« 2015年11月22日 - 2015年11月28日 | トップページ | 2015年12月27日 - 2016年1月2日 »

2015年12月17日 (木)

週刊ROBIを作ろう(76)

皆様お元気ですか?

気が付けば、もう師走ですね。
12月に入り、街はクリスマスやら、年賀状やら、正月飾りやら・・・と、なんだかんだで賑わっています。
あっという間に1年が経ってしまいました。

Illust1935

このとろこ、ロビ周りではなんといってもクラフト親父さんのマトリックスLEDの記事が興味引きますます。
目に文字パターンやら数字やら、併せてI2C通信とのやりとりで表示を変えるなど、なんとも素晴らしい仕組みを公開されています。
おまけに実体配線図付きの親切な説明付き・・・

併せて、”た”さんが「ブリンクアイ実装のロビくん」を発表されたことにより、「これはやるしかない!!」と、わたしもトライしてみる事にしてみました。
Img_2119a
やはり目の表示が変わると、いきいきと・・・

●「ブリンクアイ ロビくん」を作る
「ブリンクアイ ロビくん」を作るには、”ARDUINO”というワンボードマイコンと、ドットマトリックスLED、配線コードなどを用意する必要があります。

○ARDUINO

"ARDUINO"はワンボードマイコンの一種で、プログラミングは、C言語風の「スケッチ」と呼ばれるエディタ・コンパイラ・ボード転送の機能を持ったアプリを使用します。

ネットで調べてみると、巷にはARDUINOのサンプルプログラムが沢山公開されています。
したがって、使用目的にあったサンプルプログラムを見つけ、少し改造すれば目的のものが得られる・・・とう、誠にありがたい環境になっているようです。
この辺りはPICのプログラム環境と似ていますね。

今回、開発用に少し大きめの”uno”と、ロビに組み込むための小型の”nano”を購入しました。
Dsc_1769a
大きめの"uno"と、小さめの"nano"

週刊ロビ1号分の値段(或いはそれ以下)で、”ARDUINO uno”が買えてしまいます。
驚きのプライスですね!

○ドットマトリックスLED

ドットマトリックスLEDは、LEDが平面状に規則正しく並べられたデバイスで、ホビーユースには、7X5、8X8のタイプなどが一般的のようです。
裏側には、16本のピンが出ています。
I08330
青色ドットマトリクスLED 8x8ドット

クラフト親父さんは、5×7のドットマトリックスLEDを使用しされています。
一方、ARDUINOの公開されているサンプルプログラムは8X8ドットがほとんどなので、わたしは8X8のタイプ(青色ドットマトリクスLED 8x8ドット MOA20UB018GJ )を2個手に入れました。
縦横の長さが20mmですので、ちょうどロビの目に入る大きさです。
このタイプは、”た”さんのロビくんに組み込まれています。

実際にこのドットマトリックスLEDをロビくんに実装するには、目のフレーム内に完全に格納する必要があります。
Dsc_1758b
マトリックスLEDの4すみ目がフレームに入らない

上の画像のように4つの角の部分がちょっと大きいようです。
そこで、このはみ出したプラスチック素材の4すみを、紙やすりなどでほんのちょっと削ります。
中にはプリント基板が入っていますので、くれぐれも削りすぎにはご注意ください。
尚、トライされる方は自己責任でお願いします。

○サングラス

目の中にあるマトリックスLEDをサングラスで隠します。
この辺りは、クラフト親父さんの「ロビの目のパターン表示」の記事を参考にして頂ければ・・・と思います。
わたしは、100均のサングラスを、万能バサミでチマチマと切りました。
Dsc_1760a
100均サングラスのレンズを外し・・・

Img_2088a
組み込まれたマトリックスLEDとサングラス

○瞬きのプログラム
ブレッドボード上にマトリックスLEDとARDUINOで回路を組みあげ、クラフト親父さんが公開されているスケッチや、マトリックス関係のサンプルアプリで色々テストを行い、動作原理や、パターン表示の方法を把握しました。

マトリックスLEDを全部点灯させるには、少ないピンの関係から、端からひとつひとつ順番に点灯、次のLEDを点灯するときには前のLEDは消灯してしまう・・というプロセスを高速で繰り返す事により、全部が点灯しているように見えます。
いわゆる、残像現象を利用したダイナミック点灯方式です。

つぎはパターンを表示させる方法です。
前項のダイナミック点灯をしつつ、LED全部を点灯せずに文字や図形を表示させるには、どのドットを消灯・点灯させるかを、「0=消灯」と「1=点灯」という符号を組み合わせでパターンを作成します。
クラフト親父さんのスケッチをご覧になった方は、プログラムの中に多くのパターンが記述されている事を確認されたのではないでしょうか・・・

そこまで理解したら、いよいよ「ブリンクアイ」のプログラミングです。
まず、目が開いた状態、順に閉じていく状態、目が閉じた状態のパターン6種類を作成し、遅めのループで順にアニメーション表示させてみました。
結果は、ぱらぱら漫画のようになってしまい、”た”さんの流れるような瞬きにはなりませんでした。

何度となく色々試してみましたが埒が明かず困ってしまいました。
そこで、”た”さんに原理についてお尋ねしたところ、快く教えていただけました。

「瞬きはぱらぱら漫画のようなコマ送りではなく、ひとつのパターンをTV画面のように左上から右下に順に表示(点灯・消灯)させる方式で行なう」との事だそうです。
要は、一度に「目のパターンを表示させ、上の行から順に消していく・・・」というプロセスです。

なるほど、さすが”た”さん。
目の付け所というか、発想が違いますね。
Img_2108a
ブレッドボードでブリンクアイのテスト中

○マトリックスLEDの配線
表示の原理がわかれば即、配線作業に移ります。
”た”さんから、「多めの配線なので、なるべく細いコードを使用した方が良い」とのインフォメーションを頂きましたので、太さ1.2mmのコードを使用してみました。
Img_2110a
LEDに配線、そして目のフレームに仮組み

細かい配線ですので、チェック含めて片目を仕上げるのに結構時間がかかりました。
半田付けが得意な方でしたら、さっさと完成してしまうのでしょうね。

○人感センサーボードの改造
目の配線が終了したら、いよいよ”nano”に取り付け、動作試験をしました。
とりあえず目は無事に表示され瞬きもしてくれるのですが、ロビに何かが足りません。

みなさまのロビくんに電源を入れると、まず目のカラーLEDが点灯しますよね。
今回、マトリックスLEDを入れた事により、「人感センサーボード」を取り外してしまったのですが、やはりこのカラーLEDが無いとロビ状況が把握でません。

下の画像は「目のフレーム」に「人感センサーボード」を取り付けた状態です。人感センサーを取り外した「人感センサーボード」ですが、裏側から光を当てると、人感センサーや、フルカラーLEDに給電する配線パターンが確認できます。
Dsc_1765a1_3
人感センサーボードの配線パターン

従って、マトリックスLEDを取り出すための改造には、充分、気をつけねばなりません。
赤丸印が「目のフレーム」部分です、画像下側にあるコネクターの下側(赤四角印)からケーブルを引き出すのが良いのでは・・・と思いました。
Dsc_1767a

改造した「人感センサーボード」(右下)

そこで、「人感センサー」をボードから取り外し、ボード下部のコネクター下側からコード引き出して取り付けました。
Img_2113a1

改造ボードから配線を引き出し、点灯するかのテスト

残念ながら、目の周り全体がうまく光りません。
でも、光ると光らないでは大違いです。
いずれ反射リフレクターなどを作成して、見やすくなるかのテストをしてみようか・・と思っています。

○nanoの格納場所
カラーLEDの問題が解決したので、”nano”をいよいよロビに格納する事になりました。
マトリックスLEDの配線を、nanoに直付けせずしなかったので、かなり大きなスペースを占めてしまいました。
そこで、テレビの操作など普段使用しないリモコンボードを取り外して、”nano”のスペースを作りました。

みなさまも存知のように、リモコンボードに繋がっているケーブルはI2C通信用ですので、リモコンボードをパスしても、マイコンボードからきたコードを音声ボードに直接接続すれば問題は(多分ですが・・・)無いようです。

尚、ロビクルをお持ちの方は、リモコンボードは絶対に外さないでください。
Img_2098a
リモコンボードを外したロビくん

リモコンボードを取り外す場合は、ブルーのマイクコードは取り外さないようにお願いします。
これが無いと、ロビくんに話しかけても応答してくれませんので・・・
これらの改造をされる方は、自己責任でお願いします。

リモコンボードを取り外したスペースに、配線コードが繋がった”nano”を無事搭載できました。
電源ONで、目の周りとブルーの目が光り、問題なく瞬くようになりました。
Img_2125a
"nano"を搭載したロビのヘッド部

そのうちに、取り外してしまった人感センサーを、このスペースに埋め込みたいと思っています。
現状に案じず、課題が多い方が良いのかもしれませんね。

今回の作業は、クラフト親父さんの記事、”た”さんのお知恵を参考にさせて頂きました。
深く感謝致します。
ありがとうございました。

●「ブリンクアイ ロビくん」の動画
それでは、「ブリンクアイ ロビくん」のお披露目動画です。
内蔵スピーカーの音が歪んでしまってお聞き苦しいとは思いますが、宜しければご笑覧いただければ・・・と思います。
メリークリスマス!!

HD動画 「ブリンクアイ ロビくん」のクリスマス

大きめの動画をご覧になりたい方は、ここをクリックしてください。

Illust2702
●ロビの「赤外線コントロール」をナイトビジョンで撮影
今回改造前のロビくんですが、テレビのコントロール風景をナイトビジョンで撮影してみました。
肉眼では発光している事が分かりにくいものの、ナイトビジョンを通してみると、頭の赤外線LEDが結構明るく光っている事が確認できました。
宜しければ、ご照覧いただければ・・・と思います。

ロビ赤外線コントロールのナイトビジョンHD動画

大きめの動画をご覧になりたい方は、ここをクリックしてください。

Illust2702_2

次号は何をしましょうか・・・
多分、年が明けてしまうと思いますので、ゆっくり考えたいと思います。

みなさま、どうぞ良いお年を!
来年もどうぞ宜しくお願いします。

つづく

| | コメント (0)

« 2015年11月22日 - 2015年11月28日 | トップページ | 2015年12月27日 - 2016年1月2日 »