PointCloud

ものづくりに関すること。3Dプリンター、レーザーカッター、3Dスキャナー、3DCAD、RaspberryPi、Arudionoとか。

ノートPCを自作する(34)ディスプレイの調光

ノートPC自作プロジェクト
RaspberryPiをメインにしてオリジナルのノートパソコンを自作しようとしている取り組みです。

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以前から「液晶画面が暗い」と嘆いていましたが、やっと改善できました。


1 既存の構成

そもそも、どういう構成だったのかというと、
【液晶】
LP121x04という古いibookG4から引っぺがした12inchサイズのもの。

HDMI→LVDSへの変換】
オリジナルの基板(5V仕様)

【液晶インバーター
市販品のHDMI→LVDS変換基板に付属していたもの(12V仕様)
型式で言うと「SLX-INV-0101」です。

一番大きな間違いは液晶インバーターへインプットする電圧が足りていなかったことと思われます。液晶インバーター「SLX-INV-0101」仕様上、Input voltage: 10.8-13.2Vと記載があります。にもかかわらずオリジナルのHDMI→LVDS変換基板からの出力は5Vしかなかったのです。この状態でPWMによる調光とかいろいろ試しましたが結局改善しませんでした。

2 5V仕様の液晶インバーター

そこで、オリジナルのHDMI→LVDS変換基板の5V出力に合う液晶インバーターがないか探したところ、「INV01070FXC7B」なるものをaitendoで見つけました。

www.aitendo.com
こちらは5Vで動作するようなので、これと必要そうなケーブルをいくつか見繕って購入。

現在の構成からインバーターのみ交換して電源を投入。
すると・・・

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何も映らない?いや、映っているんですね、これでも。ただバックライトがほとんど光っていないだけなんです。角度によってはうっすらとデスクトップが見えます。


3 調光

バックライトが光らないということは、液晶インバーターが壊れているか、調光が怪しいです。壊れている可能性は低そうなので調光の方からあたってみることに。

HDMI→LVDS変換基板から液晶インバーターへは3本の線(赤、黄、黒)が伸びています。
インバーター側のシルクをみるとVCC、ADJ、GNDと刻印されているのでADJが調光のための線です。こちらにPWM信号を出力するにはHDMI→LVDS変換基板の別のコネクタ(写真上部の黒い20Pコネクタ)の該当ピンに0-5Vを入力する必要があります。現在はオープンなので0V状態。

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試しに該当ピンに3.3Vをかけると・・・映りました。

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ただ、まだ暗いです。

今度は5Vをかけると・・・・
ばっちりです。写真ではやや暗めに写りますが実物は申し分ないです。

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ということで、無事に問題解決。
液晶パネルを5V仕様で再利用できるようになりました。
かかった費用は液晶インバーターとケーブル合わせて1000円ちょっとです。

最後に、CCFL管を使った液晶バックライトでは高圧を取り扱うので、良い子は真似しない方がよいです。

Maker Faire 2017

Maker Faire 2017開催まであと1か月を切りました。

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2年ぶりに自作のノートパソコンを出展する予定です。
間に合えば自作ノート3台(12.1inch x 2台、9.7inch x 1台)を並べます。
それに加えて先日届いたPinebook14"と手持ちのMacBookAir13"を並べてみようかと。
あまりに自作のノートPCが見劣りするようだと考えますが。

残り1か月でどこまで作りこめるか。
天体望遠鏡とか作っている場合でないです。そっちは先ほど土星がきれいに見えたので満足しました。しばらく放っておきます。


Maker Faire 2017の出展者紹介ではElectronicsのカテゴリに入っています。

makezine.jp



天体望遠鏡の自作 その5

天体望遠鏡の自作の続き その5f:id:masayuki_sys:20170708084208j:plain



やっと月が上がるタイミングで晴れたので自作の天体望遠鏡で月を見てみました。
すばしいですね。上の写真は50倍の倍率ですが、クレーターのデコボコ感がよくわかります。人生初望遠鏡ですから市販のものと比較してとかよくわかりませんが、よく見えます。

もう1枚、別の日に見たときのものがこちら。
モノクロ加工してあります。
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子供たちにも月を見せて「おぉー」という感じ。
一つの目標は達成しました。
あとは土星を見ないと。


それから、天体望遠鏡越しにデジカメで写真を撮るのも難しいですね。
どうしてもピントが甘くなってしまいます。実際には写真よりも断然シャープに見えてますから。練習が必要そうです。

天体望遠鏡の自作 その4

天体望遠鏡の自作の続き その4

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一応、完成しました。
前回までで形ができたので、カッティングシートを貼って外観を整えました。
鏡筒には白、3Dプリンターで出力したアタッチメントには黒のカッティングシートを貼っています。

床に置いたところ。サイズ感がわかりにくいかも。

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接眼レンズ側から。
これは18mmの接眼レンズをつけています。31.5mmサイズではないのでさらにアタッチメントを作って装着してます。

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接眼レンズを交換するときは、18mmのレンズをアタッチメントごと外します。レンズを外した後のこの穴は31.5mm径に合うようになっているので、先日購入した6mmオルソスコピックを直接はめます。

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このように、ワンタッチでレンズ交換ができるのでとても楽です。

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さて、望遠鏡は作ったはいいものの、梅雨時期でなかなか晴れず、夜空の星を観察することができません。しかも今は夜中に月が見える位置にないし。

試しに日中、窓から遠目に見える木を見てみました。
グーグルマップで距離を測ると130m離れた位置の木です。
写真はiphoneのカメラを接眼レンズにくっつけて撮りました。

焦点距離6mmレンズ 倍率150倍
風に揺れていたというのもありますが、うーんという感じです。ピントも甘いし乳白色な感じで、やはり80mm口径の対物レンズで150倍は厳しいのでしょうか。

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焦点距離18mmレンズ 倍率50倍
このレンズは家にあった顕微鏡の接眼レンズを試しに使いまわしてみたものですが、思ったより綺麗に見えました。

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もう一度6mmのレンズに交換して別のところを見てみました。
115mの位置にあるタンクのようなものです。表面に文字が書いてあるのですが、これははっきりと見えました。私の視力は1.0~1.5ですが、肉眼では文字があることもわからないです。

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ということで、ひとまず完成したのであとは天気の様子を見ながら月面と土星をしっかり観察したいと思います。
あまり作りに凝りだすと泥沼にはまってしまいそうなのであとは三脚への固定ぐらいにしておきます。

実質、週末だけ作業するとしても2,3週あれば天体望遠鏡が作れてしまうので大変手軽です。予算も予定通り2万円以下で出来ました。

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そういえばフード作り忘れてた・・・。
そのうち、作るかな・・・。

天体望遠鏡の自作 その3

天体望遠鏡自作の続き その3

前回までであらかた全体の設計が終わったので3Dプリンターでパーツを出力していきます。
出力するパーツは主にレンズ、鏡筒(大)、鏡筒(小)を組み合わせるためのアタッチメントです。他の自作している方々のブログを見ると鏡筒(大)と鏡筒(小)の隙間を埋めるためには鏡筒(小)にC環をとりつけたり、紙やテープを巻いて微調整ということをされているようですが、3Dプリンターであれば0.1mm単位の調整が可能ですので、そういった作業が不要になります。

不覚にもフィラメントが白しかありませんでした。
光の透過を考えると黒の方がよいのですが、今から黒フィラメントを買うと予算オーバーしてしまうので白で作り、後でカッティングシート(黒)で覆うことにします。
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一つ目ができました。
鏡筒(小)と接眼レンズを取り付けるためのアタッチメントです。
さっそくはめてみます。

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ぴったりはまりました。
さすがに4年以上?3Dプリンターを使用しているのですっかり腕があがり、最近ではプリントを失敗することもほとんどありません。ミスをするとしたらプリントミスよりも設計ミスのほうが多いです。

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接眼レンズはどうでしょうか。はめてみます。
こちらもぴったり。さかさまにしても落ちてきません。
接眼レンズの径31.7mmに対して32mmで設計してありますが丁度よいです。

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このアタッチメントに関してはサイドからネジで固定してあげないとスッポ抜けてしまうかと思っていましたが、ハマり具合からするとこのままでも大丈夫そうです。むしろレンズ交換が楽でよいです。

この調子で他のパーツも出力しました。
左2つは対物レンズを鏡筒(大)に取り付け用、真ん中は鏡筒(大)延長用、右上は鏡筒(大)と鏡筒(小)の組み合わせ用、右下は先ほどの接眼レンズ用にカッティングシートを貼ったもの。これだけあればとりあえず組める状態になります。

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鏡筒(大)用に出力したパーツもこのとおり精度よくできました。
塩ビ管とのすきまはほぼありません。0.1mm違うだけでもハマり具合が変わってくるほどなので、一回設計をミスって0.3mmほど小さい直径で出力してしまったのですが、それは塩ビ管が入りませんでした。

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組み立てる前に鏡筒の内部に光の反射を防ぐための処置をします。
今回は植毛紙ではなく、100円ショップで習字の下敷き×2を購入してきました。
内部に貼るのに結構苦労しましたが、やはり貼るのと貼らないのとでは大分違います。
貼っていない手前の方は内部が明るくなってしまいます。

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対物レンズ部分を組み立て。
短い鏡筒(大)に取り付けました。外側からネジを入れて、内側はナットで止めてあります。対物レンズは結構な重さがあります。

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接眼レンズはともかく、対物レンズは結構な重さがあるので、使っているときにレンズが落ちないよう、鏡筒(大)との取り付けは全てネジ止めをしておきたいところ。
加えて、メンテナンス性も考慮して簡単に各部の取り外しができるようにしておきたいです。

いろいろ考えた結果、鬼目ナットを使うことにしました。
外側からネジで固定できるように、ネジ受けとして鬼目ナットを塩ビ管に打ち込んでおくものです。ネジをローレットつきのものにすればドライバー不要で手で回せます。
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一通り組み立ててみました。大きく狂っている箇所もなく、まずまずのデキです。
これで完成でもよいのですが、外観を整えてあげる必要があります。

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次回は外観を整えるところから。

天体望遠鏡の自作 その2

天体望遠鏡自作の続き。

前回は対物レンズ装着のためのアタッチメントとフードを設計しました。それに引き続き、今回は鏡筒(小)の伸縮部分と接眼レンズのためのアダプタを設計します。

気にするべきは、
・鏡筒(小)をどのように保持して軸がブレないよう伸縮させるか
・鏡筒(小)の長さ
・伸縮幅
下手に設計するとピンとが合わなかったり、ケラレ(覗いたとき、視界が狭くなってしまう現象)が発生します。


〇鏡筒の長さを決める

Fusion360のスケッチ機能を使って簡単に鏡筒の長さを検討します。
対物レンズの焦点距離900mmと接眼レンズの焦点距離6mmから全体の長さを決めて、鏡筒(小)の長さはケラレが発生しない程度、かつピント合わせに余裕が出るように。今後、天頂ミラーを入れたとしてもピント合わせが(多分)できる長さにしてあります。

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できれば伸縮はダイヤルなどで精細に動かしたいところですが、そこまでの機構を考え出すと時間がかかるのでまずは手動で動かすことにします。

〇鏡筒(小)の保持

鏡筒(小)を保持してスライドさせる部分を作ります。
鏡筒(大)にハマるサイズのキャップをつくり、その中心に鏡筒(小)が通る穴をあけました。

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鏡筒(大)に取り付けたイメージ。

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これだけでは軸がブレそうなので、もう1か所で支えるようにします。
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無駄に凝ったつくりになってしまいました。サイズが大きくなってしまったので手持ちの3Dプリンターでは分割してプリントすることになりそうです。

鏡筒に取り付けたイメージ。強度が心配ですがダメだったらそのとき考えます。

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〇接眼レンズのアタッチメント

次は接眼レンズを鏡筒(小)に取り付けるためのアタッチメントを作ります。
さきほどと同じ要領で鏡筒(小)にハマるキャップを作ります。
真ん中にはアメリカンサイズ(31.7mm)の接眼レンズが入るよう、32mmの穴を空けてあります。

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鏡筒(小)と接眼レンズを取り付けたイメージ。
単純にはめ込んでいるだけなので、レンズが抜けないよう固定するためには一工夫必要になります。それも今度考えます。

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作ったアタッチメントを黒色にしてから全てをつなぎ合わせるとこのような形になりました。概ねよさそうです。

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ここまでできたので、一度3Dプリンターでパーツを出力して組み立ててみたいと思います。

天体望遠鏡の自作

ふとしたはずみで天体望遠鏡を作りたくなってしまい、作ることにしました。

天体望遠鏡を自作されている方は多く、ネットで調べるといろいろな作例を見ることができます。手持ちタイプの小型のものから人の身長よりも大きなものまでさまざま。

天体望遠鏡には「屈折式」と「反射式」がありますが屈折式のほうが構造がシンプルなので今回は屈折式の天体望遠鏡を作ることにしました。
ざっくりいうと筒の先に対物レンズを取りつけ、筒の反対側に接眼レンズを取り付ければ出来上がり。接眼レンズ側から覗けばお月様がきれいに見えるはず、というものです。


〇完成イメージ

まずは完成イメージ図をFusion360で描いてみました。

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一番長い鏡筒と、それよりも一回り細い筒、鏡筒の先端に取り付けるフードが主なパーツ。加えて、それらを組み合わせたり、レンズを取り付けるためのアタッチメントがサブパーツ。サブパーツは3Dプリンタを使えば精度よく作れるのではないかと考えてます。外観は塩ビパイプだと自作丸出しなので、最後にカッティングシートを貼って整える予定。


〇性能と予算

天体望遠鏡はその性能によって値段も幅広いので、どの程度の性能を目指すか見当をつけておかないといけません。主に性能は「対物レンズの口径」と「倍率(対物レンズと接眼レンズの焦点距離の比)」で決まります。
「対物レンズの口径」は小さいと得られる像が暗くなりがち、倍率もあまり高くすることができません。1万円ちょっとで購入できる市販品は50mm程度の口径が多いです。
「倍率」は接眼レンズを交換することで簡単に高くすることができますが、むやみに高くするとやはり得られる像が不鮮明なものになってしまいます。大体40~50倍あれば月のクレーターがハッキリと観察でき、100~150倍あれば土星の環が観察できるようです。

せっかく作るなら「土星の環を綺麗に見てみたい」というこの想いだけで、
対物レンズの口径:80mm
対物レンズの焦点距離:900mm
接眼レンズの焦点距離:6mm
倍率:150倍
としました。予算は1.7~2.0万円に設定します。

〇材料集め

目指す性能が決まったので早速材料を集めます。

対物レンズ:D80mmFL900mmフルコートアクロマートレンズ金属セル付
接眼レンズ:Or6mm(オルソスコピック/PLタイプ)
 いずれもスコープタウン 10,080+3,477 計13,557円(送料別)

天体望遠鏡パーツと天文グッズの店 スコープタウン

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鏡筒(大):塩ビパイプVU75 50cm×2本
鏡筒(小):塩ビパイプVU40 50cm×1本
 ホームセンターにて計900円程度

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他にも取り付け固定用のビスや鏡筒の内部で光が反射するのを防ぐための植毛紙、などいくつか必要そうなものはありますが、それは適宜購入することにします。

〇サブパーツの作成

主要なパーツが揃ったらサブパーツ(レンズ取り付けのアタッチメントなど)を作ります。3Dプリンターで作るつもりなので完成イメージとして描いた絵をいじってデータを作っていきます。

購入した対物レンズは金属セルに固定されていて、その金属セルには鏡筒との取り付け用穴があけてあります。これに合うようにアタッチメントを作っていくので、金属セルも丸ごとモデリングしておきます。細かく採寸しながらモデリングしていきます。これがアタッチメントの精度につながります。

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対物レンズセルのデータができたら、鏡筒とのアタッチメントを作っていきます。
対物レンズセル(グレー)と鏡筒(白)をつなぐアタッチメント(赤)です。

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セルに内寸を合わせると鏡筒との間に隙間ができてしまうのでその隙間を埋めるためのスペーサー(緑)を入れています。

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これで一度試作をして、形状やはめ合いを確認することにします。

立て続けに対物レンズの先につけるフードを作ります。
フードはただの円筒ですが、対物レンズセルとの固定方法を考える必要があります。セルの中腹部にはねじが切ってあるのでこれにはめるか、先端部分に切欠きと溝があるのでこちらにはめるか。どちらかですが、フード内部に突起を作って切欠きを通して溝にはめた方がよさそうです。

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80mmのフード(白)を作りました。内部に突起をつけてあるので、回せば固定されるようになっています。
フード長はこれから計算して必要な長さに調整します。余裕があれば遮光環もつけたいです。

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先端部分はできてきました。

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今後は鏡筒(小)の伸縮と接眼レンズのアタッチメントに取り掛かります。