オーディオクラフト工房（２４６）
ハーバリウム始めましたコラボ

更新日：２０１９年２月６日
ハーバリウム用カラーユニットを作ろう
オーディオクラフトとは全く関係ありませんが、電子工作の一環としてこのページに記事を書きます。私は別ページで「ハーバリウム始めました」を立ち上げています。それはそれだけで充分綺麗なのですが下から明かりを当てることで更に綺麗に見えるようになります。今回はそのハーバリウム用のカラーユニットを製作します。原則として2色の明かりを照らすことが出来ますが、この色の設定は別途機器を製作してPCから設定出来るようにする予定です。まずはカラーユニットの製作から始めましょう。
（ハーバリウムを置くとこんな感じです）
カラーユニットはフルカラーのLEDを配置してハーバリウムの下からあてることでハーバリウムを綺麗に見えるようにするものです。2色の色を設定して徐々に輝度を上げたり下げたりして変化を楽しむことが出来ます。
（色と輝度の変化）
SW1を押すと1色目の色を徐々に輝度を上げながらLEDを点灯します。輝度が最大になったら徐々に輝度を下げていき、一旦消灯し、その後2色目を同様に点灯します。2色が終われば一連の点灯は終了です。現在の設定では約50秒くらいです。
（カラーユニット回路図）
RGBのフルカラーLEDをそれぞれPWM駆動しています。単3電池電池2本で駆動したいので、LED用にDCDCで5Vに昇圧しています。一連の点灯動作以外はPICマイコンはSLEEPモードになっているので待機電流は約20uA程度と大変少ないです。そのためにDCDCの前にMOSFETを配置して待機中はDCDCは動いてません。PWMが少なくとも3本は必要ですので、それに対応するPICマイコンを使っています。PWMの設定に苦労しましたが、ネットをググルと何かと出てきますのでそれを参考にさせて頂きました。詳しくはPICのソースを見て下さい。
（内部の構成です）
単3電池が2本入るタカチのケースを使用します。LEDはケースの中心にくるように配置して基板に実装しています。上の写真のようにするとうまくいくと思います。
（完成した姿）
私の製作したハーバリウムはガラスの角材の上に乗せて固定しています。そのガラスが乗る部分を示すのとLEDの光を和らげるために上の写真のようにパラフィン紙を貼り付けています。LEDの直視も明るくていいですが、やはりRGBのLEDが分散して見えるので薄い紙などでぼやかすほうが良いと思います。あまり分厚い紙にすると輝度が下がるのでハーバリウムが綺麗に見えなくなります。
（側面の端子）
上面のスイッチを押すことで一連の光の動作が始まりますが、何か他のものと連動出来るようにSWの端子を並列に側面から取り出しています。また、後日の公開になりますが、DATAの端子から色を設定出来るようにする予定です。
（紫色を点灯中）
写真写りはよくありませんが、もっと綺麗な紫色が点灯しています。
（PICのポート割付）
PWMを3本使っています。DATA、CLKは後日の製作で説明予定です。
（基本色は16色）
フルカラーLEDなので、もっと細かい色調整も可能ですが、上図の16色を固定としてこの中から2色を選ぶことにしています。
（PWMの設定値）
PICの設定としてPWMは254を最大輝度、0を消灯にしています。プログラム中では0〜100%としたほうが楽なので、配列を用いて変換しています。詳しくはPICのソースを見て下さい。
（輝度の設定値）
（輝度の設定値のイメージ）
人間が見える輝度として、直線で変化させると輝度が低い時に急に暗くなるように見えます。それを補正するために、上図の変換を行って輝度として設定しています。こうすることで輝度の低い時に徐々に変換しているように見えます。
今回RGBの輝度の変化は各色のPWM値を変化させています。本当はLEDに印加される電圧を変化させることで輝度の変化をさせたかったのですが、うまく行きませんでした。PICのソースにはその名残が一部残っていますが気にしないで下さい。さすがに輝度が低い部分では滑らかに変化しませんが、そのあたりはご愛嬌ということで理解下さい。
（MOSFET）
DCDCの前のMOSFETはPチャンネルタイプを使用しています。ゲートをLレベルにすることでFETはON状態となります。このMOSFETは秋月さんで購入しました。
（PIC内部のEEPROMに記憶するデータ）
電池を交換しても色データなどを記憶している必要があるのでPIC内部のEEPROMを使用しています。そのため電池投入からは約5秒間動作しませんので、ご理解下さい。ここの時間を短くするとEEPROMが正しく読めない時がよくありますので。将来的にはこの部分を外部から書き換えることで、色などの設定値を変えられるようにします。
（紫色を点灯中）
写真ではうまく見えてませんが、ハーバリウムの下側のガラス材は光っていないのにハーバリウムの部分だけ光って見えるというギミックになってます。初めて見ると少し驚くと思います。あくまでも個人的な感想ですが。
（白色を点灯中）
色の選定はハーバリウムに使っている花の色を選ぶと良いと思います。現在は紫色と白色を設定しています。他の色にしたい時はとりあえずPICのソースを各自で変更して下さい。
かなり突貫で作った装置なので、まだ至らない部分もありますが、後日公開する設定値を変更する機器でかなり実用になると思います。我が家の場合は玄関にこの装置にハーバリウムを置いて扉を開けるとハーバリウムが点灯するようにしています。皆さんも工夫してみて下さい。現状のPICのソースはここに置いておきます。
PICのソースはこちらです。
ハーバリウムをいくつか作りましたが、このカラーユニットでまた楽しみが増えました。これから春になるといろんな花が咲くのでハーバリウムにしてこの装置で楽しみたいと思っています。まだまだ電子工作は続きます。今回はオーディオクラフトでなくてごめんなさい。次回もご期待下さい。

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