家の中の収納が貧弱なので、年末にかけて収納力を強化すべく木工を行っていく。

プラントして、製作する収納棚が結構な数になるのでコストを抑えたい。集成材を使えばとんでもない金額になってしまうので、合板もしくは1×4材の矧ぎ板を自作という方向で。まずはサブロクの針葉樹合板を買ってきて設計通りに丸鋸で切り出し、木口に接着剤を塗り、ビスを打ち込むなどしてテキトーに組み上げていく。

新しくコーナークランプを導入したが、何故僕はこんな便利なものを早く買わなかったのか。楽に精度高く仮留めができるので箱物の組み上げには必須だと思う。

組み上げた後は全体を電動オービタルサンダで磨きに磨いて合板特有の個口・表面の粗さを整えてサラサラに仕上げ、壁面に設置。塗装は行わず、この後扉を付けて完成としたい。

コストはサブロク合板1.5枚で1500円ほど。

前回はArduinoのケース・シールド・本番の配線を済ませていた。残る作業は虚像を投影させるコンバイナの制作。手始めにアクリルを切り出してみる。アクリルの切断は専用のアクリルカッターで溝を掘り、溝を支点として一気に力を加えればシャープに切り離すことができる。

切ったままのアクリルをそのまま用いてもいいんだけど、曲面になるように加工してレンズ効果を持たせて少しでも投影距離を伸ばしたい。曲面加工はスカルピー焼成に使っているオーブントースターで温めて、アクリルが柔らかくなった頃を見計らって取り出して曲げるようにした。

ここまで曲げると虚像がまともに投影できなくなってしまう。曲げる量はほんの少し、一見すると曲がってるかどうか判別できない程度でいい模様。

これが成功パターン。極わずかしか曲がっていないけど、LEDディスプレイの数字を投影させてみると狙い通りレンズ効果が出て虚像感が倍増してくれた。やったぜ。

そして曲げたアクリルをハーフミラー化させるべく、自動車用のミラーフィルムを水張りした。

3Dプリンタで出力したユニット一式。このユニットに反射用のミラーとハーフミラーを設置する。ハーフミラーは角度が調整できるように設計した。

組付けて完成。実際に車に持ち込んでテストしてみよう。

実際に虚像を投影してみると、虚像としての振る舞いは素晴らしく、自分の目の位置から4〜5m先に数字が浮かび、これは運転中の視認性良すぎだろ…と興奮した。しかし、ユニットの設計が良くないせいで数字を投影する高さが写真の位置から上に調整できない。ハーフミラー・反射用ミラーの角度、上方のLEDユニットの前後位置、それぞれが丁度の場所で決まらないと虚像の見え方が悪く、なかなか調整がシビアだ。他にもハーフミラーを挟んでいるアームの存在感が強すぎてうざったい。ハーフミラーの透過率が低すぎるのも気になった。

・反射用ミラーの角度を調整できるようにする

・ハーフミラーのアームを目立たないようにする

・ハーフミラーの透過率を上げる

「あと少し」がなかなか仕上らない。GIGAZINEでスマートフォンを用いたHUDのキックスタータープロジェクトが紹介されていたりして、こんな面倒臭い方法を取っている自分の事が馬鹿らしくなってくるけど、DIYの精神は試行錯誤にあると思うのでめげずにゴールまで進みたい。

以前、ロードバイク用のデジタル勾配計が売って無いので欲しいな作りたいな〜と書いていたけど、構想を妄想で終わらせないために加速度センサでのテストを開始する。

新たに購入した部品は、加速度センサAdafruit MMA8451 Accelerometer Breakout、arduinoの互換機Adafruit Metro Mini 328の2つ。どちらもスイッチサイエンスで購入した。これに加え、自宅に在庫してあるAdafruit Mini 8×8 LED Matrixとタクトスイッチを使用する予定。毎度Adafruitの製品を選んでいるのは、本家WEBでのチュートリアルが充実している、ライブラリの解説が見やすく、丁寧で理解しやすい。I2C通信により配線が簡単。などの理由から。

■Adafruit MMA8451 Accelerometer Breakout

■Adafruit Metro Mini 328

■Adafruit Mini 8×8 LED Matrix

現状はまだマトリクスLEDやスイッチを繋げていないけど、最終的には上記のようにする予定。加速度センサの配線は5V,GND,I2cのSDA,SCLのみで単純。僕みたいなアホにとってはこの簡単さが、凄くたすかる。

電源は単３電池2本をDC-DCコンバータで5Vに昇圧して…など色々考えたけど、以前の妄想編で書いた通り単純にモバイルバッテリーを使用する。

上記のスクリーンショットは目的の数値をシリアルモニタに表示しているもの。

まずArduinoに加速度センサのライブラリをインストールする必要がある。Adafruitの解説ページにダウンロードリンクが掲載されているのでダウンロード。Arduino IDEメニューの[スケッチ]-[Include Library]-[Add .ZIP Library]でダウンロードしたZIPファイルを指定すればいい。

サンプルソースを実行してみると、シリアルモニタにX,Y,Z軸の移動量、加速度、センサの傾き判定が表示された。

で3軸の数値を計測できる。

で計測した値を取出す。xの部分をy、zに置き換えれば各軸に応じた数値を得られる。

サンプルコードそのままの状態ではセンサはループ毎に移動量を計測しているため、数値の変化が敏感すぎて自転車の振動を拾い、まともに計測できなくなる事が想像できる。なので、2000回センサ値を読み取って、その平均値をシリアルモニタへ出力してみると、随分と変化が滑らかになった。

そして肝心の角度取得。センサを-90度〜+90度と傾けてシリアルモニタの数値を見てみると、-2000〜+2000の間で値が変化した。計4000の範囲で数値が変化するので、計測範囲180度とかんがえると、4000 / 180 = 22.22。この数値を係数として、センサの移動量を係数で割ってあげれば角度が計算できる。

最終的には角度を道路勾配に変換したいので、角度をラジアンに変換。角度 * 3.14 / 180 でラジアンに。

三角関数を使って tan(ラジアン)*100 で道路勾配となる。たぶん。もっとスマートな計算方法にしたいところだけど、残念ながら頭の出来がわるいのでこれが限界。

以上、基本となるコードができたので、次はマトリクスLEDを繋げて数字を出力したいと思う。Adafruits製マトリクスLEDの扱いは、DIY HUDの制作でノウハウを得ることができているので問題無く進行できるはず。

書いてから気付いた。そもそも加速度センサだと、自転車につけて加速したら水平方向の加速度が加算されて角度が測れないじゃね？おれアホやん。

前回の記事で裸のArduinoとブレッドボードでのテストが邪魔臭いと書いた。Arduinoを実際に車内に設置する為のケース、本番の為の配線をほどこす必要が出てきたので制作に取り掛かった。

Arduinoケースは3Dプリンタのネタ的にはスタンダードで、thingiverseなどでは多くのデータが公開されているけど、シールドを装着して更に全体を蓋で覆うような形状のデータは見つからなかったので自分で設計、出力した。

OK、カッチリと収まった。

ブレッドボード上の配線をArduino用のシールドに実装。LEDディスプレイ、OBD2中心ユニットの配線、圧電ブザー、抵抗等をハンダ付け。端子を使ってスマートに処理してもよかったけど、材料を持ちあわせていなかったのでコードを直接ぶっ刺した。見た目は悪いけどケースで覆うわけだし、一度設置したら何度も触るような性質の物では無いのでこれで良しとする。

これで配線が必要なユニットが全て揃った。少しずつ制作を進めているので時間はかかってしまっているけど、脳内に描いた想像をこうして具現化すると俄然楽しくなってくるね。

蓋を被せてみたら…でけえな。天面が反ってしまったけど、車内の見えない箇所に固定するので、もうこれでいいや。機能的には問題無いし。

こちら側から配線が出る。

これで自作HUDの制作は終盤へと差し掛かった感。残る課題はコンバイナの設計・出力と、OBD2ユニットの電源を常時電源からアクセサリー電源に切り替える改良といったところ。