棒テンプ時計の精度アップ Ver3

メーカーフェア東京2018に出展しました。ご来場の皆様ありがとうございました。


Ver2（リンクはこちら）では糸の長さ調整をリニアサーボで行っていましたが、動作音が大きいのと、故障しやすいことから、ステップモーターに変更しました。

写真です。ステップモーターのねじのストロークは約17mmです。

ステップモーターのドライバーとしては、TIのDRV8834を載せたPololuのボードを使用しました。電流制限があまり小電流にならないので、ENABLE端子をSTEP端子と接続して、パルスの無いときは電流を流さないようにしています。
回路図です。

3日ほど連続で動かして、誤差は+/-10秒に入っています。下の写真が直近8時間のデータで、青い線が誤差（左目盛り、単位秒）、赤い線が制御出力の相対値のグラフです。

棒テンプ時計の精度アップ ー Gyro Sensor version

メーカーフェア2017で木楽らぼのブースに足を運んでくださった方々、ありがとうございました。また、改良のアイデアをくださった方がたにも感謝いたします。今後の開発に生かしたいと思います。同様の原理は振り子時計にも応用可能ですので、挑戦してみたいと思います。

テンプの回転検出のために磁気センサを使っていたのですが、ビッグサイトのメーカーフェア会場ではなぜか地磁気をうまく検出できず、急きょジャイロセンサに変更しました。





回路図です。

ソースコードです。ジャイロと磁気センサを#defineで切り替えられるようにしました。

最初の投稿はこちら

棒テンプ時計の精度アップの試み

メーカーフェア東京2017で展示しました


棒テンプ時計というのは、下の写真のように、時計上部にある、水平に回転するテンプの往復周期に基づいて時を刻む時計です。動力源はおもりです。摩擦や、加工精度、温度、湿度などの影響で一日に十分から数十分の誤差が生じ、それが累積していくので、実用には耐えるとは言えません。

今回は、この棒テンプに取り付けて、慣性モーメントを増減させることにより、テンプの往復周期を一定に保つ仕掛けを作ってみました。まずは全体像です。電源は単四Ni-MHを2本です。



本体正面です。左の黒い基板が地磁気センサー、中央が液晶、下にあるのがねじ付きステップモーターです。黒い球状のものがおもり（釣り用のもの）で、これが左右に移動します。

次に背面です。小さい緑色の基板がモータードライバ、見えにくいですがピンク色の基板がGR-KURUMI、右の黒い基板が磁気センサーです。

時計に本装置を取り付けた状態です。写真では地磁気センサーの代わりにジャイロセンサーがついています。どちらでも可能ですが、磁気センサーのほうが消費電力が小さいようです。

動作原理は、地磁気センサーでテンプの回転を検出し、その周期をリアルタイムクロックで計測します。誤差がある程度以上大きくなった場合に、ステップモーターで小さなおもりを左右に動かし、テンプの慣性モーメントを調整して、誤差を解消します。一週間程度動かして、誤差は+/-約1分程度で十分に実用になります。現状では、電池の寿命が約１ヶ月ですが、さらに低消費電力化を検討中です。

紹介ビデオです。

回路図です。

ソースコードはこちら（別ウィンドウで開きます）

ジャイロセンサーバージョンはこちら

最終更新 2017/8/7

COTTON虫Ver2

以前バイブレータ用DCモーターでCOTTON虫を作りましたが、今回はステッピングモーターを使ってみました。ドライバーとしてDRV8835を使いました。さすがにボタン電池では動かせなかったので、LiPo電池を使っています。センサーはフレキシブルにして、下向きでライントレース、前向きで障害物検知に使えるようにしてあります。先日のルネサスナイト10で発表しました。

動作のデモです。

ライントレースです。

回路図です。

スケッチはこちら（別ウィンドウが開きます）。100μsecごとの割り込みで、ステップモーターの制御をしています。GR-COTTOＮのD2に接続されているスイッチが押されていなければデモモード、押されていればライントレースモードになります。