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ポケコン(PC-G850)用小型シリアルケーブルの作成(その4)ケースの検討2 [ポケコン]

 前回の記事の末尾の結論で書いたように今回作成した PC-G850(以降、ポケコンと記す)用の USB シリアル変換のケースを透明の PETG フィラメントを使って FDM 方式の3Dプリンタで出力してみました。

 前回の記事では側面に小さな文字を刻印していましたが、FDM 方式では流石にあの大きさの文字は出力できないので側面の刻印は消して表面にロゴを入れてみました。CAD での設計画面が下図で、USB メモリのような形状でポケコンのケースを本体の背面に付けた状態でも装着できるように考慮した形状にしています。

ポケコン用 USB シリアル変換のケース(CAD画面)


 出力したケースにプリント基板を入れた状態が下の写真です。3Dプリンタで出力後、透明塗料塗布等の後処理はしていませんがそれなりに透明感はありますね。左側に付いているのが USB コネクタ(Mini-B)です。ピンヘッダのガイドはグレーの PETG フィラメントを使って出力しました。

ポケコン用 USB シリアル変換(その1)


 USB コネクタの反対側は下図のように平らになっています。

ポケコン用 USB シリアル変換(その2)


 ピンヘッダと反対側の表面が下の写真です。表面に付けたロゴは写真では良く見えませんが目視では光の当て方によっては良く見えます。

ポケコン用 USB シリアル変換(その3)


 記録として USB コネクタと逆側の面の写真も付けておきます。右端に USB コネクタの金属部分が見えますね。

ポケコン用 USB シリアル変換(その4)


 下図は白い紙をバックにして撮った写真で、ロゴはこっちの方が見え易いですね。

ポケコン用 USB シリアル変換(その5)


 通信時の Tx/Rx 信号のモニタ用の LED の点灯具合が判るように動画撮影したものを Twitter に投稿しましたので貼っておきます。



★追記 2024/01/16
 BOOTH でポケコン(PC-G850)用USBシリアル変換器の名称で配布することにしました。


★追記 2024/02/06
 部品実装済みの基板の写真を貼っておきます。

USBシリアル基板(部品面)


USBシリアル基板(コネクタ面)



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ポケコン(PC-G850)用小型シリアルケーブルの作成(その3)ケースの検討 [ポケコン]

 前回の記事に追記したように届いたプリント基板は今回新規作成したフットプリントのピン番号のアサインに誤りがあったことから修正版を製造依頼中です。修正したプリント基板が届くまで時間が掛かることから前回の基板を使ってケースを検討してみました。

 折角プリント基板にして小型化したのでなるべく小さくまとめたいところですが、今回はPC-G850(以降、ポケコンと記す)の下側にカバーを付けた状態でも接続できるように考慮します。
 プリント基板の3Dデータを DesignSparkPCB から取り込み、更に初回の記事で書いたピンヘッダガイドの STL ファイルも取り込んでサイズ合せしながら設計したものが下図になります。ポケコンに接続した際に上側になる部分にはロゴマークと文字を入れてみました。

USBシリアル変換ケース1(CAD画面)


 下図は USB ピンヘッダ側のキャップを外した状態でキャップです。

USBシリアル変換ケース2(CAD画面)


 キャップの固定はネジは使わずはめ込み式で下図のように上下の爪で固定するようにしています。

USBシリアル変換ケース3(CAD画面)


 ケース上面に付けた文字のサイズが小さいので 0.4mm のノズルの FDM 方式の3Dプリンタでは出力が難しいと思います。また、FDM 方式のプリンタで出力すると外観が如何にも試作風なので今回は久々に SLA 方式の3Dプリンタでケース作成にチャレンジしてみたいと思います。

 始めに PETG フィラメントを使って FDM 方式の3Dプリンタで試し印刷をしてみました。下図は側面の写真です。形状が単純なので FDM 方式でも結構綺麗に仕上がっていますね。PETG フィラメントを使用したので強度的にも問題無さそうです。

FDM 方式での試し印刷(側面)


 下図はピンヘッダ面になります。USB コネクタ及びピンガイド部分も問題無いですね。

FDM 方式での試し印刷(ピンヘッダ面)


 下図は SLA 方式でのスライシングソフトである CHITUBOX でスライスする際の画面です。 SLA 方式のスライスではこのような形状のものは斜めにしてスライスするのが一般的ですが、今回はケース面を直接プラットフォーム面においてサポート無しの状態で造形しました。

SLA 方式でのスライシング


 基板にはシリアルデータ送受信状態のモニタ用の LED も実装しているので透明のレジンを使用しました。下図が出力結果です。通常の透明レジンを使用しているので白く濁っている感じですね。

SLA 方式での試し印刷(側面)


 下図はピンヘッダ面です。透明度はそれほど高くなく、プリント基板のシルク印刷文字が読めない状態です。

SLA 方式での試し印刷(ピンヘッダ面)


 クレオの Mr.COLOR UV Cut 光沢(GX112) をエアブラシで吹き付けた後の写真が下図です。若干透明度は高くなっていますがあまり変化ないですね^^;
 何度か重ね塗りすればもっと透明度が上がると思います。文字の刻印を入れているのでコンパウンド等では磨き辛いです。

UV コーティング後 SLA 方式での出力(側面)


 下図がピンヘッダ面です。プリント基板上の文字も相変わらず読めない状態です。

UV コーティング後 SLA 方式での出力(ピンヘッダ面)


 気になる刻印部分の写真が下図です。写真では文字が読みづらいですが、目視ではちゃんと読めます。流石 SLA 方式ですね。

UV コーティング後の刻印部分


 試しに JLCPCB さんの 3D Printing サービスで本ケースの STL ファイル(キャップと本体)で価格を確認したところ送料を含めない価格が
  • White(LEDO 6060 Resin)
     $0.60 / 1個
  • Transparent(8001 Resin) Serface Finish:Yes
     $4.02 / 1個
でした。透明レジンの場合、表面処理が自動的にオンになります(表面処理無しでは透明度は低いと推測される)。


【結論】
 SLA 方式の3Dプリンタで透明レジンを使ったケースの作成について検討してきましたが、手間が掛かった割には思ったようにきれいに仕上がらず、透明度も低い状態でした。またレジンではケースとしての強度も物足りない様に感じます。もっと高価な透明度の高いレジンや ABS ライクなレジンを使えば違う結果が得られる可能性はありますが、なるべく安く仕上げたいのです。
 これらのことから今回開発中の USB シリアル変換のケースは透明のフィラメントを使って FDM 方式の3Dプリンタで作りたいと思います。今回のような「プリント基板上の LED の状態が見えるようにする」という条件が無ければ異なる結論になるかもしれません。


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スキャナーの購入 [購入]

 頻度は少ないのですが重要な提出書類の控えを取りたい時に今までカメラで写していました。また、更に頻度は少なくなりますが紙の資料等をコピーしたい時はコンビニまで行っていました。

 森林を散歩していたら自分の使い方には十分な機能のスキャナーが数千円で販売されていたので色々比較して Canon 製の CanoScan LiDE-400 を ¥8,491 で購入しました。スキャナーの購入は数十年前に手で動かしてスキャンするハンドスキャン式の低解像度(でもカラー)のもの以来です。

購入したスキャナー(CanoScan LiDE-400)


 参考にスペックは次のとおりです。

スキャナー(CanoScan LiDE-400)のスペック


 電源は USB ケーブルから供給されるのでパソコンと USB ケーブルで接続するだけで使えます。また、10°程度までの傾きは複数枚を一度にスキャンする場合でもそれぞれを補正してくれるようです。
 最初にスキャンしたもの(マニュアルの一部)も貼っておきます。下図をクリックするとスキャンした PDF ファイルが開かれます。この PDF には OCR したテキスト情報が埋め込まれていて文字部分をコピペできます。今では当たり前かもしれませんが、職場のコピー機でスキャンした際にこの機能に初めて気が付いた時にはかなり驚いた記憶があります。

スキャンサンプル


 試しにカラー刷りの広告をスキャンしてみましたが、実に綺麗にスキャン出来ました。ページプリンタと組み合わせてカラーコピーもできるようになりました。

 遊びでポケコンをスキャンして見た結果が下図です。下図はスキャンした PDF ファイルの表示をキャプったものですが、元版の PDF ファイルにはボタン等の文字部分のテキストが埋め込まれていました。

ポケコンのスキャン結果


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ポケコン(PC-G850)用小型シリアルケーブルの作成(その2) [ポケコン]

 前回の記事の最後に追記したように USB シリアル変換用のチップも搭載した PC-G850(以降、ポケコンと記す)用のシリアルケーブル作成に興味が沸いてきたので検討してみました。
 まずは変換チップを選定ですが、秋月さんで販売しているものの中から 10ピンで MSOP パッケージの CH340E を使ってみることにしました。
 選択理由は
  1. ピン数が少なく、RTS/,CTS/信号に対応している
  2. 値段が他の物より安い
  3. 他の物より小型のパッケージである(ピン間隔が 0.5mm)
です。最後に書いたピン間隔は今まで未体験の狭さで若干心配ですがチャレンジしてみたいと思います。最初に作成したフットプリントはピン部分のパターンの隙間が狭過ぎてフットプリント自体がデザインルールチェックに引っかかったのでフットプリントを細く修正しましたw
 下図が今回作成した回路です。CH340 を使ったポケコン用の回路をネットで探しましたが直ぐには見つからなかったのでデータシートに記載されている回路を参考にして作りました。送受信モニタ用の LED も付けました。インバータでは無く NAND を使ったのは、秋月さん価格が NAND の方が安かったからです。前回の検討内容も反映して、IC への給電は USB 側から行うようにしました。

USBシリアル変換チップ使用の回路

★追記 2023/12/29 {
 ポケコンに装着していない状態では2カ所で NAND ゲートの入力が解放状態になりますが使用している TC74AC00FT では入力部に静電破壊から素子を保護するダイオードが付加されています。
}

 下図がグランドベタ化前のパターンです。青がボトム面、赤がトップ面になります。緑色の部分はグランドです。

USBシリアル変換基板パターン(グランドベタ化前)


 下図がグランドベタ化後のボトム面のパターンです。緑の部分はグランドです。右端が USB Mini-Bコネクタで左端が送受信モニタ用の LDE です。ポケコンに実装した状態では LED が手前側になります。

USBシリアル変換基板パターン(ボトム面)


 グランドベタ化後のトップ面のパターンが下図になります。ピンヘッダの下に空き地がありますが、ここに製造番号の記載を誘導しています。

USBシリアル変換基板パターン(トップ面)


 下図は3D表示したボトム面で部品数は少ないのですが SMD ディバイスを全てボトム面に実装したので少し込み入っています。

USBシリアル変換基板の3D表示(ボトム面)


 トップ面の3D表示が下図です。実装部品はピンヘッダのみなのでスカスカです。

USBシリアル変換基板の3D表示(トップ面)



★追記 2023/12/07
 今回は CH340E のフットプリントを自前で作成したのでプリントアウトしたパターンと実物を突合してみました。問題無さそうですね。プリント基板を製造依頼しようと思います。

フットプリントのチェック



★追記 2023/12/18
 プリント基板が出来上がったので部品実装し、確認のために撮影した写真が下図です。0.5mm ピッチの CH340E の半田付けも上手く出来ているようです。

部品実装後の確認写真


 動作確認した結果、残念ながら動作しませんでしたorz
 今回新規に作成した 74HC00 のフットプリントでピン番号のアサインが間違っている箇所があり、修正して製造依頼しました。


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小型ミシン(Cute)の修理 [修理]

 9年前に購入したおもちゃのような小さなミシンを久々に使ってみました。AC アダプタとフットペダルが付いて2千円ちょっとでした。

2014年5月に購入した小型ミシン(Cute)


 しかし、いざ電源を入れてみると動きがスムーズでは無く周期的に引っかかる感じだったので分解してみました。中を覗いてみるとその構造に圧倒されました。すごぃ・・・
 構造もさることながら AC アダプタとフットペダルまでついて2千円というのもすごいですね。

分解時の様子


 中の部品を確認するとギアが割れていて割れた部分の歯の間隔が広いせいで受け側のギアがその箇所で引っかかる状態でした。

破損したギア


 幸いにも大きめで低速回転のギアだったので3Dプリンタで作ってみることにしました。現物を採寸し、CAD入力したものが下図です。

CADで設計したギア


 下の写真は黒色の PETG フィラメントで出力したギア(右側)と破損したギア(左側)です。大きめのギアなので 0.4mm のノズルでも問題ありませんでした。また、PETG なので元々のギアと比較して強度的にも大丈夫そうです。

破損したギア(白)と作成したギア(黒)


 作成したギアに入れ替えた後は動きもスムーズになりました^^

ギアの交換後


 組み立ててみたところ、下糸が全く出てきません。構造を確認したところ、下糸の部分にある上糸を引っ掛ける機構(釜)と針の上下運動とのタイミング調整が必要なことが判り、ネットで探したところ、「ジャガイモの工具箱」ブログの「マクロスキュートミシン改造」の記事に有用な情報があるのを見つけました。先人の情報公開に感謝です。

 釜の爪の位置調整は上記の記事の情報通りに針が最も降りた時点で下図のように調整しました。この位置から前後のギアの歯に入れた場合も評価しましたが、この位置が最も動作が良好でした。

釜の爪の調整位置


 上記の記事には電源部にコンデンサを追加することでモーターへの瞬間的な負荷に対する耐性が増すということも書いてあったので、手持ちの 16V 1000uF の電解コンデンサを追加しました。コンデンサはタイラップで固定していて、コンデンサを締め付けるのは良くないので納豆ケースから切り取った帯を巻いた上でタイラップで固定しています。配線はギアに絡まないようにホットボンドで固定しました。

追加コンデンサ実装後の状態


 しかし、時々縫い目に下糸が絡まないことがあり(この症状は以前にもあったが頻度が増した)、本調子ではないようです・・


★追記 2023/12/02
 針を固定し直したり何度も試行錯誤しているうちに調子が戻りました^^
 何が原因だったかは明確ではないですが、今まで上記の分解写真の右下の大きなギアでタイミング調整していましたが、今回交換したギアとポールの逆側のギアとの位相差(1/3ギア=360/9/3°程度ずれている)が原因である可能性があります。針の右側には釜の爪が通るくぼみがあるので針が一番下から少し上昇した時にそのくぼみに爪が入るようにするといいようです。

針と釜の爪との位置関係


 戻し縫いと数種類の縫い目に対応したもう少し高級な玩具ミシンが Amazon で5千円弱で買えるのでもう少しでポチリそうになりましたが復活して良かった。因みに AliExpress で同様のものが円安などの影響で7千円以上で円安前に仕入れた Amazon 業者との値段の逆転(AliExpressの方が高い)が発生しているようです。
 ミシンの調子が復活すれば裾上げもあっという間に完了です。コンデンサ追加の効果かは判りませんが、継ぎ目のところもミシンで走破できました。

裾上げ例(裏側から見た様子)



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