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商品の説明

"span"ネーム9のボディーを鬼滅の刃のデザインにチェンジできる「着せ替えパーツ クリップホルダー&キャップ」。
デザインは13種類のキャラクターをラインナップ。
©吾峠呼世晴/集英社・アニプレックス・ufotable
発売元:シヤチハタ株式会社
※テレビアニメ「鬼滅の刃」公式ライセンス商品です。

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2022.01.01

あけましておめでとうございます

あけましておめでとうございます。

2018年に本郷の事務所を撤退してから早3年。技術的宿題の片づけとガラクタの整理をコツコツとやっていました。

3年間、一人だけの会社に戻して考え続けてきました。

特電がやるべきことは何か、と。

言い換えれば、特電にしかできないことで世の中の役に立つことは何か。

 

それは、物理計測にFPGAを使うことの普及と、包括的なJTAGソフトウェアの開発です。

この2つをさらに伸ばせるような一年にしたいと思います。

そろそろ新しいプロジェクトに向けて動き出したいと思います。

 

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2021.12.31

2021年のまとめ

今年の最初に立てた目標がどのくらい達成できたかを見てみます。

  • Spartan-7ボードのサンプルデザインを作成し、量産開始
    →48台まで製造したがMIPI CSIの回路に問題があり、量産は見合わせ。
  • Cosmo-K DVIの量産開始
    →同様にMIPI CSIの回路の問題、HDMI 1080pを2chで受信する際のクロックリソースの不足などが判明し、量産は見合わせ。Cosmo-K DVIはディスコンにすることに。
  • Cosmo-ZのFPGAデザインの大幅な更新と、ユーザフレンドリなUIの開発
    →デザインの大幅な更新はしていないが、ユーザフレンドリなUIは開発を開始。
  • Trenz商品紹介サイトの高度化
    →達成できたかも、
  • HyperFADCのサンプルデザインの開発と販売開始
    →旧デザインを動かしてみて問題があることは分かったが、それ以上の開発はしていない

ということで、100点満点中15点くらいでした。

さて、1月から順にやったことを見ていきます。

1月

某社からの受託開発をメインに行っていました。その中で任意波形が出力できるファンクションジェネレータが必要になったので、Cosmo-Z MiniのFPGAを改造して任意波形のファンクションジェネレータを作成していました。

また、Cosmo-K DVIの注文が入ったため、過去に起きた製造不良の原因究明を行い、XILINXのVideo DMAなど一連のVideo IPの使い方を調べていました。

2月

引き続き某社からの受託開発案件を行っていたようです。その案件では取り扱う電圧などをADCの生の値ではなく、FPGAの中のレジスタに格納する値などでも電圧として扱わなければならなかったので、かなり苦労していたようです。

そのほかには、NahiVivaを正式にリリースしたり、住宅ローンの申請などをしていました。

3月

Cosmo-K DVIの納品に合わせて、Cosmo-K DVIの回路を自分で設計しなおそうと考えていたようです。

また、このころから部品の入手が難しくなってきていたようです。KSZ9031Rの最終在庫をかろうじて入手したり、PericomのPI6PCIEB24ZDEXが入手できなくなって、Cosmo-ZやCosmo-Kの製造が危ぶまれるようになってきました。

あと、「ZYNQに100MのイーサをRMIIでつなぐ(前編)」などという記事もあります。Vivadoがアップグレードすると一部のIPコアがなくなってしまうようで、それの対策方法です。

4月

Cosmo-ZやMITOUJTAGの次の方針を考え始め、Cosmo-ZのAPIにTCP/IPで接続する方法を考えました。また、部品難が激しくなってきたので、手元にあって使われていなかったRXマイコンを再びヤフオクで放出しようと考えていました。また、ZYNQでCANを使う方法などを解析していました。

ショッキングだったのは、レベル変換ICのADC3308が発振してしまうということです。双方向レベル変換ICは使い方を間違えると発振します。WioTerminalというのを買って遊んでみようとしましたが、ほとんど手を付けていませんでした。

5月

Cosmo-ZのAPIにTCP/IPで接続する実験を始め、実際に波形の転送などができることを確認しました。Windowsで動くCosmo-Zのアプリを開発する下地ができてきました。また、Cosmo-Zでヒストグラムを取る際にノイズを定量的に測しました。

また、RasPiカメラをFPGAで操作するための方法をいろいろと調べてMIPI CSI2の実験をしていました。

他には、「Windowsのデバイスドライバをマイクロソフトに送って署名してもらう方法」という記事を書いたり、Trenz社の全製品をデータベースに登録して在庫を検索できるようにしたりしていました。

6月

マンションを購入し住宅ローン返済生活が始まりました。80歳で完済予定なのですが、そのころにはFP爺Aになれるでしょうか。マンションの購入の手続きや、引っ越しの準備、片付けなどで忙しく、あまり仕事はしていなかったようです。

あと、特電の役員の選任登記を怠っていたので10年分の登記を行いました。

7月

部品入手難が深まってきて、EZ-USB FX3のROMにAT25XEしか入手できなくなりました。AT25XEはデフォルトで全セクタプロテクトという変態デバイスでした。

また、特電製品のパッケージの梱包材を減らしてコンパクトな箱にするというエコ化をはじめました。決してSDGsが目的ではありません。箱を簡略化するのはスポンジ屋さんが高圧的だからという理由も少しあります。

他には、RasPiカメラをFPGAで完璧に操作できるようになってきたり、TrenzのTE0808のベースボードの設計方法などを書きました。

それから、はじめてACRiルームを使ってみました。Youtuberをはじめようと思って「なひたふJTAGチャンネル」というのを開設しましたが、音声にエコーがすごく入ってしまうのと、撮影が大変なので中身はありません。来年こそは何かやりたいです。

8月

Pocket JTAG Cableのケースの在庫が尽きてきたので、新しいケースの作成を検討しはじめました。昔作っていたシールがすでに作れなくなっているので、どうしたらいいものかと。また、MITOUJTAGのJTAGスクリプトが最新のC++環境でも使えることの確認と、来年以降のMITOUJTAGの方針などを考えました。

それから、Cosmo-ZのOSをUbuntu18にする検証を行ったり、ZYNQのLinuxで使えるUSB-WiFiを探したりしました。

他には、USB3.0 SuperSpeedの裏表切り替えの仕組みを調べて理解しました。

住宅ローンを通してくれた信金さんからコロナ関係でお金を借りることができるようになりました。このお金には後々大いに助けられることになります。ただ、借金であって、支援金や給付金ではないので、全額返さなければなりません。

9月

ZYNQのLinuxとWindowsでTCP/IPの「ひっかかる感じ」がなくスムーズに通信をする方法を研究していました。大きな理由は名前解決にあったようです。また、タカチの金属ケースにCosmo-Zを入れるための図面を描いていて、今までの図面では0.5mmほどずれている原因がわかりました。

10月

Cosmo-Zで実用的な等価サンプリングができるように研究開発を行っていました。Cosmo-ZのWindows版アプリの開発を始めました。

また、Trenz TE0808のベースボードを設計し、UltraScaleで動くMIPI CSIの回路やUSB3.0の裏表切り替え回路を設計していました。

今年になっていくつかの簡単な基板の設計を請け負ったものの、時間ばかりかかって利益が出ない原因を考え、その反省から「基板設計の見積もり失敗の研究」を書き記しました。

部品難が極まってきて、Spartan-6の製造を終了することにしました。

11月

HyperFADCの旧デザインを解析したり、Cosmo-Zアプリの開発などを行いました。等価サンプリングが実用的になってきました。また、等価サンプリング用の鋭いパルスを作る回路を考案していました。

他には、基板設計見積失敗の研究をさらにすすめ電子回路設計における見積失敗の研究を書いたり、3年前に契約した倉庫の片づけをはじめました。

それから、3カ月前に注文していたPocket JTAG Cableの新しいプラスチック箱が届きました。絶対にメーカーさんが忘れていたと思われます。

12月

Kria KV260で少し遊んでみたり、MITOUJTAGでバウンダリスキャンできることを確認しました。

また、Cosmo-ZアプリにはExcelのファイルをエクスポートする機能を付けたり、連続的な等価サンプリングができるようにしたりなど、機能強化を行いました。パルス出力基板も設計したり実験したりしました。

 

総括してみると、部品難の影響もあって古い製品群の整理ができました。倉庫にしまっておいた古い時代の遺品の整理にも着手しました。

起業して17年目にして、「電子回路の設計請負で儲からない理由」がようやくわかってきました。

いろいろ回り道しましたが、来年はCosmo-ZとMITOUJTAGに注力していけそうです。

 

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2021.12.30

オシロアプリの水平軸

オシロアプリを作っているのですが、水平軸の切り替えをどうするかで考えていました。

今まではサンプリングクロックの切り替えのつまみと、キャプチャ長の切り替えのつまみの2つがあって、なかなか使いにくい仕様でした。

総取得時間を増やすとキャプチャするべきデータ長が増えるので、データ転送に時間がかかるようになるので、この2つはうまい具合に連動して変化させなければなりません。

そこで、ツマミは1つにして取得時間を切り替えるようにしました。20ns,50ns,100ns・・・100us,200s,500us,1ms,2ms,5msと切り替えていくときに、データ長が10000を超えるようであればサンプリング周波数を下げるようにしました。これが見事にうまくいって、オシロ的な軽快な操作性が実現できました。

 

実になめらかに水平軸が切り替わるようになりました。

 

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2021.12.29

基板が届いたのでADCLK914の実験を行う

25日に出図した基板が届きました。

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本当はCosmo-Zから8chの高速パルスを出力するための基板なのですが、Digikeyから部品が届かなかったので・・

一緒に作ったADCLK914の基板だけ作って実験することにしました。

ADCLK914というのは7.5GHzで動作するクロック/データバッファなのですが、クロックに限らずどんなデューティー比の信号でもバッファしてくれそうなICです。このICを使って立ち上がりの鋭いパルスを作ろうと思います。

ADCLK914はCML出力なので差動なのですが、片側の信号だけを使うことにします。

データシートによれば立ち上がり(20% 80%)は100psくらいなのですが、ADCLK914の出力を高速オシロで見てみると、880ps程度かかっていました。

想定したよりも随分遅いのですが、どうやらADCLK914の出力は50Ωで終端しなければならないのではないかと思われます。

オシロの入力レンジをDC50Ωに変えてみると、200psまで立ち上がりが鋭くなりました。

一方、基板上に50Ωを付けて終端して、オシロを1MΩにすると立ち上がり時間が遅くなりました。

上で実験した出力電圧はHが1.5V、Lが1.1V程度でなかなか使いにくいレベルだったので、エミッタフォロアを入れて電圧を下げると同時にバッファしてやろうと思ったんですが、高周波トランジスタのBFR106E6327HTSA1を入れたら逆にスルーレートが遅くなりました。

BFR106E6327HTSA1は5GHz帯域で、ADCLK914が7.5GHzなので、トランジスタの方が遅いんですね。

ただ、ドライブ能力は抜群のようで、終端が適切でないと見事に多重反射しました。

 

結論としては、ADCLK914はシングルエンドのパルス生成器としても使えて、立上がり立下り時間も申し分ないのですが、電圧レベルがGNDを基準にしていないので多少使いにくいところがあります。トランジスタを入れるとかえって遅くなります。

 

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2021.12.27

Cosmo-Zのロックインアンプを復活

Cosmo-Zには昔、ロックインアンプの機能が備わっていました。

ここ数年のバージョンアップにより、ロックインアンプ機能は失われていましたが、復活させることができましたので、その動作例を紹介します。

次の図は正弦波が入力されている様子です。

この状態でコンソールから

/cosmoz.elf lockin iter=1000
/cosmoz.elf lockin 

とコマンドを打つと、ロックインアンプが動作して1000周期分の積和を取るようになります。

その結果、下の図のように表示されます。

これは、CH1の電圧が0.415053Vで、位相が35.483度であることを示しています。

 

どのくらい安定しているかを調べるため、20回動作させてCH1の振幅だけ見るようにしてみました。

i=0; while [ $i -ne 20 ]; do /cosmoz.elf lockin | grep -e Ampl1 ; i=$(expr 1 + $i); done

小数点以下4桁は安定していて5桁目も8~9でほぼ一定しています。

このロックインアンプの動作は、任意の入力チャネルの信号を見て周期を測り、同じ周期のSINとCOSをFPGAの中で作り出して掛け算し、それをN周期分平均するという動作をしています。

下の波形は茶色が入力波形、緑が検出した位相ゼロの点と位相が180°以上かの区別、青が三角関数生成用の位相(少しずれる)を示しています。

このような計算をFPGA内で行い、また、任意の長さの周期の分平均化できます。

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2021.12.26

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Cosmo-Zの特注品で、アナログのゲイン1で周波数帯域を5MHzに制限したものがほしいという要望がありました。

通常のCosmo-Zの帯域は50MHzでゲイン2なので、アナログフロントエンドに入っている多重帰還形フィルタのコンデンサの容量を10倍にして、抵抗の大きさを2倍に変えてみました。

そうしたら・・

発振しました。( ノД`)

発振といってもADCのLSBで数えて4LSBくらいの小さなものですが、FFTしてみると妙なスペクトルがちゃんと見えてしまいます。

さて、OKAWA Electric Designのサイトで多重帰還形のフィルタの特性をシミュレーションしてみます。このサイトはWebサイト上で抵抗やコンデンサの値を入れるとすぐに特性が見れるので大変便利です。

私の適当に作ったフィルタをR1=1kΩ、R2=901Ω、R3=1kΩ、C1=33pF、C2=33pFを当てはめた結果、

fc = 5.08MHz、Q = 0.339で、特にピークなどはありません。1MHzあたりからだらしなく特性が下がっています。

ボーデ線図を見る限り発振が起きている35MHz付近にはピークはありません。なので、この回路図に現れない微妙な現象が起きているのでしょう。浮遊容量でOPアンプがむががが。。 

 

さて、↑の回路は発振してしまうので、正しいパラメータの回路に作り変えます。

今回のカスタマイズのためにコンデンサや抵抗を乗せ換えたので、せっかくだから帰還コンデンサの33pFを活かせるようにGain=1、Q=0.707、fc=5MHzとなるように設計すると、R1=680Ω、R2=340Ω、R3=680Ω、C1=132pF、C2=33pFが最適となりました。

シミュレーション結果は下記のとおり。Q=0.707で、fc=5.01MHzです。

   ↑理想的なQ=0.707

 

今日のところは手元に680Ωがないので、1kΩと150pFと200Ωで代替しました。

fc=5.06MHz、Q=0.68と少し違っていますが、私が作った最初の回路よりはQの値が高くなっています。

特性的にもキレのよい普通のLPFです。

   ↑手持ちにある部品でQ=0.7をめざす

 

実際のCosmo-ZのCH1とCH5を、この1kΩ、200Ω、150pFに改造してみた結果はというと、

緑と茶色の線は発振していないことがわかります。

スペクトラムを見ても、発振を思わせるようなピークはありません。

 

ちゃんと設計したフィルタのほうがQは高いのですが、発振しませんでした。なぜなんでしょうね。

より正確な値に近づけるよう、RSコンポーネンツで120pFと12pF、330Ω 0.1%、680Ω 0.1%をたくさん注文しておきました。

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2021.12.25

年末年始のお供の基板を一晩で設計

TDR測定用にCosmo-Zから鋭いパルスを出力する回路を作りたくて空中配線で実験していたのですが、これを基板化します。

朝9時までに作れば土曜日から製造開始してくれるかなと思って急ぎます。

設計開始が12月25日の0:01分。

LVCMOS18のディジタルのパルスをエミッタフォロアでバッファするだけなのですが、1つのIO出力を8個のトランジスタのベースにいれるとエッジが鈍ってしまいますので、1本の信号でドライブするのは2chあるいは4chまでにしておけるよう、基板に未実装のパターンをいっぱいつくっておきます。

回路図書き終わりが0:38。

これから配置するぞーの図。午前1:07。

思っていた以上に部品がたくさんありますね。簡単な回路なのに・・

基板に配置しながら、回路をグレードアップしていきます。

8chのエミッタフォロアはこんな感じ。

エミッタフォロアとは別に、ADCMP553(高速コンパレータ)を使ったパルス生成や、トリガ入力回路なども作りこみます。

トリガ入力ってマイナスの電圧を入れることもあるから意外と奥が深いのです。計測に使うシステムはどんな電圧が来るかわからない。単純にCMOSのロジックゲートやコンパレータで作ろうとすると、マイナスの入力が来た時に予期しない動作をするのです。

そこでトランジスタで受けるようにしたのですが、高速性が出るかどうかはよくわかりません。本当は非飽和領域で動作させたほうがいいのですが、そこまで設計している時間はなかった。

 

基板の形と、だいたいの部品が配置できました。午前3:25。

ポリゴンを貼って3:49。これならGHz信号も通りそうだなという感触です。

ここでいったん寝ます。Zzz

 

起きたら朝9時過ぎ。

朝9時までに入稿すれば土曜日(25日)から製造開始してくれるかと思ったのですが、どうやらそうではなくて、締め切りは16:00であるようです。基板屋さんのWebサイトで確認すると土曜日の16:00までに入稿すれば、月曜(27日)、火曜(28日)で製造して水曜日(29)に到着するとのこと。なーんだ。朝9時じゃないじゃん。

それより部品が心配ということで急いでDigikeyに部品を注文したものの、「クリスマスため24日の午前11:00で出荷終了します」という文言が・・・。午前11:00というのはアメリカのセントラルタイムだとすると、日本では金曜日の夜か。つまり今週は土曜の朝に注文しても出荷されない。クリスマス粉砕!

 

家族の朝ご飯を作って、ぼちぼち設計再開。

14:29。設計完了!

容量性負荷で発振するといけないのでエミッタフォロアの出力は裏面を抜いています。両面基板で厚さ1.6mmもあるから容量は1pFもないと思うけど、念のため。

ほとんどのパターンを表面に通すことで、裏面は広いベタを確保することができました。高速信号にはガードを施していますが、ガードが容量になって発振の原因になるんじゃないかとも思っているので少し不安です。

とにかく今回は両面基板なのでインピーダンスコントロールができないのですが、まぁよしとしましょう。

 

さて、Cosmo-ZのフロントパネルからSMA同軸を出すための小さな基板も作ります。

そして面付するのですが、以前作っていたADCLK914とADCMP553による高速パルス実験基板もセットで面付して、出来上がり。

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15:43設計完了。

設計指示書を作って出図が15:52。ぎりぎりで間に合いました。

私はガーバを見るためのツールとしてGCPrevueを使っているのですが、Windowsをインストールしなおしたらラインセンスが使えなくなってしまっていて、結局ガーバは見ずに出図。

さて、うまく出来上がるでしょうか??

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2021.12.24

Cosmo-Z Windowsアプリで電圧自動設定を実装

Cosmo-Z Windowsアプリで、電圧自動設定機能を実装しました。

波形のビューで右クリックして、「電圧スケールを自動設定」を行いますと、今見えている波形が最大限に見えるように電圧レンジを自動で調整します。また、オフセットも調整するので、波形が画面の中心に最大の大きさで見えるようになります。

例を見せましょう。

上の画面は1mV/Divで最も拡大したレンジですが、ここで振幅が大きな正弦波を入れると↓の図のように画面からはみ出てしまいます。

ここで、「電圧スケールを自動設定」を行うと、

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このように、大きな入力が加わっているチャネルだけ適度なレンジで表示されます。

 

 

 

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