振るディスプレイを作ろう！

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おもしろ科学実験室（工学のふしぎな世界）

振るディスプレイを作ろう！

2019年12月13日
金沢大学・理工学域・電子情報通信学類

はじめに

　ここでは、残像現象を利用した、振ると文字や模様が現れて見える、振るディスプレイを作ってみます。「残像ディスプレイ」や「POV（Persitent of Vision）ディスプレイ」とも呼ばれます。振るのにあわせて、LEDをうまく点滅させることで、振った軌道にそって文字や模様が残像として見えます。
　また紙に書いた模様を取り込んで、それを表示させることもできます。

（見え方のイメージ）

用意するもの

「ふるディスプレイ」キット

※このキットは市販されていませんが、以下のものを電子部品店などで購入すれば揃います。すべての部品は、（秋月）秋月電子通商（http://akizukidenshi.com/）から購入できます。またプリント基板は、こちらのデータをオンライン発注して製造を外注することもできます。

マイコン（ATtiny861）　1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04301/

※こちらのプログラムを書き込んでおきます。http://ifdl.jp/FD/FD_FW.hex
（ソースコードはこちらhttp://ifdl.jp/FD/FD.ino）
LED（広角緑・LC503PPG1-30Q）　8個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-13231/
コンデンサ（積層セラミック0.1μF）　1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-10147/
抵抗（1kΩ1/4W）　8個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-25102/
プッシュスイッチ（TVGP01-G73BB）　1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-09826/
傾きスイッチ（RBS040210-G）　1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-11714/
電源スイッチ（IS2235）　1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02627/
電池ボックス（単3×2本・プリント基板用）　1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03086/
ICソケット（20ピン）　1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00009/
マンガン乾電池（単3型）　2個
「ふるディスプレイ」用プリント基板（以下）　1個

※製造に必要なデータはこちら
http://ifdl.jp/FD/FD_gerber.zip（ガーバー形式）／基板の元データ
http://ifdl.jp/FD/FD_pcb.zip（Eagle形式）

組み立て

　基本的に、高さが低い部品から、以下の順序で部品を、はんだ付けしながらとりつけていきます。隣の穴にハンダが埋まらないように注意しましょう。はんだ付けのやり方にはコツがあります。上手な人に教えてもらったり、Webの動画などを参照してください。また※基板から抵抗が浮かないように注意しながら、少しずつ落ち着いて作業しましょう。

※詳しい作り方・使い方は、こちらの資料を参照してください。

ふるディスプレイをつくろう！

抵抗（8個）
コンデンサ
ICソケット（向きに注意）
傾きスイッチ
電源スイッチ
LED（8個）

※向きに注意:LEDの長い方の足を、抵抗に近い側に差し込む
（裏面にとりつけ）プッシュスイッチ
（裏面にとりつけ）電池ボックス

※適当な両面テープで固定するとよい
マイコンのとりつけ

※向きに注意。固いが、足を曲げないように注意。
電池を入れて完成！

※＋・―に注意

遊び方（1）表示する

電源スイッチを入れ、左右に振ると、LEDが点滅して残像が表示されます。うまく表示されるように、振るスピードは調整しましょう。
プッシュスイッチを押すと、表示されるパターンが変わります（ぜんぶで8種類）。プッシュスイッチを押した時に、8個のLEDが点滅する場所で、表示されるバターンの番号がわかります。

遊び方（2）スキャンする

　10mmマスの方眼紙の、縦8個、横10個程度（最大で32個）のマス目を、LEDを表示させたいところを黒く塗りつぶし、表示させる模様を描きます。（マス目は、こちらの説明書の最後のページにもあります。）

ふるディスプレイをつくろう！

　これを、振るディスプレイに取り込んで表示させることができます。使い方は、説明書か、こちらの動画を参照してください。

動作原理

表示の原理

　人間の目には、光が消えたあとも少しだけそれが見える、残像という現象があります。これをうまく使うと、光を発するLEDを点滅させながら移動させることで、点線が空間に浮かんで見えることになります。

「振るディスプレイ」では、この点滅を、あらかじめ記憶してあるパターンにあわせて表示することで、文字や模様を表示させています。

スキャンの原理

　電流を流すと光を発するLED (発光ダイオード:Light Emitting Diode)には、実は「光があたると電流が流れる」という性質があります。電流を流すと回転するモータも、力を加えて回転させると電力が発生する発電機になりますが、それと同じような原理です。
「振るディスプレイ」では、この性質を使って、方眼紙に描いた模様の黒・白を、LEDに流れる電流の大小で検知して、取り込んでいます。

掲載大学
学部

金沢大学理工学域

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2017-04-07