【お知らせ】
組込みシステム開発技術展(http://www.esec.jp/　5/11-13、東京ビッグサイト)の日本システムウェア(株)様の展示ブース内（西7-46）にてCube-Dをコラボ展示いたします。 

デジタル回路に興味があるけれど、ハンダ付けや多数の配線はちょっと面倒と思っている方、Cube-Dを使って新たな世界を体験してみませんか？

Cube-D（キューブディー）は、ベースボードと複数の機能ブロックからなる学習キットです。ブロックをボード上に組み合わせて装着するだけで時限タイマーや高温警報器、モータ回転制御、シンセサイザなど多彩なデジタルシステムを簡単に作ることができます。

①ベースボードには②スピーカ、③2桁数値表示器、④押しボタンSWが実装されています。⑤ブロックの固定脚をベースボードに挿入後20度回転でベースボードに固定できます（取り外しは逆回転）。⑥ブロック裏面の接点バネと⑦～⑬のベースボードの金メッキパッドが接触して電気的に導通することで、ベースボードからブロックに電源、GNDとクロック信号が供給されます。

パッドは⑦電源、⑧GND、⑨CLKが同心円状に配置されているのでブロックは4方向(0°、90°、180°、270°)に自由に固定することができます。また、隣接する4ブロックの入出力信号が⑩～⑬パッドを通して接続されるので複数ブロックを有機的につなげることができます。

隣接ブロック同士の接続ラインは１本ですがシリアル通信を行うことで8bit幅のデータが受け渡されます(特許5678226号)。

ベースボードはクロック信号(1Hz～50kHz)と3chの定数値(0～255)を出力することができます。ボード上の押しボタンスイッチによって周波数や値を変更できます。

■ブロックの種類

　23種類のブロックを用意しています。ブロックの動作は入力を受けてなんらかの出力を出すことが基本です。カテゴリとしては①演算系、②センサ系、③接続系、④変換系、⑤出力系、⑥CLK同期系、の６種類があります。

①演算系ブロック左から加算、減算、比較、AND、OR、セレクタブロックです。矢印は入出力の方向を示します。セレクタブロックは2つの入力のうちどちらを出力するかを3番目の入力で選択します。太い矢印は8bit幅、細い矢印はHi/Loのレベル信号です。

②センサ系ブロック/③接続系ブロック
左から温度センサ、傾きセンサ、光センサ、そして3タイプの接続ブロックです。温度センサは12bit精度、傾きセンサは水平面からの傾きを２軸方向でそれぞれ出力します。光センサは赤外線の発光部と受光部をもったフォトリフレクタを実装しています。

④変換系ブロック/⑤出力系ブロック
左からPWM、bit抽出、2進変換、LED、モータブロックです。PWMブロックは入力信号に応じた周波数パルスとデューティーパルスを出力します。bit抽出ブロックは入力信号(8bit幅)の第0,1,7bitをレベル信号として出力します。2進変換ブロックは入力を2進変換して各bitに対応した8個のLEDが光ります。LEDブロックは赤/緑の2色LEDを搭載しています。

⑥CLK同期系ブロック

左から、カウンタ、レジスタ、乱数/レジスタ、メモリ、メロディーROM、エッジ検出ブロックです。カウンタブロックは、CLKが入るたびに出力値が１増えます。レジスタブロックはen入力がHiの時に入力を保持して出力します。乱数ブロックはランダムな数値をCLKが入るたびに出力します。メモリブロックは1Kbyteのデータ読み書きができます。メロディーROMブロックはスピーカに接続すると8種類のメロディーを奏でます。エッジ検出ブロックは入力がLoからHiに変化したタイミングを検出します。

■応用回路例

左側がキッチンタイマーの実装例です。赤色は裏面に装着したブロックを示しています。黄色線はジャンパ線で接続ブロックでどうしても配線できない場合に用います。定数値C3に設定した時間(分)が経過するとメロディーが鳴ります。メロディの種類は定数値C2で指定します。押しボタンS2でリセットします。右側はチルトシンセサイザーの実装例で、スピーカーからボードのｘ方向の傾きに応じた音程の音が鳴ります。ｙ方向に傾けると１オクターブ高い音となります。

Cube-Dを使ってお父さんがお子さんにデジタル回路の動きを教えているシーンです。「お父さんってすごい！」とお子さんから尊敬されることでしょう！
 

学生向けのデジタル回路の講義のシーンです。座学だけではなく、LEDやスピーカ、モータ回転といった動きを取り入れた回路学習は多くの学生の興味を引くことでしょう。
 

企業様の新人研修でデジタル回路全般の講義に利用するシーンです。課題として与えられた機能をブロックの組み合わせで実現して実体験することで深く記憶に残ることでしょう。
 

センサ出力を加工して音、光、モータ回転などに変換するといったデジタル回路はブロック図で書くと単純なのに、いざ回路を組むとなると電源/クロック/多ビットバスの配線やセンサとの通信が複雑でちょっと試すにはハードルが高くなってしまいます。

　　「簡単にデジタル回路学習ができないだろうか？」

そこで思いついたのが、Cube-Dです。はんだ付けや煩雑な信号配線に格闘することなく、ブロックの装着だけで回路動作を試すということが可能です。

特許取得、試作品開発、展示会出展と進んで、ようやく量産手前まで来ましたが、中小企業ゆえに多くの在庫を抱える体力がありません。また一方である程度の台数を製造しないと単価を下げることができません。

そこで今回クラウドファンディングのプロジェクトとして提案させていただくことにしました。
 

ベースボード
　■外形　　　　 215mm x 144mm x 40mm
　■搭載数　       5x7x2面=70ブロック
　■重量 　　　　210g(乾電池x2込み)
　■電源電圧  　  2.2v～3.6v　(単3乾電池x2)
　■搭載H/W　　 2桁表示器x2、スピーカx1、定数出力x3ch、PushSWx3
　■CLK周波数     1Hz～50kHz

ブロック
　■外形                 23mm x 23mm x 22mm
　■質量                 4g/個
　■駆動方法           ベースボードより電源供給
　■接点バネ処理     ニッケルメッキ
　■ブロック間通信　非同期シリアル通信、ボーレート750kbps

プロジェクトリーダの本間です(写真左)。初めまして。これまで電機メーカーで光ディスク用のLSI回路設計を20年近く行ってきました。2013年よりアットマーク・インタラクティブ(株)にて本業の傍ら、デジタル電子ブロックの開発を進めてきました。アイデアを形にするまで2年かかりましたが、ものづくりの醍醐味を大いに味わえました。

写真右は、量産/実装担当の田中さんです。はんだ付けのゴッドハンドで、試作品の狭ピッチ部品実装はミスなく完璧でした。市場不良解析＆対策のプロなのでCube-Dの量産設計にさらに真価を発揮してくれることでしょう。

Cube-Dは、スマホやPC上の仮想世界ではなく現実のデジタル回路動作が簡単に体験できるキットです。かつて、電子ブロックがアナログ電子回路の魅力を自分も含めて多くの方に伝えてくれました。これと同じように、Cube-Dによってデジタル回路設計の楽しさを多くの方に体験いただき、特に未来のエンジニアとなる若い世代の方々の興味を引き出せたらうれしいです。

どうかご支援、よろしくお願いいたします。

Q1 電極がむき出しですが感電しませんか？
A1 電源は乾電池2本で3Vですので感電の心配はありません。

Q2 ブロックの出力どうしを接続したら壊れませんか？
A2 出力がそれぞれ異なる場合に少し大きめの電流が流れます。ブロック内部に保護抵抗を入れてあるので壊れる心配はありませんが、電池の消耗が早くなります。

Q3 Cube-Dを使う上でどの程度の専門知識が必要でしょうか？
A3 応用回路例の一部を変更して動作させる場合は専門知識は必要ありません。四則演算、論理演算やｎ進法など中学校で習う数学の知識があればより楽しめると思います。対象年齢は小学校高学年以上としています。

Q4 ブロック内の演算はマイコンが行っていますがユーザがプログラムを書き換えることはできますか？
A4 現在開発中のブロック開発キットを使うとPC上で開発したプログラムをブロック内マイコンに焼き込むことができます。乗算ブロックや積分ブロックなどオリジナルブロックが作成できます。

Q5 Arduinoなど他のマイコンとCube-Dを接続することはできますか？
A5 はい。Cube-Dのブロック間の通信は大抵のマイコンがサポートしているUARTを使っていますので、Cube-Dの温度センサ情報を取得したり、外部マイコンの出力値をCube-Dで表示することが可能です。