CHANCS製DCモーター「JS50」の動作確認。
前回のタミヤ製DCモーター動作実験では、クランクが動作しなかった。タミヤ製DCモーターのトルクは410[gfcm]、設計したクランクのストロークは5cmであるため、有効な力は80gfである。
これに加えて、自作クランクケースの損失もあることを考えると、トルク不足であると考えた。
また、使用用途から、高速モーターを用いるのではなく、はじめから低速モーターを選定してよいと考えたので、今回の低速高トルクDCモーターを購入してみた。
DCモーター JS50
＜仕様＞
DC 12V 150RPM トルク 4[kgcm]
無負荷状態で、DC12Vを印加。
回った。しかもとても静か。（動画は3Dプリンタのファンの音が入っているが、モーターの音は耳を澄ませないと聞こえない程度）
クランクケースを改良し、JS50を搭載して動作試験を行う。
ブラシ付きDCモーターで、使用感もよく使いやすい。
本体と軸にも穴が開いているので、DIYしやすく良いと思う。
心拍センサーを用いて心拍数をモニタリングする。それにあたり、心拍センサーの回路図を確認、挙動について理解する。
ハートのいかにも心臓の鼓動を検知しそうな感じ。中央にはLED？がある。3本の端子が出ている。
裏はこんな感じ。さっぱりわからない。
回路図はこちら。
当方、回路図に関する知識がほとんどないため、このレベルですら全然わからない。。。
わかる人にとっては退屈な内容となるのでご容赦ください。
当研究所の秀才助手(ChatGPT)に助けてもらいながら、素人ながら整理してみる。
2.2μFのコンデンサ。
電源の揺れを抑えるためのコンデンサで、センサーが拾う微弱な電流を安定させる役割がある。
LED、光るやつ。
ここのLEDは、
LEDが皮膚（指とか）を照らす
血管の中の血液量が ドクン（多い） スカスカ（少ない） で変わる
血液は光を吸収する性質がある
反射して戻ってくる光が周期的に変わる
それを受光素子が拾う
っていう流れのセンサーとしての役割。
D1:ダイオードの1個目(通し番号)
KB:Knob(ノブ)調整つまみ。設計者の調整ポイントってメモ書き。
SM:センサーモジュール。センサー部分ですって意味。
RevMnt:Reverse Mount（逆向き実装）LEDを逆向きにつけるから気をつけろよって意味。
電流を制限して、LED（D1）への過電流を防止している。
ノイズを減らす役割もある。
これは光センサー。この回路における、メインの役割部分。
Vcc:電源のプラス側
GND:電源のマイナス側、電圧の基準点。
OUT:センサの出力。血液の反射光の揺らぎを、電圧として出力する。
Nc:No Connect（接続しない）
ダイオード。センサーへの電流の逆流を防いでいる。
ダイオード（英: diode）は整流作用（電流を一定方向にしか流さない作用）を持つ電子素子である。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89
これらは、ローパスフィルタとして機能していたり、ノイズ除去や安定化を行っている部分らしいけど、細かくは理解できず。
ひとまず、U1のOUT（出力）から、オペアンプに入る前に調整しているイメージを持った。
センサーで受け取った微弱な信号を、増幅する装置。
Vin＋：センサー信号の入力。基準にする電圧。（非反転入力）
Vin－：センサー信号の比較対象（反転入力）
Vout:比較結果の出力。心拍データが出てくる。
Vdd:電源＋。OPAMPの電源。
Vss:GND。電源のマイナス側。基準のゼロV
↓参考
https://www.ablic.com/jp/semicon/products/analog/opamp/intro/回路全体の入り口と出口。
＋V：電源＋
OUT：信号の出口。Arduinoなどに接続する。
GND：電源－
ひとつひとつひも解いていくと、理解できた気がする。
センサー部で検出した血液の揺らぎを、回路内で増幅し、出力している。
回路図は、何も知らない状態ではしり込みしてしまうが、知ってしまえばなんてことないことが書いてある。
個人レベルのDIYでの電源供給のため、DCDCコンバータ「V1187」を購入し、動作確認を行った。
・iPhone用USB電源タップ
１００Vコンセントから、iPhone用アダプタ（白色）でDC5Vを取り出し、コンバータを接続。
画面表示と、モーターが回転することを確認した。
安定化電源などは高価かつ場所をとるため、個人レベルのDIYではこのコンバータで十分すぎると思う。
つまみを回せば1.5Vから24Vまで調整可能。
画面表示横のボタンでON/OFFの切り替えもでき、機能は十分であった。
CADを用いて専用ケースを設計した。
表面の表示を色分けして出力したかったのだが、スライサーソフトであるBambuStudioに読み込むと、オブジェクトの1層目が空とのエラーが出て、うまくできない。
原因の解明には至らず、継続確認必要。
文字印字面は、くぼませてひとまず作成。
きれいにできた。十分満足。
安価かつ使いやすいコンバータ。これから多用していく。
DCモーターの制御に使用しようと思っているが、少し動かすぐらいならPWM制御ではなく、こちらの電源を回せば十分かもしれない。
波形が出ていかにもな画面を表示するマッドサイエンティスト必携アイテム。
でも普通、数万円するオシロスコープはおもちゃには高すぎる。
しかし、アマゾンで格安のオシロスコープ（DSO１３８）を購入したので、動作確認をしていく。
基盤剥き出しの感じが逆にかっこいい。組み立て済みで安心。
本体とプローブはついているが、右上の電源ケーブルはついていないので、別途用意した。DC９Vの変換ケーブル。
赤のクリップ部分がテスト波形が出ており、そこにつなぐことで1kHzの波形が表示された。
詳しい説明は、倹約DIY様のYouTubeを見ながら操作。
基盤剥き出しは心もとないので、ケースを３Dプリンタで製作。
Makerworldに先人が作ったケースがあったので、そちらを拝借した。
ケースで保護しつつ、基盤の様子も見えたほうがかっこいいので、管理上よいので、半透明PLAを使用した。
３DプリンタはBambuLabA1を使用しているが、AMSは所持していないので、本来多色印刷不可である。
しかし、今回のような表面の文字だけ色を変えるようなことは手動で対応可能。やり方は別途まとめておきたい。
裏面に、M3×20タッピングねじで固定。
アセンブリガイドもあったが、英語だったので自力で組み立てた。
ケースに入れると一気に愛着がわく。
半透明PLAだが、思ったより中身が見えない。
もっと薄くしないと中身までは見えないようだ。
格安で手に入れたオシロスコープ。開発に活躍してもらいたい。
今のところ、使用用途は思いつかないが。