電動フォーカサーを作ろう

笠井のマイクロフォーカス・クレイフォードに取り付ける電動フォーカサーを作ります。

材料

ステッピングモーター

手持ちの SPG20-332 を使用しました。ギヤードモーターでステップ角0.75度、1回転480ステップという分解能です。
モーターの選定において、ステップ角をどのくらいにするのかは、回すフォーカスノブの感度によって決める必要があります。ステップ角が大きい場合はギアやプーリーを入れて回転比を調整します。
今回はマイクロフォーカスノブを回すので、ステップ角3度くらいでも良かったかもしれません。

モーターケース

塩ビパイプ(径40mm)とキャップを組み合わせてモーターケースにします。

固定金具

厚3mm、幅12mmのアルミ平板を万力や工具で曲げて固定用のアームを作ります。

モータードライバ

簡単便利な DRV8825モジュール を使用しました。
ステップパルスと方向を与えればモーターを回せるので制御が簡単です。

コントローラ部

制御に使うマイコンは、秋月のArduino Pro Mini互換基板(AE-ATMEGA-328 MINI)です。
小型で扱いやすく、プログラムの書き込みもシリアルでOKなので、最近よく使っています。
フォーカサーの回転方向とスピードは、ゲームコントローラでおなじみのアナログスティックを使って操作します。上下倒し込んだ方向に動き、倒す角度によってスピードが変わるというシンプルなインターフェイスにしました。
空中配線が面倒&アナログスティック固定のために専用の基板を書き起こしました。
また、ケースはタカチのSW-130を使用します。

今回作成する電動フォーカサーは、ハンドコントローラで駆動するのと同時に、Raspberry Piでの制御も考えているので、モーター部とコントローラ部はミニDIN4Pで取り外しができるようにしました。

加工


モーターケースを作ります。
塩ビパイプにキャップを被せ、適当な長さに切断。反対側にもキャップを付けると小さなモーターケースになります。
一応、見栄えも気にして塗装もしてみました。

 
モーターケースをクレイフォードに固定する方法が一番悩みました。
取付け用のアームの曲げ加工ですが、かなり強引に曲げました。
曲げ加工は気を付けないと折ってしまうので、ゆっくり、できればバーナーで適度に熱する方が安全です。
採寸もしていないので基本、現物合わせで加工しました。
今回はフォーカス軸をモーターで直接回すので、モーター反動さえ抑えられればなんとかなります。
ギヤを組んだり、プーリーを入れるならもう少し大掛かりな固定方法が必要ですが、平板の厚みが3mmあるのでこれだけでもかなり強固に固定できます。

モーターとフォーカス軸との接合は、フレキシブルなカップリングで接続しました。
フォーカス軸側は径2.5mm、モーター側はDカット径3mmなので、径に合ったカップリングをMISUMIにて購入しました。
どうしてもモーター軸とフォーカス軸のブレが出るので、フレキシブルなものにしないと軸を壊す原因になります。


コントローラ部


回路図


ほとんどモジュール基板の配線のみです。
用途としてモーターを回しっぱなしにしないので、バッテリーは006Pの9V電池を使います。
Arduino基板も9Vで駆動しますが、アナログスティック等は内蔵の5V出力を利用します。



実際の配線は AE-ATMEGA-328 MINI と DRV8825 を2階建て方式でピンヘッダでつなぎ、モーターやアナログスティック、バッテリーへの配線をするだけです。

タカチのケースSW-130 に余裕をもって収まります。
握りやすくスティック操作も楽です。


プログラム


スティックの上下方向で回転方向、倒す角度で回転速度をコントロールします。
回転速度は、低速、中速、高速の3段階で回せます。
停止時はモータードライバをスリープするので、余計な電力を消費しません。また、5分間無操作の時はマイコンもスリープするので、電池駆動に優しい仕様です。
スティックのクリックでスリープから復帰します。

今回使用したモーターの場合、実測データから、アイドル時は16.8mA、モーター低速時は128mA、中速時は113mA、高速時は87mA、スリープ時は1.6mA流れます。


Arduino スケッチファイルのダウンロードはこちら。

FocuserController-0.1.zip

プログラムについてはすべて自己責任で使用してください。
使用にともなう損害、被害があっても当方は一切、責任を負いません。
改変などはご自由にどうぞ。

ビルドには MsTimer2 ライブラリが必要です。


追記


秋月 2軸(X-Y)ジョイスティックモジュール を使用する場合の回路図です。




DRV8834を使用して低圧モーターを駆動する場合の回路です。



DRV8825をそのままDRV8834に置き換えます。
モーター側の電源が必要になるので、レギュレーターで必要な電圧を得るようにしてください。
定格3Vのモーターを使用する場合、VCCに5Vを加えるとするとREGULATOR は低損失の3Vレギュレータを使用するのがいいでしょう。
C1は100uFで、C2、C3はレギュレータの推奨に合わせればOKです。
注意点としては、モーター側に流れる電流値に足る余裕のある定格レギュレータを選択してください。
5V -> 3V で使えそうなレギュレータは、BA30DD0Tあたり、、
https://www.marutsu.co.jp/pc/i/127888/

VCCをもう少し高い電圧で使用するなら低損失でない一般的なレギュレータでもOKです。

コントローラ用のプログラムはDRV8825のものがそのまま使用できると思います。

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