Xmas Tree 製作編

久し振りの更新です^^
運転席の後ろにある、フィールド・コンテインメント・システム表示器（長いし何の事かわからんので、以後は通称のクリスマスツリーで）を製作しました。

実物を同じスケールで製作すると、かなり小さく作らなければなりません。

当初は光ファイバーを並べて植えて再現しようと思っていたのですが、大量のＬＥＤを遮光してひとつひとつ繋いだら、かなり巨大なスペースが必要になります。
車内にはそんな余裕はありませんので、ＬＥＤを直接並べる事にしました。
実物よりＬＥＤの数を減らして、８個×６列（４８個）にしましたが、それでもオーバーサイズです。
これ以上小さくするとハンダ付け出来ないので、悔しいけど妥協しました。


横10ｍｍ、縦15ｍｍの透明プラ板に、格子状の升目を彫り、1005（1ｍｍ×0.5ｍｍ）のチップＬＥＤを貼り付けていきます。
通常使っているのが1608（1.6ｍｍ×0.8ｍｍ）なので、それの約半分の大きさの極小ＬＥＤです。
ＬＥＤの端子には、予めハンダを乗せておいて、エポキシ接着剤をチョイ付けして並べていきました。
下から緑４段、黄色３段、赤１段で並べています。


配線は横をプラス、縦をマイナスにしたマトリクス配線です。
全部点灯させるなら、いっぺんに配線すれば済みますが、今回は劇中の様に縦に上下する動きを加えたいので、こんな面倒臭い配線をしています。
0.08ｍｍのポリウレタン線の被覆を溶かした、極細の銅線を使います。
お互いがショートしない様に、プラスの線は下に迂回して這わせ、マイナスの線は空中を渡らせてハンダ付けしていきます。
１列出来たら、ボタン電池で点灯テストをして、ショートしていないかテスターで導通をチェックします。
細かくて見えないので、ほぼ勘でハンダ付けしていますので、４８個のハンダ付けに３日掛かりました。

完成した発光部分です。

すみません。ハンダ付けが完了した写真を撮り忘れました。
再度点灯テストを行ったら１箇所ミスがありましたので修正し、配線も縦横まとめてからエポキシ接着剤で固めてしまいます。
ちょっと触れたら断線してしまう様なデリケートな回路ですので、樹脂で固めてしまいました。
１円玉に乗ってしまうサイズですが、ちゃんと４８個のＬＥＤが並んでいます。


コレを、マイコンでダイナミック制御します。
マイコンはPIC16F648Aと、「電飾しましょっ！２ ＰＩＣ編」でご紹介したＳＯＰタイプがあるチップです。
だいぶ古いＰＩＣなのですが、ＳＯＰパッケージがあって、足のピッチが広くてハンダ付けしやすく、Ｉ/Ｏの数がたくさんあるＰＩＣとなると、選択の幅は狭くなります。
それでも、アルディーノやラズパイを使うよりコンパクトで低コストで済みますから、模型にはＰＩＣで十分なんですよね（性能的にはだいぶ劣ります）
ＰＩＣの出力をプラスに使って、マイナスはＴＤ62083という入力があるとマイナスに繋いでくれるシンク・ドレインＩＣを使います。
ＰＩＣの端子で直接マイナス制御すると、最大８個のＬＥＤの消費電力を食らって壊れてしまうため、このＩＣでマイナスへ繋いでもらいます。

ダイナミック点灯ってなーに？という方もおられるかも知れませんので、簡単にご説明します。

回路は、ＬＥＤを格子状に繋ぎます。
ＰＩＣからＡ～Ｈのプラスの出力と、マイナスに1～6のスイッチが付いていると思ってください。

Ａ～Ｈに、００１１１１１１と出力すると、ＡとＢは0Ｖ、Ｃ～Ｈには5Ｖが出てきます。

この出力は横１列全部のＬＥＤに出力されていますが、1のスイッチだけＯＮにすると、1の列だけが光りますね。
では次に、
1のスイッチを切って、00000111と出力して、
今度は2のスイッチをＯＮ、また2のスイッチを切って、
011111111と出力して、今度は3のスイッチをＯＮ、
また3を切って・・・と続けていけば、

それぞれ好きな高さの点灯状態を作れるわけです。
これが高速で切り替わっていくので、人間の眼には同時に光っているように見えますが、実際にはどこか１列が光っていて、他は消えている瞬間が続いています。
この回路の良いところは、少ない配線数でたくさんのＬＥＤを制御出来るところで、数字をデジタルで表示している（デロリアンで言えばタイムサーキットの設定するところ）機器にたくさん使われています。
デメリットは、高速で点灯/消灯を繰り返しているので、ちらつきが発生する点です。
今回は、どこかの列を点灯させたら、4ｍｓ点灯したまま待ってから次の列の点灯をさせています。
そうしないと、点灯したと思ったら一瞬で消えてしまうので、明るさが極端に暗くなってしまうからです。
んで、表示の高さをランダムに上下させる処理が入ると、その計算の分移動スピードに違いが出て、表示させておく時間が微妙にズレます。
それがチラつきとなって出てしまうのです。
高さの増減をランダムに変化させている部分は、500ｍｓの割り込み処理を使って、一定のタイミングで行う様にしましたが、それでもチラつきを完全に治すことは出来ず、タイミングを微調整して最もチラつかないパラメーターを設定しています。
この様に、ダイナミック点灯はチラつきの調整がちょっと面倒です。
よくＴＶでデジタル数字がチラチラ波うって映る時がありますが、それはダイナミック点灯の切替がカメラのシャッターと干渉しているからです。
でも、ダイナミック点灯を使えば、好きな文字を表示させたり、駅のホームにある案内板の様に流れる文字を表示させたり出来るわけです。
ダイナミック点灯は、実はとても身近な技術だったりします。

今回は表示部分を製作しましたが、まだ取り付けは出来ません。

パネルを取り付けたい場所が平面ではないため、バックパネルを加工する必要がありますが、一番の問題は制御回路を取り付けるスペースが無いためです。
空いているスペースはあるのですが、内装とボディーを接着しないと出来ないスペースなので、回路をエンジンルームの裏に置く事にしました。
組み立て順序の都合から、回路の設置場所が移動した感じですね。
電飾モデラーには、よくあることです(^_^;)

ほかにも、ＥＬワイヤーの点灯回路も追加したいので、もっと空間が必要になりました。
そこで、思い切って電池駆動をあきらめました。

電池を取り去り、ホルダーの接点やＤＣコンバータ回路を取り去りました。
これで空間は確保できましたが、手に持ってブンドドする夢は消えてしまいました。
やはり1/24ではあきらめなくてはならない部分が出てきますね。

さて、クリスマスツリーの動作の様子は、動画で見て頂いた方が伝わると思いますので、YouTubeへ動画としてアップしました。

ぜひご覧下さい！

はやくタイムトラベルがしたいです。