東京工業大学 ロボット技術研究会

東京工業大学の公認サークル「ロボット技術研究会」のブログです。 当サークルの日々の活動の様子を皆さんにお伝えしていきます。たくさんの人に気軽に読んでもらえると嬉しいです。
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「ロボット技術研究会」通称「ロ技研」は、その名前の通りロボットの制作や研究はもとより、電子工作や機械工作、プログラミングなどの幅広い分野にわたるものつくり活動を行っています。

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フルカラーLEDで2048(ゲーム)

井土です。

明日、明後日はMakerFaireTokyo2015です。
ロボット技術研究会としても展示をするので、ロ技研ブースにもぜひお越しください。

今回は展示予定のものの一つである
フルカラーLEDで作った2048
について紹介をします。

hikaru

タイトル通り、あの2048をLEDの光を使って再現したものです。


実際に動かすとこんな感じです。
操作は基板を傾けるだけで、傾けた方に光が移動していきます。
同じ色のものは合体でき、別の色に変化します。(例:赤+赤→青)



スマホのカメラなので全然色が分からなくなっちゃってますが、実物はめっちゃ綺麗です。
一応ゲームなのですが、なんとなく動かしてるだけでも楽しいです。
傾けると光が移動するので、まるで光を操っているかのような幻想的な感覚になります。



ところで2048というゲームはご存知ですか?
1年くらい前に流行ったゲームで、パネルを移動して同じ数字をくっつけて2048を作ったら勝ち?というやつです。
2015-07-31-024437_619x798_scrot

スマホゲームとかと思っている人も多いと思いますが、本家はここです。
http://gabrielecirulli.github.io/2048/

オープンソースであり、公開後に色々とパロディができたりandroidアプリになったりして割と流行っていたと思います。
本家では数字のパネルを動かして足し算していくものでした。
それをLEDの色で表現し、同じ色のをくっつけると色が変わるようにしてみたということです。


ちなみに基板はこんな感じです。

kiban


加速度センサが付いているので、重力の方向がどちらを向いているかを測ることでどっちに傾いたかを検出しています。

表示には秋月に売ってた「マイコン内蔵フルカラーLED」というものを使っています。
数珠つなぎにして、16個のLEDをマイコンのピン1本で制御しています。


それではMFT2015でロ技研ブースでお待ちしております。

メダカ水槽の照明の自作

こんにちは。
椋けり(@Ryokeri14)です。 
みなさん、進捗いかがですか?
僕は、ぼちぼちです。
 
今回紹介するのは、
メダカの水槽の照明です。 

高校時代の親友の刺激を受け、
5月ごろからメダカを飼い始めました。 
生き物を飼うと、実に癒されます~
IMG_0529

水槽には水草があるので、
程よく光を当てなければなりません。
普通のLEDライトで照らしてもよいのですが、
ここはロ技研民として、自分で照明を作ることにしました。 

ところで、皆さんが帰宅する時間は何時ごろですか? 
帰宅するころには暗くなってますよね? 
朝、家を出るときに照明をつけて置くと、帰ってきても点きっぱなしです。
それでは、メダカの時間感覚が狂ってしまい、かわいそう 
ということで、マイコンで明るさを自動制御することにします。 

さらに、こんなことで電気を無駄使いしていると、親に叱られるので、
電力源はソーラーにします。
とても運がいいことに、僕の家には自作の100W級ソーラーシステム(←リンク)があります。
これを電力源に使います 
IMG_1703

メダカのことを英語でkillifishと言います。
なので、今回の工作の名前は killifish light としました。

killifish light のポイント
1.時間に合わせて明るさが自動で変わる。
2.ソーラーを電力源にする。
3.電子工作を楽しむ。

です。

マイコンは、いつも使っているPICマイコンにしました。
PIC18F27J53です。↓秋月URL
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-05847/
このPICはPICの中でもかなりハイスペックです。内蔵モジュールも多く、とても便利に使えます。
そのなかでも、今回の目玉は、RTCC(リアルタイムクロック&カレンダー)モジュールです。
クロックを取り付けるだけで自動で時計のカウントをしてくれます。
これをもとに、水槽の照明の明るさを制御します。 

LEDは秋月電子のパワーLEDを使いました。
I-07750
常用の1W白色パワーLEDを12個と
装飾用として赤、緑、青の1WパワーLEDをそれそれ6個ずつ用意しました。
LEDは全部で30個ですLED好きにはたまらないですね

それらを放熱用のアルミ板にのせて、LEDを取り付けました。
けっこう熱が出ます
IMG_0562
IMG_0563

次に基板を作ります。
今回はユニバーサル基板で作りました。
部品も少ないので2時間くらいでできました。こんな感じです。

IMG_0564

写真左が電源ケーブル、右がLEDのケーブルです。
上の青くて丸いものは半固定抵抗です。つまみを回して明るさを変える機能も付けました。
右下のコネクタは、シリアル通信UARTの端子です。PCと接続できます。

IMG_0567

 今回は、ソフトウェアも気合を入れて作りました
シリアル通信UARTによってPCから様々な機能を設定できるようにしました。
IMG_0568

USB⇔シリアル変換器
IMG_0570

ターミナルを操作しているようなイメージです。
コマンドを入力してENTERを押すと、レスポンスが返ってきます。
PC側ではTera Termでシリアル通信をします。
まず、PCで「help」と入力するとメニューが現れます。help2

メニューにあるように「t」と入力すると現在時刻が表示されます。
t

「adjust_the_time(at)」コマンドを用いて時計合わせをします。
「at y 15」と入力すると、年が2015年になります。
aty

同様に「at M 6」と入力すると、月が6月になります。
続けて、日、時、分、秒を設定して、時計合わせ完了です。
ats

一度設定してしまえば、もう設定はいりません。
見てわかるように、曜日も表示されます。

「set sync」と入力すると、時間同期モードになり、
昼間は明るく、夕方には徐々に暗くなり、夜は消灯というように、
照明を自動制御をしてくれます。
setsync

こんな感じです。
IMG_0572

ここまでで、一応、目的の機能はできました。


ここからは、フルカラーLEDで遊びます。
白色LEDのほかに光の三原色のLEDも付けたので、それを使います。
シリアル通信でコマンドを送るとその通りに色が変わります~

まずは、「pwm clear」コマンドで全部のLEDを消灯します。
pwmclear
IMG_0571

次に「pwm R 100」などと色と、パーセンテージを入力するとその明るさで光ります。
pwmr
IMG_0573


緑色
pwmg
IMG_0579


青色
pwmb
IMG_0580


赤+青=マゼンタ
pwmrb
IMG_0577


赤+緑=イエロー
pwmrg
IMG_0574


緑+青=シアン
pwmgb
IMG_0576


最後に全色をつけてみました。
写真ではなんだか赤っぽいですが、直接目で見るとけっこういい感じです。
pwmrgb
IMG_0575


PCがなくても基板の上の半固定抵抗を回すことで明るさを細かく変えることができます。
また、タクトスイッチで時間同期の設定やLEDのオンオフ設定ができます。
IMG_0564



まとめ 
 メダカの照明というのをきっかけに、電子工作を繰り広げました。作っていてとても楽しいですw
しかも、これはソーラーの電力で動いているので、どれだけLEDを光らせても電気代は0円です
これほど素晴らしいことはほかにありますかね??
電子工作ってなんでこんなに楽しいんだろう
メダカちゃんたちも元気いっぱいです
IMG_0534


 

曲がる電光掲示板Ver1

某所へのTwitter垢バレを恐れず初めてブログを書く @llivbus です。

この記事では新歓展示向けに作った曲がる電光掲示板(Ver1)について紹介します。

2014年のn月ぐらいでしょうか、ws2812bというマイコン内蔵LEDを、確か、先輩から教えてもらいました。
そのデータシートを見てもらえば分かる通り、それ自体をたくさん横につないで、必要なデータを送ってRGB24bitの色をコントロールすると言ったちょっと変?なLEDでした。
某月で大量に買って自分でハンダ付けするのもいいんですが、
調べたところAdafruit("エイダ"フルート)というところが販売しているようで、約2300円/m。
ドルで売ってるので、今は時期が悪い・・・

LEDがあるならたくさん光らせたいというのは当然誰しもが持っている願望なわけで、
それと同時に「ロボット技術研究会」の文字が出る看板的なものがあってもいいかなと、Make Fair Tokyo 2014のような展示会に出てみて思ったわけです。

そんなわけで、8m注文して、それを1mずつに分割してそれぞれ一本ずつに信号を送るんですけども、
じゃあどうやってそれを実現するか。

PICやAVRでもできるのかもしれませんが、今後の拡張性なんかも考慮して
STMマイコンを使用しました。
プレゼンテーション1
こんなかんじです。
あとはこのLEDの仕様に沿ってシリアルなデータを送るんですが、
簡単に言うと1と0に対応するDuty比を持つ、800khzに相当する、1周期の波を60個*8列おくれば全面光るというわけです。
このマイコンのTIMER出力やDMAやNVICと言ったいくつかの便利な機能を使うことによって実現できます。
STMマイコン最高ですね。

そんなわけで光らせたのが↓
red
あとはこれに文字の形に見えるように色を決めて、それに対応するRGB24bitを送ってやったものが新歓展示だったというわけです。
IMG_20150429_231744

電光掲示板ぽく、まわる、ギミックをいれるのもいいですね。(新歓展示では回してました)

これはフレキシブル基板の上に実装されているので広げると1m*(1.5cm*8)なんですが、巻けば直径15cmぐらいの筒に収まります。
持ち運び性も十分ですね。

これはタイトルにもあるようにVer1みたいなもので、縦が8列だと漢字が表示できません。
よってVer2以降ではちょっと改善したり、これを16列に増やすような計画を立てている。。。といったところで
今回はおわりです。

ありがとうございました。

【id研】ライフゲームをマイコンから出力

こんにちは,id研所属,学部3年の有塩です.

(去年)工大祭で展示しました,「ライフゲーム」を画面に出力するマイコンボードの紹介です.

board
gamen



...ところで,「ライフゲーム」とは何かご存知でしょうか?

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Charge Station の紹介

みなさん、こんにちは。
14の けり @Ryokeri14 です。
春休みになりました。
みなさん、進捗どうですか?

今日ご紹介するのは
Charge Station
です。

これだけだと何かわからないので簡単に説明すると、
自動制御の充電器です。携帯などを充電します。 
下の写真がCharge Station Ver.1です。
1-03

ソーラーで発電した電気で携帯電話などを充電するためにつくりました。
以前、自宅ソーラーシステムの記事を書いたので
時間があればそちらもご覧ください。 
http://titech-ssr.blog.jp/archives/1009258771.html 
IMG_1703


Charge Station ですが、今はVer.5まで製作が進んでいます。
今回の記事では、Ver.1~Ver.5の紹介をしたいと思います。

突然ですが、みなさんは夜寝るとき、携帯電話を充電器に差しっぱなしで寝ますよね?
そして朝になったら100%になっている。
しかし、僕は充電器に差しっぱなしというのが嫌いです。
充電は3時間ほどで終了しているのに、そのあとも3時間以上充電器につないでおいたら
携帯電話には負担がかかります。100%を維持しようとして充電を繰り返しているかもしれません。
実際、充電しつづけていると携帯電話は熱を持ってしまいます。
だから僕は、充電が終わると給電がストップする充電器を作ろうと思いました。

以上より、Charge Stationのポイントをまとめます。
1. 入力電圧はソーラーまたは鉛蓄電池の12V。
2. 出力は5Vで、USB出力。
3. 充電が終わったら、自動で給電を止める。


まずは、Ver.1から。
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こちらは金属ケースに入れてあり、完成度も高いのですが、
金属ケースに入れたことで、4ポートのUSBのシールドがショートしてしまい、
個別に給電のオンオフができなくなってしまいました。
非反転増幅回路

電流検出のために、Charge Station Ver.1ではオペアンプの非反転増幅回路を使用しました。
しかしそれはGNDからの電位差しか測れないので、充電回路のGND側に電流計を挟むことになりました。
よって各充電ポートのGNDがショートすると個別に電流検出ができませんでした。

次にVer.2
こちらではVer.1のミスである、GNDが共通化されると個別に給電管理ができない問題を修正しました。
そのためにオペアンプの勉強をしました。ここではオペアンプの減算回路を使用します。
減算回路
減算回路ではGNDからの電位ではなく、2点間の電位差を測ることができます。
これにより、各充電ポートでGNDを共通に接続しても、個別に電流を検出することができます。
Charge Station Ver.2 の概観は、Ver.1と同じです。

次にCharge Station Ver.3です。
ここからは、切削基板で実装しています。
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こちらではUARTの通信機能が付きました。充電電流を出力してくれます。

こちらの動画で出力の様子が見れます。ドットマトリクスの表示器も自作しました。 

まだまだ続きます。
次は、Ver.3.5です。
Charge Station Ver.3に小型液晶が付きました。
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中央上の黒い8pinのICがEEPROM
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また、電流の積算機能も追加しました。外付けEEPROMを使って、電源が切れても積算電流値を記憶します。

次にVer.4
こちらはVer.3と回路は同じですが、黒の小型ケースに入れました。
IMG_0083
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最後にCharge Station Ver.5
最新バージョンです。
Ver.5では僕自身初の基板発注に挑戦しました。
Elecrowという、プリント基板を作ってくれる会社が中国にあります。
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こんな基板を発注しました。
同じ基板を10枚で$29で、日本円では3500円ほどです。(円安クソォ…)
届くまでに2週間弱かかり、待っているのが辛かったです。
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こんな感じで届き、さあ、製作開始です。
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 部品を並べてみました。表面実装部品多めです。なるべく小型化しようと思います。
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フラックスを塗りながら最難関のSSOPをまず半田付けします。
これが終わればもう安心。部品をどんどん取り付けていきます。
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部品がすべて基板に乗りました。ここで動作チェックします。
はぁ。案の定、1か所不具合がありました。FETがスイッチングをしないのです。
テスターを使ってPICからの信号を確かめたり、配線を確認しても、特に問題がありません。
不意にFETを触ってみると…熱い…!
FETのデータシートを見てみるとなんとピンアサインが思っていたのと違うじゃありませんか!!
やってしまいました。基板発注までしてピンアサインを間違える。はぁ。
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しょうがないのでFETを回転させて浮いた足を導線でつないだら、しっかり動きました。
ケースに組み込んでこれでやっと完成です。
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ケース内部にまだ余裕があるので、今後回路を追加するかもしれません。
Ver.5では液晶が少し大きくなりました。秋月電子の新商品です。みなさまも是非どうぞ。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-08896/ 

記事が長くなってしまいましてすみません。そろそろ終わります。

まとめ
僕が大学に入ってから1年、Charge Stationについてかなりの時間をかけて研究してきました。
PICマイコン、オペアンプ、FETなど電子部品の知識が相当ついたと思います。
シリアル通信も1から勉強して、今ではI2C液晶やEEPROMなどを使用できるようになりました。
基板発注の経験も今後役に立つと思います。
この工作は自分がほしいと思った機能を自分で実装し、実際に使い、改善を繰り返しています。
誰かに依頼されて作っているのではないので、時間に縛られず、自由な発想で作ることができました。
Charge Stationは今後も改良を続けていきます。僕とともに成長します。 
ギャラリー
  • 自作キーボードを作ろうver1.0
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  • 第14回ROBO-ONE Light 結果報告
  • ロボット技術研究会紹介
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