最終更新: 2018/11/25(Sun)16:53

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アナログタコメータをつくる(4) 3Dモデリングと回路の作成

ステッピングモータとその駆動方法が決まったので、お待ちかねの 3D モデリングです。あ、お待ちかねなのは自分ですよ念のため。

後づけのメータって、砲弾型のハウジングに入っててダッシュボードの上に無理付けしたりするもんですが、激しく主張するのはどーも好きじゃないので、おや、純正オプションにこんなのあったっけ的な感じにしたいです。

★ドライバー視点 ★メータ周り
HA36S 無印メガネアルトのメータ周りはこんなふうになってます。スピードメータの針の基部に黒い円形のところがあります。走り方によって円の縁が緑青白に光ります。だいたい φ60 くらい。そもそもデッドスペースなのでここにぴったり合うような感じにしましょう。
って、ググったら結構同じことをしている人がいらっしゃいますね。皆考えることは同じかwww

★モデリング
モータの大きさとメータの外径が決まれば話は早いです。さくっとモデリング。って割には手数が多いですねww
文字盤はイラストレータで描いて SVG でインポートしました。便利です Fusion360。
モータの周りの空間に LED を仕込んで裏から文字盤を照らします。針自体は透明樹脂で根元の LED から光を導く方式。
当初は LCD 側に内蔵する予定だった制御部もメータに入れる必要があります。 Arduino は Pro Mini というのがサイズ的に良さそう。I/O も十分余裕があります。将来 LCD を増設する際も I2C が使えます。

★分解図
こんなアニメーションも簡単に作れちゃいます。すごいぞ Fusion360。

★Arduino Pro Mini
買いました Arduino Pro Mini。ちっちゃいなぁ。書き込み用に5VのUSB-シリアル変換基板も調達。簡単なスケッチを書き込んで動作確認OK。昨年末に買ったときは送料無料で USD1.5 でした。今はちょっと値上げしてるかな。

★プリント中
ガワをプリント。単純な形なのでまあまあの出来栄え。とはいえ、形状が急変するところはヒケたりしてます。インジェクションと同じ。

続いて照明の試作。針の発光から。

★透明な小物入れ
写真は百均で調達した小物入れです。日本製とな。材質は PS で厚みは 2mm 強。綺麗にできてますが抜き勾配やヒケなど型物特有のくせがあります。

★ヒートカッター
ヒートナイフとPカッターで切り出しヤスリ掛けして整形。ペーパー掛けして最後はコンパウンドで磨き倒します。
裏側にだけクレオスのシャインレッドを筆塗りしておきます。

★針の根元
針の基部は 3D プリンタで出力。内側は光を反射するようにアルミテープを貼り付け。

★針発光テスト
針と組み合わせて発光テスト。
まあいいんじゃないでしょうかね。想像していたよりはちゃんと光ってます。
このときはたくさん在庫しているφ5砲弾型の LED を使いました。たぶんこれをつくったときの残り物です。

★LED の加工
砲弾型 LED をそのまま仕込むにはスペースが辛いので、透明ポリカのレンズ部を切ったり削ったりして薄くしました。が、削り込むと構造的に弱くなるようで失敗の連続。うまくいったものもハンダ付けの熱で光らなくなったりしてダメ。更に切れないピラニアンソーで手をざっくりと切ってしまったりで意気消沈。切れない刃物は危ないです。

気分転換に文字盤の照明を試作します。

★ベース板 ★はめ込んだところ
モータを取り付けるベース板はタミヤの 1mm プラバンです。サークルカッターで円を切り抜き、本体の内側にぴったりと合うように整形。このオルファのサークルカッターは35年ものかな。替え刃を買ったことがないくらい稼働率は低いものの、ないとできないことも多いです。
切り出したら図面を見ながらケガいて穴開けしモータ裏面のボスをはめ込んでモータを固定します。

★9SMD & 1LED BOX ライト ★SMD LED
照明用の LED は、百均のライトに入っていた SMD を使うつもりでした。ですが、外すのが難しくて諦め。LED 自体を溶かしちゃったり、うまく外したつもりでも通電すると光らなかったり。

★砲弾型 LED ★裏面
100個単位で在庫してる手持ちの砲弾型φ3を配置してみました。
最初からわかってましたが、照射角が小さいので光が拡散せず、光ムラが激しいです。モータ側でなくて裏側に配線がいっちゃうのも厳しい。こりゃダメです。

しゃーない、赤と白の LED は SMD を手配しよう。Aliだとまた2週間待たされるなぁなどといった趣旨をツイートしたところ、フォロワさんに Yahoo!ショッピングのお店を紹介してもらいました。ありがたや。

★SMD LED 白20個 赤10個
一個4円です。送料も定形外郵便なので安い。
データシートがないのでもろもろ不明ですが、今回の用途的には 30mA も流せば十分明るいです。素晴らしい。
ちなみに商品説明によると最大 150mA 流せるらしいです。

★LED 配置
ベース板のモータ側に実装。スズメッキ線をくるんと丸めて並列に5ケ配置しました。針用の赤はエナメル線で出力軸のすぐ際に配線。

★発光テスト
0.3mm プラバンで仮の文字盤をつくって点灯テスト。あー、いいんじゃないスかね。

★制御基板の配線
ベース板のモータの裏側に回路を作り込みます。ヤフオクで買った Cds も配置。周囲の光量を取り込みます。
スケッチの書き換えのときは TX/RX から OBD2 スキャナを切り離さないといけないのでそこだけコネクタ化。
あと、白 LED のドライブは Arduino から直接できないのでトランジスタを使いました。

★回路図
回路図です。Arduino から見ると、

ELM327との通信 (TX/RX) … (2)
ステッピングモータ用出力 … (4)
バックライト LED (アナログ出力) … (1)
Cds (アナログ入力) … (1)

というような構成です。針の照明は特に制御なしで常時点灯。
各抵抗の定数は手持ち品の兼ね合いと実験的手法で決定しました。
本当はモータの逆起電力を逃がすためのダイオードが必要ですが、面倒なのでつけませんでした(おい

長くなりましたので続きは次回。もうすぐ完成かな。

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