バーサライタを作ろう③ ~バーサライタの構造~

バーサライタ説明の第三弾。前の記事はコチラ↓

マイコンごと回転させ、電源は外部から供給するタイプ

自作バーサライタ界では一番よく見るタイプで、構造のシンプルさと連続動作性に優れるタイプ。
モーター以外の主要な構造物を回転させて、回転部への電力共有を無線給電モジュールかスリップリングで行います。(スリップリングは中空タイプがおススメ)

メリット
・構造がシンプル
・電源が外部給電なので長時間の動作が可能
・回転部が軽量にできるのでモーターの負担を減らせる

デメリット
・表示を変えるためにはBluetoothなどの無線か、スリップリング経由で信号を送る必要がある
・表示画像のデータ量はマイコンのメモリサイズやSDカードのサイズに制限される
・無線給電モジュールを使用する場合は伝達できる電力量が制限される(市販のものだと5V2Aまで:2022年1月現在)

マイコンとバッテリーも回転させ、モーターのみ外部給電で動かすタイプ

バーサライタの回転部にバッテリーを内蔵し、外部からは給電しないタイプ。回転部への給電を考えなくて済むので、一番構造がシンプルで安価に作成可能。
バッテリー動作のため長時間稼働することはできないが、LEDテープやマイコンの動作試験ではよく使われる方式。

メリット
・一番構造がシンプルで安価
・回転部へ給電する部品が不要

デメリット
・長時間動作が不可能
・バッテリ容量を増えると回転部の重量が増える
・表示を変えるためにはBluetoothなどの無線経由で行う必要がある
・表示画像のデータ量はマイコンのメモリサイズやSDカードのサイズに制限される

マイコンを土台部分に置き、LEDテープのみ回転させるタイプ

回転部への電力と信号の伝達にスリップリングを使用することで、LEDテープのみ回転されるタイプ。
市販のバーサライタはこのタイプでないかなあと推測している。制御部が回転していないためパソコンなどの外部からデータを送りこんだり、表示内容を変更したりすることが可能。ただ、高速の信号をスリップリング内の金属ブラシを通して送信するため、ノイズや耐久性が心配なところ。(電力は無線給電、信号は光で送信するという方法もありますが高価で複雑になりがち…)また、 回転部へ送れる信号は スリップリングの線の数に依存し、電源(5V)・GND(グランド)・DAT(データ)・CLK(クロック)の最低4本が必要。LEDテープが2本、3本と増えていくとその分DAT用の線が増えていく(CLKは共通で良い)ため、スリップリングが6本線の場合、LEDテープは3本までの設置が限界。

メリット
・回転部を一番軽く作れる
・外部給電のみなので長時間動作が可能
・表示内容を無線などを介さず直接操作可能
・パソコンなどから画像の信号を送信すれば、自由に画像・動画を表示可能。

デメリット
・スリップリング経由での信号伝達で起きるノイズの影響
・スリップリングの線数によって設置できるLEDテープの数が制限される

球形バーサライタの構造

球形型バーサライタ(円筒形型も)は上と下の2か所に軸があるので、平面型よりもモーターや電力供給部分の設置に対する自由度は高いが、基本的には平面型と同じでマイコンごと回すかLEDテープのみ回すかという構造を選択することになる。写真のバーサライタは上部軸にスリップリング(中空ではない)+ボールベアリング、下部軸はボールベアリングで軸を支えて歯車やタイミングベルトでモーターの動力を伝えている。スリップリングは電力のみ伝えており、マイコンごと回すタイプの構造です。

やっとバーサライタの基本的な記事を書けた。。。球形バーサライタの記事と動画はいつになることやら。。。

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