ちょっとTea Time!? GWなので工作しましょう!(電源BOX) 2023.4.30

とあるモノを作りたいとおもって、だいぶ前に部品は集めていたのですが、
部品を集めただけで、腰がなかなか上がりませんでした。GWですので
作ってみましょう。 それに、GWはすこし天気が良くないようなのでお籠りです。

さて、何ができあるがでしょうか?

ケース作りから

大きなケースではなくて、どちらかといえば長細いケースが必要なのですが買うのも勿体ないので
端材をつかって作成です。
 パネルはアンプ更新1号機のパネルの残材をつかいました。 これなら300×60mm程度の板材がとれそうです。
L字になっているのでアルミ用の砥石をつけたグラインダで深く溝を彫ったら、あとは何回か曲げて切断です。
最初はジグソーをつかおうかと思いましたが、ジグソーだと工具が板に?みこんだら、簡単にアルミ板が
曲がってしまうので、今回は慎重にと思ってグラインダを使用です。 でも、アルミってねばいので、ほんとなかなか
切れません。鉄の方が簡単に切れちゃいます。
粗寸法で切ったあとは、いつものCNCで端面を整えます。 加工したあとはエッジがたって綺麗なのですが、
取り扱い注意です。 手などを切っちゃいますからね〜.

アルミ板の端材があったので、これからパネルを切り出しましょう。


切断にはアルミ用の砥石をつかいますが、なかなか切れるものではありません。


ある程度の深い溝が彫れたら、あとは何回か曲げて切り離します。


粗切断後はCNCで端面を整えてパネル板の完成です。 サイズは57mm×298mmになりました。


端面は鋭くなっているので怪我には注意です。

次はフレーム作成

小さいケースなので、今回はフレームにはLアングルではなくて、16mm幅の平鋼をつかいました。
前後のフレームを接続しているのはφ6mmの丸棒です。 最初は6本で連結しようかと思っていましたが、
端の4本を溶接したときの剛性感が十分そうだったので、4本のままです。


パネルを固定するフレームは平鋼と丸棒で作りました。

明日は、パネルの加工と、フレームをラックに固定する治具を作成しましょう。

工作2日目、パネル作成 2023.5.1

さて、急ぎパネルのCAD図面を作成して加工にかかります。
裏面側のパネルは、取りつく部品は決まっているので直ぐに加工にかかります。

バックパネルの部品の取り付け穴を加工していきます。 いつもながらアルミの粉が大量に発生します。


プッシュスイッチはどうしよう?

もともと赤外線リモコンでの操作が前提なので、外付けのスイッチは不要なのですが、
やはり直接操作したいときもでるでしょうかあら、プッシュスイッチも取りつけることにしました。
最初はデジットで購入した放出品のスイッチをつかおうかと思っていましたが、
いざ実物を確認すると、ちょっと大きいです。 それに.取りつけつにはサブプレートも必要な感じです。
ちょっと、これをつかうのは別の機会にするかな〜。
 そこでタクトスイッチをつかおうかと思いましたが、ちょっと頭の高さが短いです。
プレートの厚さが3mmあるので、頭が隠れてしまいます。 爪楊枝でいちいち押すのも面倒だしなあ〜。

デジットで購入したプッシュスイッチです。 格安でした(たぶん1個1円くらい)。
でも、ちょっと大きいです。



取り付けにはサブプレートが必要です。 恐らく1mmくらいの板になりますが、ちょっと手元にありません。


ランプ内蔵(30Vくらい必要)でちょっとレトロでいい感じですが〜.


タクトスイッチでは頭の長さがちょっと短いです。 これが使えれば簡単なんだけどな〜.

シーソースイッチで代替?

手元に使えそうなプッシュスイッチはもうないので、ここは気分(?)を変えてシーソースイッチをつかうことにしましょう。
ここでもデジットで購入したものがあります。 50個1500円で購入したものです。購入したときは50個も要らないと思いましたが、
思わず単価(30円)にすると安かったので大量に購入してしまいました。 ほんと、部品の肥やし状態でした。
 このスイッチは容量が16Aもあるので、メインスイッチにでも使えそうです。 ついでなので、メインスイッチも設けるかな?

デジットで購入しておいたシーソ―スイッチです。1個あたり30円でした。でも50個もあります(笑.



容量は16Aあるので、メインスイッチにもつかえそうです。

一気にパネル製作とフレーム塗装!
使うスイッチが決まれば、CAD図面を作成して加工開始です。
午前中は天気も良かったので、パネル加工、なんちゃってヘアライン加工、そしてフレームの塗装、
そして、部品の取り付けを終えてしまいました。


パネル加工が完了です。バリは面倒なのでグラインダで落としました。そのため、グラインダ目がついていますが、
あとではライン加工を行うので気にしません。


 部品の取りつけといっても、ほとんどが差し込むだけでです。
ここまで来ると、何を作ろうとしているのかは直ぐに判りますよね。
それは
 赤外線リモコンで制御できる電源BOX
です。これが出来れば、寝そべりながら(?)すべて手元で機器操作ができますので、無精者にはうってつけです。
出力は5系統あります。部品としては6系統分を用意していたのですが、6個はケースサイズから入りませんでした。
前面パネルのスイッチは大容量ですが、基本的にはマイコンに接続するだけのスイッチです。
すなわちドライブバイワイヤーとなっています。


部品をとりつけると完成した姿に近づきます。赤外線リモコンで操作できる電源ボックスです。


バックパネルはこんな感じです。出力は5個あります。

固定方法はとりあえず保留です

ラックにがっちりと固定するつもりでしたが、なかなか妙案が思いつかなかったことと、
この電源BOX自体が自立できるので、とりあえず固定方法は保留です。
まあ、いざとなったら結束バンドで留めましょう。

なんとなく自立できそうなので、固定方法は保留です。 いざとなれば適当に結束バンドで留めましょう。

中身の製作に移りましょう!

外側ができたので、次は中身の製作です。
電源のON/OFFはSSR(SOLID STATE RELAY)をつかいます。 秋月から25Aのモジュールが250円があったので、
既に購入済みです。 25Aで使うには大きな放熱板が必要ですが、放熱板なしでも2A程度まで使えるようです。
使う対象はDACとか、プリアンプなので、使うとしても20Wもあれば十分なので放熱板は不要です。
それに、大容量を必要とするパワーアンプについては、すでに電源ON/OFFは赤外線リモコン対応にしてあります。


電源ON/OFFにはSSRを使います。


組み立てると小さいモジュールになります。

あ、回路図を書かなくっちゃ!

まず制御部の回路図を書きましょう。もともとスピーカ切替基板で開発したPICをそのまま
使う予定でしたが、スイッチがプッシュタイプからシーソタイプに替わってしまったこともあり、
すこしソフトについては修正が必要です。というより最初から作った方が良さそうです。
で、ソフト作成の前に、まずは回路図を作成して、ハードウエア自体は完成させてしまいましょう。

工作3日目、回路図書いて組み立てましょう! 2023.5.2

回路図といっても簡単なものです。 単にPICのI/O接続だけをメモに残しておけばよかったのですが、折角なので回路図にしておきました。
回路図を書いたので早速製作開始です。
待機電源には以前にばらしたガラケー用の充電器をつかいます。5V出力なのでちょううどいいです。
これをつかってPIC回りの基板をユニバーサルで作成です。 あとはSSRモジュールを作っておきます。

簡単な回路図です。


基板を作成です。 PICの回りにピンを立てているだけです。



SSRモジュールも作成。

組み立て!

基板をフレームに固定したら、あとは配線です。配線といっても、さほど数は多くありません。
SSRモジュールはACアウトレットに直に半田付けして固定しました。


基板をフレームに固定です。隙間が狭くてナットを入れるのに苦労しました。 パネルを外した方が早かったかなあ〜。



配線完了です。



SSRモジュールはACアウトレットに直接半田付けして固定しています。

動作確認とソフト作成!

あとは、動作確認とソフト作成です。今日中にできるかな?

工作4日目、確認とソフト作成 2023.5.3

まずはハードの確認からです。.
電源を入れる前に、簡単に配線チェックです。 で、SSR基板については裏返しになっていますが、
なぜか違和感があります。フォトトライアックの半田付けの雰囲気が1個だけ違います。
どうやら1個だけ、反対に取りつけていたようです。このフォトトライアックはDIP6パッケージですが、
5ピンがないので、非対称なので間違いに気付けました。電源を入れる前なので助かりました。
でも、逆にとりつけて通電していたらどうなっていたのだろう?


これは5ピンがないタイプです.


証拠写真(?)が残っていました。右側のフォトトライアックの取り付け向きが反対になっています.

次は 簡単はソフトな入れて、スイッチやLED、SSRの取り付けの確認です。.
まあ、1箇所間違いがありました。SSRの2箇所が動きません。
PICの端子のON時の電圧が0.68Vしかありません。原因はPICのピン間でショートしていました。
半田付けではなくて、ラッピング配線のときに、リード線の切れ端が隣に接触していました。
こういったミスもあるものだなあ〜。

で、後は大丈夫そうです。

ソフトの仕様は?

まずは使い勝手の検討です.

パネルの構成です


操作仕様
1.IRモード時(IR/SWモード切替がONの場合)
 リモコン操作で対応するSSRのON/OFFをトグル操作する。
 なおこのときも、入切SWでの操作は可能とする。そのため、あとからIRで操作すると
 入切SWのポジションと実際のSSRの動作とは齟齬がでる場合もあります。
 なお、SWモードから切り替わったときは、そのときの値をSSRの状態を保持する。

2.SWモード時(IR/SWモード切替がOFFの場合)
 リモコンでの操作は無視し、入切SWの状態をSSRに反映する。
 なお、全SSRが同時にONしないように、ON後のデッドタイムを200mS設定する
 (すなわち、全SWを同時にONしても、1番から順に5番が切り替わるため全体で1秒かかる)。

 なおIRモードとSWモードの切替は随時可能とする。

3.リモコン学習方法
 IR/SWモード切替と入切SWをすべてONにした状態で主電源スイッチを投入する.
 表示としてはパイロットランプがしばらく点滅して、IRリモコンの学習モードになったことを知らせる.
 そのあと、LED1〜5が順に点滅と点灯するので、該当するリモコンスイッチを押して学習する。
 なお学習には”学習”と”確認”を行うため、最低2回は同じキーを押す必要あり。
 学習が終われば、LED1〜5が順に点灯。 
 再度、主電源を入れ直して使用します。あるいは入切SWをすべてOFFにしても学習を終了します。
 
主電源の入れ直しの前にに、IR/SWモード切替と入切SWがすべてONになっていないように。
 さもないと、再度学習モードになってしまいます。

その他、色々とアイデアがありましたが、以下はまず保留です。」
1)LEDの明度調整
 LEDの電流制限抵抗jは1kΩになっているが、すこし明るい感じです(3kΩでいいくらいかな).
 そこで、明るさを点灯のDUTY比を変えることで、ソフトで明るさ調整が出来るようにとも考えましたが、.
 ソフト変更するのとチップ抵抗を入れ替えるのとどちらが早いかを考えてパスです。

2)消し忘れタイマー機能
 たとえば10時間以上、状態が変わらなければ自動的にSSRをすべてOFFにして、
 マイコンも省電力モード(出来るだけ低周波数クロックで動作)で動かす。
 これは電気代を抑えるためにも必要かもです。

3)リモコンでの一括ON/OFF機能
 リモコンをワンプッシュですべてのSSRをON/OFFです。入れるのは簡単なんだけど、
 リモコンに割り当てられる適当なキーが無いのですよね〜。なんせ、リレー切替だけでも
 トータルで18キーも割り当てがあります。それに今回の電源ボックス用のキー割り当てが5個追加され、
 そのたDACやアンプ用の機能調整キーも考えると、リモコンのスイッチがたりません。

とりあえず、最初に想定した仕様でソフトを作成しましょう。

最後に仕上げして完成!

ソフト完成です。操作感覚もとくに問題ないようです。
あとは最後の仕上げです。
100均で購入したプラ板を側面にはっておきます。なんせ内部は100Vが丸裸の
部分が多いですから、手でも突っ込んで感電するにはいやですからね〜。

ちなみに購入した部材ですが、材料に異方性があるようです。最終的に圧延して作ると
思うのですが、樹脂にでも結晶みたいなものがあるのかな?
また調べてみましょう。

これを側面に貼り付けておきましょう。


部材には異方性があるようです。左側は長手方向、右側は横方向に軽くカッターで切り込みをいれます


折り曲げると、長手方向に切り込みを入れた場合はパキっと折れてしまいますが、
横方向に切り込みを入れた場合は、曲がるだけです. これらを利用すれば切断と折り曲げを
綺麗に作ることができるでしょう.




プラ板を貼り付けて、電源ボックスの完成です.

今回の工作での失敗
CNCで加工しているのですが、一か所失敗しました。
LEDは当然ながら一列に配置する予定でしたが、加工してみたら4番だけ
ずれていました。あとでCAD図面確認したら、4番の位置がズレていました。
そりゃ、機械だから指示通りに作業しますよね〜。

LED4だけすこしズレています.


この段階では気付きませんでしたが---


円の中心じゃなくて縁に、加工線を配置してしまってました。.

おまけ

今回使用したPICはPIC18F27Q43です。64kWの容量がありますが、使用したのは僅か2%です。
まだまだ機能UPできるので、ニーズが沸いてきたら考えましょう。
現時点でのバイナリーです。質問等があればBBSへ! なお、動作は保証しませんのであしからず。

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(おしまい)