中華製マトリックスLEDキットでLチカ（その２） [PIC]
「中華製マトリックスLEDキットでLチカ」の記事で書いた中華製32ｘ16の2色のドットマトリックスLEDキットを二つ連結してみました。
LEDユニットには下の写真の左下にあるようにカスケード接続するための次段ユニットへの出力コネクタが実装されています。
これを利用すればLEDユニットを容易に多段接続することが可能です。
物理的に連結するためにLEDユニットの基板にある4つのホールを利用した接続パーツを３Dプリンタで作成しました。
上下のホールの基板の淵からの位置が微妙に異なるので別々に作成しています。
制御する上では1ラインに対して32ドット分のデータを送信していた部分を64ドット分に変更すればいいのですが、１ユニットの時には先頭のドットが表示面の左端に表示されていたので下の写真のように連結用のケーブルは長くなってしまいます（どうしてこのような設計にしたのか疑問）。
ソフト的に処理することで左右のユニットを逆にして短いケーブルで接続することも可能ですがケーブルの長さだけの問題なので下の写真のように接続することにしました。
尚、回路図や制御方法に関しては冒頭で書いた記事を参照してください。
表示面が下の写真になります。これくらいのサイズであれば電光掲示板としても使えそうですね。
YouTubeにサンプル動画をアップしたので貼っておきます。
カメラ動画では、橙色と赤の区別が付きにくく、表示タイミングと録画時のフレームタイミングの関係で少しカクカクしたように見えたり、最後の部分では横方向にドットが広がって見えますが肉眼では綺麗に見えています。
https://youtu.be/p2LM8fFhKdA
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LEDユニットには下の写真の左下にあるようにカスケード接続するための次段ユニットへの出力コネクタが実装されています。
これを利用すればLEDユニットを容易に多段接続することが可能です。
| 32ｘ16のDot Matrix LEDユニット |
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物理的に連結するためにLEDユニットの基板にある4つのホールを利用した接続パーツを３Dプリンタで作成しました。
上下のホールの基板の淵からの位置が微妙に異なるので別々に作成しています。
| LEDユニット連結パーツ |
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制御する上では1ラインに対して32ドット分のデータを送信していた部分を64ドット分に変更すればいいのですが、１ユニットの時には先頭のドットが表示面の左端に表示されていたので下の写真のように連結用のケーブルは長くなってしまいます（どうしてこのような設計にしたのか疑問）。
ソフト的に処理することで左右のユニットを逆にして短いケーブルで接続することも可能ですがケーブルの長さだけの問題なので下の写真のように接続することにしました。
尚、回路図や制御方法に関しては冒頭で書いた記事を参照してください。
| LEDユニットの連結（back面） |
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表示面が下の写真になります。これくらいのサイズであれば電光掲示板としても使えそうですね。
| LEDユニットの連結（front面） |
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YouTubeにサンプル動画をアップしたので貼っておきます。
カメラ動画では、橙色と赤の区別が付きにくく、表示タイミングと録画時のフレームタイミングの関係で少しカクカクしたように見えたり、最後の部分では横方向にドットが広がって見えますが肉眼では綺麗に見えています。
https://youtu.be/p2LM8fFhKdA
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ポータブル電源の購入 [購入]
災害時等の停電対策として充電式のポータブル電源を購入しました。
今まで停電時の照明用にリポ電池式のスポットライトやモバイルバッテリ＆USBライト等を持っていましたが、数日間の停電でも照明を確保できるようにしたいと思いポータブル電源を購入してみました。
大容量のモバイルバッテリでも良いのですがAC100Vの供給もできた方が何かと便利なので（キャンプなどはほとんどしないのですが野外でAC100Vが欲しい場合等に役立つ）、製品の選定条件としては下記の内容としました。
amazomで物色した結果、丁度2千円クーポン付きだったNEXPOW ポータブル電源にしました（¥12K弱）。
主なスペックは次のとおりです。
２Ｗのライト（結構明るい）も付いているので急な停電の際も安心です。
カスタマーレビューにはボタンの操作方法が説明書に書いていないというようなことが書かれていましたが、操作方法が記載されていたので説明書が改版されたものと思います。
また、amazonの商品説明ページには「本製品は購入日より三年間保証を提供し、何か問題や初期不良などがございましたら、ご注文番号をご用意いただき、直接弊店に連絡してください。営業日24時間以内に迅速に対応いたします。」と書かれています（カスタマーレビューにも複数個所に保証３年間と書かれています）が、添付されていた説明書には保証期間は１２ヵ月と記載されていたので販売者にメールで確認中です。
★2020/05/19 追記 {
「注文番号を入力してください。3年間の保証を有効にします」との回答がありましたので注文番号を書いて返信（これが入力ということ？）しました。
保証期間は3年間に変更になるようですが、何もしなかったら1年間の保証だったようです。
}
USBとAC電源の出力のON/OFF及びLEDライトはスイッチ操作でそれぞれON/OFFできますが、独立してON/OFFにすることが可能でした（但し説明書によるとAC出力とDC出力は同時にONはできない（ACが優先される）とのことです）
ポータブル電源を充電中でも各出力は可能なようです。
また、カスタマーレビューには満充電でも表示が９９％となり１００％にならないと書いている人が複数いましたが、９９％から１００％になるまでに結構時間が掛かりましたが１００％まで充電できました（１００％になった時点で表示が点滅から点灯に変わります）。
充電容量を確かめるために、99%充電した状態で手持ちのUSB照明をUSBモニタ経由で接続し、10時間30分間、連続点灯してみた結果、ポータブル電源の残容量表示が９９％から７４％になりました。
USBモニタでは若干の変動はありましたが、点灯時は電圧：5.16V、電流：0.86Aだったので変換効率を８５％とするとポータブル電源の容量は178Whなので消費される電力の計算上の割合は
5.2V x 0.86A x 10.5h / ( 178Wh x 0.85 ) = 31%
となりますが、実測値は 25％（=99%-74%）なので計算値に近い（計算値より消費は少なかった）と言えます。
85％は説明書に書いてある商用電源用の機器を接続した場合の稼働時間を算出する場合の効率ですが、上記の場合、DCの昇圧変換なのでもっと効率はいいと思います（効率を100%で計算すると26%減）。
まぁ残量表示のパーセント値や変換効率の精度もそれほど高くないと思われるので、大まかに言えばこのポータブル電源の容量は仕様と大きな差異は無いと言えそうです。
AC出力の試験として90Wの保温トレーを接続し、トレーが熱くなることを確認しました。
トレーを接続後すぐにポータブル電源のファンが動きだしました。カスタマーレビューにはファンがうるさいようなことが書かれていましたが、ファンの音は静かで空気の吸い込み量も少なかったのでこれで大丈夫なのかと心配になるほどでした（もっと大容量のものを接続すればうるさく回り出すかもしれません）
因みに90Wの機器へ給電可能な時間は
178 x 0.85 / 90 = 1.68h(100分）
となります。
★2020/０７/15 追加
初めてamazonアソシエートを貼ってみた
今まで停電時の照明用にリポ電池式のスポットライトやモバイルバッテリ＆USBライト等を持っていましたが、数日間の停電でも照明を確保できるようにしたいと思いポータブル電源を購入してみました。
大容量のモバイルバッテリでも良いのですがAC100Vの供給もできた方が何かと便利なので（キャンプなどはほとんどしないのですが野外でAC100Vが欲しい場合等に役立つ）、製品の選定条件としては下記の内容としました。
- 容量
2A程度のUSBライトを2日程度点灯できること
変換効率90%、使用時間を7H/日とすると
5[V] x 2[A] x 14[H] / 0.9 = 156[Wh]
程度以上の容量
- AC100Vの供給機能
大きな消費電力のものに対応しようとするとバッテリ容量が必然的に大きくなってしまうのでノートPC程度を接続対象と考えて100W程度のものが使用可能であること
但し、対応機器の制限を緩和するために出力は矩形波ではなく正弦波であること
amazomで物色した結果、丁度2千円クーポン付きだったNEXPOW ポータブル電源にしました（¥12K弱）。
| ポータブル電源 |
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主なスペックは次のとおりです。
- 容量：178Wh 48000mAh
- 急速充電USB-C PD3.0 出力（1 口）：5V/9V/12V/15/20V 最大3A45W
- AC 出力（1 口）：110V/60Hz、定格120W（最大150W）、純正弦波
- DC出力（1 口）：定格12~16.8V /7A 最大108W
- USB出力（2 口）：5V/最大2.4A
- 寸法：22×8×10cm（横×縦×幅）、重量：1.6kg
- 動作温度：-20℃~60℃
２Ｗのライト（結構明るい）も付いているので急な停電の際も安心です。
カスタマーレビューにはボタンの操作方法が説明書に書いていないというようなことが書かれていましたが、操作方法が記載されていたので説明書が改版されたものと思います。
また、amazonの商品説明ページには「本製品は購入日より三年間保証を提供し、何か問題や初期不良などがございましたら、ご注文番号をご用意いただき、直接弊店に連絡してください。営業日24時間以内に迅速に対応いたします。」と書かれています（カスタマーレビューにも複数個所に保証３年間と書かれています）が、添付されていた説明書には保証期間は１２ヵ月と記載されていたので販売者にメールで確認中です。
★2020/05/19 追記 {
「注文番号を入力してください。3年間の保証を有効にします」との回答がありましたので注文番号を書いて返信（これが入力ということ？）しました。
保証期間は3年間に変更になるようですが、何もしなかったら1年間の保証だったようです。
}
USBとAC電源の出力のON/OFF及びLEDライトはスイッチ操作でそれぞれON/OFFできますが、独立してON/OFFにすることが可能でした（但し説明書によるとAC出力とDC出力は同時にONはできない（ACが優先される）とのことです）
ポータブル電源を充電中でも各出力は可能なようです。
また、カスタマーレビューには満充電でも表示が９９％となり１００％にならないと書いている人が複数いましたが、９９％から１００％になるまでに結構時間が掛かりましたが１００％まで充電できました（１００％になった時点で表示が点滅から点灯に変わります）。
充電容量を確かめるために、99%充電した状態で手持ちのUSB照明をUSBモニタ経由で接続し、10時間30分間、連続点灯してみた結果、ポータブル電源の残容量表示が９９％から７４％になりました。
USBモニタでは若干の変動はありましたが、点灯時は電圧：5.16V、電流：0.86Aだったので変換効率を８５％とするとポータブル電源の容量は178Whなので消費される電力の計算上の割合は
5.2V x 0.86A x 10.5h / ( 178Wh x 0.85 ) = 31%
となりますが、実測値は 25％（=99%-74%）なので計算値に近い（計算値より消費は少なかった）と言えます。
85％は説明書に書いてある商用電源用の機器を接続した場合の稼働時間を算出する場合の効率ですが、上記の場合、DCの昇圧変換なのでもっと効率はいいと思います（効率を100%で計算すると26%減）。
まぁ残量表示のパーセント値や変換効率の精度もそれほど高くないと思われるので、大まかに言えばこのポータブル電源の容量は仕様と大きな差異は無いと言えそうです。
AC出力の試験として90Wの保温トレーを接続し、トレーが熱くなることを確認しました。
トレーを接続後すぐにポータブル電源のファンが動きだしました。カスタマーレビューにはファンがうるさいようなことが書かれていましたが、ファンの音は静かで空気の吸い込み量も少なかったのでこれで大丈夫なのかと心配になるほどでした（もっと大容量のものを接続すればうるさく回り出すかもしれません）
因みに90Wの機器へ給電可能な時間は
178 x 0.85 / 90 = 1.68h(100分）
となります。
★2020/０７/15 追加
初めてamazonアソシエートを貼ってみた
 
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NEXPOW ポータブル電源 大容量48000mAh/178Wh 蓄電池 家庭用 PSE認証済 純正弦波 四つの充電方法 AC150W/DC/USB /Type-C出力 急速充電PD 3.0 液晶画面表示 LEDライト/SOS機能付き車中泊 キャンプ アウトドア 防災グッズ 停電時にポータブルバッテリー
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光造形式３Dプリンタの購入（その６）Pic24V20のパネル作成 [LCD3D_Printer]
「光造形式３Dプリンタの購入（その４）造形状況」の記事で書いたようにLCD方式の３DプリンタでPic24V20のケースを作成しようとした際に出力したパネルの厚さが一定にならない問題が発生したため、FDM方式の３Dプリンタでケースを作成し「レトロマイコン86ボードの構想（その１９）ケース作成」の記事に詳細を書きました。
しかしこの時作成したケースはパネル部分が不透明なため、手作り感が強すぎる印象がありましたｗ
今回は透明なレジン（AnycubicのClearレジン）を使用してパネルを立てて配置してLCD方式のプリンタで出力してみました。
ケースの設計をFDM方式用にモディファイした段階で平置きではもはや造形サイズがオーバーしているので縦方向にすることで何とか入りました。出力時間は１０時間１５分です^^;;
出力結果が下の写真で、いくら光造形方式でも側面は積層面なので細かな凹凸ができて透明レジンを使っても透明度はあまり出ません。
そこで今回はコンパウンドを使って艶出しをしてみました。
このコンパウンドは評価用の少量組合せセットで３種類（50um,2um,1um）が２５ｇづつ入ったセットです。
２umで艶出して、ボトム面（左側）の下半分だけを1umで仕上げてみました（あまり変化が無かったので1umは部分的に適用）。
透明度はあまり向上しない結果となりました（コンパウンド前にヤスリでヤスればもっと透明になったかも）
最後に紫外線カットスプレーでトップコーティングしました。
トップコーティング後は流石に透明度が向上しています。表面が平面でないため、写真では判りませんが透かして見ると遠くのものはぼやけてよく見えない状態です。
白い部分は反射です（これを入れないとどこがパネルかわからないのでわざと入れています）
また、クリアレジンを使っていますが微妙に黄色みがかっています。
プリンタで出力した時点で気が付いていたのですが、パネルの中央横方向にギザギザの線（気泡？）が出ています。
直線であればLCDのドット欠けという可能性もありますが、線ではないので原因不明（判る人がいたら教えてください）です^^;;;
★2020/05/03 追記 {
一次原因としては、バット中央縦方（気泡混入部）でレジンの硬化が他の部分より弱いために気泡が混入したものと推測されます。
硬化が弱かった理由としてはこの部分のUV－LEDの出力が弱い、LCDまたはFEPフィルムの紫外線透過率が悪くなっている等が考えられます。
}
最後に、Pic24V20のケースとして今回のパネルを組み込んだ写真を貼っておきます。
基板自体がぼけて見えるのは前述のようにパネルの厚さに凹凸があるためであり、被写界深度が超狭いということではありません。
ボトム面の様子は下の写真のとおりです。
★2020/10/07 追記
「レトロマイコン86ボードの構想（その２０）ケース作成２」の記事にCNCを使ったパネル作成について記載しました。
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しかしこの時作成したケースはパネル部分が不透明なため、手作り感が強すぎる印象がありましたｗ
今回は透明なレジン（AnycubicのClearレジン）を使用してパネルを立てて配置してLCD方式のプリンタで出力してみました。
ケースの設計をFDM方式用にモディファイした段階で平置きではもはや造形サイズがオーバーしているので縦方向にすることで何とか入りました。出力時間は１０時間１５分です^^;;
| CHITUBOXでの配置 |
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出力結果が下の写真で、いくら光造形方式でも側面は積層面なので細かな凹凸ができて透明レジンを使っても透明度はあまり出ません。
| LCD方式光造形出力結果 |
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そこで今回はコンパウンドを使って艶出しをしてみました。
| 使用したコンパウンド |
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このコンパウンドは評価用の少量組合せセットで３種類（50um,2um,1um）が２５ｇづつ入ったセットです。
２umで艶出して、ボトム面（左側）の下半分だけを1umで仕上げてみました（あまり変化が無かったので1umは部分的に適用）。
| コンパウンド処理後 |
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透明度はあまり向上しない結果となりました（コンパウンド前にヤスリでヤスればもっと透明になったかも）
最後に紫外線カットスプレーでトップコーティングしました。
| 紫外線カットスプレー |
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トップコーティング後は流石に透明度が向上しています。表面が平面でないため、写真では判りませんが透かして見ると遠くのものはぼやけてよく見えない状態です。
白い部分は反射です（これを入れないとどこがパネルかわからないのでわざと入れています）
| トップコーティング後の状態 |
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また、クリアレジンを使っていますが微妙に黄色みがかっています。
| パネルの色合い |
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プリンタで出力した時点で気が付いていたのですが、パネルの中央横方向にギザギザの線（気泡？）が出ています。
直線であればLCDのドット欠けという可能性もありますが、線ではないので原因不明（判る人がいたら教えてください）です^^;;;
★2020/05/03 追記 {
一次原因としては、バット中央縦方（気泡混入部）でレジンの硬化が他の部分より弱いために気泡が混入したものと推測されます。
硬化が弱かった理由としてはこの部分のUV－LEDの出力が弱い、LCDまたはFEPフィルムの紫外線透過率が悪くなっている等が考えられます。
}
最後に、Pic24V20のケースとして今回のパネルを組み込んだ写真を貼っておきます。
基板自体がぼけて見えるのは前述のようにパネルの厚さに凹凸があるためであり、被写界深度が超狭いということではありません。
| Pic24V20ケース（トップ面） |
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ボトム面の様子は下の写真のとおりです。
| Pic24V20ケース（ボトム面） |
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★2020/10/07 追記
「レトロマイコン86ボードの構想（その２０）ケース作成２」の記事にCNCを使ったパネル作成について記載しました。
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