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へっぽこ回路師さんのレポート書きロボット

へっぽこ回路工房レポート書きロボットが完成したようなので紹介します。

凄いです。一見の価値があります。リンクはニコニコ動画です。
【完成】全力でレポートを自動で書くロボットをつくってみた&松岡修造





へっぽこ回路師さんのブログじゅんさん経由で以前から知っていましたが、こんなに早く完成するとは思っていませんでした。

内容的にはプロッタの自作で、自動紙送り機能を追加すれば構成的には市販のプロッタと変わりのないものとなります。紙送り機能なしでも、シャープペンシルの代わりにドリルを接続すれば、NCフライスや基板切削器と同等の構成ですね。
これらの製品と比較した、へっぽこ回路師さんのレポート書きロボットの特筆すべき点は、シャープペンシルの筆圧検知&芯の自動送り機能でしょうか。

こういった装置の自作は、回路の知識・ソフトウエアの知識・メカの知識・・・と必要とされるスキルの種類がとても多いのが特徴です。

私は回路に関することばっかりなので、こういった作例は大いに見習いたいのですが、そう簡単にはいきませんね。

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バッテリ動作のマイコン電源に関するメモ

マイコンをバッテリ動作させたいという状況は多々あります。
バッテリ動作では、使えるエネルギーが限られるため、機器の使用時間や電源回路の変換効率など考えなければならないことが増えます。
携帯機器である場合は、大きさや重さの条件も加わるかもしれません。
今回は、バッテリ動作のマイコン電源設計に関して考えるべきことのうちいくつかをだらだらと書きました。(あまりまとまっていません。)


○三端子レギュレータと積層乾電池
9V角型積層乾電池と三端子レギュレータの組み合わせは、最も簡単にバッテリ動作のマイコン電源を作れる方法のひとつです。すべてこの組み合わせで問題がないなら楽なのですが、シリーズレギュレータゆえの効率の低さや、積層乾電池ゆえのエネルギー密度の低さが気に食わないこともあります。

レギュレータの効率は(出力電力)/(入力電力)であらわされますが、シリーズレギュレータの場合、三端子レギュレータの自己消費電力を無視すれば(出力電圧)/(入力電圧)でおよその効率を計算できます。

例えば、9Vから5Vを作る場合、効率は
5 / 9 = 0.555…
すなわち約56%となります。

そこで、単三型や単四型の電池を効率のよいスイッチングレギュレータで定電圧化することを考えます。

○エネルギーとバッテリ本数
バッテリーの本数は『理想的には』必要なエネルギーから決まります。例として、単三型のエネループ(1.2V 1900mAh)で5V1Aを2時間取り出すとすると、ものすごく大雑把な計算では少なくとも5本のバッテリーが必要になります。

5V1Aを2時間
5V * 1A * 2 = 10Wh
エネループ
1.2V * 1900mAh = 2.28Wh

10Wh / 2.28Wh = 4.39 ≒ 5本

もちろん、現実的にはスイッチングレギュレータの効率や出力電圧との兼ね合いで必要な本数は変わってきます。

○スイッチングレギュレータの回路形式
バッテリーが決まれば、次に考えるのは出力電圧・電流です。
スイッチングレギュレータの回路形式としては、昇圧型と降圧型があります。

昇圧型は、レギュレータの入力電流が大きくなるので、相対的にもろもろの寄生抵抗での損失が大きくなる欠点があります。(配線抵抗でのジュール損は電流の二乗に比例:P=R*I^2)
一方、降圧型は入力電圧が出力電圧を下回ると、出力が制御から外れてしまいます。使用とともにバッテリー電圧が下がることを考えると、直列数を増やさなければならないケースも考えられます。
昇降圧型や絶縁型もありますが、回路が複雑です。

メモなので、オチはありません。(むしろ参考URLの紹介の方がこのエントリのメインかもしれません。)

○関連エントリ


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tag: 三端子レギュレータ 

トランジスタ技術が薄くなっている

トランジスタ技術の厚さが薄くなっているとうわさの昨今。実際にトラ技の厚さを計測してみたところ確かに量が減っていることが確認できました。

002_20090712233222.png


○日本のエレクトロニクス業界の衰退か
Design Wave Magazineが休刊し、季刊誌のDigital Design Technologyに変わってしまったことは記憶に新しいですが、今日ではトランジスタ技術が徐々に薄くなっているので心配です。

軽薄短小は、日本のエレクトロニクス技術の粋かもしれませんが、雑誌まで薄くなってしまうのは問題です。
今のところ、記事が減っているのではなく、少なくなっているのは広告の部分がメインのようです。しかしながら、広告減は雑誌の収入減と同義なのでトランジスタ技術の存続を考える意味では記事よりも重要なパラメータであると言えるでしょう。

○先行研究:11か月分のトレンド
トラ技の厚さに関する先行研究として今月のトラ技 Vol.3の>>154が挙げられます。

154 名前:774ワット発電中さん[sage] 投稿日:2009/05/09(土) 02:54:17 ID:zSFoevxo

このまま行くと、6年後には・・・・  
001_20090712233213.png
http://mcnc.hp.infoseek.co.jp/cgi-bin/img-box/img20090509025242.jpg


画像のグラフは2009年6月号までのトランジスタ技術のノギスで計測し、傾向をつかむために線形関数フィッティングを行ったものです。データは2008年7月号から2009年6月号までの12点で、横軸は2009年6月を0月とした時間です。
彼(女)の見積もりによると、約5年と8ヶ月でトランジスタ技術は消滅すると言うことです。

今回のエントリでは、>>154の見積もりの検証のため、より昔の2007年2月号から今月号である2009年8月号までの厚さに加えて、雑誌の質量の変化についても測定しました。

○トラ技の厚さの変化
トランジスタ技術をノギスで計測した結果を以下に示します。ただし、厚紙に挟まれた付録のついた号は極端に厚いため今回は除外しました。


002_20090712233222.png
fig.2: 横軸が相対月、縦軸が厚さ


黄緑が本エントリで測定した値、赤が測定データに対して線形フィッティングをしたもの、水色の点は今月のトラ技 Vol.3の>>242の値です。

傾向は変わらないようです。フィッティングにより得られた関数はy=-0.155587x +11.8325でした。

○トラ技の重さの変化
トラ技の重さを調理用ばかりで計測しました。厚さの計測と同様に付録つきの号は除外しました。結果を以下に示します。


003_20090712233213.png
fig.3: 横軸が相対月、縦軸が重さ


厚さと同様の傾向が見られました。フィッティング関数はy=-7.82977x+588.759でした。

○トラ技消滅のカウントダウン
厚さと重さの変化をひとつのグラフにまとめました。


004_20090712233213.png
fig.4


これらの傾向は非常によく一致し、厚さからは6年と4ヶ月後、重さからは6年と3ヵ月後にトランジスタ技術は消滅すると言う結果が得られました。

○関連エントリ


○参考URL


○参考文献


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tag: トランジスタ技術 

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○アフィリエイトはじめました
ブログ更新のモチベーションでの検証から、アフィリエイトで儲けが出ないのは自明なのですが、折角なのではじめてみようと思います。参考文献の表紙画像を記事内におけるだけでも意味があると言うことで。

ちなみに登録したのは今日なので、審査の後に正式スタートだそうなので、買ってもらっても私の懐に入る(可能性のある)お金になるのは月曜か火曜日の購入分からですね。

そんなわけで、今後の記事の参考文献の部分は以下のような感じになります。
既存の記事もぼちぼち直していこうかな、と考えています。

○参考文献

LTspiceで電圧制御抵抗(VCR)

LTspiceで回路シミュレーションにて、可変抵抗のシミュレーションをしたくなるときがしばしばあります。可変抵抗のシミュレーションにはいろいろ方法がありますが、今回は『過渡解析において、時間に依存して抵抗値の変わる抵抗モデル』を用いたシミュレーションについて書きます。

001_20090704014134.png 002_20090704014134.png


○電圧制御電圧源
多くのSPICEは、電圧制御電圧源や電圧制御電流源のモデルを持っています。
これらは、2つのノード間の電位差に応じた出力を持ちます。

エレキジャックブログでもVoltage Dependent Voltage Source(電圧制御電圧源)の名前で特集が組まれています。

○電圧制御抵抗(Voltage Controlled Resister)
SPICEには多くの場合、可変抵抗に類するシミュレーションモデルがありません。そこで、上記の電圧制御電圧源と同様に、制御端子に印加された電圧によって抵抗値の変わる素子モデルで可変抵抗を表現しようとする試みがなされてきました。

eCircuit CenterのVoltage-Controlled Resistorが分かりやすいです。

○LTspiceの抵抗モデル
一方で、LTspiceの抵抗モデルは最初から抵抗値のパラメータをノードの電圧から設定できる機能があります。

バッファとヒステリシス その1のコメント欄にて、むらまつさんに以下のような質問をいただいたので、今回はヒステリシスコンパレータのシミュレーションを行います。

今、ヒステリシスを描きたい別の回路があります。単純化するためにコンパレータの入力の片側に電圧を入れておいて(帰還もさせています)、もう片側に抵抗で分圧して電圧を入れます。その抵抗値を上下に可変すると、コンパレータの出力がオンオフします。ヒステリシスをつけているのでオンするときと、オフするときの抵抗値が変わるはずなのですがうまくいきません。



001_20090704014134.png
fig.1

002_20090704014134.png
fig.2


○関連エントリ


○参考URL


○付録
このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。


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tag: LTspice 可変抵抗 過渡解析 

デジタル多数決回路

2入力ANDを3つと3入力ORを1つで3入力の多数決回路になります。
以前PIC16F873Aの内蔵EEPROMが書き換わる不具合に遭遇した際に、この回路で何とかごまかしました。

001_20090625150536.png



○3入力多数決回路
以下の回路で3ビット入力の多数決演算が出来ます。


001_20090625150536.png
fig.1: 3入力多数決回路


○PICのEEPROMが書き換わる?
以前私は、PIC16F873Aでの開発をしていたとき、稀に内蔵EEPROMの値が書き換わってしまうと言う不具合に見舞われたことがあります。

その回路では、実行するプログラムのパラメータのいくつかを内蔵EEPROMに保存し、その値をタクトスイッチで変更できるようにしていました。

どういった状況でEEPROMの値が書き換わるのか、その再現性は乏しくデバッグ作業は難航しましたが、どうにか以下のパターンを見出しました。

  • 書き換わるのは1Byteのみ
  • 書き換わるのは最後にアクセスしたアドレス
  • 書き換わった後のデータはH'FF'


そこで、以下のような対策を講じました。

  • 1Byteのデータを3箇所に書き込む
  • 読み出し時には3箇所のデータのビット多数決を採る
  • アクセス後に使用しないアドレスにダミーデータを1Byte書き込む


そのときに使った多数決のコードが以下のものです。

        MOVF    DATA1,W
ANDWF DATA2,W
MOVWF DATA
MOVF DATA2,W
ANDWF DATA3,W
IORWF DATA,F
MOVF DATA3,W
ANDWF DATA1,W
IORWF DATA,F


○原因はいまだよく分からない
当時は上記のような場当たり的な対処で何とかしてしまったのですが、いまだにデータが書き換わる本当の原因はよく分からないままです。
機械的な衝撃が~とか、周囲の湿度が~とか、いろいろな原因を考えましたが、時には原因究明よりも実際に問題なく動作させることを優先すべきときもあるのではないかと思います。

プログラマの格言に以下のようなものがあります。

プログラムは思った通りには動かない。書いた通りに動く。


とはいえ、組み込みプログラミングの場合はもうワンステップ複雑で、コンパイラのバグ・チップの不良・ハードウェアの不備・・・と、書いたとおりに動かない原因に事欠きません。

正直な話、

『プログラムは、動くとおりにしか動かない。』

と言った感じです。
ただ1ついえることは、動作しない回路に文句を行ってもはじまらないと言うことです。

○関連エントリ


○付録
このエントリで使用したBSch3V形式の回路図を添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。


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tag: PIC 

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