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名張市つつじが丘おもちゃ病院

三重県名張市つつじが丘でおもちゃの病院を開院しています。年中無休で修理は無料、部品代のみ実費です。おもちゃの修理依頼は tutuji@cb4.so-net.ne.jp へメールにてご連絡下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。このブログにはおもちゃ等の修理事例やツール製作などを載せていきます。故障診断や修理方法の改善等、ご意見をお寄せ下さい。

目次

当ブログ記事の目次は こちら
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  1. 2037/12/31(木) 23:00:00|
  2. おもちゃ病院
  3. | コメント:1

名張市つつじが丘おもちゃ病院のご案内

三重県名張市つつじが丘おもちゃ病院を開院しています。

【ご案内】
ラジコンプラレールぬいぐるみゲームなど子どものおもちゃ無料で修理 します。

ただし、下記のおもちゃは対象外です。
・火が出る、弾丸が飛ぶ、浮き輪など事故の恐れがあるもの
・骨董品や工芸品などのおもちゃ以外の価値のあるもの
・特定小電力無線やPSE対象製品など法規制のあるもの
・転売目的や有償サービスなどの商用利用

部品交換が必要な場合は相談の上で実費負担をお願いすることがあります。
メーカー修理ではありませんので、完全に治らない場合や修理の過程で症状が悪化したり、傷が付いたりする場合もございます。逆にメーカーが修理に応じないものも扱います。
当病院では、子どもの目の前で作業を行い、修理の過程を見て貰います。おもちゃの修理を通して子どもの科学心を育むことが狙いです。
修理時間が概ね1時間を超える場合はお預かりして修理することがあります。
事前確認事項に同意をいただいた上で修理をお引き受け致します。

年中無休。 ご利用は下記メールアドレスへ診察の申込みを送って下さい。
おもちゃの症状とご来院の希望日時を2~3挙げてメールにご記入下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。

E-mail: tutuji@cb4.so-net.ne.jp
TEL: 090-5534-6494 (代表 大泉)
場所: 名張市つつじが丘南3番町129
駐車場有り



事前確認事項
1.修理は、申込者のご指摘の症状に対して復旧・改善するものであり、製造時の機能・性能を完全に回復するものではありません。
2.必ずしも申込者のご依頼内容にお応えできるものではありません。故障の状態や内容により修理できない場合があります。
3.修理中におもちゃが傷付いたり、故障の状況が悪化してしまうことがありますので、あらかじめご了承下さい。その結果、生じた損害については当方では責任を負いません。
4.修理の依頼を受けたおもちゃがメーカー保証期間内であっても、メーカー保証やサポートを受けることができなくなる場合がありますのでご了承下さい。
5.修理後の保証は致し兼ねますので、不具合がありましたら再度修理を依頼して下さい。
6.修理したおもちゃを使用したことにより如何なる損害が生じても責任を負いませんので、安全性や他のものに損害が及ばないように注意して遊んで下さい。
7.預かり修理となった場合、お預かりしたおもちゃの配送は行っておりませんので、ご案内する日時にお引取りに来て下さい。3ヶ月以上お引取りの無い場合は廃棄させていただきますのでご了承下さい。また、申し込み時に示された連絡先に連絡が取れない場合も同様とさせていただきます。


各地のおもちゃ病院、おもちゃドクター様へのサービスのご案内
名張市つつじが丘おもちゃ病院では、他のおもちゃ病院やおもちゃドクター様向けに 「故障したICやマイコンの代替品をお作りするサービス」 を提供しています。詳細は こちら をご覧下さい。

このブログの記事に該当するおもちゃには、記事内で公開しているファームウェアをそのまま利用していただけます。しかし、古いデバイスより最新のデバイスの方が高機能、高性能、且つ廉価ですし、ファームウェアも改善を進めていますので、最新のデバイスとファームウェアを使うのがよいと思います。移植についてのご相談も賜りますので、ご連絡下さい。
  1. 2037/12/31(木) 00:00:00|
  2. おもちゃ病院
  3. | コメント:9

PIC電子オルゴールで16F1503と12F1501のサンプルプロジェクトを追加

PIC電子オルゴールテストベンチ

【前振り】
PIC電子オルゴールで大容量SPIフラッシュをサポートしたことで、今後はオルゴール演奏しないPIC電子オルゴールの応用が進むと思う。

おもちゃでの音楽演奏は音声再生が使われているが、音声再生はメモリが嵩張るため汎用の部品で換装するとコスト高になってしまう。そこで、メモリが少なくて済むオルゴール演奏で代替すると言うのが元々の発想だった。ところが、近頃は大容量SPIフラッシュメモリが廉価に入手でき、本来の音声再生で換装することができるようになって、もはやオルゴール演奏で代替する必要が無くなった。

オルゴール演奏は音符データから演奏音の波形を生成するのにCPUを大喰いするので、PIC電子オルゴールはFoscが32MHz以上のデバイスをターゲットにしていた。しかし、音声再生はCPU負荷が軽いので16MHzのデバイスでも実行が可能である。

それで、より廉価な16F1503(@80円2018年秋月)でPIC電子オルゴールのサンプルプロジェクトを作った。なお、オルゴール演奏はできない。ついでに弟の12F1501のサンプルも作った。

【設計】
Foscが16MHzなので、PWM分解能が10ビットではPWM周期が64usになってしまう。それで、PWM分解能を9ビットにしてPWM周期を32usにする。PR2には128を設定して、PWMデューティレジスタ上位と下位には8ビットPCMデータを上位7ビットと下位1ビットに分けて設定する。

問題はデバイス個別の処理をどのようにインプリメントするかだ。orgelエンジンにはデバイス個別の処理を書くべきではない。そこで、orgelエンジンでは8ビットPCMデータをPWMデューティレジスタにそのまま設定し、TMR2割り込み処理のコールバック関数で1ビット右シフトをすることにした。それで、orgelエンジンは普遍的な処理のみに留めることができる。

16F1503にはPPS機能が無いので、MSSPモジュールのピン割当てを既存のテストベンチに合わせることができず、SPI通信はソフト実装とした。それでも音声再生でアンダーランは発生していない。

とはいえ、16F1503の内部プルアップ機能はポートAにしかないため、ポートAはアプリケーションで使用できるように残しておきたいこともある。それで、内蔵SPIモジュールを使用することも、#defineの宣言を変更することで可能とする。

【接続図】
既存のテストベンチの接続図を示す。16F1503の記載がないが、ピン割当てを共通にしている。

PIC電子オルゴールVer5_7で大容量SPIフラッシュメモリ(W25Q64)をサポート接続図
PWM出力は正論理がRC3、負論理がRC5に出る。
オートパワーオフ後のWakeUpトリガはRA3の立下りになっている。

【ダウンロード】
設計資料と開発プロジェクトは ここから ダウンロードできる。

追加したサンプルプロジェクトは以下である。
orgel5_7\onsei_PIC1503_SPI.X
orgel5_7\onsei_PIC1501_SPI.X

16F1503で内蔵SPIモジュールを使用する場合は #define SPI_SOFT を無効にする。
  1. 2018/12/08(土) 15:51:09|
  2. 電子オルゴール+音声
  3. | コメント:0

アンパンマンことばずかんDXの修理(センサー内にごみ混入)

1.患者
アンパンマンことばずかんDX
アンパンマンことばずかんDX(センサー内ごみ)外観「

2.症状
①電源オンでオープニングメッセージは喋るが、絵にタッチしても反応しない。

3.診察
①ケータイのカメラでペン先の奥を覗いたら、赤外線LEDは発光している。

②シリアルEEPRPM「24C02B」(U4)のVccは3.3Vとなっていて、オフされない。イメージセンサーは生きているとイメージプロセッサは判定しているようだ。

(イメージセンサーが応答を返さないと、イメージプロセッサはイメージセンサのVccをオフしてしまう。イメージセンサーのVccはシリアルEEPRPM「24C02B」(U4)のVccと共通である。)

③イメージセンサーの信号線を観測したところ、SEN_CLK、SEN_CMD、SEN_SD0、SEN_SD1ともに信号波形が観測され、センサーは動いているようだ。しかし、ドットコードを読ませても波形に動きは現れない。

④光学系を含む撮像側の不良と思われる。

(イメージセンサー~イメージプロセッサ間のインタフェースは正常動作していると判断できる。)

⑤センサーの黒色のハウジングを切開したところ、下記画像にあるごみが出てきた。触感は固いプラスチックで、ドリルの切子のように見える。これが撮像の邪魔をしていたと思われる。
アンパンマンことばずかんDX(センサー内ごみ)ごみ

⑥ハウジングの切開部分をホットボンドで埋め戻してタッチペンを組み戻し、ドットコードを読ませると正常に反応し、お喋りした。

4.治療
①診察の過程で、センサーハウジング内のごみを除去したことで復旧した。
  1. 2018/11/29(木) 15:59:45|
  2. メカ修理
  3. | コメント:0

ミミクリーペットの修理(ATtiny13A+W25Q16でボイスレコーダー・チェンジャー換装)

ミミクリーペット3(ボイスレコーダー・チェンジャー換装)外観

【前振り】
ミミクリーペットのボイスレコーダー・チェンジャーのマイコン換装は何度も行っていて、その都度改善を施してきている。
今回はマイコンにATtiny13A(@50円2018年11月秋月)、メモリはW25Q16(@約20円2018年11月AliExpress最安店)を採用してコスト低減を図った。
IRLML6344もAliExpess最安店で@約5円で調達でき、部品代は総額で100円程度になっている。これならコスト面で躊躇することなくミミクリの修理ができるだろう。

この記事は、先日の 「ミミクリ擬きのくまの修理」 をバーチャルに再現した形で構成している。


【設計】
・SPIフラッシュメモリ
これまでは音声データを記録するメモリとしてI2Cフラッシュメモリを使っていたが、AliExpressでもI2Cフラッシュメモリは安くはないので、今回は廉価に調達できるSPIフラッシュメモリを使った。

・ポート
SPIインタフェースは信号線がSCK、MOSI、MISO、SSの4本が必要であり、これに音声入力(ADC)と音声出力(PWM)を加えると全部で6本になる。ATtiny13Aのポートがすべて塞がってしまうので、モーター制御のポートを割当てることができない。

コスト低減を図るためにATtiny13Aを採用しているので、他のピン数の多いマイコンに替えることはナンセンスだ。

そこで、音声出力(PWM)の信号を兼用してモーター制御を行うこととする。

・ボイスレコーダー・チェンジャー
その仕掛けは従来と全く同じだ。

4kspsで録音し、8kspsで再生することでボイスチェンジする。
短時間(数10ms)単位で2回繰り返して再生することで、喋るスピードは元と同じにする。

・メモリの使い方
W25Q16の容量は16Mビットあり、524秒間の録音再生が可能になる。しかし、ミミクリのおもちゃとしてはそこまで長い記録時間は不要なので、1回の記録をブロック消去の単位である64kバイトに留めて、16秒間とする。
32個のブロックを順に使用することで、フラッシュメモリの寿命を32倍に伸ばすことができる。

W25Q16のチップ消去時間は最大10秒を要する。それは、録音再生を実行後は次の録音開始までに10秒間待たされることを意味する。これではミミクリのおもちゃにならない。ブロック消去時間は最大1秒であり、許容範囲だ。これが1回の記録を1ブロックに留めるもう一つの理由だ。

・電源
ATtiny13Aの動作電圧は2.7~5.5V@10MHz、W25Q16は2.7~3.6Vであるが、実力は2.2Vでも安定動作した。
最大電圧は超えられないので、電池2本での使用となる。電池3本で応用する場合は、マイコン系の電源供給に3.3Vのレギュレータを設置する必要がある。

IRLML6344はVGSが1.7Vでオンするので、電源電圧が2.2Vでも十分に電圧マージンがとれる。


【回路図と配線図】
ミミクリーペット4(ボイスレコーダー・チェンジャー換装)回路図
・モーター制御のILML6344のゲート入力容量は650pFあり、1MΩとの時定数は650usとなる。PWM周期の32usに比較して十分に長く、モーターを連続駆動できている。

・前段の2SA1586のIcboは最大0.1uAで、1MΩに対して0.1Vの電圧が発生するが、ILML6344のVgs(th)の最小値0.5Vに対して十分に小さい。

・ISPを可能とするため、PB5とマイクアンプ間に2.2kΩを挿入している。また、ISP実行時には大容量の電源パスコンを切り離せるようにしている。ファームウェアの書き換えを行わない場合やATtiny13Aをソケット実装するなど、ISPを実施しないのであればこれらの対応は不要である。

ミミクリーペット4(ボイスレコーダー・チェンジャー換装)配線図


【実装】
以下の実装例はファームウェアの開発ベンチとして作ったもので、ISPを可能とするための対応を施した上で、更にICソケットも使っている。実際のミミクリの換装基板ととして作る場合にはそれらは必須ではない。ミミクリ内の収容スペースが小さい場合はICソケットを使えない場合もある。
大容量のケミコンはジャンク部品を利用したため大柄なものになっているが、最近の部品ではかなり小さくなっている。
ミミクリーペット4(ボイスレコーダー・チェンジャー換装)基板1表
ミミクリーペット4(ボイスレコーダー・チェンジャー換装)基板2
ミミクリーペット4(ボイスレコーダー・チェンジャー換装)基板3
ミミクリーペット4(ボイスレコーダー・チェンジャー換装)基板4


【ファームウェア】
ファームウェアの設計資料と開発プロジェクトは ここから ダウンロードできる。

ファームウェアの説明およびヒューズビット設定やキャリブレーションなどの動作環境はソースコード中のコメントに記述している。

開発環境は AtmeStudio7
ソリューションは MIMIKURI4\MIMIKURI4_tiny13A\MIMIKURI4_tiny13A.atsln

【デモ動画】
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  1. 2018/11/26(月) 10:07:44|
  2. マイコン換装
  3. | コメント:0
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プロフィール

大泉茂幸

Author:大泉茂幸
名張市つつじが丘おもちゃ病院
名張市つつじが丘南3番町129
tutuji@cb4.so-net.ne.jp
090-5534-6494
連絡は上記のメール、またはSMSでお願いします。

子どもの頃から趣味は電子工作一筋でやってきました。理科離れが進む中で科学技術に興味を持つ子どもが少しでも増えて行くことを願って、子ども達に電子工作の活動の場を提供しています。

1981年からおもちゃ病院の活動を始め、2014年に三重県名張市への移住を機に「つつじが丘おもちゃ病院」を開院しました。自分でおもちゃを設計し製作する【おもちゃ工房】と、マイコンを応用した電子工作を楽しむ【マイコンクラブ】も併設しています。新規参加メンバーを募集しています。

当ブログで公開している技術情報や成果物の複製、改変および再配布はフリーです。読者様のおもちゃ病院活動のお役に立てば幸いです。ご利用いただいた結果や感想等を記事へのコメントやメールでフィードバックしていただけると有難いです。なお、公開ファイルは最新版を載せているので、古い記事の内容から変わっている場合があります。

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