sensormaker’s diary

おもに、水質分析センサ関連と3Dプリンターでの製作についてつらつら書いていきます。

水質計測の歴史:LAQUA Twinの誕生と進化

カード型pHメーター「Cardy」の後継機種として開発したのが、スティック型の
「Twin」シリーズでした。

Card型というのは、見た目には斬新でしたが、

・測定試料をセンサまで持ってきて、センサの上に垂らす

という使用方法に限定されていました。

実際使うほうの立場からすると、

ビーカーの中に突っ込んで測りたいという欲望があります。

開発していた僕もそのように思っていました。

それで、営業からの要望もあり、ビーカーの中に突っ込めるスティックタイプの

「Twin]を開発しました。

Twinという名は

・カード型のように平面微量測定ができる

・ビーカーの中に突っ込んでも測定できる

という2通りの測定法が可能ということに由来しています。

開発当初のTwin

開発当初のTwinはこのようにAbs樹脂丸出しというようなやぼったいものでした。
3人くらいで開発を行っていたので、人が足らず、電気屋さんがメカ屋を兼ねる

などと自転車操業的な開発でした。

これにもスケルトンタイプはありました(非売品)。

ケルトンタイプのTwin

さらには、たぶん、10万台販売記念(1992年頃)で金メッキバージョン(記念品)

も製作しました。

金メッキバージョンのTwin

これは、全体を金メッキで覆っていることで、シールドがしっかりできていたので、

測定値の安定性が非常に優れていました。

 

Twinはその後、導電率計もシリーズに加わりました。

しかし、1994年に僕が半導体の水質計測のほうに異動になったことで、

開発担当者が不在となり、そのうちに生産も外注さんに委託するようになって、

社内での担当者不在状態で続いていったようです。

それでも最低1万台/年の販売はあったそうです。

 

その後、約20年が経過したころ、Twinのフルモデルチェンジが行われ、

現行のものとなり、名称も

LAQUA Twin」

となりました。LAQUAとは堀場の水質計のブランドで、Cardyの開発を始めてから、
四半世紀が経ってようやく、認められたという感がありました。

現行のシリーズはこちらとなります。

www.horiba.com

やはり、会社をあげて取り組むと、華やかになりますね(笑)。

 

 

モバイルアプリの開発とモーター制御の融合:3Dプリンターとのコラボレーション

ESP32 developper ボードとサーボモーター、および、3Dプリンターでリニアアクチュエーターを試作してみました。

 

ESP32 developper ボードとAndroidBluetooth Classicで接続しています。

専用Androidアプリも製作し、それで、モーターの制御を行っています。

 

youtube.com

Androidアプリは自分で作っておきながら、操作方法を覚えていなくて、とまどっている様子がありありとうかがえます(笑)。

 

こういう仕組みを使って、自動センサスタンドやシリンジポンプなどを作ろうかと考えています。

 

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Cardyシリーズの誕生と技術革新

僕が製品として初めて担当したのが、

コンパクトpHメーター Cardyシリーズ(堀場製作所 でした。

Cardy pH

開発経緯

開発期間:1986年~1989年

開発副本部長直轄のプロジェクトで開発を行いました。

当時、カード型のテスターというのが流行っていました。

開発副本部長は電気屋でしたので、pHメーターもカード型なら面白いというのがこの製品発想の原点だったかと思います。

1987年から販売を開始し、その後、イオンメーター(ナトリウム・カリウム・硝酸)・導電率メーターへと展開しました。

Cardy 塩分計
当時のカタログ

ときを経て、2013年には、一般社団法人日本分析機器工業会・一般社団法人日本科学機器協会主催の
  第二回 分析機器・科学機器遺産 に認定されました。

紹介文中の
「1987年に販売されたPET(ポリエチレンテレフタレート)のシート上に平面センサを
形成した世界唯一の水質分析計 カーディシリーズ。ポケットに入るサイズで現場で
の測定や微量サンプルの測定に適している。特にpHに関して、販売から26年経
過した現在でも、PETシート上にガラス電極を形成できる技術は世界唯一である。

太字の技術は、僕が考案した特許に基づくものです。

特公平8-10205 イオン選択性電極およびその製造方法

 

当時の仕様としては、

測定範囲:pH2 ~ pH12

測定再現性: ±0.1 pH

 

だったと記憶しています。

 

その後、スティック型のTwinシリーズへと展開していきました。

 

レアな写真として、次のようなものがあります。

何台かの販売記念で作ったかと記憶しております。

ケルトンのCardy Salt市販品との比較、アルミメッキバージョン

 

 

 

 

 

 

 

軟骨伝導素子を活用した作業用メガネアダプターの製作

3Dプリンターでの造形で、軟骨伝導素子を作業用メガネに取り付けるアダプター

を製作しました。

3Dプリンターでの部品製作の一例です。

 

骨伝導については、専門家ではないので、ググってみてください。

 

このようなものです。

作業用の眼鏡はポリカーボネート製のもので、最近では100円ショップでも手に入ります。

ピンクの樹脂はシリコーンゴムのような弾性を持ったもので、位置合わせしやすいようにしています。

電子回路は、骨伝導イヤフォン(Bluetooth)を流用してみました。

音質的には、かなり、クリアに聞こえます。

骨伝導タイプと比べて、素子の振動が小さいので、音量を上げても、音漏れがせす、

耳も痛くはありません。

換気扇のフードの下に頭を突っ込んで、換気扇のパワーを最高にしても、しっかりと聞こえたので、野外でもそこそこ聞こえるのではないかと思います。

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オイルフリー切削油管理システム: 水位センサの開発

工作機械では、切削油(クーラントとも呼ばれる)を循環させながら、加工を行います。

切削油はタンクに貯蔵されていて、そこから循環させています。

切削油は、切削油原液を水(など)で薄めたものを使用します。

切削油は加工を行っていくうちに、消費されたり、蒸発したりして、

徐々に量が減っていき、水分の蒸発などによっても濃度が濃くなっていきます。

そのため、ある程度使用すると、水などを加えて、使用開始時の濃度に近い

値に戻してやる必要があります。

 

このような操作をするためのツールとして、オイルフリー切削油管理システムでは、

タンク内の水位(水面の高さ)を測定することで、水の追加量を計算するように

しています(水位だけで決定しているわけではなく、決定のための一つの要素

になります)。

 

水位センサは、定番の超音波センサー HC-SR04を使ったものです。

無線方式・有線方式の2種類を作ってみました。

無線方式水位センサ

無線方式は中に単四電池4本(1.5V×4=6V)を収納しているので、大きな筐体となってしまいました。

有線式水位センサ

有線式はセンサのみとなっていますので、小さな筐体となります(もっとも、コントローラーボックスに接続するのでそれも含めるとそこそこの大きさとなります)。

コントロールボックス

超音波センサー HC-SR04を使った水位計の性能を少しまじめに測定してみました。

精度測定には3DプリンターのZ軸(高さ)制御を利用しました。

超音波水位センサ 精度試験 センサの固定

超音波水位センサ 精度試験 タンク準備

超音波水位センサ 精度試験結果

±2.5mmくらいの精度が得られました。

オイルフリー切削油管理システムでは、±3cmの精度があればよいので、

十分な精度が得られました。

 

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アプリ開発: テキストを音声に

先日、とあるお客さまを訪問した際に、

「製品をアピールする動画とか作れたらなぁ~」

「でも、予算ないし、そういうの疎いからなぁ~」

ということで、

「あ、僕、動画編集できますけど」

といつものごとく、安請け合いしてしまいました(笑)。

 

で、パソコンにしゃべらすアプリ、所謂、Text to Speechというアプリを

作ってみました。

 

読み上げたいテキストをコピペするという簡単なものですが、

声を日本語に設定すると、結構、ちゃんと読み上げてくれます。

 

youtu.be

右クリックでテキストを読み上げるよりは、全然、いい感じです。

Webアプリで作ったので、htmlファイルをどこかのサーバーにおいておけば、

ブラウザでアクセスで使えますが、

今、レンタルサーバー持っていないので、windowsの実行ファイル形式で
動かしています。

 

これを使って、動画編集をやってみようと思っています。

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試作な毎日:その4 シャーシマウント型USBコネクタ

久しぶりの試作な毎日の投稿です。

毎日なのに久しぶりってなんだかな~ですが、毎日、作ってますが、

ブログをサボっていました。

 

今回は、シャーシマウント型USBコネクタです。

これ、ありそうで、ないのです。

Amazonで見つけましたが、2個で約1000円と結構なお値段なのです。

AlliExpressなら、結構、あるのですが、いつ来るかわからないのは、ちょっと困るので、アダプターを自分で作ってしまいました。

組込んだ状態
アダプター

作ったのは下の写真のアダプターで市販のUSBコネクターを組込んで使います。

自分で作れば、半額以下で作れます。

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