目の発光

今回から数回に渡って、ガンダムヘッドのガチャに、バルカン砲発射のギミックを追加工作する様子をご紹介したいと思います^^
これは、ボクがたまたま回した「機動戦士ガンダムEXCEED MODEL GUNDAM HEAD」シリーズへ、効果音付きでバルカン砲を、個人的に追加工作したものです。

作例とかじゃないので、軽い気持ちでツイッターにあげたところ、ありがたい事にたくさんの反響を頂きました。
お問い合わせも多数頂きましたが、ツイッターはどんどん情報が埋もれて行ってしまうので、自分への備忘録としてもブログに製作記としてまとめておこうと思います。

このがチャは、RX-78-2 ガンダム、FA-78-1 フルアーマーガンダム、RX-78-3 G-3ガンダムの３種類があるのですが、ボクはRX-78-2ガンダムでした。

簡単な組み立てが必要で、高さが８．５cmと、結構大きいです。
これならＬＥＤを仕込むのも簡単そうだな～と、軽いノリで改造に取り掛かりました^^

まずは分解です。

首の下からエッチングノコを入れ、３箇所のダボをカットします。
ボクの場合はダボのカットだけで済みましたが、どうやら接着の強度にバラつきがあるみたいで、中にはフェイス部分まで接着されているロットもあるみたいです。
ボクは何の考えも無くスイスイと分解しましたが、とてもラッキーだったみたいですね^^
更に、これだけではまだ分解できません。

「ひさし」部分も接着されているので、半分だけの赤線部分をエッチングノコでカットします。
ただし、パーツが差し込まれる部分があるので、奥まで全部カットしないように気を付けて下さい。

左右のカバーがスライドして、少しだけ開くギミックが付いています。
分解出来れば、ネジ１本でカバーを取り外す事が出来るのですが、内部メカのモールドがメチャクチャ気合入っています^^

これからクリアー版とかシリーズ展開しそうですね^^

さて、目を電飾してみようと思います。

目のパーツは、かなりガッチリと接着されていました。
中央のダボ周辺はプラ部分が少ないので、ポッキリ逝ってしまう可能性が高いです。
ゆっくりと慎重に剥がしましょう^^
目のパーツはクリアーで、裏からシルバーが軽く吹きつけられて、表面側にはクリアーイエローが塗装されていました。
シルバーで遮光されてしまうのか？と思いましたが、ＬＥＤで照らしてみると、シルバーで拡散されて、いい感じで透過してくれます。
これはこのまま使っちゃうことにしました^^

箱を作って、ＬＥＤを取り付けます。

目のパーツの裏へ、プラ板で部屋を作って、ＬＥＤを取り付けます。
カーブに合わせて切り出すのが面倒臭いので、ある程度フリーハンドで切り出して、プラ板の細切りで隙間を塞いでいます。
ＬＥＤは、色々な色を試してみましたが、電球色が一番しっくりと来ました。
3ｍｍの砲弾型ＬＥＤを取り付けたフタをしますが、この目はひさしの奥になって、光っている様子が見えにくくなりますので、２個取り付けて強力な光にしてみます。
電源はＵＳＢからの５Ｖで決まり！なので、３３０Ωの抵抗を使い、ＬＥＤは並列で繋ぎます。
ＣＲＤを使えば万能と思われがちですが、ＵＳＢなど電源電圧が決まっているなら、抵抗を使った方が安全になります。
ちょうど良い機会なので、詳しく説明してみましょう。
本当は５Ｖに３ＶのＬＥＤを２０ｍＡでつなぐなら、（５－3）÷ 0.02 = １００Ω　です。
それを３３０Ωにすると、6mA程度しか流れなくなりますが、充分発光してくれます。
光量は若干落ちますが、ほとんど判らない程度で、しかも発熱がほぼ無くなります。
プラスチック製の模型に仕込むには、熱は大敵ですし、ＬＥＤの寿命にも大きく影響します。
どうしても光量が足りないなら、ＬＥＤの数を増やします。
「電飾しましょっ！２ＰＩＣ編」で使うＬＥＤは、ほとんど３３０Ωの抵抗を介して接続するように説明していますが、これによって、
・発熱を抑える
・安価（ＣＲＤは１本５０円、抵抗は１本１円）
・色を変えても大丈夫（順電圧の変化に余裕がある）
という、数々のメリットがあります。
場合によっては、ＣＲＤより抵抗の方が適材という場合もあるんですね^^

発光させながら、遮光塗装します。

ＬＥＤのおしり部分を、１００均のエポパテで固めて、発光する目の部分はマスキングテープを巻いて、発光させた状態でモデルカステンの遮光ブラックで塗装します。
この塗料、流石に遮光用途に開発されただけあって、今までのどんな塗料より遮光性が高いです。
ただ、現在は在庫切れらしいので、もう入手は難しいかも知れません^^

これで目が発光してくれました！

ただ目が光っただけなんですけど、急にリアルになりますね^^

次回はバルカンにＬＥＤを仕込み、サウンドを付けたいと思います。
よろしくお願いします(^^)/

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サウンドの追加

今回はバルカン砲を発光させ、サウンドを付けます！

バルカン砲のパーツは、ガッチリと接着されているので、基部から切り取ってしまいました。
配線を通す穴を開けて、ＬＥＤを取り付けます。

銃口が大きいので、1608（1.6ｍｍ×0.8mm)サイズのＬＥＤが余裕で収まります^^
ＬＥＤは折り曲げて、ちゃんと正面を向けていますよ。
ダボ自体をカットしてしまったので、このまま接着しただけでは強度的に心配なので、金属線を打ち込んで補強することにしました。

ヘルメット側には、配線を通す穴と、金属線の軸を固定する穴を開けています。
実は銃口パーツは、ゲート跡が綺麗に処理されていなくて、成型したら塗装をやり直さないといけなかったのですが、今回はパーツを切り取っているので、ゲート跡を見えない内側にして接着することが出来ます。

試しに発光させてみました。

目は黄色で、バルカン砲はオレンジ色となり、光量も充分です^^
ここから先はＰＩＣを使って、ボタンを押したら点滅させるプログラムを書けば完成です。
でも、それだけでいいの？もうちょっと遊ぼうよ－^^
と、いう事で、発射と連動した効果音をつけてみようと思います。

用意したのは、ＭＰ３プレーヤーです。

秋葉の店頭ワゴンで、５００円で買った超安物です。
マイクロＳＤカードに収録したＭＰ３形式の曲を、電源ＯＮする度に、最初の１曲目から再生します。
途中で停止した位置から再生するなんて、贅沢な機能はありません。
実は、模型に使うには、その方が都合が良い場合が多いです^^

マイクロＵＳＢコネクタで、内蔵のバッテリー（たぶんNi-Cd）に充電され、１時間程なら連続再生可能です。
ステレオヘッドフォンで聞きますが、５００円ですからね。ノイズもノリノリです^^
けど、そこは腐ってもオーディオ機器ですから、ＩＣに録音する様なチープな音とは違って、ハッキリクッキリの再生音となります。

スピーカーは、１００均のアイテムを分解しました。

スマホのイヤホンジャックに差し込んで再生させるスピーカーですが、いつもすぐ分解しちゃうので、そうやって使った事がありません^^
中身はインピーダンスが４オームのダイナミックスピーカーで、小さくても良い音で再生してくれますが、残念ながらこの商品は最近見掛けなくなりました。
４Ωのスピーカーって、何気に入手が難しいので、もっと買っておけば良かったです。

アンプに繋いで、再生してみます。

バッテリーは取り外し、USBから5Ｖを供給しました。アンプへも5Ｖを繋いでいます。
マイクロＳＤカードへ、ガトリング音を収録して再生させてみました。
小さいスピーカーとアンプなのに、迫力サウンドです^^
ちなみに、音は「効果音ラボ」さんから頂きました。
https://soundeffect-lab.info/sound/battle/battle2.html
こちらの「重機関銃」を利用させて頂いています。
高音質の素材を無償で提供してくれる、たいへんありがたいサイトさんです。
スピーカーが小さいので、低音をイコライズして、コンプレッサーで音圧を上げたものを収録しましたが、加工したものを再配布することは禁止とされており、どんな事情があろうと差し上げる事はできませんので、お問い合わせはご遠慮下さいね
あと、今回Ｄ級アンプというものを始めて使ってみました。
こんなに小さいのに５Ｖの電源で、スピーカーが４Ωなら2Ｗとして使えます。
１個３００円で買えて、組み立てる必要も無く、パワフルでコンパクト。スゲーです。
接続はイヤホンジャックの端子Ａから、音声信号だけ接続して、ＧＮＤを繋ぎません。
なぜかアンプとＧＮＤを繋ぐと、ＭＰ３プレーヤーが発熱してきます。
原因はわかりませんが、シールドされていなくてもノイズはそんなに乗りませんし、ＧＮＤさえ繋がなければ発熱しないので、ヘンテコな接続で行きます^^

コントロールは、ＰＩＣにボタンを操作させます。

プレーヤーの裏には、ボタン操作する端子があります。
フィルムに貼られた金属の皿がペコッとへこんで、端子を接触させる事で操作します。
色々といじって検証してみたら、ナカナカ良い操作性です。
まず、ボリュームは、セットしたら電源を切っても覚えていました。
ただし、オートパワーオフした時はデフォルトの音量に戻ってしまう様です。
電源を入れ直すと、常に最初の１曲目から再生されました。
真ん中は停止/再生ボタンですが、停止した位置は覚えていますので、PAUSEボタンですね。
REWボタンは、１曲戻るボタンですけど、なんと、このボタンを押すだけで１曲もどった先頭から再生を開始してくれます。
普通はＲＥＷボタンで戻して、PLAYボタンで再生してあげなくてはならないのに、REWボタン一発で再生してくれるのはありがたいです。
つまり、REWボタンとPAUSEボタンだけで、全て操作可能なようです。
REWボタンで巻き戻し、PAUSEボタンで一時停止した状態で待機
↓
発射ボタンが押されたらREWボタンをオンにして再生。
↓
秒数をカウントして、再生が終わった頃PAUSEボタンで一時停止
↓
１分間、操作が無いとオートパワーオフとなって、音量がリセット
されてしまうので、５０秒経ったら勝手に撃つ様にプログラムする

うーん。面白くなってきたのですが、だいぶ長くなってしまったので、今回はここまでとさせて頂きます。

次回はＰＩＣと接続、プログラミングをご紹介したいと思います。

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プログラミング

今回は回路を繋いでプログラミングです。

PICには、たくさんの仕事をしてもらいます。
・発射スイッチの監視
　　・待っている間、一定時間で自動的に発射させる
・バルカン砲を発射したら、
　　・バルカンのＬＥＤ点滅
　　・ＭＰ３プレーヤーの再生と停止

この中で、一番面倒なのは、MP3プレーヤーの制御です。
でも今回のプレーヤーは、ＰＡＵＳＥとＲＥＷボタンをコントロールすれば良いので、スイッチングは２個で済むから楽チン！と、思っていたらハマりました。
過去の経験では、MP3ブレーヤーのボタンは、真ん中の丸からマイナス（ＧＮＤ）につなげば、スイッチが押された動作をしていました。
ところが、今回のプレーヤーは、ＧＮＤに落としても動作してくれない時があり、安定しません。
どうやら、ＧＮＤにつなぐだけではなく、ボタンの接点をちゃんと繋がないとダメなプレーヤーでした。
見た目は以前使っていたブレーヤーとそっくりなのに、回路的にはかなり違うみたいです。
仕方が無いので、ＰＩＣからトランジスタを使ってリレーを動かし、ＭＰ３プレーヤーのボタンを押させる事にしました。

RA0とRA1へ、トランジスタ2SC1815を繋いでいます。
たとえば、RA0=1; とプログラムすると、７番ピンのRA0に5Ｖが出てきて、2SC1815のＢも5Ｖになります。
トランジスタは、Bに電流が流れるとCとＥが繋がる動作（スイッチＯＮと同じ）をします。
すると、5Ｖに繋がっていたリレーのコイルは、マイナスへと電気が流れる道が出来て、電磁石が働いてリレーがＯＮになります。
リレーのコイルは電力を食うので、ＰＩＣの出力では直接動かせないため、トランジスタでスイッチングしています。

他の部分も見てみましょう。
例えば、RA5=1; とプログラムすると、２番ピンのRA5に5Ｖが出てきて、保護抵抗３３０Ωを通ってＬＥＤが点灯します。
RA5=0;とすると、ＬＥＤは消えます。

今度はスイッチを見てみましょう。
RA3は、4.7kΩの抵抗を介して5Ｖに繋がっていますね。
スイッチが押されていないと、RA3は1になっています。
押されるとマイナスに繋がって、RA3が0に変化します。
これをプログラムで検知します。
ｉｆ（ＲＡ３＝＝０）｛　スイッチＯＮ　｝

いかがでしょうか？
こんなふうに、パーツを組み合わせて、ソフトウェアと連携する感じで回路を作っていきます。
面白いと感じる方もいれば、面倒臭いと感じる方もおられるでしょうね^^

実際に製作した回路です。

MP3プレーヤーのボタンから配線を引き伸ばし、リレー（黒い四角の箱）へと繋がっています。
リレーはＰＩＣでコントロールされるトランジスタ（基盤にある黒いカマボコ形）へと繋がっています。
この状態でテストを繰り返し、プログラムを調整したり、ＭＰ３ファイルを編集したりして、完成させました。

全てのパーツの高さを、出来るだけ低く製作していたので、１００均のコレクションケースの底に収まりそうです。
ガンダムは接着しただけでは不安だったので、ビス止めしました。

発射スイッチ用の四角穴も開口しています。

このスイッチはＬＥＤを内蔵しているので、バルカン砲を発射している間は点灯する様にプログラムしました。

最終的に完成した、ベースの内部です。

スイッチを押したらバルカン砲が点滅する　それだけならずっと簡単だったのですが、サウンドを付けようと思っただけで、こんなに大袈裟な回路になってしまいました。
色々とトラブルはありましたけど、とりあえず動いてくれたので良かったです^^

最後に、プログラムのソースも公開しちゃいます。
このままコピペ出来ますので、ご自由にお使い下さい。
今回は「電飾しましょっ！２ ＰＩＣ編」では触れなかったタイマー割り込みという処理をしています。
これはＰＩＣに内蔵されたタイマー回路を使って、どんな処理をしていても一定の時間を検知できる仕組みで、今回は５０秒のカウントダウンに使っています。

/* 	使用するキット名 GUNDAM_HEAD ガチャ
	日付　2019.01.22    
	PIC12F1822
	プログラマー どろぼうひげ
 スイッチ入力でバルカン発射
 同時にMP3ﾌﾟﾚｰﾔｰ再生、スイッチのLEDオン
 RA0 MP3 PAUSE
 RA1 MP3 REW
 RA2 SW LED
 RA3 SW INPUT
 RA4 VALCAN LEFT
 RA5 VALCAN RIGHT
*/

// PIC12F1822 Configration Bit Settings

// CONFIG1
#pragma config FOSC = INTOSC    // Oscillator Selection (INTOSC oscillator: I/O function on CLKIN pin)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = ON       // Power-up Timer Enable (PWRT enabled)
#pragma config MCLRE = OFF      // MCLR Pin Function Select (MCLR/VPP pin function is digital input)
#pragma config CP = OFF         // Flash Program Memory Code Protection (Program memory code protection is disabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data Memory Code Protection (Data memory code protection is disabled)
#pragma config BOREN = OFF      // Brown-out Reset Enable (Brown-out Reset disabled)
#pragma config CLKOUTEN = OFF   // Clock Out Enable (CLKOUT function is disabled. I/O or oscillator function on the CLKOUT pin)
#pragma config IESO = OFF       // Internal/External Switchover (Internal/External Switchover mode is disabled)
#pragma config FCMEN = OFF      // Fail-Safe Clock Monitor Enable (Fail-Safe Clock Monitor is disabled)

// CONFIG2
#pragma config WRT = OFF        // Flash Memory Self-Write Protection (Write protection off)
#pragma config PLLEN = OFF      // PLL Enable (4x PLL enabled)
#pragma config STVREN = ON      // Stack Overflow/Underflow Reset Enable (Stack Overflow or Underflow will cause a Reset)
#pragma config BORV = LO        // Brown-out Reset Voltage Selection (Brown-out Reset Voltage (Vbor), low trip point selected.)
#pragma config LVP = OFF        // Low-Voltage Programming Enable (Low-voltage programming enabled)

#include 
#include "stdlib.h"
#define _XTAL_FREQ 8000000

unsigned int byou =50;
int Count;

//50秒をカウントダウンする割り込み 
void interrupt intertimer(void){    
    if(TMR2IF == 1){                //タイマー2の割り込みか?
        Count++;                    //割り込み発生の回数をカウント
        TMR2IF = 0;                 //タイマー2割り込みフラグをリセット
        if(Count>=125){             //割り込み8ms×125回で約一秒
            Count=0;
            byou--;
        }
    }
}

void main(void) {

    OSCCON = 0b01110010;	//内部クロック8MHz 4MHz 0b01101010 
    ANSELA = 0b00000000;	// アナログは使用しない（すべてデジタルI/Oに割当てる）
    TRISA = 0b00001000;     // RA3だけ入力その他のピンは出力に割当てる(RA3は入力専用)

    T2CON = 0b00000111; //TMR2 POST 1:1 PRE 1:16
    PR2 = 249;          //タイマーカウント値設定
    TMR2 = 0;           //タイマー2の初期化
    TMR2IF = 0;         //タイマー2割り込みフラグ0
    TMR2IE = 1;         //タイマー2割り込みを許可
    PEIE = 1;           //周辺装置割り込み有効
    GIE = 1;            //全割り込みを許可
    
    PORTA=0;            // 出力ピンの初期化(全てLOWにする)
    char  i;
    
    //MP3 ﾌﾟﾚｰﾔｰの立ち上がりが一定しないので、byou=1にして、1度だけ強制的に再生する
    __delay_ms(2000);    //MP3 PLAYER START UP WAIT
    byou=0;
    
    while(1){
    
        if(RA3 == 0 || byou == 0){     //スイッチが押されたか50秒経過

            RA2=1;              //スイッチのLED ON
                RA1=1;          //MP3 REW ON
                __delay_ms(300);
                RA1=0;
            
           for(i=0;i<16;i++){   // 16発撃つ
               RA4=1;           //バルカン発光
               RA5=1;
               __delay_ms(60);
               RA4=0;           //バルカン消灯
               RA5=0;
               __delay_ms(60);  //トータルで120ms
           }
           
            RA2=0;          //スイッチのLED OFF
            byou=50;        //経過時間リセット
                RA0=1;      //MP3 PAUSE ON
                __delay_ms(300);
                RA0=0;
        } 
    
    }   //end of while

}	//End of main

※３６行目 は、#include ＜ｘｃ．ｈ＞（半角に書き直して下さい）です。

43～53行
タイマー割り込み処理の宣言部分です。
グローバル変数　byou　が、１秒間隔でカウントダウンします。

61～67行
タイマーの設定です。
2つあるタイマーの、2を使いました。

72～74行
電源ＯＮの際、MP3プレーヤーのPAUSEボタンを押して、一時停止状態にしたいのですが、電源ＯＮの度、プレーヤーの立ち上がり時間が安定していなくて、ボタンを押すタイミングが判りません。
もう仕方ないので、初めに byou = 0 にして一度発砲させちゃう事にしました

76行
このｗｈｉｌｅ（１）｛
と101行の｝の間がプログラム本体で、他はテンプレートと各種の設定をしているだけです。

78行
ここでRA3のスイッチが押されたかチェックしています。
５０秒をカウントダウンしている変数、byouが0でも発射します。

81～83行
MP3ブレーヤーのREWボタンを押し、サウンドを再生開始します。
300ms(ミリセカンド）ボタンをＯＮにしています。

85～92行
１６回、バルカン砲のＬＥＤを点滅させています。
この間、サウンドが再生されています。

86～98行
MP3プレーヤーのPAUSEボタンを押し、サウンドストップです。

出来るだけわかりやすく書き直したので、Ｃ言語に精通した方には「ぬるい」表記になっている部分もありますが、ご容赦下さいね^^

次回は最終回です。完成画像と動画をご紹介します^^

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完成画像と動画

最終回は、完成画像と動画です。

完成画像と言っても、既にほとんど公開してしまったので、簡単にご紹介します。
全体です。

ガンダムヘッド自体は、ガンダムマーカーでスミ入れした程度。
光沢は残しています。
電源は後部のマイクロＵＳＢ端子から。
電源スイッチはありません。
ＵＳＢなので、コンセントからＵＳＢ端子にするアダプタ、ＰＣやテレビのＵＳＢ端子、モバイルバッテリーなど、自由度の高い選択が可能です。
１００均のコレクションケースにネジ止めして、バルカンの発射ボタンを付けました。
ＰＩＣ基盤、ＭＰ３プレーヤー、アンプ、スピーカーなど、追加した機器を薄いベースの中に収めています。

おかげで、カバーを被せてゴムバンドで留めるだけで梱包終了という手軽さです。


バルカン砲が光るだけでは満足できず、サウンドまで付けてしまいましたが、目が光るだけでも充分にカッコイイです。
分解の方法もご紹介しましたので、ぜひ挑戦してみて下さい^^

ちょっと短くて恐縮ですが、ツイッターで公開した動画を、こちらにも貼り付けておきます。


５００円のがチャですが、とても楽しく工作する事が出来ました。
またネタになりそうながチャがあれば、改造してみたいと思います^^

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