金曜日, 1月 30, 2015

電子部品をつくろう

金曜日, 1月 30, 2015 By


2月より、「電子部品を自分で作ろう」というテーマでワークショップを開きます。
いつもなにげなく使っている電子部品を作って試して、そのしくみ、そのはたらきを理解しようという趣旨です。

電子回路において3つの基本となる部品である、「抵抗」、「コンデンサ」、「コイル」をつくり、次につくった部品を組み合わせて電子回路にするところまで、全4回の予定です。

それぞれの回では、部品のしくみ・はたらきを簡単に説明した後、作って試して動かしていただきます。あまり難しいことはありません。説明する講師も一緒になって作って試して試行錯誤しますので、まったく知識がなくても、小学校の工作の時間だと思って、お気軽にご参加ください。

参加申し込みはfacebookイベントページから登録できます。ご参加お待ちしております。

木曜日, 1月 29, 2015

BLED112ドングルを使おう!

木曜日, 1月 29, 2015 By



Bluegigaから出ているBLED112というデバイスがあります。

参照)
https://www.bluegiga.com/en-US/products/bluetooth-4.0-modules/bled112-bluetooth-smart-dongle/

BLE(Bluetooth Low Energy)の通信モジュールの一つです。
最近これを制御するという事があったのですが、少し紛らわしいデバイスなのでここに書いておきます。

BLED112を制御するには2つの方法があります。
1つはBGScriptというScript言語で制御を書いてRomを焼き直す方法と、もう1つはBGAPIというシリアル通信で制御するやり方です。
今回はBGAPIを使ったやり方をご紹介します。

通常のBLEドングルはHCI(Host Controller Interface)というプロトコルを使ってホストと通信するのですが、このBLED112はUSB CDCというプロトコルを使っています。
USB CDC(communications device class)はUSBでシリアル通信ができるようにするための規格になります。

参照)
http://phys.sci.hokudai.ac.jp/LABS/yts/pic/GB002/hcip.html

ですので、一般的にネット上で見られるBLEドングルとの通信方法は使えず独自の制御が必要になります。


シリアル通信するためにはプログラムを書かなければいけないので、今回はMac上でnode.jsを使用してみます。

1、node.jsのインストールはインストーラがあるので簡単ですね。

参照)
http://nodejs.org/

2、serialportライブラリをインストールします。

$ npm install serialport

3、下記のようなプログラムを書きます。



var serialport = require("serialport");

var SerialPort = serialport.SerialPort;

var sp = new SerialPort("/dev/tty.usbmodem1", { // ここのパスは適宜変更する

    baudrate: 115200,
}, false);

sp.open(function () {
    console.log('open');
    
    sp.on('data', function(data) {
    // [0,0,0,1]を受信すれば成功
        for(i=0; i<data.length; i++) {
       console.log(i+': ' + data[i].toString(16));
}
    });
    
    var sendData = new Uint8Array([0,0,0,1]); // Helloコマンド
//     var sendData = new Uint8Array([0,2,6,1,2,2]); // アドバタイズ開始コマンド
// コマンド送信
    sp.write(sendData, function(err, results) {
        console.log('err ' + err);
        console.log('results ' + results);
    });
});



接続されているシリアルポート名は下記コマンドで調べられます。
ドングルを接続した状態でコマンドを実行してみましょう。

$ ls /dev/tty.*


簡単に説明するとHelloコマンドという動作確認用のBGAPIをnode.jsからBLED112に送信しています。リファレンスには下記の様に書いてあるので「0,0,0,1」を送ります。

返事は下記の様に「0,0,0,1」が返って来れば成功となります。



同様に「0,2,6,1,2,2」を送信すればアドバタイズが開始されますので、BLEデバイスから検索する事ができるようになります。

BGAPIの詳細は「Bluetooth_Smart_Software_vX.X_API_Reference」を参照してください。
ちなみにこんな感じでプログラムするのは結構大変なので、BGLibという良いライブラリを作ってくれた人がいます。感謝!
これを利用するとずっと開発は楽になるでしょう。
でも、基本動作を理解することは大事ですからね!

Fab蔵でのハードウェアの地産地消の試み

木曜日, 1月 29, 2015 By


Fab蔵では、日々いろいろな実験をおこなっている。最近、挑戦している事の1つに、「Fab蔵の研修で使う基板やボードは、すべて自分たちで作ろう」という目標を掲げている。ハードウェアの地産地消の試みだ。

どういう事かというと、例えば、Arduino研修を開催するなら、Fab蔵で自作したArduino互換ボードを使うという事を目標にしている。今年の3月までには、すべての研修で使う基板は自作基板になる予定だ。

毎週、ものすごい勢いで基板を設計している。週2-3回開催されるワークショップを開催しているので、そのたびに基板やハードが必要になる。今は、まだ外部から購入する事が多いが、それをとにかく全部内部で作ろうとしているわけだ。

今日も、各スタッフがワークショップで必要と思った4枚の基板を設計した。1つめがRN42をベースにしたBluetoothモジュール。


2つ目が小型Quadcopterのコントロールボード。9軸加速度センサーと、PWM4端子と、BLEモジュールが搭載れている。

  

3つめが、今度開催予定のScratch研修用の基板だ。

 

4つ目がArduino互換基板だ。一番Fab蔵ではニーズがある。


このように、毎日いろいろな基板をおこしている。すでに設計した基板は40パターンを超える数になっている。そして、今日は、7枚の基板が到着した。これは、過去のワークショップで必要性を感じた基板になる。これをこれから、表面実装し、実際にワークショップで使用する。


我々が、いろいろなハードウェアを設計できるのは、オープンソースハードの恩恵だといえる。インターネットには、様々なオープンソースハードが公開され、その回路を自分たちで見て勉強する事ができる。

オープンソースハードの製造元で最大の会社がSparkfun Electronicsだ。FounderのNathan SeidleのTEDxBoulderでの公演は、今のトレンドをよく表している。Sparkfun Electronicsは、今や400枚以上のオリジナルハードを設計し、売り上げも100億円を突破し、従業員も120人程度の規模になっている。オープンソースハードベンチャーの成功事例である。そして、本社は、シリコンバレーではなく、地方都市ボルダーだ。



オープンソースハードのトレンドに、さらに面白みを付与しているのが、ハードウェアの地産地消という概念だ。今後のハードウェアの市場は、少量多品種で多様化が加速してくる。そうなった時に、各地域で消費するハードは各地域で製造するという試みが始まる。その中でも象徴的なのが、車の地産地消を目指すLocal Motorsの存在だ。車の設計をオープンソースハード化し、組み立ては各エリアの工場でおこなおうとしている。



日本での先進的な試みは、山形のやまがたメーカーズネットワークが、3D Printerの地産地消にチャレンジしている。やまがたメーカーズネットワークでは、山形県の有志があつまって、山形産の3D Printerを自作し、すでに11校の工業高校に導入している。中心的メンバーの齋藤さん(熱血公務員で最初の3D Printerを自作)は、「オバマ大統領は、米国で1000校の学校に3D Prinetrを導入します。山形には、1000校も学校がないので、全小中学校100校に導入します」といって仲間を集めていった。今や、山形の未来を担うプロジェクトになろうとしている。


地方創生のキーワードは、いかにお金をかけずに地域のリソースの最大化を、オープンイノベーションというプラットフォームでおこなえるかが重要である。山形の事例を見てもわかるとおり、お金ではなく、やる気の問題だ。そして、その試みは、オープンで持続性が高いものでなければならない。

そういった点では、お隣の山形は、すでに一歩先をいっている。Fab蔵でも、地域に埋もれたリソースの最大化を、オープンな形で推進していこうと思う。


水曜日, 1月 28, 2015

Arduinoブートローダ書込みシールド作成

水曜日, 1月 28, 2015 By


最近、Arduino互換機の作成等でAVRマイコンを使用する事が多くなりました。
Arduinoで使用する場合、このマイコンにブートローダというプログラムを書込む必要があるのですが、通常購入した場合はブートローダは書込まれていません。

そのため、別途書込み用の回路を作成する必要があります。
作成方法はArduinoの公式サイトにありましたので、そちらを参考にさせて頂きました。

Arduino
http://arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadboard

実はブレッドボードでは実装済なのですが、この状態では使用しにくいので、Arduino用のシールド(Arduinoに付ければすぐ使える基板)を作成することにしました。

使用した部品はこちらです。
・Arduino用バニラシールド
・ゼロプレッシャーICピンソケット 28ピン
・ピンヘッダ8ピン × 2
・ピンヘッダ6ピン × 2
・セラミックコンデンサ 22pf
・クリスタル振動子 16mhz
・抵抗 10kΩ

Arduinoではユニバーサルボードをそのままシールドとして使用できないため、今回はスイッチサイエンス様より販売されているArduino用のバニラシールドを使用させて頂きました。

ゼロプレッシャーICソケットは通常のピンソケットでも使用できますが、マイコンの足部分は曲がったり折れたりしやすいので、付加が掛けないようにするためにこちらを使用しました。

全ての部品表面に設置し、裏側で配線とはんだ付けをしていきます。

完成しました!
思いのほか時間がかかってしまいました。
はんだ付けを行って基板を作成していると、ブレッドボードは簡単に作れるんだなと実感しますね。
表面はシンプルな感じになっていますが、裏面はごちゃごちゃしています。

実際にブートローダの書き込みを行い正常に動作することも確認できました。

Arduino互換機のように、専用基板を作成しようという話もでてはいますが、しばらくはこちらを使用して行きたいと思います。

ステッピングモータードライバーシールド試作

水曜日, 1月 28, 2015 By

昨年末から3Dプリンターの自作ワークショップを開催していますが、
ステッピングモーター制御用のシールドを試作しています。


















ステッピングモーター制御の回では、約半数の参加者が下記の電子
回路の結線で約2時間ほど掛かっていました。






今回試作したシールドは、ArduinoUNOに刺すだけで上記の
結線を代替してくれるので、わずか数秒でステッピングモーター
のテストができます。



実際にArduinoUNOにシールドのピンを刺して見たところ、

USBのコネクタとモータードライバーのピンの位置を重なって
いるので、改良の余地があります。

年度末のFab蔵オリジナル基板のレギュラー入りを目指します。















火曜日, 1月 27, 2015

3Dプリンター市場規模

火曜日, 1月 27, 2015 By



Market Watchの記事によると、2014年3Qには、3万3千台の3D Printerが出荷されたらしい。2Q比較で6%の成長、前年3Q比較で16%という伸びをしてしている。

2014年度は、大まかに計算して、3万3千台 * 4 = 13万2千台 程度の3D Printerが出荷されることになる。少なくても年間出荷ベースで10万台を突破したことになる。

3D Printer市場は、まだ始まったばかりだ。今後どこまで、成長するかを予測してみる。各社調査会社は、2017,2018年での出荷数予測を出している。

各社の予想)
Gartner予想2018年 累計出荷数 230万台程度
2018年 年間出荷数 90万台程度

( Gartnerのプレスリリース )
IDG予想2017年 累計出荷数 90万台程度
2017年 年間出荷数 30万台程度

( IDC Direction-2014の講演資料 )
Taiwan Industrial Economics and Knowledge Research Center 予想2018年 累計出荷数 600万台程度

(Want China Times記事 )

3D Printer年間出荷)
2011年23,265台 ( Wolers Association )
2012年38,002台 ( Market Watch )
2013年56,507台 ( Gartner )
2014年10万台突破

上記の表からわかる通り、年間出荷数は倍々で伸びていっている。仮にこの倍々ペースでいくと、2018年には90万台程度の出荷数、累計出荷数は200万台を突破してくる。

この3D Printer市場を牽引するのが50万円以下のDesktop 3D Printerがである。最近では10万円以下で買えるようになってきている。

このDesktop 3D Printer市場が、急拡大する下地をつくったのが、英国Bath大学のAdrian Bowyer教授が中心になって始まったRepRapプロジェクトである。RepRapは、The Replicating Rapid Prototype Projectの略語で、自己増殖可能なオープンソースな3D Printerを開発するコミュニティである。2008年2月9日にRepRap 1.0 "Darwin"が公開される。現在までに、RepRapから派生した100種類近いDesktop 3D Printerが開発/販売されるにいたっている。

Wikiより転載

RepRapに派生するプロジェクトで、米国で2007年5月27日に、RepRap研究財団(RepRap Blogより)が設立されている。MakerBot Industriesの創業メンバーのZach Smithは、この財団の創業メンバーの1人であり、MakerBot Industriesは、RepRapプロジェクトに触発されて設立した会社になる。 

MakerBot Industriesは、New Yorkのブルックリンをベースとしたベンチャー企業である。RepRap研究財団のZach Smithを中心に、Adam Mayer、Bre Pettisの3名により設立される。MakerBot Industriesは、個人向けの3D Desktop Printerキットを販売する事からビジネスをスタートしている。いち早くビジネスの可能性に気づき、個人向けのDesktop 3D Printerのリーディングカンパニーとなる。そして、2013年6月13日に、米国3D Printer大手のStratasysに、時価総額 4億3000万ドル(日本円で516億円)で買収 ( Techcrunch 記事 )されることとなる。



MakerBot Industriesが、これだけ高額でM&Aされた背景には、3DデータのクラウドであるThingiverseを運用していた点にある。2014年7月時点で、4万点のデータがアップロード(4万点目の作品)されている。


このDesktop 3D Printer市場の拡大には、2009年にFDM法(FFF法)の特許(US-A1- 5121329)が切れたことにより、オープンでより廉価な3D Printerの商売が可能になったという背景もある。

近年では、光造形法(SLA法)、粉末焼結積層造形法(SLS)関連特許も、特許切れになり始めて、formlabs社がSLA法のDesktop 3D Printerの製品化などに成功している。


form1+に対して、光造形法(SLA法)の特許を 保持している米国3D Printer大手 3D Systemsformlabs社を 光造形法関連の特許で訴えていたが、最近裁判所から破棄さている( Techcrunch 記事 )。光造形法(SLA法)関連特許がぞくぞく失効されることから、非常に安価な光造形法(SLA法)のDesktop 3D PrinterがKickstarter等で次から次へと発表されている。その中でも、注目なのが$299で光造形法(SLA法)の3D Printer iBox Nanoである。数年前まで、光造形法(SLA法)の3D Printerは最低でも数百万はしていた世界だったが、今後はDesktop 3D Printerの新しい成長マーケットとして注目されるようになってきている。


この3D Printerは、実は25年前に日本で発明された技術である。最初の発明者は、小玉 秀男である。当時、名古屋市工業研究所で研究していた小玉さんは、世界で初めて3D Printerの開発に成功する。しかしながら、いろいろな不遇が重なり、特許を取り下げ、その経験をいかし、今は弁理士になっている。

弁理士 小玉秀男

最後に、Desktop 3D Printerは、オープンイノベーションの塊だ。今世界で起きている変化に参加したいなら、オープンソースな3D Printerの部品を購入し、自作してみるといい。3D Printerでなんでも印刷できる時代になったと実感すると同時に、3D Printer そのものを自作できる時代になったと体感する事ができるだろう。それこそが、今起きつつある大きな変化である。


金曜日, 1月 23, 2015

レーザーカッターで特殊な素材を切る!

金曜日, 1月 23, 2015 By

100均ショップは癒し。どうも、ネタ担当の穂積です。
さて、2月下旬に企業向けワークショップのネタで、紙をレーザーカッターで加工して何かを作ろうと思っています。
そこで紙の質によって切れ具合などを確認する為に、たまたま偶然、別件で1mm厚の建築模型モデル用の厚紙を切る機会に遭遇。これはチャンスと思い、早速切ってみました。

とあるサイトで公開しているSVGデータを改造して、すこし装飾を増やしたデザインに加工したデータを使わせてもらいました。
( オリジナルは こちら ※下記の画像ではありません )
切断する部分と、折り曲げる部分の線を区分。

レーザーカッターにデータ転送して早速カット!
折り曲げる所は完全にカットしないように、
スピードとパワーを調整します。

今回は特殊な紙ということで、
Powerを70、Speedを20で彫刻(折り曲げ線)
Powerを同じく70、Speedを5で切断(カット)
で 加工してみました。

加工終了。あとは組み立てるだけ。

組み立ててみた!ナニコレ素敵!

プレゼントボックスなどに使うと喜ばれそうですね。
しかもお店に売ってないのがレア感、増し増しです。

スピードやパワーの調整で、紙でもキレイに切れます。今回は割と特殊な紙を使いましたが、100均ショップや文房具店などで取り扱っている紙でも色々試してみようと思います。
アクリルやMDFよりも安価で手軽に手に入れられるので、いくらでも作れそうですね。

※今回使った画材は 画材販売.jp様 のゴールデンボードです。

水曜日, 1月 21, 2015

Arduino互換機作成

水曜日, 1月 21, 2015 By

現在、Fab蔵で使用する基板の内製化に向けて、Arduino互換基板の作成を行っています。

その基板の元になっているのはこちら。
Arduino互換基板を自作しようワークショップで作成した基板になります。

互換基板ワークショップの当日の様子はこちら
http://www.fabkura.org/2015/01/fab-workshoparduino-3.html

この状態でも標準的なものは使える状態なのですが、いくつか機能を追加することを検討しています。
Fab蔵で作成したUSBシリアル変換アダプタのモジュールの追加や、ICSPピンを追加するなど、いくつかの機能を追加し作成する予定です。

基板の作成にはもうしばらく時間がかかりそうですが、3月にはこの作成した基板でWorkshopを行うようにしていきます。

Tektronix ベーシックオシロスコープ 50MHz・1GS/sが届いた

水曜日, 1月 21, 2015 By

Tektronix ベーシックオシロスコープ 50MHz・1GS/sが届いた。


今まで、廉価オシロスコープや自作オシロスコープもどきで、iBeaconデバイスの電力計測をしていたが、これでようやく本格的に計測できるようになる。


最高2GS/sの高速サンプリングが可能。



火曜日, 1月 20, 2015

AkaBeacon Monster試作基板ができあがる

火曜日, 1月 20, 2015 By


AkaBeacon Monsterの試作基板ができあがりました。AkaBeacon Monsterは、視界がいいところでは、450m程度の電波を発信できるモジュールを搭載しています。


AkaBeacon Monsterは、日光ハッカソンでお披露目する予定です。
http://www.hack4town.org/2015/nikko/

AkaBeacon Monsterは、Bluegigaのモジュールを使用し、日本でも技適を通過済みです。興味のある方は、ぜひ日光ハッカソンにお越しください!


【Fab蔵 Workshop】Arduino互換基板を自作しよう 3回目

火曜日, 1月 20, 2015 By

本日 Arduino互換基板を自作しよう 3回目を開催しました。 前回2回目では、Eagleで基板を作成しました。その後、中国に発注し、今回はその基板に部品の実装をおこないます。


半田付けを片手に、部品を実装していきます。


テスターで配線をチェックしながら実装していきます。


実装が終わったら、USBシリアル変換アダプターを、自分の基板に接続し、 PCからArduinoへスケッチを転送します。LEDが転送したら成功です!


初めての基板作成ながら、参加者全員がArduino互換基板の実行に成功しました! 完成した会津産Arduino 9種類。


裏面は、こんな感じ。線引きに失敗した人は、自分で線を追加して補正。


基板はちゃんと動作したものの、ACアダプター端子を反対に配置してしまった人もいました。実際、基板化して、実装してみないと気づきません(^^;


これで、Fab蔵で使う基板の内製化に向けて順調なスタートを切りました。今年の3月までには、すべてのワークショップで使用する基板は、Fab蔵製造の会津産へと切り替えていこうと考えています。ハードウェアの地産地消の社会実験。



次回のオリジナルArduino互換基板作成 Workshopは、小型基板に挑戦します! Arduino Mini Proと同じサイズで、リフローにもチャレンジします。乞うご期待!


水曜日, 1月 14, 2015

【Fab蔵 Workshop】Arduino入門(1回目)

水曜日, 1月 14, 2015 By

1月6日(火)と9日(金)にArduino入門1回目のワークショップを行いました。

使用したテキストは下記のものになります。

https://sites.google.com/a/gclue.jp/fab-zang-docs/workspace-arduino

それぞれが使う部品はこのような感じになっています。

Workshopの流れとしては、Arduinoの説明、Web上で使用できるシミュレータの操作方法、環境設定、回路作成時の注意点、実際に回路作成というような形式で行いました。




テキストの内容が終わりましたら、お伝えした内容で独自の回路を作成して頂きました。




1月16日にArduino入門(2回目)を開催予定ですので、宜しければご参加下さい。
内容としましては、液晶やLEDマトリクスへの表示、モーターの使用方法がメインとなります。