以前作ったカラクリ

何年か前に作った代物です。ギア周りの苦戦ぶりを…

ステッピングモーターの出力を取り出して、
若干の減速をした上で出力するだけなんですが、
色々要件を盛り込んだ結果、こんな汚い状態に…



電子回路で言うところの「空中配線」ってやつ
でしょうか。見た目がとにかく汚い…

でもこれでも一応必要な精度や強度は出ているので
これはこれでヨシとしましたが…。


ステッピングモーターは程度のいい中古品。
高トルクで程度のいいものを安く大量に手に入れられた
ので使ったんですが…

最初から１ｍｍピッチのピニオンギアが噛ませてあり
外せなかったので、これ作ったときは汎用の１ｍｍギア
（２ｍｍ軸）を組み合わせるしか無かったんだけど、
１ｍｍギアを自作のギアボックスで動かすとなると
結構難しいんです。

軸間の距離が正確じゃないとイケナイのはもちろん、
2つのギアの回転面が同一平面にないとギアがそれぞれ
上下に逃げて空転する恐れもあるからです。軸間も
平面も０．１ｍｍ以下の精度で組み上げないと、多分
マトモに動かない…

ところがそんなに精度高く作ることは私の手では無理
なので、無理矢理考え出したのがこのときの方法。

工夫その１。
上の2つの矢印は同じ歯数の歯車が2枚。その間に少し
歯数の少ないギアが挟んであります。計3枚を一体化
してあるわけ。
外側の2枚の直径が大きいってことがミソ。

内側の1枚は、下の矢印のところで次のギアに接続
しています。下に接続しているギアは外側2枚の
ギアに挟まれた形にもなっているので、ズレて
空回りするということが無いわけです。


工夫その２。

ギアの回転軸を押さえているのは１ｍｍ厚の
アルミ板を金切りバサミで１ｃｍ幅にチョキチョキ
切って延ばして作ったもの。

写真では見えにくいんですが、3枚のギアを1つに合体
させるためにボルトで留めてます。このボルトが
アルミ版に干渉しないように、アルミ板は微妙な
山折り谷折りを作って、軸穴の位置を三次元空間上で
物凄く微妙な場所に位置付けられるように工夫して
あります。

ギアから程ほどの位置まで離さないといけないんだけど、
単に離したり近づけたりするだけだと、軸の位置が
あっちこっちにずれることになっちゃう…。
それを微調整するためのバッファとして使用するのが
この山折り谷折りってわけ。

アルミ板の片方をオープンにしちゃえばもっと簡単に
できるんだけど、そうすると強度が足りなくなっちゃう…
で、両端を強固にネジ留めしたいんだけど、穴あけや
折り曲げに求められる精度が高くなっちゃう…

その２つを両立させるのがこの山折り谷折りです。

ご覧の通り見た目はすっごく汚いんだけど、精度自体
は結構高くて、多分誤差０．１ｍｍ以下まで持って
いけたはず。
今回の要件なら１ｍｍ厚でもこの仕組みにすることで
強度も充分足りるし。


というわけで、機能的には期待通りなんだけど…
もうちょっと作りやすくて、邪魔にならなくて、
埃とかにも強くて、摩擦も小さくて…みたいな
かんじだといいんだよなぁ…


一つ解決のためのアイデアがあるんだけど、その話は
また今度。

そういえば、写真のようなモーターの出力軸に最初から
金属製のピニオンギアが填まってるときって、頑張っても
外せないんですが、そもそも製造時にはどうやって
填めてるんだろう？

すっごい温度に熱しておいて、その熱膨張を利用する
のかな？

だとすると、外す時も熱すればいいんだろうけど、
熱と磁気といえばアレですから、ヘタなことすると
パーマネント磁石タイプやハイブリッド磁石タイプ
のステッピングモーターは磁気が消えちゃう恐れが…

一旦分解して軸部分だけ取り出す必要があるのかな？

やっぱり間違って無かったよ！

色々見直しをしてみたら、ようやく動きました。
ディスクリートでカラーコンポジットビデオを
表示しちゃおうっていう作戦。

ようやく動きましたよ。考え方は間違ってなかった
んだなぁ…（￣ー￣）

シンクロ信号の後ろに変な突起が生えていた理由とか、
発色が変になっていた理由とか、その辺りの理由が
ようやく判ったんですよ。

一つは、以前考えていた回路構成とは処理内容が
変更になったことにあわせてプログラムの直さないと
いけないところがあったのに、修正が要らないと
思い込んでいたこと。バースト信号周りの処理が
ずいぶん違うんだったな…

あと、ブレッドボードの配線が間違ってたのが
もう１点。

さらにもう１点。以前書いたカラーコンポーネント
ビデオのページの書き間違えのこと。以前ブログ
の日記でも書いていた通り、Ｃｂ、Ｃｒの対応と
Ｕ、Ｖの対応を書き間違えているところがあるんだ
けど、まだ修正していないのにそれを参照して
配線間違えたのもあった…　お間抜けです…
（あとで直しておきます）

で、NJM2114DDでもNJM072Dでも表示自体はできました。
まずはNJM2114DDで生成した信号を直接テレビに繋いで、
デジカメで撮ってみたのがこれ。


紫が青っぽく見えちゃいますが、これはデジカメのせい。
ちゃんともう少し赤みが載ってます。

ちょっと地味な発色に見えるなぁ…抵抗計算に少々
誤差があるのかな？とか思ったんだけど、オペアンプを
NJM072Dに替えてみたらこんなかんじ。


写真だとちょっとわかりにくいかも知れないんだけど、
コッテリと色が載った、いわゆる8ビットデジタルカラー
といった感じの発色でイイカンジ。

キャプチャーで取り込むとこんな感じ。


はい。よくできました！
CXA1645もCPLDもFPGAも使ってません。どこでも売ってる
汎用ICだけを使って、抵抗も合わせて５００円くらいで
仕上げてみました！

それにしても、想像以上にしっかりした映像だなぁ。
コンポーネントでもＲＧＢでもなく、コンポジット信号
ですよ。念のため。
プログラム上は一応1ライン910ドットクロック（@14.3Mhz）
できっちり表示しているので、映像のエッヂあたりだけは
ちゃんとできてるのかも。

今回はTINY2313のメモリ量がしょぼいので、カラーバー的
な静止画しか出してないんだけど、Ｒ＋Ｇ＋Ｂ全３ビットの
映像信号であればコンポジット信号に変換できるので、
もちろん動画だってバリバリ表示できます。

って言うわけで、ゆくゆくはスプライト表示器や
背景表示器をカラー化して、カラーでバリバリ
動かしたいところ。
あと、ＲＧＢ各２ビット（２×３＝６ビット…６４色カラー）
程度には対応したいな。オペアンプの抵抗計算次第
なんだけどね…。


オシロであたってみると物凄いノイズが載っちゃってる
のに、なんだかノイズの影響が無いかの如く、ちゃんとした
映像が出てるところが不思議だなぁ…。
（ただ、ＤＶＤデッキに入力すると、最初の1～2秒は
　色が出ないところを見ると、あまり品質のいい映像
　信号とはいえないのかな…）

まぁ、カラクリとしてはＯＫなのはよく判ったので、
つぎは部品を削っていくっていう話ですな。

まずは、負電源＋7905で－５Ｖを作り出しているのを、
例によってチャージポンプ使って＋５Ｖから負電圧を
作り出したいわけです。

そうすれば５Ｖの単電源でオペアンプやロジックＩＣを
動かせるし、チャージポンプを駆動するパルス自体も
マイコンの余ったＰＷＭで適当に作り出しちゃえば、
それを例のトランジスタバッファでドライブするだけで
特別な部品不要！


そこまでできちゃえばとりあえず完了だな。
もうちょっと進めたらページにまとめてアップします。
こうご期待。

気が付いたら材料が手元に

この間秋月で買ってきたTINY13A。何に使おうかって
思ってたんだけど、去年挑戦してめげたアレがいいかも。

超音波センサをスピーカとして使って、それをTINY13Aで
ドライブし、もう1個の超音波センサで拾う感じ。

で、この後オペアンプで増幅しちゃう前に、これまた
この間買ったＰｉｃｏＳｃｏｐｅ２１０４で眺めて
みる…と。

去年はテスターしか持ってなかったのが最大の
壁になっていた気がするんだけど、オシロがあれば
なんとかアタリを付けていくこともできるかと。

TINY13Aを使う理由としては、一つには出力バッファが
強力っていうことと、内蔵ＲＣでも動作が速い
（なんと最速９．６Ｍｈｚ！）ので、12F629よりも
単純計算では9.6倍速いはず。
（12F629の４Ｍｈｚだと１命令あたり１ｕｓだから）

というわけで、NOP命令で速度の微調整もできるかも
しれないし。４０Ｍｈｚ近辺で微調整…。

ってわけで、今やっているディスクリート部品で
ビデオ信号出すのが一段落したら、そっちもやって
みたいな。リベンジ。

ＰＩＣＯＳＣＯＰＥ…こんなに安くても、オシロが１個
あるとやっぱずいぶん違うな。

ちょっとは改善したんだろうか？

引き続き、ディスクリートでＮＴＳＣコンポジット
カラーのお話。

オペアンプをNJM2114DDに替えてみました。


…うーん、なんとも…。

その１。相変わらず白、黄色、水色、緑については
輝度がきちんと出てるのに、紫、赤、青は輝度が明確
に出てないのが気になって、Ｙ信号だけをテレビに
繋いで見ました。

…お！なんだこりゃ？
白黒バーが4本しか表示されてない！（白と黄色と
水色と緑の部分だけ）

オシロであたってみると、ちゃんと7色分出ているん
だけど、画面に出ない…
その代りに、シンクロ信号の後ろ（バースト信号のあたり）
に変な信号が載ってるな…やっぱなんか間違ってるのか？

Ｃ信号は活きてるみたいなので、それで微妙な色が
出てたんだなぁ…はぁ。

っつーことはＹ信号周りの回路がまちがっているのか？
うーん、なんなんだろう？バースト用の信号は
Ｙ信号に載るはず無いんだけどなぁ…

うーん、あとでもう一回回路見直すか…


それにしても、NJM2114DDにしても多少ノイズが
載ってるなぁ…。パスコンの問題か？？？

ノイズの影響を最小限にしたいからコーセルの
スイッチング電源を持ち出したのに…

うーん、どこが原因なんだ？？？パスコンが最も
怪しんだけど…　もしや７９０５周りのコンデンサか？？？


あ、でも一つ修正個所見つけた！
74HCシリーズのロジックＩＣには内部抵抗がそこそこ
あるので、その内部抵抗が７５Ωドライブの抵抗
と比較して無視できない大きさなんだよな…
で、そのためにオペアンプの１回路を確保しておいた
わけだから、当初予定通り６回路ちゃんと使い切ら
ないといけませんな。

Ｓビデオ信号ならＣ信号をボルテージフォロアで
受けるとか、コンポジットならＹ＋Ｃを残り１回路で
行うとか。そのための残り１回路だった…
あとで見直しておかないと。

そのほか、あとで色々見直してみよう…。
はぁ、先は長い…

これが…？

さて、この間から放置状態だった活け花。枯れる前に
ちゃんと通電してみないと…と思ってやってみました。

オペアンプＩＣ３個６回路のうちまだ５回路、つまり
Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒ、－Ｃｂ、－Ｃｒしか使ってなくて…
要はＹ信号とＣ信号の合成はまだ組み込んでいないので、
ひとまずＳビデオ信号のケーブル持ってきてテレビに
繋いでみました。

あ、そうそう。テレビ。
この間とうとう我が愛するトリニトロンブラウン管の
傑作ＷＥＧＡがお亡くなりになったので、泣く泣く
「世界の亀○」の「アク○ス」になっちゃった
んですが、画像が汚い。　（￣〆￣)

それは置いておいて、出てきた映像がこれ。
デジカメでテレビ画面を撮った写真です。


…これが、我々が待ち望んでいたヤマトか？（沖田、談）

なんか微妙。いくら液晶テレビが綺麗じゃないからって
言っても、それが原因の汚さとはレベルが全く異なるな。

発色といい輝度といい、なんとなく間違ってはいるものの、
然るべきところに然るべきテクスチャーが載ってるし、
カラー的にもかなり惜しい色が載っているのは確かだ。
少なくとも色相自体はおよそ再現されている感じ。

ディスクリート部品だけでＲＧＢからコンポジットの
カラー信号を生成するっていうのは夢ではなかったんだな！

けど、オシロで信号を眺めるとなんだかノイズだらけで
変な感じだし、ＨＤＤ－ＤＶＤレコーダ経由で表示
するとカラーキラーが働いたり、シンクロが途切れたり…。

むしろ、発振してるのにそのムラが映像に載ってこない方が
気持ち悪いような…

なーーーんとなく上手くいってないって感じだなぁ…
オシロの映像から想像するとＮＪＭ０７２Ｄが発振
していそうだな。


まぁ、そうは言っても考え方や処理方法自体は正しかった
んだな。問題は多分発振しちゃってるオペアンプ。

発振の対策がなんとか取れれば…

単純に考えれば、発振せずに安定してユニティーが使える
オペアンプを探してくればいいんだけど、ビデオ信号が
扱えて、ユニティーゲインで使えて、安いオペアンプって
いうモノがねぇ…

秋月で売ってるＮＪＭ０７２Ｄは安いながらも
ＳＲ＝２０Ｖ／ｕｓと意外に高速で使い勝手がいい
バージョンなんだけど、ユニティーあたりでは発振する
恐れが…ってデータシートに書いてあったからな。

だからと言って千石とかで売ってる０７２の別バージョンは
ＳＲ＝１３Ｖ／ｕｓと少々遅くなるから、それだとビデオ
信号はギリギリの境界線あたり。

うーん、どうしたものやら…

一度ＮＪＭ２１１４ＤＤで再挑戦してみるか？
このアンプは差動入力端子間に保護ダイオードが
入ってて、±０．５Ｖなんだよな…　上手く動くのか
どうか…