:: RoboZak奮戦記 ::

PS2コントローラ改造の構造試作

2010.03.20 Saturday

　フレキシブル基板の回路を調べたところリモコンの回路とは違うのと、接続端子が錆びており接触不良しそうなので流用を諦めました。従って、フレキシブル基板の自作難しそうなので、プリント基板と配線で改造することにしました。回路を組まず構造的にうまく出来るか試作してみることにしました。

（１）組立部品一覧

　
・ＳＷ基板大
　（５ｍｍスペーサ）
・ＳＷ基板小
・ＬＥＤ用基板
・ＳＷボタン及びＳＷゴムシート（流用）

（２）ＳＷ基板を置く

　ユニバーサル基板を格納できるサイブに切り出してタクトスイッチがうまく配置できるかを検討して、動作可能な範囲でなんとか配置できました。その基板を置きます。マイコンと周辺回路は別途考えることにして、ＳＷがうまく動作するかの検討を優先しました。基板の上に5mmのスペーサを３箇所立てます。立てる場所は元の回路基板が載る範囲です。スペーサは接着剤で基盤に軽く接着させておくと組立やすいでしょう。

（３）赤外線LED用基板を差し込む

　ＳＷ１の部分に赤外線LEDを装着します。基板は裏蓋の部分も含め大き目のサイズします。好みでＳＷ２でもいいかもしれませんが、指で隠れそうなので上側のＳＷ１にしました。試行なので赤外線LEDは付けていないが、コントローラの左右にこの基板に２本づつ装着する予定です。

（４）ＳＷ２の構造

　ＳＷ２の部分はちょっと難しく基板を凸形状にしてボタンが通るようにします。また、スリットは本体に差し込むために入れます。少しきつ目の方が組立てやすいでしょう。ＳＷのゴムシートとボタンは流用しますが、ボタンの中央にある突起は少し削って摺り合わせしました。

（５）元の回路基板を搭載

　ジョイスティックが搭載している元の回路基板をそのまま流用して載せます。ただ、不要なコネクタやＩＣは取除きました。
　ＳＷ２用基板を差込み、次にゴムシートを差し込みます。

（６）裏蓋を閉める

　ＳＷ２の部分を裏蓋に差し込みながら、ここで元通りに裏蓋を慎重に閉めます。ここでネジ止めします。ＳＷ２のボタンは爪を押しながら差し込むことでうまくいきます。

（７）これで組立完成

　ボタンを押して感触を確認する。タクトスイッチになったので押すとカチ、カチと音がします。しない時はどこかに不具合がありますから調整してください。

【残る課題】
・電池の格納方法について
・受光モジュールを搭載するかどうか
　（組立て直さなくても変更できるため）
・ページ用LEDの場所（穴あけが必要）
・キーの割り振り
・マイコンの搭載場所
などまだまだあります。でも外観上は予定通りです。

完成外観のイメージ（まだ動作しません）

takuo * リモコン * 18:23 * - * -

PSコントローラの分解

2010.03.19 Friday

　学習リモコンが出来上がったので、不要なPS2コントローラで外形とジョイスティックだけを再利用する。PS2コントローラはなんでも良いが純正品が捨てられていたので回収して使用する。リモコン機能を組み込むためにはどうすればよいか、まず分解して構造を調べることにしました。

（１）分解１

　左右の振動モーターは不要なので取除きます。この部分に電池を格納したかったのですが、どうも単３電池２本は入りませんでした。電池をどのように格納するかが難しそうである（検討課題１）。
　配線も不要なので邪魔な部分は切断しておく。

（２）分解２

　裏蓋を取るとこのようになっています。回路基板とフレキシブルとの接続は裏蓋を締めると圧着するように蓋にクッション材が付いていました。
　前面のスイッチ側にフレキシブルがあるので、切れないように外します。

（３）分解３

　コントローラの内部は大きくは３つに分かれます。
①ジョイスティックを含めた回路基板
②スイッチ部分にフレキシブル基板
③スイッチ部分と回路基板の間に挟ます固定構造部

　スイッチ部をそのまま利用できるか回路を調べる。スイッチの回路と構造をどのようにするかが一番難しそうである（検討課題２）。スイッチのしたのゴムには導電性はなく、スイッチのON/OFF緩衝として入っている。フレキシブル基板の裏側に固定構造部にスイッチの場所だけに導電性印刷されたのシートがあり、これに押し付けてスイッチONとなるようである。

　製作の第二段階でジョイステティっックも流用するつもりであるので、回路を調べる。Ｘ方向とＹ方向に10KΩの可変抵抗があり、中点に端子が出ている。さらに、タクトスイッチがありジョイステティっックを押すとＯＮになる。このスイッチは無線コントローラにはない機能で、ストップ機能として利用したり、リモコンの□や■の機能を割り当てることもできる。

（４）分解４

　前面左右のスイッチ１とスイッチ２をどうするかが問題である（検討課題３）。スイッチ１の部分は赤外線LEDを装備してスイッチ２はＰ１とＰ２に割り当てるか、右突きや左突きのモーションを割り当てることを考えている。ただ、ここのスイッチはフレキシブル基板が流用できないと構造が難しそうである。
　フレキシブル基板の回路を調べたCOMが共通に回ってと各スイッチへは独立配線となり、SELECT、START、ANALOGはV+が共通でこれも各スイッチへは独立配線となっていた。リモコンのようなマトリック配線ではなかった。

（５）分解５

　回路基板で中央のマイコンが小さいので割と最近のコントローラのようである。３Ｖを印加してもLEDが点灯しないので壊れているようである。このチップをきれいに外せば、そこに配線を半田付けして端子の接続はできそうであるが、ICの４方向の半田付けを取るのは難しい。フレキシブルに半田付けはできそうにない。

takuo * リモコン * 17:53 * - * -

リモコン用赤外LEDについて検討

2010.03.18 Thursday

　リモコン用の赤外線LEDとして強化しておきたいので、購入可能なLEDを探した所、現在はTLN115A（PDF)が良さそうです。定格ではVF=1.35VでIF=100mAですが、最大定格のパルス順電流＝１Aであるから瞬間的なパルス駆動なので５％程度（50mA）と見ておけばよいでしょう。
　大雑把には次のように計算して見ました。
　　１００ｍA／５％＝２Ａ
　　（３Vー１．４V）／２Ａ＝０．８Ω　→　１Ω
ということで、市販のリモコンやROBOZAK用のリモコンでも３Ｖ電源では１Ωのチップ抵抗が付いていたので、妥当なのかもしれません。上のカタログのグラフを詳細にみてわかるように、38Khz搬送波からパルス幅は26.3uSで、一番長いスタートビットでも5mSなので、許容パルス順電流は１Aまで流せるようです。従って、マージンを見ても１Ωで良さそうで暫く操作してみましたが熱くなることもなく１Ωで問題なさそうでである。

　赤外線LEDは安いので多目に購入して、実験してみるました。赤外線LED１個での実験では２Ωでは１～２ｍ程度でしか正しく送信されないようです。そこで、PS2コントローラに組み込む時には、送信距離を伸ばすために電流制限抵抗は１Ωにして複数（２～４個）駆動して送信強化する（光線が見えないので直視しないように注意！）。

takuo * リモコン * 14:38 * - * -

学習リモコンがやっと完成！

2010.03.17 Wednesday

　プログラムソースの解析のためにPA.EXEを少し勉強して、修正やチューニングをどのようにすればよいかいろいろ勉強してみました。オリジナルのプログラムをMPLAB IDE用のアセンブラ言語に書き換えることも検討していました。

　どこをどう修正したかわからなくなってしまいましたが、一応、左のグラフのようにROBOZAKU用のきれいな波形が出るようになりました。評価用なので赤外線LEDの出力が大きくないのですが、RZ-1もちゃんと正常動作することを確認できました。
　結局、ハードは回路修正はしなかったのですが、受光モジュールの交換とプログラム修正の試行錯誤でPIC16F84Aを１つ壊してしまいました。まだ、予備の16F84Aがあったので完成できました。
　プログラムではページ切替はリモコンのボタン数から３ページで十分なので、３ページに変更しています。あとは時間的なチューニングを修正したり加えました。外付けのEEPROMはRZ-1のモーション増設用の在庫を流用して24CL512を使いました。そこまで利用しないのですが、プログラム中のアドレスMAXは24CL256の7Fh（1Fh→7Fh）に変更しました。

　結局、スタートビットやデータビットのHiとLoの時間をリモコン解析器２とハンディ・オシロスコープ（以前から利用しているソフト）を使って、調べならうまく出来ました。

　学習リモコンには、仮に次のように記憶させました。P1とP2はどのページにもあるようにしました。電源SWはモーションをあまり利用しておらず音声認識モードへの切替え程度なので、３ページ目だけにしました。記録キーとページ切替キーはどのページも固定です。

１ページ目
[P1]　[P1]　[録]　[頁}
[９]　[０]　[＊]　[＃]
[５]　[６]　[７]　[８]
[１]　[２]　[３]　[４]

２ページ目
[P1]　[P1]　[録]　[頁]
[Ａ]　[△]　[Ｂ]　[Ｅ]
[<-]　[□]　[->]　[Ｆ]
[Ｃ]　[▽]　[Ｄ]　[Ｇ]

２ページ目
[P1]　[P1]　[録]　[頁]
[Ａ]　[▲]　[Ｂ]　[電]
[＜]　[■]　[＞]　[　]
[Ｃ]　[▼]　[Ｄ]　[　]

　これでリモコンの回路とプログラムが出来たので、PS2コントロ－ラを改造してこの学習リモコンをどのようにいれるかということと、コントローラのジョイスティックをどのようにするかの検討をしていきます。
　さらに、加速度センサーが手持ちに１個あるので、これも組み込むことを検討中です。加速度センサでバランス調整ができればいいのですが、これはモーションのプログラムの問題でかなり難しそうです。
　いずれにしても、もう1つのA/D内蔵のマイコンを入れて、PS2コントローラのシフトキー(前面）で切替える方式にしてあまり複雑にしないようにしようと思います。コードがわかったので今度はA/D値から指定のコードを赤外線送信するだけにしようと考えています。

takuo * リモコン * 12:26 * - * -

テスト用のワンキー送信機

2010.03.13 Saturday

　赤外線リモコン解析器２で解析できたので、写真のようにPIC12F975とLEDとキーだけの簡単なワンキーの送信機を製作してみました。解析データから多少のチューニングが必要です。
　サンプルプログラムに習って、ROBOZAK用のリモコンコードを１つだけ組んでみました。見事に、「１｝に登録してある「お辞儀」のモーションが動作しました。これで、赤外線リモコン解析器２の解析が有効であることが判りました。

　フリーソフトのソフトオシロで波形も見てみましたが、オリジナルの波形と同じで問題なさそうです。

（１）ROBOZAKの純正リモコン

コード分析の結果
スタートビットHi:１５９
スタートビットLo:　３２
データビットHi：３１～２９
データビットLo：１６～１４
データビット長：１２bit

（２）テスト用ワンキー送信機

　上記の製作したワンキーリモコンで、これも余り物で作ってみました。赤外線LEDは入らないリモコンのものを再利用しました。この時に電流制限抵抗が１Ωだったのには驚きましたが、パルスなので熱問題はなさそうです。ここではPICマイコンのドライブ能力の関係から３３Ωにしておきました。

（３）学習リモコン送信機

　bit数は正しいのですが、左のようにコードが最初から出力コードがおかしいようで、プログラムを解析して修正しないと駄目なようです。やっばり学習して記録するというのは動作が不安定なのでしょうか。
　最悪の場合、コードがわかったのでプログラムに盛込んでしまう方がよいかもしれません。以前より１歩前進したようです。

　
【テスト用プログラム】テストするために利用したＣプログラムです。

/*　　　Infrared controller PIC12F675　　　*/

#include

__CONFIG(
INTIO
& UNPROTECT
& BORDIS
& MCLRDIS
& WDTDIS
& PWRTEN
);

__IDLOC(F675);
#define SW GPIO0
#define IR GPIO4

#define RH 159
#define RL 32
#define TH 15
#define SH 30
#define SL 15
#define N 12

const unsigned char sig[N] = {
0,1,0,1,0,0,0,0,
0,0,0,0
};

/* 38KHz */
void shot(unsigned char s){
IR = s;
NOP(); NOP(); NOP();
NOP(); NOP(); NOP();
NOP(); NOP(); NOP();
IR = 1;
}

void main(void){

unsigned char i;

CMCON = 0b00000111;
ANSEL = 0b00000000;
GPIO = 0;
TRISIO = 0b00000001;
WPU = 0b00000001;
GPPU = 0;
OPTION = 0b00000100;

IR = 1;

while(1){

while(SW);

//Start bit H
TMR0 = 0;
while(TMR0 < RH) shot(0);
//Start bit L
TMR0 = 0;
while(TMR0 < RL) shot(1);

for(i = 0; i < N; i++){

//Data bit H
TMR0 = 0;
while(TMR0 < TH) shot(0);
//Data bit L
TMR0 = 0;
if(sig[i])
while(TMR0 < SH) shot(1);
else
while(TMR0 < SL) shot(1);
}

//Stop bit
TMR0 = 0;
while(TMR0 < TH) shot(0);
}
}

takuo * リモコン * 15:22 * - * -

赤外線リモコンの解析器２の製作

2010.03.09 Tuesday

　うまく学習リモコンが動作しないので、本当はオシロスコープがあれば良いのですが、測定器はテスターぐらいしか手元にはなく、購入するのも高い測定器なので躊躇します。

　そこで、今度はリモコンのHighとLowの時間が測定できるリモコン解析器をもう１つ製作することにしました。材料費をケチって、以前に製作した赤外線リモコン解析器の空いている基板スペースに回路を組みました。組むといっても受光モジュールや液晶表示は兼用するようにして、動作させないPICマイコンは抜いておくことにしました。使用したのは、手持ちのPICマイコンの16F628AとディップSW（兼用回路で一部切替が必要なため）だけです（写真の基板で下にあるのが今回のマイコン）。

　参考にしたのが図書館で見つけて借りてきた「PICとセンサの電子工作」という本で、丁寧に解説されているのでわかりやすいと思います。今度はＣ言語（PICC-Lite）なのでプログラムソースがわかりやすいので改良も簡単である。なお、本にはフリーソフトウェアもCDに格納されている（図書館から借りれます）。

PICとセンサの電子工作
鈴木哲哉

takuo * リモコン * 11:13 * - * -

学習リモコン難航

2010.02.28 Sunday

　学習リモコンが一応組み上がりテストをしてみました。基本動作は動作しているようですが、リモコンのコードがオリジナル通りに再現せずにうまくコードが再現できていません。各社のリモコンをテストしてみたのですが、どれも駄目でした。市販の学習リモコンではうまくいき、リモコンコード解析器でみてもオリジナルと違うコードが出ているのが判かります。製作したリモコンのソースプログラムがPAという特殊なためどこが悪いのか全くわかりません。ノイズでの誤動作も発生しているようです。悩む・・・（やはり、どうもコード解析プログラムが弱いのようです）。

　もう少し調べて判らなければ、ノイズにも弱そうなので学習リモコンは諦めるようと思います。メーカー製の学習リモコンは安定しているので流石ですね。どうしても駄目であれば、ROBOZAK用のリモコンをばらして入れるという方法が一番安上がりで確実なのかもしれません。

takuo * リモコン * 09:38 * - * -

学習リモコンの製作

2010.02.21 Sunday

　学習リモコンも多くの方が自作されており、今更、新規開発することもないので探してみました。ボタンの数は最終的には、PS2コントローラを赤外リモコンにするのですからそのボタン数だけあれば良いのですが、適当なものがなかなかありません。小型な学習リモコンの「学習リモコンの作成の作成」を参考に改良することにしました。

　ハードは標準のユニバーサル基板に納まるように配置して、省力別電源の回路はフィルタ回路を挿入してノイズ対策をしております。一応、試作は５Ｖでの動作を考えていますが、赤外ＬＥＤの到達距離にもよりも消費電力を削減する為に、正式のリモコンは単３電池２本の３Ｖにするつもりです。なお、I2CのSCLにプルアップ抵抗が入っていないので規格上問題なのでSDAとSCLに1.5K（3V化するので推奨最小値に）を入れました。

　プログラムソースを見たら見慣れないソースでDOS版のPA.EXEでコンパイルするようになっていました。一部修正なので、最新版のPA.EXE（pa-3.0.5sはここから）をインストールすることにしました。しかし、オリジナルソースをコンパイルしてもいろいろ問題が発生しました。

（１）pIC16F84Aに対応していない

　PIC16F84のままコンパイルして、HEXファイルの後半にあるデバイスのコンフィグレーション部分は削除する。
　判りにくいので図で説明します。一般的なエディタでファイルを開いて、後半部分で左の反転表示させている部分を削除します。

（２）コンパイルエラー
　多分、バージョンの違いだろうと思いますが、561行と609行の２ヶ所エラーが発生します。

・561行のエラー箇所
cja bit_len,#BUF_LEN*8,n_get_err
→修正方法
mov data_buf,#BUF_LEN*8
cja bit_len,data_buf,n_get_err ; データバッファオーバーフロー
・609行のエラー箇所
cja bit_len,#BUF_LEN*8,ｓ_get_err
→修正方法
mov data_buf,#BUF_LEN*8
cja bit_len,data_buf,s_get_err ; データバッファオーバーフロー

上記の修正でコンパイルエラーはなくなります。
（work_bufをdata_bufに修正しました）

（３）書込みソフト
　デバイスはPIC16F84Aを指定して、書込みソフトでコンフィグレーションを指定してから書き込みます。

あとは、リモコンのコードを理解して出来るかまた赤外線LEDがちゃんと発光しているかのチェックが必要である。これでも小型でボタン数は少ないですが、ページ切替できるので多機能である。小型なのでこれだけでも携帯電話感覚でRZ-1をコントロールできそうである。

takuo * リモコン * 00:05 * - * -

ROBOZAKのリモコンコード解析

2010.02.20 Saturday

　製作した赤外線リモコンの解析器で、ROBOZAKのリモコンのコードを解析してみました。

　変調方式を家電瀬品協会フォーマットにしてスタートパルス無しに設定したら、1Byt+5Bitでコードが解析できました。早速、ROBOZAKのリモコンの全てのボタンについてコードを調べのが左側の写真のようにボタンに対応したコードです。但し、製作した解析器によるので一般的ではないかもしれません。

　コードが解析できるということは学習リモコンを作ることが出来るになります。学習リモコンのマイコン（PIC61F84A）に書き込む為に、開発用ツールとしての学習リモコンを試作して見ることにしました。

takuo * リモコン * 21:14 * - * -

赤外線リモコンの解析器の製作

2010.02.18 Thursday

　ROBOZAKの赤外線リモコンを自作できないかと思い、ちょっと家電製品用の学習リモコンで読み取れて記憶できるかテストしてみました。すると見事に、読み取れてRZ-1を操作することができました。これで、ROBOZAKの赤外線リモコンのコードは家電用リモコンのコードを使用しているだろうということが推測できました。写真の右側が学習リモコンで、ボタンの数が多すぎるので使いにくい。

　そこで、赤外線リモコンのコード解析器を作ることにしましたが、インターネットで調べたらすでにPICマイコンを使って素晴らしい解析器を製作している方がおられました。

Tomcatさんのホームページに
ＰＩＣマルチメーカー対応赤外線リモコンコード解析器というのがありました。

　また、ケチケチに手持ち部品やリサイクル部品で、赤外線リモコンのコード解析器を製作できるか検討してみました。オリジナルはDC/DCコンバータを搭載していますが、単３電池３本で十分なのでDC/DCは削除して問題なく出来そうです。オリジナルはPIC16F84ですが今回はPIC16F84Aに変更しました。

　早速、製作に取り掛かり丸１日で出来上がりました。リサイクルしたのは基板と殆どの電子部品です。先日、製作したI2C解析器の液晶表示器を流用して使えるので、購入部品はなしで出来上がりました。

　しかし、ソフトをダウンロードしてマイクロチップ社の mpasm.exe でアセンブルでコンパイルしましたが、うまく動作しません。説明では「数値のオプションを１０進数（ＢＣＤ）にして下さい」というのがありましたが、このオプションの指定方法が判らず、結局、ソースの数値を16進数に変換してからコンパイルし直しました。

　見事、赤外線リモコンのコードを解析することが出来ました。電源とGNDの配線にノイズが載らないように配線して、マイコンと受光素子にはノイズ対策用に電源-GND間にコンデンサーを挿入しておいたので、誤動作せずに安定して読み取ることが出来るようです。

　これで次のステージの構想を進めことができます。
（１）学習リモコンの製作（開発ボードと本体用：２台分）
　　　開発ボードで学習させて記憶させたらマイコンをPS2コントローラの本体に搭載する
（２）PS2コントローラの改造
　　　廃棄されていたPS2コントローラを分解して、外装とスイッチを流用します。まだ、アナログスティックをどうするか思案中（とりあえず４方向のＨとＬで試作かも）。

takuo * リモコン * 21:30 * - * -

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