切削加工基板
2024.09.15
最初の頃(2007年~)は、自分で購入したCNCを使い切削基板を作っていた。オリジナルマインド COBRA2520
その前に勤めていた会社でCNCを買って、それ以前から切削基板は主に社内で活用していたのだが、とくに試作で同じものを何台も作るときには非常に助かっていた。
ユニバーサル基板で同じものを何台も、というのは本当に勘弁してほしかった。面倒くささマックス。
基本的に片面ながら、パターンが配線されていれば手間暇が全然違う。ずいぶんラクになったし、配線もスッキリした。

それこそ色んなものを数え切れないぐらい作った。
ただ、パターン同士の隙間に削りカスが挟まっていたり、ハンダ付けをうまくやらないとショートしやすい欠点はあった。そこで顕微鏡で見ながら削りカスを除去するなどの手間はかかっていた。
銅箔の研磨も兼ねて、スコッチブライトやスチールウールで擦っていたけど、その時に削りカスもある程度は落ちる。完全には落としきれない。
パターンを引くのはどうしたかというと、これはもう完全に手作業で、最初の頃は基板設計CADをうまく使えなかったから、
フリーソフトの2次元のCADを使い、2.54mmピッチあるいは1.27mmといったグリッドに補助線でパターンを描いていき(配線済みの線は紙の回路図の塗りつぶしを行う)、
パターンの太さに合わせて、たとえば0.3mmだったらオフセット0.15として両サイドに膨らませ、最終的にパターンの断片同士をつなぎ合わせる編集を行っていた。
何のことやらわけがわからんだろうな。
基本的に片面パターンで済むように、最低限のジャンパー線で済むように、部品配置や配線の仕方、回路の見直しまで行いながら進めていた。
ガーバーデータから輪郭線を抽出すれば・・・というのは分かっていたが、いまいちうまくできなかったのか、忘れたけれど結局やらなかった。
それでさっきのCADからDXF出力し、CAMソフトを使って、パターンデータ、穴あけデータ、外形データの3つに分けて出力し、CNCへ持っていって加工していた。
MITSかLPKFの基板切削加工機も検討していて、一番安くて80万ぐらいだったけど、一時期マジで買おうと思って(躊躇する金額だったが)メーカーに電話してやりとりをしたこともある。
でも、その当時でも基板を安価に作れる所は使っていたから、そっちを利用する方が手間や自分の時間はかからないので、結局その機械は買わなかった。
実際の加工に戻るが、
まずパターンを削り出し、
次に穴あけを行って、(刃物を交換)
最後に外形の切り出しを行う(やはり刃物を交換)。
自動的にツールチェンジしてくれる仕組みがあったらいいなあ、と思いながらやっていた。
材料投入から完成品まで、洗濯機みたいに洗濯物と洗剤を放り込んでボタンを押せば、あとは洗濯が終わるのを待つだけ、みたいなのが理想だった。
銅箔を研磨した後、フラックスを塗る。これは銅箔の酸化を抑えるためとハンダ付けしやすくするため。
レジストはできないか。よくある緑色の被膜。これは一時サンハヤトのスプレーを検討したが、選択的にできない、つまりハンダ付けする部分にも付着するため、使えないなあ、と。
ハンダ付けする部分に付着したレジストをいちいち削ってからハンダ付けするのは面倒すぎる。
ハンダ付けする部分を隠すようなマスクが作れたら、と考えたけれど難しい。ポジとネガの関係というか、板に穴あけをして塗装用のマスクを作ろうとしても、隠したい部分は・・・
説明が難しい。
隠したい部分は部品の取付穴など点在していて、板に穴あけのマスクは作りにくい。プリント基板の製造工程では確か写真法で、レジストをかけない(除去したい)所を露光するようなマスクだったと思うけど、
レジストを残したい部分は光を当てないようになっている。
その前に勤めていた会社でCNCを買って、それ以前から切削基板は主に社内で活用していたのだが、とくに試作で同じものを何台も作るときには非常に助かっていた。
ユニバーサル基板で同じものを何台も、というのは本当に勘弁してほしかった。面倒くささマックス。
基本的に片面ながら、パターンが配線されていれば手間暇が全然違う。ずいぶんラクになったし、配線もスッキリした。
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それこそ色んなものを数え切れないぐらい作った。
ただ、パターン同士の隙間に削りカスが挟まっていたり、ハンダ付けをうまくやらないとショートしやすい欠点はあった。そこで顕微鏡で見ながら削りカスを除去するなどの手間はかかっていた。
銅箔の研磨も兼ねて、スコッチブライトやスチールウールで擦っていたけど、その時に削りカスもある程度は落ちる。完全には落としきれない。
パターンを引くのはどうしたかというと、これはもう完全に手作業で、最初の頃は基板設計CADをうまく使えなかったから、
フリーソフトの2次元のCADを使い、2.54mmピッチあるいは1.27mmといったグリッドに補助線でパターンを描いていき(配線済みの線は紙の回路図の塗りつぶしを行う)、
パターンの太さに合わせて、たとえば0.3mmだったらオフセット0.15として両サイドに膨らませ、最終的にパターンの断片同士をつなぎ合わせる編集を行っていた。
何のことやらわけがわからんだろうな。
基本的に片面パターンで済むように、最低限のジャンパー線で済むように、部品配置や配線の仕方、回路の見直しまで行いながら進めていた。
ガーバーデータから輪郭線を抽出すれば・・・というのは分かっていたが、いまいちうまくできなかったのか、忘れたけれど結局やらなかった。
それでさっきのCADからDXF出力し、CAMソフトを使って、パターンデータ、穴あけデータ、外形データの3つに分けて出力し、CNCへ持っていって加工していた。
MITSかLPKFの基板切削加工機も検討していて、一番安くて80万ぐらいだったけど、一時期マジで買おうと思って(躊躇する金額だったが)メーカーに電話してやりとりをしたこともある。
でも、その当時でも基板を安価に作れる所は使っていたから、そっちを利用する方が手間や自分の時間はかからないので、結局その機械は買わなかった。
実際の加工に戻るが、
まずパターンを削り出し、
次に穴あけを行って、(刃物を交換)
最後に外形の切り出しを行う(やはり刃物を交換)。
自動的にツールチェンジしてくれる仕組みがあったらいいなあ、と思いながらやっていた。
材料投入から完成品まで、洗濯機みたいに洗濯物と洗剤を放り込んでボタンを押せば、あとは洗濯が終わるのを待つだけ、みたいなのが理想だった。
銅箔を研磨した後、フラックスを塗る。これは銅箔の酸化を抑えるためとハンダ付けしやすくするため。
レジストはできないか。よくある緑色の被膜。これは一時サンハヤトのスプレーを検討したが、選択的にできない、つまりハンダ付けする部分にも付着するため、使えないなあ、と。
ハンダ付けする部分に付着したレジストをいちいち削ってからハンダ付けするのは面倒すぎる。
ハンダ付けする部分を隠すようなマスクが作れたら、と考えたけれど難しい。ポジとネガの関係というか、板に穴あけをして塗装用のマスクを作ろうとしても、隠したい部分は・・・
説明が難しい。
隠したい部分は部品の取付穴など点在していて、板に穴あけのマスクは作りにくい。プリント基板の製造工程では確か写真法で、レジストをかけない(除去したい)所を露光するようなマスクだったと思うけど、
レジストを残したい部分は光を当てないようになっている。
クレ満くん
2024.09.13
これは20年ぐらい前の話になるが、
クレ満とは、パチスロのクレジットを(不正に)満タンにする器具のこと。クレ満くん、と呼んだりしていた。
たしか誰かが最初に「クレマン、クレマン」と言い出して、なんじゃそりゃと聞いたら、そういった器具を使った不正が横行しているという。(当時)
ついては、「不正を検知して警報を出す装置ができないか」という話。
うーん、その不正器具ってのはどういうもので実際の動きは? 最初それがわからないので何ともできなかった。
すると誰かが入手してきて、会社にあったパチスロ機で実際にやってみるとビックリ。ボタンを押すとクレジットがピッと瞬間的に50まで上がる。
メダルを入れなくてもクレジットが上がる。
ゴト師はその先端をメダル投入口から差し込み、根本の電池部分を巧妙に手で隠しながらプレイしていた。
ブツは手作りのもので、どこかで組織的に作られていたものかは不明だが、1個だけなので壊すと困る。これから警報機を作ろうとしていたので、実験用に(他のパチスロ機種に合うものも)いくつか必要になった。
パチスロのメダル投入の原理は、2つの通過センサでメダルの通過をみている。
もちろん不正なメダル(大きさや重さが異なるもの)は、投入された最初の段階でメカ的に排除され返却される。
2つのセンサがA、Bとして、ONになる順番がA,Bだと正しい方向に流れているとして受け付けられる。
もしB,Aとなったら、メダルが逆方向に移動している、たとえば糸吊りと考えられるのでエラーが出る。こういった仕組みは、その当時においても従来から組み込まれていた。
クレ満は、通過センサの発光側をJ字の先端に2個並べて、パルスで発光させるようにしたもの。もちろんA,Bの順に消灯、点灯を繰り返すようになっていた。
これを実験用に真似して作れと。
通過センサを壊して発光側を取り出し、ヤスリでギリギリまで薄く削るのが大変だった。それからPICマイコンをつないだ。以前にコインレスを作っていたし、この部分は簡単だ。
ひとつはうまくいって、今度は別の機種用を作れと言われた。機種によって構造や寸法が異なっていた。機種ごとでいくつも作るのは非常に大変だった。
そんな中、誰かが思いついて、なんと工作用の厚紙だけで(電子回路なしで)クレジットを上げる仕組みを作ってしまった。ちょっと職人的な使い方が必要ではあったが、コロンブスの卵というやつだった。
こうして実験用の器具が揃ったところで、各社の中古台を揃えて実験を始めた。
不正な信号を検知して警報を上げる装置を作り始めたが、課題もあった。
パチスロ機と電気的に接続することは許されていない。そして警察に届け出が必要となる(構造変更の手続き)。後者はなんとかなったが、それ以前の原理的なところでずいぶん悩んだ。INとOUTを監視するのだったか、ホッパーにセンサを付けたか、もう忘れたな。
いくつかの案を出してなんとかうまくできた。細かいことは忘れた。
当時のパチスロ機では、メダルの信号は実際にありえないぐらい早くても受け付けてしまっていた。これはそれ以前にコインレスを作った時に気づいた事で、試しにパルスを速くしてみたらボタンを押した一瞬で50まで上がった。
これは本当なら現実のコインの動きに沿って、ある程度の幅をもたせた範囲内での速度の判定をすべきだが、(ありえない速度で来たらエラーにすべき)
そもそもパチスロのプログラムやデータに使えるROM容量が限られており、だいたいいつもギリギリいっぱいまで使っており、その部分まで考慮できなかった。
あれこれやっているうちに、ゴト師が次の秘密兵器を出してきた。なんとメダルサイズで、投入口から入れると通過センサ部分でひっかかり、クレジットを上げる。
もし戻したくなったら返却レバーを押すだけという仕組み。
そこでまた、改良版の案が出てきて実際に作ってみたら、シンプルだけどうまくいった。
今度は電子回路を使わない。エンジニアとしては物足りなかったが、アイデアには非常に感心した。なるほどうまいこと考えるなあ、と。
その器具を取り付けられた個体に異物が差し込まれたら、パチスロ自身のエラー判定で警報を出すのである。
こんな事もやっていました、という話。
クレ満とは、パチスロのクレジットを(不正に)満タンにする器具のこと。クレ満くん、と呼んだりしていた。
たしか誰かが最初に「クレマン、クレマン」と言い出して、なんじゃそりゃと聞いたら、そういった器具を使った不正が横行しているという。(当時)
ついては、「不正を検知して警報を出す装置ができないか」という話。
うーん、その不正器具ってのはどういうもので実際の動きは? 最初それがわからないので何ともできなかった。
すると誰かが入手してきて、会社にあったパチスロ機で実際にやってみるとビックリ。ボタンを押すとクレジットがピッと瞬間的に50まで上がる。
メダルを入れなくてもクレジットが上がる。
ゴト師はその先端をメダル投入口から差し込み、根本の電池部分を巧妙に手で隠しながらプレイしていた。
ブツは手作りのもので、どこかで組織的に作られていたものかは不明だが、1個だけなので壊すと困る。これから警報機を作ろうとしていたので、実験用に(他のパチスロ機種に合うものも)いくつか必要になった。
パチスロのメダル投入の原理は、2つの通過センサでメダルの通過をみている。
もちろん不正なメダル(大きさや重さが異なるもの)は、投入された最初の段階でメカ的に排除され返却される。
2つのセンサがA、Bとして、ONになる順番がA,Bだと正しい方向に流れているとして受け付けられる。
もしB,Aとなったら、メダルが逆方向に移動している、たとえば糸吊りと考えられるのでエラーが出る。こういった仕組みは、その当時においても従来から組み込まれていた。
クレ満は、通過センサの発光側をJ字の先端に2個並べて、パルスで発光させるようにしたもの。もちろんA,Bの順に消灯、点灯を繰り返すようになっていた。
これを実験用に真似して作れと。
通過センサを壊して発光側を取り出し、ヤスリでギリギリまで薄く削るのが大変だった。それからPICマイコンをつないだ。以前にコインレスを作っていたし、この部分は簡単だ。
ひとつはうまくいって、今度は別の機種用を作れと言われた。機種によって構造や寸法が異なっていた。機種ごとでいくつも作るのは非常に大変だった。
そんな中、誰かが思いついて、なんと工作用の厚紙だけで(電子回路なしで)クレジットを上げる仕組みを作ってしまった。ちょっと職人的な使い方が必要ではあったが、コロンブスの卵というやつだった。
こうして実験用の器具が揃ったところで、各社の中古台を揃えて実験を始めた。
不正な信号を検知して警報を上げる装置を作り始めたが、課題もあった。
パチスロ機と電気的に接続することは許されていない。そして警察に届け出が必要となる(構造変更の手続き)。後者はなんとかなったが、それ以前の原理的なところでずいぶん悩んだ。INとOUTを監視するのだったか、ホッパーにセンサを付けたか、もう忘れたな。
いくつかの案を出してなんとかうまくできた。細かいことは忘れた。
当時のパチスロ機では、メダルの信号は実際にありえないぐらい早くても受け付けてしまっていた。これはそれ以前にコインレスを作った時に気づいた事で、試しにパルスを速くしてみたらボタンを押した一瞬で50まで上がった。
これは本当なら現実のコインの動きに沿って、ある程度の幅をもたせた範囲内での速度の判定をすべきだが、(ありえない速度で来たらエラーにすべき)
そもそもパチスロのプログラムやデータに使えるROM容量が限られており、だいたいいつもギリギリいっぱいまで使っており、その部分まで考慮できなかった。
あれこれやっているうちに、ゴト師が次の秘密兵器を出してきた。なんとメダルサイズで、投入口から入れると通過センサ部分でひっかかり、クレジットを上げる。
もし戻したくなったら返却レバーを押すだけという仕組み。
そこでまた、改良版の案が出てきて実際に作ってみたら、シンプルだけどうまくいった。
今度は電子回路を使わない。エンジニアとしては物足りなかったが、アイデアには非常に感心した。なるほどうまいこと考えるなあ、と。
その器具を取り付けられた個体に異物が差し込まれたら、パチスロ自身のエラー判定で警報を出すのである。
こんな事もやっていました、という話。
みのむしクリップの作り方
2024.09.12
昔の職場で、しゃちょーが「ちうごく」から買ってきたミノムシクリップコードがたくさんあった。
何気なく使い始めたが、なんかおかしい。電流を流すと熱くなるし、負荷にかかる電圧が低め。どうやら抵抗が大きいようだ。
疑問に思い、開けてみてわかった。
リード線をむいて、その先端を折り返し、簡単にカシメただけ。ハンダ付けされてない。
しかも、リード線は極限まで銅をケチった、あの頼りない線だった。
「だめだこりゃ」
今まで誰も疑問に思わなかったのか。
仕方なく全部ばらして、しっかりした太めのリード線を付け直し。しっかりハンダ付けした。これで微妙なトラブルは解消。当たり前といえば当たり前だが、最初のテキトーな作りがひどかっただけ。
この出来事以来、できあいのミノムシクリップコードには疑いの目を向けていて、とにかく開けて見て確認している。
写真は、国産のまともなやつ。(ご参考)

ところで、この被覆をカシメている部分の工具ってどこで手に入るんだろう。
既製品だときちんとカシメてあるから、ちゃんとした工具があるはずと思う。
自分でやる時はラジオペンチで適当に曲げるしか無い。
自分の経験では、被覆をかしめるのは後回しにしたほうが良い。
先に芯線をハンダ付けする。
その熱で被覆が融けるから、後回しにするわけです。冷えてから被覆をかしめる。
じゅうぶんに熱をかけてハンダをなじませたい。
クリップ金属部のハンダ付けする部分は予め軽くヤスリをかけたり、フラックスをつけておくとハンダがきれいに流れて良い結果となる。
何気なく使い始めたが、なんかおかしい。電流を流すと熱くなるし、負荷にかかる電圧が低め。どうやら抵抗が大きいようだ。
疑問に思い、開けてみてわかった。
リード線をむいて、その先端を折り返し、簡単にカシメただけ。ハンダ付けされてない。
しかも、リード線は極限まで銅をケチった、あの頼りない線だった。
「だめだこりゃ」
今まで誰も疑問に思わなかったのか。
仕方なく全部ばらして、しっかりした太めのリード線を付け直し。しっかりハンダ付けした。これで微妙なトラブルは解消。当たり前といえば当たり前だが、最初のテキトーな作りがひどかっただけ。
この出来事以来、できあいのミノムシクリップコードには疑いの目を向けていて、とにかく開けて見て確認している。
写真は、国産のまともなやつ。(ご参考)
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ところで、この被覆をカシメている部分の工具ってどこで手に入るんだろう。
既製品だときちんとカシメてあるから、ちゃんとした工具があるはずと思う。
自分でやる時はラジオペンチで適当に曲げるしか無い。
自分の経験では、被覆をかしめるのは後回しにしたほうが良い。
先に芯線をハンダ付けする。
その熱で被覆が融けるから、後回しにするわけです。冷えてから被覆をかしめる。
じゅうぶんに熱をかけてハンダをなじませたい。
クリップ金属部のハンダ付けする部分は予め軽くヤスリをかけたり、フラックスをつけておくとハンダがきれいに流れて良い結果となる。
発掘シリーズ: デジフリクロック
2024.09.05
これは、昔のエレキットだったと思います。
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確かAC8V出力のトランスが必要で、DCじゃ駄目かというと駄目なんです。
電灯線の周波数に同期している為です。
DCを入れても表示が光るだけで時間は進みません。
時計合わせのボタンも、電灯線の周波数に依存しています。押し続けても進みません。
下に配置されているLEDは振り子を模したもので、これは電灯線の周波数とは無関係に(非同期)動くものです。半固定抵抗で適当なタイミングに調整します。
あと覚えているのは、一部の抵抗だったか、トランジスタが妙に熱くなるので気になっていました。
とりあえずDCで通電してみましたら、一応7セグ表示が出ました。デジフリLEDも動きました。
----------追記
通電状態の写真です。

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確かAC8V出力のトランスが必要で、DCじゃ駄目かというと駄目なんです。
電灯線の周波数に同期している為です。
DCを入れても表示が光るだけで時間は進みません。
時計合わせのボタンも、電灯線の周波数に依存しています。押し続けても進みません。
下に配置されているLEDは振り子を模したもので、これは電灯線の周波数とは無関係に(非同期)動くものです。半固定抵抗で適当なタイミングに調整します。
あと覚えているのは、一部の抵抗だったか、トランジスタが妙に熱くなるので気になっていました。
とりあえずDCで通電してみましたら、一応7セグ表示が出ました。デジフリLEDも動きました。
----------追記
通電状態の写真です。
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昔の無線リモコン試作
2024.09.04
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これも昔作ったもので、確か1998年頃だったかと。
当時315MHzのリモコン用送信・受信モジュールが市販されていて(今も中国製など有るだろうけど)、
その評価のために作ったのが、これらの基板。ひとつは送信、もうひとつは受信。
現在のように便利なTWE-LITEとかWi-Fi、Bluetoothは当時なかった。
電波リモコンやデータ送受信には苦心があった。
単純にシリアル通信の信号を電波に乗せてもうまく通信できない。当時は未熟だったから、そのあたりもよくわかっていなかった。
電波の伝わり方も一定じゃないから、思ったように受信できなくて当たり前。当時は当たり前とは思っていなかった。なぜだろうと思いながら試行錯誤するばかり。
これをもとに設計した製品、微弱電波の試験をTELECで受けようとして連絡をとったのは覚えているけど、
本当に微弱電波の基準を満たすと、実用性の点では劣るという認識がある。
市販のワイヤレスチャイムやカメラなどいろいろあるけど、試買調査でかなりの物が微弱電波の基準をオーバーしているもんなあ。
だからって許されるわけじゃないけど、微弱の基準って厳しくないかと思う。だったら特定小電力にしろってなるんだろうけれど。
家の中どこでも届くようにしろ、というのもなかなか(微弱では)厳しいときがあり、木造もあれば鉄筋もあるし、二階建てだけでなく三階建てもあるでしょう。
中継機を設けたりというのも有りだけれど。
今度は周波数がダブったりして、空き周波数を探すのなら受信回路も必要じゃないかと。あるいは複数の周波数に同じ信号を分散して送って、下手な鉄砲数撃ちゃ当たる作戦とか。