マイプロジェクトX 「プリンタ節電機」 (元「ひみつ1」)

 去年の9月か10月頃、ひそかに開発(趣味)していたブツですが、挫折したためか、「リレー式電卓」のほうに集中して
いたためか、一時保留になっていたものです。既にその時点で、基本的な機能をもった試作1号機ができていました。
 ただそれは、機能的には1世代前のものなので、さらに改良が必要でした。改良したものが2号機になります。
 現時点では、企業秘密?なので詳細は伏せます。区切りの良いときに、このページで発表します。
 開発コード?は、「ひみつ1」です。

 どういう装置かというと・・・いまの時代だから必要とされるものかな? ここまでやるか?と思われるかもしれない。
 無くても困らないけど、こだわっている人もいると言っておこう。こだわっている人は、現状のやり方では不便だと思う。もし
この装置が完成すれば、ある事を意識しなくて済むようになり、便利になります。
 ほとんどの人は意識していないけど、意識したほうがいいし、けっこう無視できないものがあります。数があればあるほど
差が大きいというか。
 前例については、私の知る限り、ありません。
 試作1号機は、次の写真にあるように、結構でかいんです(ディスプレイとキーボードの間に置いてある、基板むき出しの
やつ)。個人的には、ドカベンと呼んでいます。
 でもこれは、手作りで強引にでっち上げたものだから、仕方ないんです。そのへんにある部品のかき集めだし。
 小さく作ろうと思えば、できますよと一応言い訳しておきます。2号機は、7×6センチぐらいの箱2つになる予定です。

 開発風景:



 装置の拡大(クリックしてね/接写苦手なカメラでごめん):

 パソコンのところに置いていますが、パソコンと関係あるかどうかは、現時点ではノーコメントにします。ただ間違いなく言える事は
うちは荷物が多く、部屋がせまいので、こんな場所にしか機材が置けないという事です(笑)。
 それと、PICの開発にパソコンがいるので(当たり前だねえ・・・)。
 電源回路なんか、コンセントのメス側(AC中継コードをぶった切った奴)に、ACアダプタをつっこんで、箱の中に両面テープ
で貼り付けたりしてるし(笑)。なお、2号機は電源を内蔵する必要がなく、スマートになります。
 基板には、TTL−ICが4個と、PICが1個など載っかっていますが、2号機は基本的にPIC1個だけで済みそうです。設計が
ぜんぜん違うんですけどね。
 乞うご期待!! プロジェクトがコケる可能性も否定できないが・・・(笑)


 そういえば2号機は一気に作ってしまった。ハードウェアは簡単だから、修正はほとんど無かった。ソフトだったな・・・メインは。
 特許がとれるかと思ったが、調べたらすでに出願されていた。平成7年のものだけど、審査請求が「未請求」になっているところを
見ると、たぶん商品として価値がなかったんだろう。審査請求をしないままほったらかしていると、?年で取り下げになる。
 その特許を読んだら、自分のやり方より複雑な方法をとっていた。もっとも、1号機ではこの特許と同様の方向を模索していた。


 脱肛
 ・・・いやちがった・・・脱稿(笑)。
 文章書きは、なんというか、いろいろ大変じゃった。一日中、画面をにらみながら、ゴソゴソ、ゴソゴソ、モヤモヤ、モヤモヤである。
 でもまあ、ずいぶん練りまくったし、どうにかこうにか仕上がったし、これで大丈夫!
 たとえば朝から調子がよくて、昼過ぎまでバリバリ打ち込んでいたけれど、3時過ぎぐらいになんだか疲れてきて、いつの間にか
意識がなくなっていた日もあった(笑)。
 人に読んでもらう文章っていうのは、できるだけシンプルになるようにすることやね・・・って書いてる一方で、なんやここのWebは
・・・(笑)。

 書き出しの部分の文章は、悩んでいた。表現がしっくりこなくて、なんかちがうんだよなあーって思いながら、何日か引きずっていた
っけ。毎日毎日読み返していたら、なんか少しダラダラした文だなと、半分ぐらいバッサリ切り捨てたら、それからスッキリしてきた。

 わかりやすく書いてくださいって指示だけど、そこが難しいよねえ。やっぱり意識するのは、自分の常識と他人の常識の違いやね。
自分が知っていて当たり前だと思っているから省略する、なんてことがないように心がけたつもり。

 掲載されない可能性もゼロじゃないけど、実際に掲載されるまでは、いずれにしても時間がかかる。1年待った人だっているのだ。
例のPIC1個でブレークアウト作った人が、記事にそう書いてなかったかなあ。内容は良かったのにと、くさっていたみたいです
が・・・(笑)。

 さて掲載されるまでは、内容は秘密にしておきます。掲載が決まったら、このページのタイトル「ひみつ1」も書き換えるつもり。
 とりあえず次のネタの検討でも始めましょうかね。




●3月末日
 このページの更新を忘れていた事を思い出した。ブツはとっくの昔にできてるけど、掲載を待ってから更新しようという考えもある。
 あくまでも趣味の産物であって、とても商売にはならないと思う。特許は既に他社が取得しており、商品化の障害になる可能性が
ある。いずれにしても売り出すつもりは全く無い。逆に、開発費?がかかっていて大赤字。

 一応、完成品の写真を・・・まだ掲載されてないので、小さい写真にしておきます。



●4月11日
 連絡があり、掲載号が決まった模様。あくまでも、「予定」ですが・・・。


●5月10日 トラ技2002年6月号発売!!
 ※発売に合わせて、このページのタイトルを「ひみつ1」から「プリンタ節電機」に書き換えました。

 英語では Using negotiation signal of IEEE1284, turn on/off automatically "Automatic power saver for a printer"です。
 (目次より)

 朝からポストをのぞいたら、トラ技2冊とデザインウェーブ1冊がギッシリ詰まっていました(笑)。おおっ届いた!ワクワク!!
 なんでトラ技が2冊かというと、定期購読分1冊と、掲載されたため1冊送ってきたわけです。それぞれ販売部、編集部と、
差出人が違いました。
 記事はすでに数日前、抜刷を見ていたので改めて本を開いてみるまでもないと思ったのですが、やっぱり実際の本のほうが
重量があって、充実感があります。

 ここで裏話をしておきます。記事とあわせてご覧下さい。一粒で二度楽しめる??

 まず<写真1>の(a)です。ケース上面のネジが出っ張ってなくてキレイでしょう。でも実は失敗しています。皿ネジのために、
最初は、太いドリルと細いドリルで、2段階で座グリを入れようと思ったのです。まず最初に細い穴をあけて次に太いドリルで、
ある程度の深さまで削ろうとしたら・・・一気に貫通しちゃいまして・・・幸いにして皿ネジの頭は抜けないようなので、そのまま
採用しました。
 とがった砥石を回転させて座グリを入れればよかったのですが、入手できなかったのですよ。むかしは、カッターナイフを
グリグリ回して、ギザギザながら、座グリらしき穴をあけていました。そうそう、ハンダごてでブスッという反則技もアリでした
ね(煙がくさいけど)。

 手動ボタンは、なんか見た目スマートでいいでしょう(そうか?)。これは基板用の小さい押しボタンを使っていて、裏側から
ホットメルトで固定しています。ボタンの長さとケースの板厚に気を付けて、ケース表面よりボタンの頭が少し出るぐらいにしま
す。ボタンを押した状態で、ケース表面からわずかに出ているぐらいが良いでしょう。
 BUSYのLEDもホットメルトで固定しています。しかしホットメルトは耐久性がいまひとつだと思います。2液混合のエポキシ
接着剤を推奨します。

 それから、よく見ると、このケースのフタ浮いてます・・・。これは私の責任です。<写真3>を見るとナットクです。この箱の
中には、メドゥサ(※1)が住んでいます。激しい格闘の末、どうにかこうにかパンドラの箱に押し込め、封印したのです。
それが撮影のため、開かれてしまいました。戻すのが大変だったろうと、申し訳なく思います。

 フタが浮いている原因は、再び<写真1>の(a)ですが、上面のネジ位置が手前に寄っています。つまり基板がケース内で
中央ではなく片方に寄っているわけです。結果、フタのツメが基板に当たって閉まらなくなり、しょうがないので、フタ側のツメを
切り取ってしまいました。悪循環みたいですが、これでフタがしっかり閉まらなくなったわけですね。テープでとめて使っています。
 基板が片方に寄っているのは、LEDと押しボタンを基板にマウントするためだったと思います。

 もともと制御ユニットのケースは、秋月電子で売っている、Dサブコネクタのジェンダーチェンジャー用のケースを利用するつもり
でした。予算があればプリント基板を作り、コネクタを基板に直付けしてスマートに仕上げたかったのです。

 しかしもともとケーブル用のDサブの端子を、直接、基板にハンダ付けするのはあまり好ましくないと思います。実際のDサブの
ピンをいじってみてください。ガタガタしてますよね。こういう「遊び」があるから、寸法誤差などが吸収できるわけです。これを
固定してしまったら、無理が生じることが考えられますよね。ハンダ割れとか、ピン折れの原因になるかもしれません。
 でもけっこう、世の中ではこの方式があるんだよね。CADのプロテクトキーで、パラレルポートにつなぐヤツなんか、そうじゃなか
ったかな。秋月のPIC−ADCキットも作りましたが、これもケーブル用のDサブを基板にハンダ付けしています。
 意外と大丈夫なのかな。でもピンを固定したら、差し込みが固くなるかもね?あくまでも推測の域を出ませんが。
 結局、電線を1本ずつハンダ付けして中継コネクタを作りました。でもさすがプロよね、1本ずつ熱収縮チューブがかけてある(自分
で言うなよ〜)。

 ところで回路図は、全部手書きです。製図用シャープペンシルにHBまたは2Bの芯、そして回路用のテンプレートと、
文字テンプレートを使い、トラ技用の図表用紙(5ミリ方眼)に描いています。もっとも、最初からキレイに描いてるんじゃなくて
フリーハンドで下書きをして(ノートになぐり書き)、それをもとに試作し、デバッグが済んでから修正内容をフィードバックし、
清書しています。

 CAD使えないわけじゃないけどソフトが無いので・・・。最初にいた会社では、図研のCR−3000のSWS(回路図CAD)
をずっと使っていました。次の会社では、7万円のエフェクトという回路図CADを使っていました。これは図研のやつに似ていて
一度図研のセールスが来たときに、ほら少し似てるでしょう?と見せてあげた覚えがあります。

 ちなみに私は、CR−3000のSWSと、CR−5000のPWSの経験があります。


 プリンタの対応機種ですが、自分の環境でしか評価ができませんでした。IEEE1284ならどの機種でも問題ないと思うので
すが、やはり評価できなかったのが残念です。
 当然ですが、押しボタンで(電子回路的なスイッチという意味)電源ON/OFFするような機種には使えません(記事本文、
条件(5)を参照)。

 将来的には、LANとかUSB対応バージョンも作りたいと思います(誰か作ってくれませんか?最近はLAN対応の需要が多い
ようなので)。とくにUSB対応の場合、この「プリンタ節電機」の機能をプリンタに内蔵し、パソコンからの給電で待機できるので
待機電力を極めて小さく抑える事が可能でしょう。なにしろプリンタ電源を完全にOFFするわけですから。
 LANは、ずっとネットワークを監視しないといけないから、あまり節電にはならないかもね。


 ところで今月号は、編集余録にあるように、モノ作りにこだわった特集だったと思います。
 夢をみるのは自由だし、タダです。しかし、夢ばかり見ていても、それは自分の中だけで終わってしまい、何の進歩もありま
せん。理屈をこねるのも自由でしょう。こうだから、これでできるはずだ、しかし、ここまでが学者の仕事です。

 「あんな事いいな、できたらいいな」
 エンジニアの仕事とは、夢を現実にすることです。
 ドラえもんは未来デパートで買っているらしいけど、我々は実際にモノを作り出すドラえもんです。

 世の中は、モノがあふれています。そして値段がとても安くなっています。たとえば100円ショップでは、電卓やラジオが100円で
売られています。初期の頃の電卓が50万円とか100万円とかしていた事を思うと、なんともすごい事です。携帯電話など、本体は
タダ同然で買えて、使い捨てにされています。

 だから、もう世の中、なにもかも満たされて、これ以上何か作るモノがあるのだろうかと思うときがありますよね。

 しかしですよ、今月の特集を見てください。みんなそれぞれ、必要性があったり、疑問に感じる事があったり、自分でこんなモノで
きないかなというチャレンジがあったり、工夫があったり、色々です。世の中、全く何も作る必要がないわけではありません。
 皆さん、ご自分で回路設計してプログラミングして、ハンダ付けしてケース加工して組み上げる力を持っていますが、一般人には
アイディアがあっても、実現する力がありません。一般人でも、日常、不便に感じている事がたびたびあり、何かしら工夫できないかと
思う事があっても、実際に作れないのであきらめている事例もあるのではないでしょうか。
 不便だから改善できないかと工夫する。世の中にないものを作り出す。これですよ。

 その夢や思いを、我々エンジニアが受け止めて、夢を現実にできればすばらしいですね。このような、需要と供給の関係のような
ネットワーク(つながり)を強く作る方法はないかというのが、最近の関心事です。
 不要品のリサイクルもそうでしょう。いらなくなったから捨てる一方で、それを必要として探している人がいる。お互いのつながりが
ないからゴミになってしまう。


 最近はモノ作りから離れている事が言われていますが、むしろ環境的に自作はやりやすくなったと思うんですよ。

 たとえばPICみたいなワンチップマイコンがあります。昔だったら、Z80にROMとRAMをバス配線して(本数が多くて大変だった)、
ようやくI/Oデバイスをつないで、さてこれからソフト開発かと、じつに手間がかかっていました。PICだったら、電源にクリスタルに
リセット回路をつなげば、あとはスイッチとかLEDとかのI/Oをつなぎこんで、ソフトを作ればいい。しかも昔は窓付きROMで書いたり
消したりが面倒だったのにPICはフラッシュでしょう?楽ですよ!

 長年、慣れ親しんだ74シリーズのロジックICですが、だんだん需要が減り、またSMD化もあって、だんだんアマチュアの手から
自作が離れていくような感じがしていました。PALやGALは専用の書き込み機や開発ツールが必要だし、やはりアマチュアから
遠い存在でした。
 ところが、アルテラやザイリンクス、ラティスのCPLDとかFPGAですか、こういったデバイスを使えば、パソコン画面上で設計した
論理回路(回路図または言語)が、簡単に回路として実現できるわけです。必要な機能は自分で設計して作れますから、たとえば
74LS169って部品箱にあったっけ?なんて悩まなくて良いのです。
 修正も簡単で、ただ画面上で書き直して、また書き込めばそれで良くて、デバイスの中身に関しては、ハンダごてを握る必要が
ありません。むかしなら、TTLを並べて、畳みたいな基板とか、高層建築みたいな基板(笑)を作ってデバッグをしていました。ゲー
トの割り当てなど手作業で、修正するにもザルソバスパゲティ配線をほぐしながら、ジャンパー線をハンダ付けしていました。

 たとえば私はMax+PlusIIを使っていますが、ソフトは事実上、無料です。もっとも、メーカーは石を売るのが本業でしょうし
デバイスの普及のためには、ソフトを無料配布するのが最適な手段なのでしょう。学校教育用にも使ってもらえます。ソフト無料
というのはMMI社(PALの元祖。AMD社に吸収)のPALアセンブラがそうでしたよね。
 アルテラの石は、昔は書き込みツールが必要でしたが、今はパソコンとの接続ケーブルで、インサーキットで書き換えできま
すから簡単ですよね!

 さらにプリント基板も安価に作れるようになってきました。
 最初はフリーソフトのKBANという基板CADがありました。自分の中での基板CADのイメージは、会社にあった図研CR−3000
とか5000で、値段がベラボーに高く、まず個人で所有することは無理だろうということと、パソコン用の基板CADは、使ったこと
ないけど果たして使い物になるんだろうか?という2点でした。
 図研のPWSと比べるのはナンセンスですが、とにかく無料ソフトで基板が設計できるというのは驚きでした。ネットリスト読み込み
ができないからラッツ表示ができないとか、DRCが無いとか、いろいろ不便な点はあるでしょうけど、とにかく基板設計が手軽に
できるわけです。
 KBANは現在、開発終了していて、PCBEに交代していますが、探せば他にもフリーソフトの基板CADがいくつもあることが
わかりました。こんなふうに、基板設計がアマチュアの手の届く範囲に入ったということは実にすばらしい事です。
 自分が初めてプリント基板を作ったのは、中学生の頃に買ったサンハヤトのキットでした。銅貼の基板に、全面シールを貼って、
パターンを残す部分を切り抜き、そこにインクを塗って埋め、乾燥したらエッチングしました。つまりインクの部分の銅箔が残り、パ
ターンになるわけです。じつに不便なキットでしたが・・・。
 その後、LEDを800個ぐらい並べた電光掲示板を作りましたが、このときは透明フィルムにインレタを貼り付けてパターンを作り
ました。両面板なのでそれぞれです。なかなかしんどかったものです。
 ところが現在はパソコンでパターン設計して、レーザープリンタで直接OHPシートに出力すれば、それで焼き付け用のフィルム
が美しくできてしまいます。エッチングした基板の品質も以前に比べれば飛躍的に向上しました。
 ずいぶん、基板製作の敷居が低くなったと思います。

 基板業者の料金も安くなりました。やはり自分のイメージでは、基板1枚作るにも、フィルム代など初期費用がもろもろ、20万
ぐらいかかって、そう簡単に個人で基板が作れるものじゃないと思っていました。設計から一式任せたら、40万とかかかりますか
らね・・・。
 ところが最近は、海外メーカで安価に基板製作してくれる業者がいくつかあるんですね。メールで基板データを送信して、クレジッ
トカードで支払いです。

 とにかくプリント基板が無料ソフトで設計できて、安価で製作できる環境が整っているわけです。もう手書きやインレタは必要
ありません。細かいパターンも可能です。チップ部品でもOKです。BGAはさすがに無理ですが・・・お金さえあれば、実装してく
れる業者はありますけど。

 アルテラがあれば数千ゲートだろうと数万ゲートだろうと、頑張れば作れるわけで、昔はLSIなんか専門工場で、莫大な開発費
をかけて、製造は1000個以上だったりして、まず個人じゃ作れなかったのです。その意味では、個人がものすごい力を手に入れた
という事になるでしょう。あとは頑張って設計してください、というところまで来ています。


 ところで、プリンタ節電機の話題に戻りますが、本当に節電になるのか?という疑問があると思います。
 LBP−320の消費電力は少ない方ですから、効果は確かに少ないかもしれません。でも電源管理に関しては楽になりまし
たよ。
 他のプリンタについて調べてみました(各機種のユーザーズガイドより)。
  LBP−830:  スリープモード23W、スタンバイ時90W
  LBP−1710: スリープモード16W、スタンバイ時118W

 スリープモードで16Wなら、LBP−320の4倍ですよ。節電の効果は大きいでしょう。

 LBP−830は古い機種で、電源を入れてからのウォーミングアップに130秒かかります。ですから「プリンタ節電機」を使うと
待たされる事になり不便でしょう。
 LBP−1710はウォーミングアップが早いので、「プリンタ節電機」が使えるでしょう。スタンバイで118Wも食うなんて、とんでも
ないですね。ずっとヒーターに火が入っているのでしょうか?電力会社とつるんでるかもしれません(笑)。

スリープモード時 スタンバイ時 動作時  ウォーミングアップ
気温20℃
ファーストプリント
A4用紙
LBP−830 23W 90W 370W 130秒以下 14秒
LBP−1710 16W以下 118W 平均448W
最大850W以下
30秒以下 A4横 11秒

 










 ※1・・・ギリシャ神話に出てくる。頭髪がヘビで、これを見た者は石になった。ここでは、配線がザルソバスパゲティになって
いて、見てはいけないことを意味している。

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