ガイコツの「チューチュートレイン」

昨年のハロウィン前、

FBFの片山さんが作られたこちらの作品に魅せられ、

https://www.facebook.com/100002908751989/videos/pcb.3626362610708520/3528313903942200

私も真似して作ってみることに・・・

こちらが私の作ったものです。

なかなか片山さんのようにはいきませんが、

それなりに動いてるでしょうか・・・(^^;

実は昨年、片山さんの作品を見たあと、

このガイコツを求めて10数軒のダイソーを探し回ったのですが、

全く見当たらず・・・

今年は5軒回って、うち2軒で購入することができました。

これがそのガイコツ！4体入って110円です。

ガイコツは関節を作らないといけません。

下写真(右)のようにバラバラにして

穴を開けてポリウレタン線でつないでいきました。

ゴムのように伸びる線で

Amazonで「水晶の線」で検索すると出てきますが、

ポリウレタン線じゃなく普通の糸でもいいかも知れません。

関節をつないだところです。

背中には棒を1本固定しました。

土台部分は3Dプリンターで作りました。

1つ黒いギアが混じっていますが、仕様を変更する前のもので、

最終的には使いませんでした。

土台を組み立てたところです。

ガイコツを立たせました。

90度ずつずれています。

板に固定しました。

電源はモバイルバッテリー(5V)で動かしています。

一眼レフカメラに人感センサーをつないで自動撮影

先日、とある方からの依頼で

一眼レフカメラに人感センサーをつないで自動撮影する装置に挑戦してみました。

依頼者の方が購入された人感センサーHC-SR501が

たまたま手元にあったので、色々と試行錯誤・・・

ただ私は一眼レフカメラを持っておらず、

カメラに詳しい大阪の小西さん、矢野さんにも助けられながら

なんとかセンサーに反応してシャッターオンになる装置を組むことが出来ました。

小西さん、矢野さん、ありがとうございました♪

この映像は、

人感センサーに反応し一眼レフカメラーのシャッターが

切られるイメージをLEDで表現したものです。

こちらは実際に依頼者の方のカメラでうまくシャッターが切れるか試したものです。

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一眼レフカメラには「リモート端子」なるものがあり

(私はそれすら知らず・・・(^^;)

端子に差し込むケーブルは3本で、

半押し(下写真の白線)・全押し(赤線)・Ground(網組銅線)

この写真は、依頼者の方から頂いたものです。

また小西さんから、このサイトが参考になるのでは？と教えて頂き、

http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-326.html

回路・プログラム共に参考にさせて頂きました。

＜回路＞

＜プログラム＞

こちら

プログラムも上記サイトのものを参考にさせていただきました。

センサーが動物に反応すると、

センサーのout端子(上記の黄線)から10番pinに入力がありLEDが点灯します。

LEDはセンサーがオンの間、点灯します。

センサーが反応すると同時に、カメラシャッターが1秒間半押し(焦点調整)

その後、4秒間全押し(その間は連写)

といった仕組みです。

カメラのリモートレリーズは電圧をかけて反応させているわけではなく、

白線と網組銅線がショートすれば、シャッター半押しとなり、

赤線と網組銅線がショートすれば、シャッター全押しとなる仕組みのようです。

上の回路にすれば、カメラに電圧をかけることなく

各線をショートさせることが出来ました。

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上の方の動画ではシャッターが切られるイメージをLEDで表現するために、

TLP785の4番ピンを基盤のGNDに接続しています。

ただ4番ピンを基盤のGNDに接続したままだと、

カメラに電圧がかかってしまうと思います。

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＜人感センサーHC-SR501のモジュールピン＞

この方の説明がわかりやすいと思いました。

https://chirimen.org/chirimen-micro-bit/examples/GPIO_PYR/GPIO0b.html

センサーの裏側を上に向け、ボリューム2個を手前に置いたときの

左側のボリュームが感度(左が反応距離が短い)

右側のボリュームが保持時間(左が保持時間が短い)

右ボリューム一番左の状態(保持時間短い)で

ジャンパーピンを奥の2本に付け替えると、

出力リピートが出来るそうです。

(実際やってみたけど、リピートしてくれない。やり方悪いかも？)

ただリピート無でも、動きがあれば再検知はしてくれました。

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その他気付いた点は(私のやり方が悪いのかも知れませんが)

①

スイッチを入れてから約1分間はセンサーの反応が悪い。

②

動画のように手をかざしてセンサーチェックしたが、

一度センサーが反応しオフになった直後は、

すぐには反応せず、2～3秒遅れて反応する。

センサーがオフになってから3秒程度たってから

手をかざすとすぐに反応する。

(動画はすぐに反応するように、オフになってからしばらく待っている)

↑↑↑↑↑↑↑

この件について、Mukujiiさんがコメントを下さりました。

①

センサー内部にキャパシタンスがあり、

電源投入時は、それが充電できるまで信号を検出できません。

したがって、電源を入れて40sec～60secくらいは反応できません。

②

このモジュールの性能として、

検出後、次の検出までの待機時間が約２secとなっています。

そのため一度センサーが反応してオフになった直後は、

２secほど遅れてから反応します。

とのことです。

Mukujiiさん、いつも色々と教えて下さって、ありがとうございます。

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とりあえず人に反応して、シャッターを切ることは出来ましたが

なんとか使い物になることを祈るばかりです。

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＜2021年10月8日追記＞

小西さんから、アクションカメラのリモコンスイッチに

今回作った装置を繋げばアクションカメラでも使えるのでは？

との貴重なご意見を頂き、試してみたところうまく撮影できました。

小西さん、ありがとうございます。

動画は取りあえず静止画で実験しています。

シャッターオンで5枚連写設定(カメラ側での設定)です。

マイコンはスイッチオンで0.5秒オンです。

動画の方はリモコンスイッチを1回押すとスタート、

もう1回押すとSTOPのような仕組みなので、

マイコンで録画時間の設定をしないと、動画が切れ切れになりそうな気がします。

プログラムはこちら

今度は外で動物に反応して撮影できるのか？

試してみたいと思います。

たまちゃんの行進

先日、Facebookでこのような動画を見つけ、

私も3Dプリンターで挑戦してみました。

https://www.facebook.com/downersph/videos/224767749660854

私が作成したもの

あまり完ぺきではなく、

ゆっくりそして真っすぐ上に上げないと

行進からはずれてしまう玉があります。

2連のミニだけですが、電動で持ち上げるものも作ってみました。

＜1連バージョン big (φ15mmのビー玉)＞

3DCADより

実際に印刷したもの

＜2連バージョン mini (φ10mmのビーズ)＞

中心の板(斜めに通過するところ)には溝を掘りました。

3DCADより

実際に印刷したもの

＜4連バージョン mini (φ10mmのビーズ)＞

3DCADより

ビーズが壁に当たると多少跳ね返り、

特に斜めに通過した後のところでは、

反対のレーンに行ってしまうことがあるので、

壁に液体ゴムを塗って、跳ねを少しおさえました。

(塗った直後は白いですが、乾くと透明になります。)

＜電動バージョン＞

ギアの歯数は緑が44、黄色が24です。

ギアの裏側にスライダークランクを取り付け、

装置を上下に持ち上げています。

3Dプリンターで作った教訓茶碗

 長らく新作をアップ出来ていないのですが、

先日、入会させて頂いたメーリングリストで、

「３Dプリンターだと「教訓茶碗」も簡単に作れそう。」

とメッセージを頂き、挑戦してみました。

教訓茶碗のデーターは私が作成しましたが、

映像後半の招き猫の3DデーターはこちらからDLさせて頂きました。

https://www.thingiverse.com/thing:923108

3つともレジンを材料とした光造形方式の3Dプリンターで作成しました。

教訓茶碗は沖縄の特産物だそうで、

シーサーがのっているものをよく見かけますが

「招き猫」で作ってみました。

仕組みはこのような感じです。

茶碗の中のパイプには2か所の穴があいています。

水を入れると穴Bからパイプ内に水が入っていきます。

(水位は茶碗内の水と同じ)

水位がパイプ内の空洞より上(パイプ内が水で満たされた状態)になると

穴Aより水が流れ始め、全ての水が流れ出てしまいます。

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上の動画をFacebookにアップしたところ、

K先生より仕掛け部分が壁に隠れた「教訓茶碗」を教えて頂き挑戦してみました。

全てレジンを材料とした光造形方式の3Dプリンターで作成しました。

白色レジンに着色をしたもの・・・ピンク・クリーム色・水色

透明レジンに着色をしたもの・・・赤・紫・緑

白色レジンに着色をしたものは、仕掛けのパイプが見えませんが、

透明レジンに着色をしたものはよく見えます。

見えるおかげでこのようなこともわかりました。

水位はまだパイプの上まできていないのに、

パイプ内の水は上の方まで満たされています。

この写真ような状態になると、水滴がポタポタ落ちてきます。

パイプのところは壁の厚みが1.25mmと薄くて、

このように穴が開いてしまいました。

穴はレジンで補修し、見栄えは良くありません(^^;

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2007年11月に教訓茶碗と同様の原理の「不思議なペットボトル」を作りました。

画質が悪く、申し訳ありません。

ホールセンサー方式の「永久コマ」

永久コマには色んな仕組みのものがあります

私は以前、以下のような永久コマを作成しました。

①

2種類の太さのコイルを重ね巻きにしたもの (2009年)

②

リードスイッチ方式の「永久コマ」(2016年)

③

弛張型発振回路の「永久コマ」(2016年)

④

ホールセンサーモジュールを使った「回転カプセル」(2018年)

今回はホールセンサーモジュールではなく、

ホールセンサー単体とトランジスタで作成してみました。

今回、３Dプリンターで印刷したものです。

回路は先日作成した「ホールセンサーモーター」と全く同じです。

コイルも前回と同じく、

ミシンのボビンにφ0.2mmのUEWを700回巻きです。

電源はモバイルバッテリーを使用します。

コイルの中心にラッチタイプのホールセンサー「SS41F」の刻印を上にして貼りました。

(コイルは鉄心なしの空芯です。)

今回使用したお皿は、セリアで3枚100円のものです。

３Dプリンターで作った高台を取り付けました。

コマ

N極とS極が1つずつ下を向くように貼っています。

(2個ともN極を下向きにしても回ります。)

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コマがなぜ回り続けるのか？考察してみましたが

まだよくわからない点も多々あります。

もしお気付きのことがあれば、是非教えて下さい。

＜1＞

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＜2＞

コイルの影響も考えてみました。

ホールセンサーの特徴として、

ホールセンサーの上側にN極が接近 ≒ ホールセンサーの下側にS極が接近

 となります。

上図を考慮すると、コイルの影響を無視した時・考慮した時の

ホールセンサーがオン・オフになる位置の目安はこのようになると思います。

コイルの影響がない場合は（①+②）が周期の半分でDuty比が50%だが、

コイルの影響を考慮すると(③+④)＜（①+②）となり、Duty比は50%より下がる。

この下の写真の左は前回のホールセンサーモーターで

ホールセンサーとコイルは離れていて、コイルの影響がなくDuty比は約50%

右が今回の永久コマで、コイルの影響を受けてDuty比が50%以下となっています。

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ちょっと横道にそれましたが、改めてコマが回転する理由について考えます。

出来ればコイルがオンになって、

少しタイミングが遅れてコイルに電流が流れた方が

うまく回転する説明が付きそうなのでこのようなことも考えてみました。

＜3＞

ホールセンサーの動作時間・復旧時間の影響もあるかと思いましたが、

Rise time 1.5 us、Fall time 1.5 usとなっていて、

影響は小さいかも知れません。

（リードスイッチは動作時間 0.5ms・復旧時間0.05ms程度あります）

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＜4＞

コイルによるのRL回路の過渡現象の影響はあるのでしょうか・・・

今回のRL回路の時定数 はコイル以外のRを無視して

t=L/R 〔s〕

0.00531H/20.3Ω＝0.00026〔s〕= 0.26ms

定常状態の63%の電流値になるまでに約0.26ms

といった計算でいいのでしょうか・・・

(https://www.denken3.net/lecture-r/list/r006/に掲載の図)

コマが1周するのに約15msなので、約0.26msは無視できない時間でしょうか・・・？

ホールセンサーモーター

前回作成した「100円Shopの時計の基盤を使ったバレリーナ」では

時計の基盤と電池電極を使っただけで、

残りの部品がもったいない！と思い、使い道を考えたところ、

このような「ホールセンサーモーター」が完成しました！

時計の秒針のところは摩擦抵抗が少なく軽く回転するので

何かの軸受けとして使えそう・・・思い、

まず「リードスイッチモーター」を作ったのですが、完成した直後

リードスイッチの代わりにホールセンサーで回らないかしら？

と思い始め、挑戦してみることに・・・

ホールセンサーを使ったモーターと言えば「ブラシレスモーター」がありますが、

リードスイッチモーターのような簡単な工作を目標に試行錯誤し、

なんとか完成～  ♪♪(^-^)v

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分針がついてたギアの先端は少し短く切って

(下写真 左が切る前、右が切った後)

これと、秒針がついてたギア(細い針金つきのもの)と中板の３点のみを

黒いケースにおさめました。

こんな感じです。

こちらが3Dプリンターで作成したものです。

回転体にはφ6mm×3mmの磁石を6個取り付けています。

（左は秒針の軸受けを使用したもの、右は軸受けも3Dプリンターで印刷したもの）

磁石はNS交互に取り付けるか Nが全て外向きになるように取り付けます。

(下の方の考察をご覧ください)

ホールセンサー(US1881LUA)は左右に移動できるようにしました。

刻印の面がこちらを向いています。

US1881LUAはラッチタイプです。

コイルはφ0.2mmを約700回巻きました。

ホールセンサー(US1881LUA)の電圧範囲は3.5V～24Vなので、

5Vのモバイルバッテリーを使用することにしました。

回路はこのようにしました。

当初、コイルにLEDを逆向き並列接続にして、

コイルが切れるときの自己誘導起電力でLEDを光らせようとしましたが、

LEDに直列抵抗を入れても、切れてしまうものがあり、

ひょっとすると時々大きな逆起電力が発生してるのかな？と思って、ダイオードに変更。

LEDはパイロットランプとしてつけておきました。(LEDはなくても回ります)

配線をしたところです。

ホールセンサーと磁石、コイルと磁石の間隔はなるべく狭い方がよく回ります。

上の動画では、コイルは空芯にしていますが、

鉄心を入れると、より速く回転をします。

上の動画で なんとなく神戸ポートタワー？なるものをご覧頂きましたが

神戸ポートタワーのような構造を「双曲面構造」と言うそうです。

なぜ？横から見ると、曲線に見えるのか？３DCADで確認してみました。

～～～～～～～～～～＜考察＞～～～～～～～～～～

ホールセンサーには大きく分けて3種類あります。

・アナログ出力タイプ(リニアタイプ)

・ラッチタイプ

・スイッチタイプ

それぞれの詳細説明はこちらにわかりやすい書かれています。

https://emb.macnica.co.jp/articles/10315/

アナログ出力タイプのものは、以前 「磁気浮上装置」や「磁気測定器」で使用しましたが、

今回、リードスイッチモーターのように使用するなら、

「ラッチタイプ」又は「スイッチタイプ」かな？と思って、

手持ちのホールセンサーを見ると、以前に秋月電子通商で購入していた

ラッチタイプのUS1881LUA があったので、これで作成しました。

ラッチタイプのホールセンサーはN極が近付くとHIGHになり、

S極が近付くとLOWになります。

(S極が近付かないとHIGHのままです)

(ラッチタイプはバイポーラとも呼ばれるそうです)

ホールセンサーの位置によって回転方向が変わるのは下図ような理由です。

(リードスイッチモーターと同様です。)

ラッチタイプはS極が接近しないとLOWになりません。

ところが、下図左のように6個全てN極を外向きにしても回転します。

そしてこの方が回転も速いです。

その理由は下図の右のような磁力線により、

N極同士の間がS極とみなされ、LOWになるのでは？と考えました。

この後、AliExpressで購入した「US1881」でも試したところうまく回転しました。

ただ、N極とS極の反応が逆になっているのか？

N極をすべて外向きに貼った装置では、

ホールセンサーの刻印じゃない方を磁石に接近させることでうまく回転しました。

(みなしのS極ではLOWには出来るが、HIGHにはできない？？？)

AliExpressで購入したスイッチタイプのホールセンサー「A3144E」も

うまく回転しました。

スイッチタイプには単極検出(ユニポーラ)と両極検出(オムニポーラ)がありますが、

「A3144E」はユニポーラと思います。

(N接近でHIGH 離してもHIGH保持、S接近でLOW 離すとHIGH)

(「OH137」もユニポーラのようです。)

 

ローターが回転しているときの、コイル両端①～②の電圧波形です。

①

「US1881LUA」(ラッチタイプ)    

＜ローターの磁石はNS交互・コイルは空芯＞

②

＜ローターの磁石はNが全て外・コイルは空芯＞

③

＜ローターの磁石はNが全て外・コイルは鉄心入り＞

④

「A3144E」(スイッチタイプ ユニポーラ) 

＜ローターの磁石はNS交互・コイルは空芯＞

ラッチタイプとスイッチタイプではDuty比が違うことがわかりました。

次はこの回路を使って、「永久コマ」に挑戦します♪