arduino-uno-afb829です。

使用したのはArduino UNO R3 クローンと Prototype shild (プロトタイプシールド Arduinoに装着する自作用穴あき基板)に 8pin DIPのICソケットを搭載しています。
これで 書き込み体制は整いました。

2018年6月8日金曜日

気象計測センサー シリーズ 雷センサー 

気象センサーシリーズに 雷センサーを追加しました。
センサー自体は 秋月電子から発売されている秋月電子 雷センサー
を組み込め、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。
また半透明樹脂部には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。


実物は後ほど..








2018年6月5日火曜日

気象計測センサー ⑩マルチセンサー ノードコントローラ

気象センサー 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。

ここで問題が発覚.. 入るのか?   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。


2018年5月30日水曜日

気象計測センサー 地震計 その①

気象センサーシリーズに 地震計(振動センサー)を追加しました。

屋内設置型と 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。

この製品では、耐食性に優れたステンレス材による厚さ3mmの筒状の外郭に +2G ~+16Gまで 計測可能な加速度センサーを組み込んであります。
直径32mm 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。

地震波形は、標準400Hz  最大1000Hz程度の周波数成分を維持したまま記録できますが
大量のデータを吐き出すことになりますので、センサー近傍に 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。

現在開発中ですが標準400Hz  最大加速度2Gならば 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。

記録した波形は一時的にX,Y,Z独立して強震データフォーマット(未対応)
1行目:観測点コード
 2行目:観測点の緯度
 3行目:観測点の経度
 4行目:サンプリング周波数
 5行目:データの単位
 6行目:データ開始の時刻 (左から、年 月 日 時 分 秒) 
 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。






2018年5月16日水曜日

気象計測センサー ⑨マルチセンサー 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。

特に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。

と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。



基本的にバッテリで動作し停電時でも動作し、記録するデータには正確なタイムスタンプを書き込めるようにRTC (Real Time 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。
デバッグ環境として使用しているArduino Uno R3はAVR 8ピンマイコンの代用で、最終的には使用しません。

左側のブレッドボードにはSDカードとD3231 の載った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。今回の主役はなんといっても左側のブレッドボードに乗っているSDカードでしょう..


あれがスマホに刺せない(microSDではないし)寸法の大きなただのメモリカード見えてしまっているそこのアナタ..

もう少ししたら「正体」を明かしましょう..

アレはただのSDカードではありません..

切手サイズのLinux.....






星野・星景写真撮影用 ボータプル赤道儀 SEIYA-15_Rev3 その⑦ 作例 マイナーチェンジ

星景写真撮影用 超簡易ポータブル赤道儀SEIYA-15ですが 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。

もちろん北極星を見つける達人の方たちは 視野が狭くても問題にはしないでしょうけれど..









2018年4月30日月曜日

気象計測センサー 雨量計 その⑧センサー ノードコントローラ 「AMEWO-UART」

気象計測センサー キットシリーズ 雨量計 センサー ノードコントローラ 「AMEWO-UART」のUART ノードコントローラの頒布を開始しました。

モールス信号版は、AVR 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。


共通仕様
 0.5mm/転倒パルス式雨量計対応
 雨量計測     10分間降水量、1時間降水量,24時間降水量、48時間降水量
 アラーム信号   積算雨量 300mmを超えた場合 (設定変更可能)

電源電圧  3-5Vです。

ノードコントローラからの結果出力は、

無線方式と有線(ケーブル)出力の両方に対応しており

1) 通信方式 UART 2400,4800,9600,14400baud 8bit parity none
 


動作の様子はyoutube に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。

尚マイコン側からはロジックレベルの信号になりますので、長い距離の配線が必要であれば、RS-422で 1.54km または RS-485 等 の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。





マイコン開発ツール  #1 AVR編

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。 ARM Cortex など 32bit 64bitなど高性能な組み込みマイコンも登場し機能/性能の進歩が止まりませんが、そんな世の中でもまだまだ4bit 8bitマイコンも健在です。 普段は小規模な開...