科学好き者の日々

上の写真は秋葉原駅前ラジオ会館の４階にある若松通商で見つけた「ソーラースイング」というおもちゃです。２５ｍｍ×８ｍｍというちいさなちいさな太陽電池で、スイング動作をするものです。（くまさんの絵は私が貼ったものです。首だけだとちょっと不気味かなぁ。）

スイングする振り子の下に磁石が２つ、固定されているコイルを挟むように取り付けられています。基板にはトランジスタが２つとCRがいくつか見えます。

光が当ると（室内の蛍光灯で充分）最初に外部から始動しなくても！！！自動的に動き出します。

ふーむ、どうなってるのかなぁ。いずれ原理はモーターと同じ（フレミングの法則だったっけ？）だろうが、自動的に動きだすのは、コイルの中心位置が停止したときの磁石の中心位置より少し斜め上方（スイングしたときに、中心がぴったり合うわけではない）にあることがミソかなぁ。
コイルが電磁石になって、磁石を吸着もしくは反発して動き出す。そのあと磁石による発電で位置を検出して、タイミングよく電磁石により吸着力もしくは反発力を与えるのかなぁ。。。。
ちなみに、動作時の電圧、電流を測ってみると0.6V、0.016mAですので、0.0096mWということになり超省エネですね。（室内の蛍光灯の明かりの下）無負荷のときの開放電圧は2.4Vもあるのはどういうタイプの太陽電池なのですかねぇ、4セルのようですが。
いずれにしろ、なかなか素晴らしいアイディアですね。

これをみて、昔よくみた「水のみ鳥」を思い出しました。最近みないねぇ。スイングする鳥がコップの水を飲む。というおもちゃで、何分かおきに頭をコップの水につけ、飲み終わるとしばらくスイングしていて、徐々に頭を下げていく。というものでしたね。
確か、なかに「エーテル？」が入っていて、頭についた水の蒸発熱で蒸気のエーテルが液化し、液体エーテルの水位？が上昇して、重心が上がり、再び頭を下げる。という原理だったと思ったが、これも素晴らしいアイディアですね。
ほんと、最近売っているのかな。
売っていました。８４０円かぁ。

マウスを使わずにキーボードのみの操作では、フォーカスの移動にタブキーを使います。タブキーを押したときに、次にどこにフォーカスが移動するかの順番を、タブ･オーダーと呼んでいるようです。
このタブ・オーダーが、どうしてこの順なの？と不思議に思うようなものがあります。
昨日の郵便番号変換ウイザードも、住所を出力するセル範囲を指定するところへタブキーでは入れず、既存のセルを上書きするのチェックボックスにいるとき、上側矢印キーで入ることができます。

どうしてこうなっているのでしょう？不思議です。作成者の意図が全く判りません。

ひどいのがエクセルのオートフィルタのオプションです。上の図のようなダイヤログが出てきます。順番を脇に数字で書いておきましたが、
最初に上の段の左の抽出条件にいるのはいいとして、
タブキーを押すとAND　ORの選択に行くのです。
次にタブキーを押すと下の段の右の抽出条件の「と等しい」などの選択に、
次にタブキーを押すと下の段の左の抽出条件に、
次にタブキーを押すとOKのボタンに、
次にタブキーを押すとキャンセルのボタンに、
次にタブキーを押すと上の段の右の抽出条件の「と等しい」などの選択になり、
これで一周です。

こんなのありぃ？人の思考と全くあっていません。

他でもないマイクロソフトさん。何とかしてくださいよ！！

郵便番号から住所への変換はIME言語バーで「変換モード」を「人名/地名」にしておけば、郵便番号を入力して、変換キー（またはスペースキー）で変換されますね。これはIMEの機能なので「ワード」でも「エクセル」でも変換してくれます。

数回ならこれでもいいのですが、沢山になると面倒だと思われる方もあるでしょう。
エクセルをつかっていっぺんに変換する方法をご紹介します。

以下手順です。

１．マイクロソフトから以下の２つのファイルをダウンロードする。
zd200605.exe（2006/5最新郵便番号辞書）
注；最新版はzd200611.exe（2006/11最新郵便番号辞書）になったようです。（2000/12/26）
zipcode7.exe（エクセルのアドインソフト）
http://www.microsoft.com/downloads/Search.aspx?displaylang=ja
ダウンロードは上のURLからできますが、（製品グループからオフィスを選び、次に選択ダウンロードでエクセルを選択して選択のプッシュボタンを押します。2件目に「Excel アドイン: 郵便番号変換ウィザード」がありますのでENTERキーでダウンロードページに入ります。ここでダウンロードのボタンを押すとダウンロードで実行または保存のボタンがでますので、保存しておきます。

また、2件目に「Excel アドイン: 郵便番号変換ウィザード」があるページの下のほうに
Excel アドイン: 郵便番号変換ウィザード (2000/2002/2003 ユーザー用) をダウンロードした人は、次の製品もダウンロードしています。とある下に
Office 更新プログラム: 郵便番号辞書 (2006 年 5 月版)
のリンクがありますので、ここでENTERキーを押すと「Office 更新プログラム:郵便番号辞書 (2006 年 5 月版)」のダウンロードページになりダウンロードのボタンを押すとダウンロードで実行または保存のボタンがでますので、保存しておきます。

２．パソコンにこれら２つのファイルをインストールする。
ファイルを選びENTERキーを押す。インストールするかを聞いてくるので「はい」のボタンを押す。あとは全てに「はい」または「OK」を選べばインストールされます。

３．インストール後エクセルのメニューバーからツール　アドインを選び郵便番号変換ウイザードにチェックを入れる。

４．ツールにウイザードというメニューが追加され、郵便番号変換ウイザードがつかえるようになる。

５．ウイザードは郵便番号から住所変換と逆に住所から郵便番号変換とができる。
以下は郵便番号から住所変換の場合です。
変換する郵便番号の入力されているセル範囲を選択しておく。
ツールからウイザード　郵便番号変換ウイザードを選ぶ。
郵便番号から住所を生成するのラジオボタンをえらんで次へ進む。
郵便番号データのセル範囲に選択されている郵便番号の入力されているセル範囲が自動的に入っています。
次に住所を出力するセル範囲を指定しますが、
住所を出力するセル範囲はTABキーでは入れません。TABキーで進んで、既存のセルを上書きするのチェックボックスにいるとき上側矢印キーで入ることができます。変換された住所が出力される先頭のセル番地を指定すればいい。（範囲全部を指定してもいい）
完了のボタンを押すと住所に変換されます。
ここで完了でなく、次へをえらぶとエラーや警告メッセージの出力方法を選ぶようになっています。
デフォルトはコメントに出すになっていますが、コメントは読み上げない？ようなので指定したセル範囲に出力するのラジオボタンをチェックして、TABキーで進んで先頭のセルを指定します。完了のボタンを押せば住所への変換ができます。
エラーを知る必要がなければ省略してもいいでしょう。

エクセル９７をみたらアドインをダウンロードしてインストールしなくても、アドインのところに郵便番号変換ウイザードのチェックボックスがすでにあった。エクセル９７ではアドインのインストールはいらないのかも。。。。バージョンによって結構ちがいますね。なかなか統一はできないのですかねぇ！！マイクロソフトさん。。。それともニーズがなかったのかな。

レファレンスを測って相対値を求めるには基準値をメモリーしておく必要がある。幸い覚えておく値は赤、緑、青、白（明るさ）の４つであるので、PIC内蔵のEEPROM　256byteで充分におつりがくる。100万回の寿命だが、一日100回使っても27年は大丈夫！
使うのはじめてだったが、PIC用のCのコンパイラーでは、簡単な記述で出来るようになっていた。（Cは楽でいいねぇ。もうアセンブラに戻れないよな。。。。）
スイッチを追加して押している時はキャリブﾚｰションモード、放している時は測定モードとした。

さて、測ってみると、（上の図はハイパーターミナルの表示なのだが）

白いカラーチャートの上で測る。
白の校正赤052緑085青461明るさ024
の表示は校正中の意味で、各色の値の絶対値（周期の時間）である。青が長いのは絶対感度が低いのかなぁ。。。
次は同じ白の上で測る。
赤100緑095青097明るさ096は相対値（％表示）である。うん、同じものを測っているのだから本当は全部100とならねばならぬが、この程度の誤差はいいだろう。
次に赤の上で測る。
赤100緑039青096明るさ058である。ふーん。赤はいい、緑もいいか、青はどうしてこんなに明るいの？
連続して測っているので移動中の値も測られてしまう。
緑や青で100%を大きく超える値がある。外乱光によるものだと思われるが、そんなに反射光量は少ないのだろうか？

問題は青が正しく動作しているか？反射の光を正しくセンサーに導入できるか？で構造の問題かなぁ。こういうバラックで実験はできないのかなぁ。。。。
もうひとつはヒューマンインターフェースの問題で、「赤100緑039青096明るさ058」を音で聞いたとき、すぐに「赤だ！！」と認識できないよな。

こんなところで停滞しています。このセンサーの憂鬱　早く解決編が書ければいいのだが。。。。。

日本語はShift-JISでPICからのデータにつけておくっています。「白の校正」は（0x94、0x92、0x82、0xCC、0x8D、0x5A、0x90、0xB3）になります。

９月１６，１７日のワークショップの「反省会（反省かい？）」に出席しました。
みなさん、楽しかった感想ですね。
積極的で提案型なのには驚かされますね。（ボランティアだからかな）
夜の懇談も結構！でしたね。

次は火星ローバーコンテストの会場でのワークショップです。

#FFFFFF	#808080
#C0C0C0	#000000
#FF0000	#800000
#00FF00	#008000
#0000FF	#000080
#FFFF00	#808000
#FF00FF	#800080
#00FFFF	#008080

まず、色センサーの動作を確認するため、基準となるカラーチャートを作成した。上図のように3原色（RGB）の明るさを16進で表して、＃FFFFFFは白、＃FF0000は赤、#000000は黒となる。また＃FFFF00は黄色、#FF00FFはマゼンタ、#00FFFFはシアンで絵の具の3原色となる。また、＃FFではなく＃80（明るさが半分のもの）のカラーチャートや、明るさの異なる灰色（＃C0C0C0と＃808080）のカラーチャートも作成した。これをインクジェットプリンタ用の光沢紙に印刷する。

さて、色センサーをこのカラーチャートの上にかざして、測る。うーん。違うなぁ…
赤はそこそこの値が得られるが、緑と青が期待どおりの値を示さない。どうも緑のカラーチャート上でも青のカラーチャート上でも同じような感じである。？？？？？？？？？？

これで3日は悩んだね。（まあ一日中やっているわけではないが。。。）

ネットを調べていたら、白色LEDは青色LEDに蛍光体をつけたものと3色のLEDをひとつのパッケージにいれたものがあることがわかった。
http://techon.nikkeibp.co.jp/NE/1996/960923/report2.htm

そうか！色成分がないんだッ！！

で、照明用の白色LEDを、3色のLEDに変更した。ところが、3色のLEDの発光点が同じ場所でないので、同時に3色を点灯しても、完全な白には見えない。（明るさは電流制限抵抗で調整している）やれやれ、それでは赤を測定するときは、赤のLEDを点灯させる。というように、測定する色に応じた色の照明をすることにした。そうすると、PICのIOが足りなくなる。あと3bit必要だが、12F629ではもうIOが残っていない！！
しかたないねぇ、PICを18Pの16F648Aとして基板を作り直した。

で、今度は？　うーん、まあそれっぽくなったかなぁ。でも絶対値（最大測定値は12kHzのとき）が赤、緑、青で大分ちがう。この数値のみで色の判断はとてもできそうもないなぁ。。。

そうか！白を計ってレファレンスとし、その値からどれだけ違うかを表示をすれば判りやすいだろう。相対値というわけね。

というわけで「色センサーの憂鬱３」に続く。。。。

視覚障害者に色を知りたいというニーズがあるとのことで、色センサーを作りはじめました。

ところが、これが一筋縄ではいかないのですねぇ。

まず部品構成は
センサーは通販で892円（高いねぇ。。。でも入手できなければ何もできないのでいやいや通販、後で千石でも売っていることが判ってがっかり）のTexasAdvancedOptoelectronicSolutions社のTCS230Dという三色の半導体マルチカラーセンサーです。これはRGBの色フィルタを通った光の強度に応じて、矩形波出力の周波数が変化するというセンサー。フルスケールの設定ピンにより最大周波数600kHzあるいは12kHzと設定します。PICを内部クロック4MHzで動かしたいので、12kHzの設定にしました。

PICは今回はアナログ入力がないので　12F629で考えました。（後で16F648Aに変更します。写真は16F648Aです。）IOはセンサーの色指定に2bit、センサーからの入力に1bit、スイッチに1bit、USBコントローラ接続に2bit　計6bitでなんとぴったりでした。

対象物を照らすのに白色LED。

色の強度（明るさ）を人に知らせるのに音声が必要ですが、スタンドアローンの音声ICを使うか、データをPCに送って、PCのスクリーンリーダに発声させるか、考えどころです。使い勝手は前者がいいですが、まだどんなデータになるか判りませんので、予備実験ということで今回は後者としました。いずれ次のステップで前者を検討することにします。PCでデータの確認ができるのは、デバッグが非常に楽になるというメリットもあります。

PCとの接続はUSB経由で、USBコントローラはFTDI社のFT232BMです。仮想COMポートドライバーによるシリアル転送となります。

電源はUSB接続なのでUSBバスから+５Vを供給してもらう、バスパワーです。

ソフトは
PICのソフトは、色指定をし、安定時間をとってから、RB0（センサー出力）割込みが入ったときのTM1の値を取り込んで周期（＝周波数）を計ることでその色の強度データとする。USBドライバーに強度データを送る。以上をRGB3色と白色についてくりかえす処理です。どの部分でどの程度の平均化処理をするかはデータをとってみてから考えるつもりです。

PC側のソフトはシリアル転送のソフトが必要です。Windowsではアクセサリにハイパーターミナルがあるので、これを使おうとしました。が転送データの履歴が転送のはじめの部分から残っているのかなぁ、スクリーンリーダで読ませると起動したあとの通信の最初から読み始めてしまうのです。
結局、転送データをクリップボードに転送するソフトを作る羽目になりました。

FT232BMはユニバーサル基板では実装できないので、この試作基板では、USB基板は梅コース？で購入しました。本番では感光基板をつかって専用基板を起こすつもりです。

さて結果は？

色センサーは作っている人がいました。センサーは違うが参考にさせて頂きました。ありがとうございます。
http://www.lentek.co.jp/pic/color.htm

ピッピッピッという音の周期を変えて明るさを音で知らせるものです。
暗いと「ピッ　　　ピッ　　　ピッ」と鳴る間隔が長く、明るいと「ピッピッピッ」と鳴る間隔を短くして、明るさを知らせるセンサーです。
夕暮れになったかどうか、電灯が点いているかどうか、電灯の位置、窓の位置などを知ることができます。
なににつかうの？　視覚障害者、特に全盲の方のためのセンサーです。ご自身は周囲が暗くなっても、不便には思わないでしょうが、防犯のため、夕暮れになったら電灯をつけるようにしているそうです。電灯が点いているかどうかは、スイッチの位置や暖かさで判るそうですが、センサーがあってもいいかなと思って作ってみました。

写真の上の白い部分が光を感じるCdSセルです。光量によって電気抵抗が変化するのを、電圧変化に変えて、PIC　12F675のAD変換で値を取り込んでいます。ADの値でピッと鳴る周期をコントロールします。ピッの長さは一定です。
なんだ前にあったストロボライトと同じか！！と思われた方、正解です。もっとも、この明るさセンサーのほうが先に作ってあり、ストロボライトのソフトはこの明るさセンサーのを流用したものです。
CdSセルがストロボライトのボリュームであり、ピッと鳴る電子ブザーがストロボライトのLEDランプです。
ケースも同じものです。CdSセルの場所にストロボライトのLEDランプがあります。このケースは単三電池が3本入る「スイッチ付き！電池ケース」です。電池を2本使って、空いた一本分の場所にコントロール基板を収めるという構成もストロボライトと同じです。千石電商の地下売場で売っている優れものです。もっとカラフルだといいのですが。。。黒のみです。

このような物は市場性がないのでしょう。市販されていません。（これが近いが。。。これでいいの？）　俺の出来る範囲でいろいろと作ってみたいと思っています。もっとも力不足で、自分ながらいやになっちゃうが。。。

「色センサー」が完成しません。顛末は明日書きます。どなたかアドバイスを。。。。