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ちょっとした自作・工作をまとめたページです。

  • 最近の自作を掲載してます。古いものはトップページのリンクから見られます。「秋月」とは秋月電子通商のことです。

自作偏光顕微鏡+加熱ステージ(2019/09/28)

  • 既に完成している偏光顕微鏡は、薄片を自動回転ステージに置いて観察できる。さらに高温試料をその場観察できるような加熱ヒーター取り付けアダプターを作った。この場合には回転ステージは取り外す。加熱ヒーターは白金ワイヤーに穴を開けた簡単なもので、以前から利用しているもの。試料位置調整のために手動XYステージを追加した。これで加熱試料の観察もできるようになった。試しにNH4NO3を加熱してみたが、ちゃんと融解と転移が観察できた。
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  • さらにこの顕微鏡の簡単な資料(使用方法と各部の説明)をpdfで作った。

AR sandboxハードの完成(2019/09/24)

  • 台風で最後の方が短縮された学会から帰って来たので、ハードの続き。ついに砂を投入。その前に大きめの隙間をシーリング剤で閉じておく。それ以外の部分にはテープを貼っておいた。Amazon USAで買っておいたPlaysandを8箱分入れる。計90 kgくらいになる。砂は白くて投影した時によく映える。
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  • 砂を入れた後の状態。やはり側面板の高さが高すぎた。板をポリカーボネートにしたので、透明で離れていても内部が見えるところはいい。この後、プロジェクターとセンサーを取り付けて、ハード側は一応の完成。角で怪我しないように、角部に取り付ける保護具を注文した。さて、ソフト側の設定を始めるか。
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AR sandbox作成中revised(2019/09/19)

  • 夏の工作シリーズ第3弾。AR sandboxの砂箱部分とプロジェクター取り付け部分を作成。砂箱の高さがちょっと高かった(30 cm)。砂が飛び散らないように高めにしたが、ちょっと使いづらいか。実際に砂を入れた時に再度チェックする。また、プロジェクターの支持は側面に固定しているだけなので、ゆらゆらする。設置地点で天井に固定する必要がありそう。また、最初支持するアングルを中央に取り付けたが、プロジェクターの映写レンズはプロジェクター中央にはないので、本当はずらす必要があった。そのため取り付け位置をずらせた。プロジェクター手前側で砂箱に映写できない領域が出るので、プロジェクター取り付け位置で傾けるように取り付けアダプターを加工して、なんとかほぼ砂箱全面に映写できるようになった。実際に設置してみると、色々と問題が見つかる。その後、X-Box用Kinect sensor(先端の黒い部分)の取り付けを行った。センサー部分のために、アングルで斜めの支持を両側につけたが、片側は映写レンズに近すぎて、取り付けると映写の邪魔になるため、取り外すことになった。Linuxマシンとプロジェクターをつないでテストしてみたいが、今夜から学会出張のため、続きは学会終了後。
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自作偏光顕微鏡完成(2019/09/09)

  • 手持ちのモニターの中にHDMI入力のものがあったので、偏光顕微鏡のホーザンのHDカメラと繋げて綺麗に見えた。スイッチ付き電源タップに電源系をまとめたので、そのスイッチを入れるだけで、モニター画面で回転する薄片像が表示されるようにした。実際の倍率をチェックしたところ、モニター横幅が試料約4 mmに対応する。その後、展示室予定場所へ移した。HDカメラ結構いいので、顕微ラマン装置の方の顕微部分もHDカメラに交換してみた。
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  • 動画も置いておきます。試料薄片は唐津高島のオリビンノジュール。色がつく理由は、鉱物の多くが複屈折を持つことと関係しますが…ちょっと解説書いている時間がありません。主にはオリビン。

自作偏光顕微鏡(2019/09/09)

  • 回転ステージのコントローラーケースに換気用の穴を開けて、ファンを取り付けた。40 mm角でDC24Vのもの。DC24Vにしてるのは、ドライバーボード自体の電源から取れるように。これで長時間使用でも安心かな。加工はミニNC加工機で行なった。3 mmエンドミルでF2命令で円弧を描かせている。45度のうち、30度分を切削するようにした。見積もりが甘くて、内側の穴同士がちょっと接近しすぎた。内部に取り付けたファンで空気を外に出すようにしている。それによって、上側の縦穴部分から外気が取り込まれて、その下にある回転ステージ用のドライバーボードを冷却することを期待している。
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Littrow分光器(2019/09/04)

  • 下記で加工したミニ分光器や部品を黒いポリアセタール板に固定した。これで必要な場所に持っていくことができる。このまま使うと外光が入るので、使用時は黒い布で覆っている。最後に調整が残っているが、夏の工作シリーズ2も大体終了。
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ミニ分光器の角度調整2(2019/09/02)

  • 下記用のアルミアダプターを作った。ちょっとしくじった部分もあるが、問題なさそう。上側の溝は固定ネジを回すための六角レンチが使えるようにつけた。距離調整がある程度できるように固定用ネジ穴を長くした。
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ミニ分光器の角度調整(2019/09/01)

  • ミニ分光器をセンサーとして使うのだが、リニアセンサーと分散したスペクトルが平行になるような角度微調整が必要となる。どうするか色々と考えていたが、ソーラボのキネマテッィクマウント(レンズやミラーの角度調整で使うパーツ)を流用するアイデアが浮かんだ。早速プレートを少し加工して、組んでみる。ちょっとわかりづらいが、一番下の2つのプレート部分がキネマテッィクマウント部分。分光器基板は黒いプレートにネジ4本で固定されており、黒プレートはソーラボの30mmと60mmケージをつなぐためのプレートをM6ネジ4本で固定している。これらを30 mmケージ用の棒4本でつないでいる。ちょっとバランスが悪いが、何とか使えそう。
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ミニ分光器との通信(2019/08/30)

  • 下の写真の左側は、以前e-bayで買ったScience Surplusのミニ分光器である(ケースを外している)。これは元々B&W TecのOEM分光器で、組み込みとして使われていた中古品を、独自のソフトとケース等を追加して販売されている。e-bayで以前買えたが、最近在庫がないよう。これの検出器部分を下記の高分解能分光器に流用しようとしている。既にこの分光器本来のグレーティング等の光学系は邪魔なので、取り外してある。この分光器には、Windows用ソフトが付いてくるが、Mac用がなくて不便である。Windows用ソフトのヘルプにミニ分光器とのシリアル通信方法が書いてあったので、それを元にMacとの通信を試みた。分光器にはRS232Cが付いており、Serial-USB変換器を使ってMacと繋げている。色々試して、何とかMacとの通信ができるようになった。今の所、データをASCIIで受け取っているので非常に遅いが、一応スペクトルをMacに直接取り込むことができるようになった。バイナリーで受け取れば早くなるが、プログラムが面倒なので…下の写真の右側が試しに作ったソフトで、確認のためにスペクトルを画面に表示するようにした。プログラム作成にはXojoを使っている。
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簡易な高分解能分光器(2019/08/27)

  • 狭い波長範囲でよいが、分解能はかなり高い分光器のニーズがあったので、リトロー配置の分光器を試作中。ファイバー入力で、ペリクルビームスプリッター、f=200 mmアクロマートレンズ、2400 g/mmのグレーティング、USB CCDカメラを使用。スペクトルが見えるか試しているところ。ソーラボのパーツで組んでいる。グレーティング部分は組み込めないので、外に出ている。最初、普通のガラスのビームスプリッターを使ったら、ゴーストが出てきたので、ペリクルビームスプリッターに変更した。ミニ分光器のリニアセンサーを使うと35 nmくらいの範囲を測定できる。なお波長範囲はグレーティングを取り付けているキネマティックマウントのネジである程度は調整可能。それ以上変えたい時は取り付けポストのネジを緩めてキネマティックマウントごと手で回転させる。
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    • 以前作ったネオンランプの光ファイバー入射系を使って、この試作分光器にネオンランプ光を導入。下のイメージは、638 nm付近の比較的強い2本のピークがある辺りにグレーティング角度を合わせたところ。ピークに対応する2つのスポットが見られ、これらは波長が2 nmほど離れているので、分離もよい。ペリクルビームスプリッターにしたので、ゴーストもなくなったが、まだレンズ表面での反射由来のゴーストが出る。スポット径はファイバーのコア径にほぼ対応するので、もっと小さいコア径にすれば分解能も上がるが、当然強度は下がる。テストで使ったCCDカメラには赤外カットフィルターが入っているようで、650 nm以上ではネオンランプの輝線が見えなくなった。別のCCDで試す予定。なお、後でよく見たら、赤外カットフィルターはCCD手前にネジで止まっているので、自分で取り外しが可能だった。
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  • 天文アマチュア用CCDカメラを使ってみると、700 nm付近の輝線もちゃんと観察された。現在はミニ分光器を少しバラして、そのリニアセンサー部分を流用して、測定を試みている。測定ソフトはミニ分光器のものが使える点が利点。固定用アタッチメントをまだ作ってないが、十分測れることがわかった。位置合わせには下記の赤レーザーが役立った。

赤レーザーの光ファイバー入射光学系(2019/08/24)

  • 秋月の赤いレーザーをf=40 mm単レンズで集光して、光ファイバーに導入する簡単な光学系を作った。ソーラボの在庫パーツだけですぐ作れた。光ファイバー入力の分光器の調整時に使うためのもの。緑レーザーのものは既にある。
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自作偏光顕微鏡(2019/08/11)

  • 8月前半のいくつかの工作は、この自動回転ステージ付き偏光顕微鏡を作るためのものだった。一応完成した。これは展示目的で作ったもの。岩石薄片を回転ステージで回転させながら、偏光像をUSBカメラで撮って、PC上で見ることができる。今後、カメラはHDカメラタイプに変更して、PC経由なしでHDテレビに表示できるようにする予定。
    • [光学系の説明] 透過光源が必要なので、光ファイバー光源を右側から入れて、それをミラーで上方に向けている。ここは将来LEDに変更するかも。光は偏光フィルター(回転可)、f=50 mmの集光レンズ、絞り、回転ステージ穴を透過して、薄片試料へ。集光レンズは適当に光を試料部に集める目的で設置。試料は回転ステージ上に置いている。この回転ステージはセンターに穴があるので、光を下から導入できる。試料を透過した光は、対物レンズ(無限焦点用)、偏光フィルター(回転可)、結像レンズ(f=50 mm)を通って、CマウントのUSBカメラで撮影する。架台には微粗動のラックピニオンがあり、顕微鏡側が載っており、焦点調整ができる。
    • 光学系部分は主にソーラボで組んでいるが、偏光フィルター2個、アクロマートレンズ、架台部分はエドモンドオプティクスで以前購入したもの。いくつかパーツを新しく購入したが、大半は中古品とスペアパーツを使用して組み上げた。対物レンズはニコンの中古だが、ミツトヨの対物レンズも使える。厳密にはソーラボのSMネジと対物レンズのネジはピッチと径が異なるが、差が非常に小さいので、実際上は問題なくねじ込める。コンパクトにするためと倍率を下げるために、結像レンズの焦点距離を50 mmとしている。ニコンの対物は結像レンズとしてf=180 mmを想定しているので、表示はx5であるが、実際の倍率はx1.4になる。ミツトヨの対物レンズの場合は結像レンズとしてf=200 mmを想定。
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    • (2019/08/31)その後、ホーザンのHDMI出力のあるCCDカメラを入手して、入れ替えて試してみた。HDMI入力のあるプロジェクターで映したら、綺麗に見えたので、このCCDを使うことにした。PCで中継する必要はなくなった。このCCDカメラはリモコンが付いており、静止画と動画を撮ることも可能。それで撮った動画を下に示す(2.5 MB)。試料は唐津高島のかんらん岩ノジュールらしい。

アルミアダプタの作成(2019/08/10)

  • 下記回転ステージとソーラボ30 mmケージをつなぐアルミのアダプタを作成した。外側の4つのネジ穴が回転ステージと接続する部分。内側の4個の穴はソーラボの30 mmケージ用穴。中央の穴は光路用。切り込んでいるのは、ソーラボ用の穴をネジで固定できるようにするため。
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回転ステージコントローラー完成(2019/08/09)

  • 回転ステージドライバーボードとArduinoをタカチのアルミケース内に収納して、スイッチ穴等を加工。配線を行なって完成した。黒スイッチオンでArduinoの電源が入り、ステージが回転する。トグルスイッチで回転方向を変えることができる。これは展示用偏光顕微鏡のサンプルステージに使う予定。手元にあったアルミケースは空気穴も開いてないタイプ。30分連続で回転させていると、ドライバーボートが熱を持つので、スリット穴が付いているケースに替えるか、今のケースにファンとファン穴を付けるか検討中。
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回転ステージを動かす(2019/08/08)

  • 回転ステージが必要となったので、以前にオリジナルマインドで買っておいた、中古のシグマ光機の回転ステージとドライバーボードを接続して動かしてみる。ドライバーボードの方のマニュアルがないので少し困ったが、後継機種のマニュアルと回転ステージのマニュアルを参考にして配線した。手動パルス発生器で回転することができ、配線が正しいことが分かった。現在は、Arduinoからパルスを出させて、それをドライバーのパルス入力に送って、回転させている。ドライバーのCN2の3,4番に5VをON/OFFすることで回転方向を変えられる。回転しているところのムービーを置いておく。

アルミアダプター作成(2018/11/23)

  • 顕微ラマン分光装置で使う、ブレッドボードとZ軸ステージをつなげるアルミのアダプターを作った。アルミ板自体はオリジナルマインドで購入。それに、M6のボルト穴(ブレッドボード側)4つとM4ネジ穴(Z軸ステージ側)4つを加工したもの。ボルト穴は、ボルトの頭が収まるように、上側は内径10 mm, 下側が内径6 mmになっている。早速、使用している。
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オーブンの修理(2018/11/09)

  • オーブン(恒温槽)の1つが故障した。温度表示がおかしく、温度設定もできない。制御部分が壊れたようだ。分解して内部を見たが、メーカー独自設計回路を使っているので、直すのは難しい。古いためメーカーでも修理できないとのことだが、現在使っているオーブン4台の中では最も新しい… 制御回路以外は全く問題なさそうなので、手持ちのオムロン温度制御計と中古のSSR(ソリッドステートリレー)を取り付けて修理した。温度測定にはPt100センサーが使われていたが、それに対応した制御計が手元になかったので、Kタイプ熱電対と交換した。下の写真は前面パネルを加工して、オムロン温度制御計をはめ込んでみたところ。中央部分が元の温度制御の表示があったところである。PIDをチューニングして、復活。これくらいのオーブンは、新しく買うと10万近くするが、数千円で修理できた。
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ペリクルビームスプリッター取り付け用アダプタ

  • 顕微ラマン分光装置がもう1台必要な場合が増えつつあるので、既存のジャンクから顕微ラマン分光装置をもう1つ構築できないか試している。こちらでもペリクルビームスプリッターを出し入れするメカニズムが必要であり、そのために今回はガイド付きエアーシリンダーの上側にビームスプリッターホルダ(黒い部品)を固定できるようなアルミ板のアダプタを作った。現在稼働中の装置はエアーシリンダーがガイド付きではなかったので、振れ止めの自作が必要だった(しかしコンパクトではある)。シリンダーとアルミ板はオリジナルマインドで調達。しかし、これは結局使わなそうな感じ。
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熱電対保持部品

  • 電気炉の熱電対を保持する真ちゅう部品。もともと電気炉に初めはついていたが、自作電気炉にその部品を流用した関係で、旋盤で新しく自作した。熱電対の通る穴、熱電対を固定するネジ穴、部品を固定する穴3つを加工をした。
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旋光計(polarimeter)(2018/02/23掲示)

旋光計

  • 下記の黄色LEDを光源とした、旋光計を作ってみた。LEDの載っているアルミ放熱板(左端)を除くと、全てソーラボのパーツを使用している。左端にある黄色LED光源からの光をf=50 mmのレンズで大雑把にコリメートして、589 nmのバンドパスフィルターを透過させ、一枚目の偏光板で偏光させる。視野を狭めるために可変絞りがその後に置いてある。その光が試料を透過して、2枚目の可変絞りを透過。最後に2枚目の偏光板の回転角度を手動で回転して、肉眼で光強度が最低となる角度を求める。液体試料はガラスセルにいれて、右側のベンチ部分に置く。後でモーター駆動のものに入れ替えて、検出もフォトダイオードにして、測定を自動化する予定。
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黄色LED用制御ボックス(秋月利用)

  • ナトリウムランプの代替光源として、下の方で書いた秋月のLEDの黄色LEDを使うという話です。ナローバンドパスフィルターで589 nm付近を取り出して、ナトリウムランプの589 nm付近の強い輝線の代わりとするつもり。その装置用に、LEDドライバー、トグルスイッチ、DC12Vプラグを黒い箱に組み込んだものです。トグルスイッチで光源をON/OFFするだけのもの。部品はほとんど秋月で調達。箱はタカチ(RSで購入)だったと思う。LED本体(左側中央)はアルミの放熱板の上に載っており、それをソーラボの30 mmケージに組み込む。LEDドライバーは固定する部分がないので、つながっている配線をグルーガンで固定して動かないようにした。
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フリスクレーザーポインター自作(2017/09/26掲示)

  • しばらく前に作っていたものを発掘。秋月の小さい赤レーザーをFriskのケースに組み込んだもので、レーザーはグルーガンで固定した。3Vコイン型電池と小さいプッシュスイッチを付けた。たまに発表で使っているが、特に反響はなし。
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実体顕微鏡の架台部分(2017/09/15作成)

  • 以前中古で買ったオリンパスSZ40の本体部分のみがあったので、ソーラボのパーツ、自作のアルミアダプタ、オリジナルマインドで買ったポリアセタール板を台として実体顕微鏡として使えるようにした。ソーラボの柱がちょっと過剰な感じ(重い)。実体顕微鏡外付けの円形LED照明を取り付けて、反射照明での観察ができる。溶接など少し荒い(汚い)もの用として、既存の実体顕微鏡と入れ替える予定。さすがに見え方はいい。
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50度ミラーマウントの作成(2016/12/16作成)

  • これは顕微ラマン用のパーツで、小さなミラーを50度傾けて取り付けるためのアルミの棒を加工したもの。下の写真の中央部分の斜めにカットされたアルミ棒がそれ。角度が変わっているので適当な既製品がなく自作した。棒自体は旋盤加工で、50度部分は簡易NCフライスで加工した。先端の丸いエンドミルを使って、横に移動した分、下にtan(40)だけ下げることで実現。下の写真ではソーラボの30 mmケージ用のキネマテッィクマウント(右側)とキューブと組み合わせている。キネマテッィクマウントはミラー角度調整のために流用している。
  • 使用時は、キューブの左側からくるレーザー光をミラーで上にはねて、キューブの上側に取り付ける予定のONDAX社特殊なダイクロイックミラーで下側に送られる。下側には対物レンズがつく予定。対物レンズで集められたラマン散乱光は上側に送られ、ダイクロイックミラーを透過して、分光器の方へ送られる。
    mirror_mount_in_cagecube.png

チューナブルフィルター用アダプター(2016/12/08作成)

  • 2017年度の知恵の見本市(12/1)で実物を展示しました。ポスターpdf
  • 下記のサーボモーターコントローラーを買った理由は、角度によりチューナブルなバンドパスフィルターを作るためであり、デジタルサーボモーター2つを固定して、かつソーラボの光学ケージに組み込むためのアダプター板を作成した。オリジナルマインドで買った黒のポリアセタール板(8 mm厚)を、別項に書いている簡易NCフライス装置を使って加工した(サーボモーターの入る四角い穴など)。下にはモーターを取りつけたアダプターの写真を示す。モーターに付いているT字型のものはフィルターホルダーである。フィルターホルダーはフィルターメーカー提供のもので、ソーラボ側の光軸高さと合わせるために旋盤で2.8 mmくらい短くして(固定ネジぎりぎり)、かつモーターの軸に固定できるようにフィルターホルダーの穴を5.9 mmに広げた。
    servomotor_plate.png
  • 上記をソーラボのケージに組み込んだのが下の写真で、ソーラボの60 mmケージ用のアダプターで板を固定している。X字型のものはその60 mmケージを30 mmケージに変換するためのアダプター(ソーラボ)。私は全て30 mmケージを使って光学系を組んでおり、この場合のように光学素子自体が大きくて十分スペースがないところでは60 mmケージアダプタに変換して使っている。
    tunable_filters_holder.png
  • Semrock社(オプトラインから購入)のVersa_Chromeチューナブルショートパスフィルターとチューナブルロングパスフィルターを取り付けたのが下の写真。角度で透過率の立ち上がり位置が変化するため、両者をちょうどよい角度にすると比較的幅の狭い(~1 nm)バンドパスフィルターとして働かせることができる。Versa_Chromeフィルターを2枚使って幅の狭いバンドパスフィルターとするアイデアは数ヶ月前に偶然思いついたのだが、検索するとほぼ同じアイデアを既に発表している方がいたので残念ではあったが、実際に必要があったので作ってみたのが今回のもの。写真のフィルターの位置は532 nmレーザー(秋月のパーツを使ったもの)を利用して、ちょうど532 nm付近だけ透過するように2つのフィルターの角度をサーボモーターで調整した状態。この状態で2つのフィルター越しに部屋の照明を見ると、ちょうど532 nmレーザーの色になっている。今使っているフィルターだと回転により500~560 nmでバンドパスフィルターとして働かせることができる。他の波長のためには別のフィルターと交換する必要がある(現在手持ちは写真のものだけ)。2つのフィルターを逆方向に回転させているのは、光軸のズレを小さくするためであったが、後でこれだと透過光が均一ではなくなることに気づき、同じ方向に回転させるように変更した。つまり2つのフィルターがほぼ平行になるように。
    homemade_BPF.png
  • その後、デジタルサーボコントロールキット付属の可変抵抗では細かい調整が難しいので、ポテンショメーターに変更した。性能を分光器で調べたところ、大体仕様から予想される1.0~1.5 nm程度の半値幅が得られている。コントロール基板とポテンショメーターを「アクリ屋」さんで加工してもらった黒アクリル板に取り付けてみた(下図)。
    servo_surface.png
  • 本格的に使うようになるとPCから制御できないとダメです。もともとコントローラー基板は、外付けの3個の可変抵抗が乗っかっている別基板を5ピンのコネクター(CN10)で接続するようになってます(2つ下の写真)。ここの役割は可変抵抗の両端に5Vかけて、中央の電圧をコントローラー側のAD変換で読ませています。したがって、ここのポートに0~5 Vを与えることで回転角を制御できることになります。そこでCONTEC社からUSB接続のアナログ入出力変換器(12 bit DA 2ch)を購入しました。早速DA変換の出力をコントローラーのコネクターに接続して、CONTEC社提供のテストプログラムをPC上で動かして、アナログ電圧を変えて、サーボモーターの回転角度が実際に変わることを確認できました。これでPCからの制御ができそうです。制御用プログラムを今後作る予定です。

サンプル管瓶用のホルダー(2016/09/07作成)

  • 研究室ではアズワンのサンプル管瓶(2.2 cc)をよく使っているが、そのままデシケータに入れておくと、すぐ倒れる(10月の地震でも沢山倒れた)。製品で気に入るものがなかったので、アクリルで10個用ホルダーを作成している。最初はアクリル板の穴加工をNCで自分で加工していたが、エンドミルに融けたアクリルが付着して、穴径が大きくなったりと歩止まりが悪いので、最近はアクリル加工屋さんに加工を依頼している。私が依頼しているところは、ウェブから簡単に穴のサイズ、位置指定などができる。
  • なので実際の工作は、アクリル加工屋から届いた穴開きの板と同じく頼んだアクリル棒4個を、接着剤の「アクリルサンデー」で板に接着するだけ。今回10個分作成。なぜか今回穴が少し小さめで、管瓶にラベルを貼ると入らない。アクリル加工屋にクレームをつけてもよかったのだが、既にアクリル棒を付けた後に気づいたので、リーマーで穴を少し広げてなんとか対応した。
    sample_holder.png

サーボモーターコントローラー(これは秋月のキット)(2016/08/02作成)

  • 光学部品2個を回転制御する必要が出てきたので(上記参照)、秋月の「3サーボ・アクチュエーター・キット」を購入した。以前も秋月でサーボ・アクチュエーターキットを買ったことがあるが、それは1回路のみのもので、顕微ラマン分光の回転NDフィルターの制御ではまだ現役で使っている。今回入手したのは新しいキットで、デジタルサーボモーターに対応し、モーター3個をこれ1台で制御できる。今回2系統モーター制御する必要があり、またデジタルサーボモーターを試してみたかったのでこのキットを選んだ。下の写真に示したように、液晶ディスプレイ付きで、設定に3個の可変抵抗を使う。デジタルサーボモーター(SAVOX SG-0351)2個も秋月から買った。
  • マニュアル通りに半田付けすれば完成。5Vの電源をつなげば、デジタルサーボモーター2個が動作した。アクション位置での安定性についてはわずかにゆらいでいる。写真はダイレクトモードの設定で、可変抵抗を回すと、それに応じてサーボーモーターが回る。設定モードにすれば、常時位置、アクション位置、回転速度を可変抵抗で設定できる。これは普通の使い方で、信号やスイッチにより、定時位置とアクション位置を移動する。設定後は液晶と可変抵抗は外すことができる。私の用途はダイレクトモードで使うことになると予想される。仕様上は角度は0.2〜0.3度程度で制御できる。
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ラマン分光装置ビームスプリッター出し入れ制御部分の改造(2016/06/21作成)

  • これも下記のラマン分光装置の改造の一環。「ラマン分光器用制御装置」の実際に制御する部分の1つである。我々のラマン分光装置では、ペリクルビームスプリッターを使って、それを光路に入れることで観察用CCDへ光を送ったり、照明用光源を導入したりしている。しかしラマン測定時にはビームスプリッターは邪魔であり、ラマン散乱光を1枚で半分捨ててしまうので、これらのビームスプリッターは測定時には光路から外した方がよい。そのため、エアーシリンダーを使って、ビームスプリッターの出し入れを行っている。そのエアーシリンダーを電気的に制御しているのが、ソレノイドバルブであり、今回の制御部分である。下の写真では中央に3つソレノイドバルブが見えている。エアーシリンダーを出し入れするので、上下に2系統の電線が出ている。ここにDC24Vかけると、バルブが開閉する。これ自体の制御信号は下記の「ラマン分光器用制御装置」からくる。もともと2回路作ってあったが、今回改造して1回路増やして、基板(右上)も新しく作った。下記「ラマン分光器用制御装置」ともつないで、動作を確認した。今回はブロックターミナルを活用して、外部からくる線の接続が簡単なように、また分解する時に半田付けを外したり、線をカットしないでいいようにした。現在活躍中。
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実験用LED照明(秋月の製品そのまま)(2016/06/14作成)

  • これは本当にちょっとした工作。実験で使うLEDランプが2種必要だったので、秋月電子通商で適当なものを買って、半田付けした。3 WのLED2種(白、黄色)、定電流LEDドライバー、12V電源アダプタ、アルミ放熱板を全て秋月で購入。LED,ドライバーと電源アダプラ用プラグを半田付けし、放熱板に高熱伝導用両面テープで固定するだけ。電源につないでみると直視できないくらい明るい。十分使えそう。
  • 白LEDは光学装置の光源として使う予定で、最初ファイバー光源を使ったが、光が広がりすぎ、点光源により近いものが必要だったため。黄色LEDは、532 nmレーザーを使ったある分光実験の時にバックグラウンドノイズを減らすために使う。この実験ではなるべく外光が入らない様にしないといけないが、真っ暗にしてしまうと装置自体の調整も難しい。そこでこの黄色LEDを使照明代わりにするつもり。検出器には532 nm付近のバンドバスフィルターをつける予定なので、532 nm以外の波長なら、赤や青でもいいが、見易さから黄色を選んだ。
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ラマン分光器用制御装置(秋月の製品を一部利用)(2016/05/30作成)

  • ラマン分光器用制御基板)(2016/05/30) :連合学会前にはパーツは集まり、ケースの加工もほぼ終わっていたので、連合学会後に工作を再開した。今回作るのはラマン分光器用の制御装置で、落射照明、透過照明光源のON/OFF,レーザー光路にある回転NDフィルターの2位置制御(要はレーザー光が出てくる位置と最大に減光している位置)、ビームスプリッターを光路に出し入れ(2箇所)をする。以前もほぼ同等品を作っていたが、そちらはPrincetonの冷却CCDカメラ用コントローラー内臓のIO出力を利用するものであった。古い検出器のコントローラは大きくて、その中にIO出力もあったが、今度導入する新しいCCDカメラにはもはや独立したコントローラはなく、そのため別途制御回路が必要となる。CDカメラ実物が納品されてみると、IO出力が実際には利用可能だったが、Winspecと制御が独立してできるようになったので悪くはない。今回の場合は、パソコンからUSB-シリアル変換器を介して、ANDDIOという秋月のデジタルIOモジュールを制御する。ただしこれではリレーなどは直接制御できないので、インターフェース回路が必要となり、今回自作した部分になる。なお、古い方は非常時用に稼働可能状態で残しておくつもり。
    circuit-Raman.png
  • テスト用のプログラムをMac上のXojoで数分で作った(単に6つのチャンネルをON/OFFするボタンがあるだけ)。本回路、秋月のANDDIO、シリアル-USB変換器、電源アダプターを仮につないで、動作を確認した。シリアル-USB変換器は下図の左上側に見えている小さい基板で(これも秋月から)、Macにつないで問題なく動く。
    circuit-Raman2.png
  • 下図はケースに納めたところ(前面部分の穴をずらしてしまったが)。ANDDIOは取り付けネジ穴もなく、固定ができないので、結局両側のRS232C用のコネクター用部分のネジ穴を使って、パネル前面、後面で保持するようにした。宙に浮いている。
  • 実際には分光器の測定ソフトがWindows PCでしか動かないので、これの制御プログラムも同じWindows上から使えた方がよい。Xojoの場合、Mac上で作って、Windows用にクロスコンパイルすることもできる(そのライセンスが必要)。それならと、昨日のプログラムをベースにサクッと作ってしまった。
  • Macで完璧に動くが、クロスコンパイルしたものを制御用Win7マシンにコピーして動作させたところ、少し動作がおかしい。複数チャンネルを一度に制御する部分がうまくいかない。タイミングの問題なんだろうが、待ち時間を入れたりしてもダメだった。Macでは問題ないのだが。一時に1つだけ動かすこと自体は問題ないので、ちょっと不便だが、その状態で使用中。そのうち、Visual Studioへプログラムを移して、Winspecとも連携させる予定。その後、何もしていないのだが、ある時から問題が解決した。Windows OSのアップデートで改善されたのだろうか。
  • その後、冷却CCDが納品されて同封されていたマニュアルを読んだところ、実際にはTTL入出力8ビット分が使えることが分かったが、まあそのまま使用中。
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APD検出器用電源(秋月のキット利用)(2016/04/27)

  • 浜松ホトニクスのAPD検出器モジュールを買ったところ、ノイズの少ないDC12 V電源が必要だということが分かりました。精密な測定をする予定なので、安価なスイッチング電源アダプターでは不安があります。秋月電子通商でちょうど「超ローノイズ・プログラマブル電源キット」を見つけたので買ってみました。これはTIのTPS7A4700を使用したもので、1.4〜20.5 Vまで0.1 Vステップで出力を設定できます。
  • キットといっても、半田付けするのは、ターミナル2個と電解コンデンサー1個だけです。キット取説の推奨どおりに、放熱器も取り付けました。基板上のDIPスイッチで、0.1 V単位で出力電圧を設定できます。APD検出器モジュールの取説では+/-0.1 V精度を要求されていたので、都合よく合ってます。実際に入力側にこれも秋月で買ったスイッチング電源アダプターDC15 Vをつないで、出力が12 +/1 0.1 Vに入るようにDIPスイッチで調整しました。
  • それをケースに電源用スイッチ、DCプラグとともに取り付けます。LEDランプでも付けたいところですが、APD検出器使用時に邪魔にしかならないので止めました。ところで、放熱器は基板の反対側に取りつけるため、基板両側にターミナルブロック等の突起物があり、基板をケースに固定することができません。探したところ「垂直取付用ブロック」というものがあることが分かりました。これは金属立方体6面にM3の穴があいているものです。これを使えば基板を立てて固定できるので、今の場合に使えそうです。それをまた秋月で買って、基板を立ててケース内に固定することができました。ケースのバックパネルのDCジャックと出力用配線の穴、フロントパネルのスイッチ用穴は簡易NCフライスであけてます。
  • APD検出器モジュール側の電源端子はDsub 9pin(male)なので、female端子の半田付けできるものを買って、配線しました。まだ実際にはAPD検出器モジュールで動作試験はしてません。その前に光学系を作らなくては。
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Last-modified: 2019-09-28 (土) 11:37:31 (22d)