[AoiSaya参加者]

1．作品概要

ナノコン応用デバイスはバッテリー駆動が不可欠であり、消費電力の少なさが求められます。
そこで視認性に優れ容易に扱える４つのセグメントによる数値表示方法を提案しました。
また、4セグメントLEDを実際に試作し、Leafonyを用いた低消費電力ガジェットを作成、視認性の確認を行いました。

2．新しい4セグメント表示方法の提案

2.1 新しい4セグメント表示方法

それぞれ１個、２個、３個、４個の🔵がつながったパーツで数値を表現することを考えます。

🔴や🔷の数で値を表現する方法でも、４つのセグメント（パーツ）で数値を表現できます。
でも全部消えているときは、故障しているのか、消えているだけなのか“０”を表現してるのか区別できません。
夜間の視認性にも問題があります。

そこで、 “０”の時は、形状で“０”を表現する方法を考えました。
何もないのではなく記号で表せばいいじゃない。そうです。インド人の世紀の発明であるゼロの発見です。

2.2 バリエーションと同時点灯数

0～9を表現できる4つのパーツの数の組み合わせを列挙してみました。
各パーツにLEDを１個配置した場合の同時点灯数を調べてみると、 “０”で全点灯したとしても1.8～2.5となりました。７セグメントは5.0ですのでいずれも半分以下になることがわかります。

なお、組み合わせが同じでも並べ方は複数通りあるので、バリエーションは更に広がります。
個数で数を表すので、🍓や🍰を並べるのも面白いかもしれません。

そういう意味では、かなり自由度の高い数値表現方法だと思います。

2.3 時流に乗ったデザインの例

二次創作ガイドライン準拠

3. ４セグメントLEDの試作とガジェットの作例

3.1 ランプハウスの製作

アクリル板でランプハウスを作りました。
黒色のアクリル板に透明なアクリル板で作った10個のパーツを象嵌のようにはめ込んでいます。
制御のまとまり(セグメント)は4つですが、今回は意匠を優先して各セグメントに複数のパーツが所属する構造としました。
透明パーツは光が均一に拡散するように表裏をすりガラス状に加工しています。
こうすることで大きくて薄い※４セグメントLEDができあがります。

※今回試作したのは、厚さ5mm、直径10cmの円形です。

3.2 LEDの取り付けと配線

• 基板表
  円形に切り取った基板に、LEDを5か所に取り付けます。各セグメントのサイズを調整すれば各１つのLEDでも同じような明るさにできますが、今回は対称的な形にこだわり、サイズ4用のLEDを2個としています。この時の平均点灯数は、2.7です。
• LEDの加工
  SPI通信に対応したマイコン内蔵フルカラーLED (APA102)テープを長さ5mmで切り出して使いました。はんだづけ強度を上げるため、薄型ユニバーサル基板を小さく切って裏面に貼りつけています。

  　

 

3.3 Leafonyとの接続

• ユニバーサル基板上のGPIO端子に長さを調整したL字ピンヘッダをはんだ付けします。
• ユニバーサル基板には振動センサを取り付けます。
• 単三電池ホルダやAVRマイコン基板、デバッグ用USB基板などを組み合わせて、オリジナルマイコンボードを組み立てます。
• 更にAX04 Spacerを挟んで環境センサ基板が一番手前に来るようにします。
• このボードを4セグメントLEDモジュールにつなげばガジェットの中身は完成です。

3.4 作成したガジェットの外観

柑橘系4セグメント温度計を表現するために、ガジェットの周りを、柑橘系をイメージしたオレンジがかった黄色で縁取りました。
表示部にはフルカラーLEDを採用しているので、様々な柑橘系をイメージした表現が可能です。

 

3.5 数値表示のサンプル

実際に表示した結果です。

動作デモ
https://youtu.be/EoZwoRhfb3A

4. おわりに

デモ機は単三電池1本で動作し、0～9の順次表示と温度表示、および全点灯に対応しています。切り替えは振動センサーで行っています。
Maker Faire Tokyo 2023やMF東京、MF名古屋で展示して第三者に主観評価いただき「数字がすぐにはわからないけどインテリアとしてはいいかも」「デザインがきれい」などの感想をいただきました。説明を聞いてくださった皆様、感想をくださった皆様に感謝いたします。

本作品は、MCPCの第４回ナノコン応用コンテストにて「ナノコン応用賞」をいただきました。
この取り組みがカーボンニュートラル時代に向けた表現方法のヒントになれば幸いです。

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