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DSCの作り方 11.ひと工夫 その2 [DSCの作り方]

Cates du CielでDSCを使う場合イニシャライズ(アライメント)を行うためのポインティングデバイスが必要です。テーブルが常にあればマウスを使うことができますが、狭いベランダや屋外では制約があるのでチョッとつらいです。また、今時LEDとかレーザマウスが主流なのですが、光漏れが結構眩しいので不向きかもしれません。ノートPCのタッチパッドもPC自体の設置方法にも左右されますが、使いやすいとはいえません。

そこで、小さなトラックボールのような物がないかと捜していたら、有名カメラ量販店のマウスコーナの隅っこに写真のようなハンディタイプのトラックボールがありました。価格もリーズナブルです。

DSC00532.JPG

また、星図の拡大縮小もセンターホィールの前後で行えるので非常に便利です。

DSC00610.JPG
下書きのまま、公開するのを忘れていました。
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DSCの作り方 10.ひと工夫 その1 [DSCの作り方]

DSCを使うのにParmとかでも使えるのですが、やっぱりPC上でCartes du Cielを使うのが便利だと思います。しかし、PCの画面は明るく、星を見るのに暗順応した目には眩しいです。また、明るい画面を見ると瞳が絞られてしまうので、暗い星が見えなくなるだけではなく、しばらく明るい残像が残ることもあります。
このために、Cartes du Cielにはナイトビジョンの機能があり、下の矢印のところのアイコンで切り替えが行えます。
I1.PNG
ナイトビジョンの状態です。タイトルバーの部分は変わらないのでイマイチです。
I2.PNG
画面のプロパティを開き「Windows クラシック スタイル」を選択し、配色を「ワインレッド」に設定します。
I3.PNG
詳細設定ボタンを押し、「アクティブタイトルバー」の色2を色1と同じ濃い色にセットします。
I4.PNG
通常状態でも、問題なく使用できます。
I5.PNG
ナイトビジョンではこんな感じになります。
I6.PNG
おそらくこれだけではまだ眩しいと思うので、PCの機能で輝度を落として使用します。また、私のPCでは問題ありませんが、液晶のバックライトの光漏れやLEDも意外と眩しいです。黒のビニールテープを張るなどして対策するといいと思います。
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DSCの作り方 9.イニシャライゼーション [DSCの作り方]

2008/12/06追記
操作手順が抜けていたので追加しました。
---------------
これ以降は、毎回セッテイングする必要があります。
「Coordinates」タブで「Connect」ボタンを押します。
c1.PNG
正常に動作していれば、ボタンの横のが赤から緑に変わります。
c2.PNG
東の天頂に望遠鏡を向け、「Init 90°」ボタンを押します。
c3.PNG
通常はアライメントという作業を行います。ここではCielの用語に従って(Initialization)「イニシャライゼーション」といいます。
--------------
イニシャライゼーションを行います。イニシャライゼーションは、望遠鏡のエンコーダの値と星図上の位置のマッチングをとる作業です。2つの星を設定することにより、その差分の方位、高度のステップ数から、望遠鏡のセッテイングなどの補正が行われます。したがって方位、高度がそれぞれある程度離れているほうが精度が高くなります。

まず、アルデバランに望遠鏡を向けます。マウスをアルデバランに似合わせマウスを左クリックすると「ALDEBARN」と星の名前が表示されます。この状態でマウスを右クリックします。図の様にメニューが表示されるので「Sync Current Object」を選択します。
C1.PNG
OKをクリックします。
C3.PNG
次は、大犬座のシリウスの南にある三角形の上の星に望遠鏡を向けます。マウスをこの星に合わせ左クリックします。「Wezen」という星のようです。右クリックして「Sync Current Object」を選択します。
C2.PNG
これも、OKをクリックします。
C4.PNG
このように設定すると、Digital encoderのダイアログは以下の様になっているはずです。望遠鏡を左右に振れば、Azimuthの値が変化し、上下に振ればAltitudeの値が変化すると思います。
C5.PNG
望遠鏡コントロール タブを開き「Track Scope Position」を選択します。
C6.PNG
望遠鏡の位置に視野枠が表示されます。
C7.PNG
望遠鏡を動かして、M42の位置に視野枠の中心をむけて見ます。オリオン座大星雲は見えますか?工作精度、セッティングなどいろいろな条件により視野枠中心に確実に入れることは難しいと思います。ある程度は、望遠鏡を覗いて周囲を探さなければならないと思います。特に、いきなり高倍率では難しくなります。ただ、望遠鏡を動かして、見たい天体を探しても見つからなかった時、東に行き過ぎているとか北に行き過ぎているとかは画面をみればわかります。
C8.PNG
デフォルトの視野枠は6度、1度、0.5度だと思うのですが、設定タブの視野枠を選択すれば変更が可能です。
C9.PNG
2番目の視野枠を2度に変更するには以下の様に60→120に変更してください。
C10.PNG

C11.PNG
画面の表示エリアの変更は、右の枠にある90度、50度、30度とかをクリックすることにより変更できます。マウスを使用していればセンタホィールを回すことにより表示倍率の変更を行うことができます。望遠鏡を動かすと、視野枠が入る位置に星図が移動します。


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DSCの作り方 8.Cartes du Cielの導入方法 [DSCの作り方]

Cartes du Ciel をここからダウンロードします。
実際には「Download it's FREE!」に行き、Complete package 2.76 (約15Mbyte)をダウンロードしてください。"cdcin276.zip"を展開し、"cdcinst.exe"を実行します。
Version 2.67c updateも必要であればダウンロードしておきます。(私の複数のPCではこれが入っている物と入っていない物があるのですが、私の使い方で特に変わりはないようです。)
現在、Ver3.0 βも出ています。ちょっとためしにインストールしてみましたが、見栄えとかはかなり違っています。Complete packageのようなものはないので、Encoder Pluginがないためかもしれませんが、DSC関連は、Ver2.76のほうが使いやすそうです。もっと追求してみようと思っていますので何かあれば報告したいと思っています。
初期設定から説明しようと思っていたのですが、Uninstallしてもレジストリかなんか残っているようで初期状態になりませんでした。(うちのマシン全部Install済みのため)申し訳ありませんが、初期設定等に関しては、もっと優良なサイトがあると思うのでそちらを参照お願いします。

実際にCartes du Cielを立ち上げます。
TTL.JPG
望遠鏡コントロール > Select Scope Interface から Encoder を選択します。
ctrl.JPG
下のConfigrqation Panel を開き Port Configuration タブを開きます。
Port設定は、COM番号を前回調べた設定とし、9600bps/8bit/no parity/stop bit 1/とします。
Save Settingボタンを押してください。
port.PNG
次ぎに Encoder Configuration タブを開きます。Type をNGC-MAXに設定します。selenc.JPG
Steps[Alpha]、[Delta]はそれぞれAz,Altのエンコーダのticks値を入れてください。Mount type をAlt-Azに設定します。Encoder initialization angleは使用状況に応じて変更してください。
conf.PNG
これもまた、Save Setting ボタンを押してください。


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DSCの作り方 7.初期設定 [DSCの作り方]

モニタプログラムを使用して初期設定を行います。
DSC00533.JPG

まず、エンコーダの値が正常に読めているか確認を行います。エンコーダの値を読むためには p (英小文字)を入力します(以降 [p] のように表します)。
USBケーブルを接続した時のエンコーダノ初期値は0になるので、

>p
Encoder Position Az:00000       Al:00000
>

の様に表示します。望遠鏡の向きを少し動かして再度 [p] コマンドを実行すると、

>p
Encoder Position Az:00146       Al:05826
>

の様に、方位方向がAz、上下角度方向がAlで値が変わっていきます。
次ぎに [t] コマンドを実行します。

>t
Encoder Ticks Az:06000  Al:06000
>

の様に表示します。PIC書き込み後の初期値はAz/Al共に6000ticksとなっています。1000P/Rのエンコーダを軸に直接接続した時は4000ticksですから、 c コマンドでこれを変更します。まず [c] を入力すると、

>c
Change Ticks Az:

と表示するので、方位方向のticks値を入力します。

>c
Change Ticks Az:4000

スペースキーを入力してください。

>c
Change Ticks Az:4000    Al:

上下角度方向のticks値を入力し、Enterキーを入力します。

>c
Change Ticks Az:4000    Al:4000

NeW Ticks Az:04000      Al:04000
>

これで、初期値がEEPROMに書き込まれるので、次回からはこの値で動作を行います。
次ぎに、エンコーダの回転の向きを設定します。望遠鏡を水平・東向きに向け [r] コマンドを実行し、 [p] コマンドを実行してください。

>r
Encoder Position Reset
>p
Encoder Position Az:00000       Al:00000
>

望遠鏡の向きを少しだけ天頂・南向き方向に動かし、再度 [p] コマンドを実行します。

>p
Encoder Position Az:00112       Al:00082
>

このように、正の方向に動けばOKです。もし、

>p
Encoder Position Az:03804       Al:00082
>

の様になるのであれば、方位方向の設定を逆にしなければなりません。 [d] コマンドを実行します。

>d
Encoder Dirction Az:0 (0/1)

方位方向の現在の向きは0なので、反対向きにするために [1] を入力します。また、上下方向は0のまま変更なしなので、 [0] を入力し、Enterキーを入力します。

>d
Encoder Dirction Az:0 (0/1)1    Al:0 (0/1)0

再度、移動方向を確認してください。正しい回転方向になっていると思います。この設定もEEPROMに書き込まれるので、次回以降設定の必要はありません。
もし、エンコーダのticks値が正確にわからない場合は、[p] コマンドと [r] コマンドで上下方向は水平と垂直の値の4倍、方位方向は、一周の値または半周の2倍の値などをなるべく正確に測定し、設定を行ってください。

コマンドが判らない時は [?] コマンドで以下のヘルプが表示されます。

>?
p       Encoder Position
t       Encoder Ticks
r       Encoder Position Reset
e       Error Count
c       Change Ticks
d       Encoder Dirction
a       EEPROM Dump All
w       EEPROM Write
?       Help
q       Quit 

次は、Cartes du Ciel で実際に使用します。


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DSCの作り方 6.モニタプログラムの概要 [DSCの作り方]

DSC03のファームウェアにはハイパーターミナルのようなシリアルコンソールを使用して状態を確かめたり初期状態を設定するモニタプログラムが入っています。「4.動作確認」で説明した方法でこのモードに入ることができます。初期設定値を変更した場合、EEPROMの内容が書き換えられるため、次からの起動はこの設定値となります。このモニタプログラムで実行できることは、
 1) 現在のエンコーダの位置の確認(符号なし)
 2) 現在設定されているticks初期設定値の確認
 3) 現在のエンコーダ位置のリセット
 4) エラー発生数の読み取りおよびクリア
 5) ticks初期設定値のの変更
 6) エンコーダ回転方向の変更
 7) EEPROMデーターのダンプ
 8) EEPROMの値の書き換え
 9) ヘルプ
です。
Help.PNG
1)と3)はticks値を設定する場合、実際の値を調べる場合に有効です。エンコーダ直付けまたは、ギヤを使用した場合は理論値と変わらないはずですが、ここで説明している例のように、正確な増速比がわからない場合は有用な機能です。実際のticks値を調べるだけではなく動作時にスリップが発生していないか、発生してもどのくらいなのか調べることができます。
2)と5)は実際にはCates du Cielを使用する場合には設定を行うコマンドがプログラムから発行されるのであまり意味がないのですが、初期設定値が再設定値よりも大きくしかも、Cates du Cielのイニシャライズ時に、この範囲内に入っている場合、正常な動作が行えない場合がります。ticks値はDSC03基板とCates du Cielで設定を行う値を同じ値に設定する必要があります。
4)は実際の動作でエンコーダエラーが発生していないかを調べるためにあります。望遠鏡を早く回転させると、エンコーダまたは、DSC03基板の追従速度を超えてしまう可能性があります。実際に望遠鏡を振ってみてエラーが発生しないか、またどのくらいまでは大丈夫か調べることができます。このコマンドを発行すると、電源が入った後または前にこのコマンドを行った後に発生したエラーの数を確かめることができます。また、それ以前のエラー数をクリアします。
6)はエンコーダの回転方向をプログラム的に反転させる機能です。方位軸(Az)であればエンコーダを上または下につけるか、上下軸(Alt)であれば右につけるか左につけるかで回転方向は変わってしまいます。このときエンコーダのA/Bを入れ替えればいいのですがコネクタのピンの変更は結構面倒なので、このコマンドを用意しました。
7)と8)はdebug用なので通常は使用しません。9)はコマンドがわからなくなった場合に使用します。
9)はコマンドがわからなくなった場合に使用します。

モニタプログラムを抜けるためには q (英半角)キーを入力します。これでモニタプログラムから抜け、Cates du Cielが使えるモードに戻ります。

次回は実際の使い方を説明します。


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DSCの作り方 5.動作確認 [DSCの作り方]

動作確認を行います。下の写真の様にジャンパ設定を通常動作モード(J1 ON、J2 ON、J3 OFF)に設定します。
USBケーブルでPCに接続するとLEDが2回チカチカと点滅します。
DSC00525.JPG
スタートメニューのすべてのプログラムから  アクセサリ > 通信 > ハイパーターミナル を開きます。
H1.PNG
適当に名前とアイコンを選択します。
H2.PNG
前に調べたポートはCOM5だったのでこれを選択します。
H3.PNG
ポートの設定は9600bps/8bit/no parity/stop bit 1/フロー制御なしとします。
H4.PNG
ファイル > プロパティを開きます。
H5.PNG

H6.PNG
エミュレーションをVT100に設定します。
H7.PNG
ASCII設定を行います。
H8.PNG
着信データに改行文字をつけるにチェックを入れてください。
H9.PNG
プロパティをOKで閉じます。
H10.PNG
ハイパーターミナル上で半角小文字の m を入力してください。
このように表示が出ればOKです。
M0.PNG
DSCの状態の確認や設定を行うことができるモニタプログラムが実行されています。次回この使用方法を説明します。


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DSCの作り方 4.エンコーダの選択 [DSCの作り方]

光学式ロータリーエンコーダは、1回転(360度)で何パルス発生するかというパルス数(P/R)が100とか1000というスペックであらわされます。エンコーダのパルス数(n)と望遠鏡の軸の回転からギアなどにより増速される場合のz増速比(r)とした場合、1回転での解像度(T)は以下の式で表されます。

  T = n x r x 4

最後の項の4は下図のようにロータリーエンコーダは2相のクロックを持つので4個のPhaseとして表すことができるので、クロック数の4倍の解像度を得ることができます。また、このときのTの単位はticksと呼ばれています。
原理的には、2度の視野で使うのであれば±1度の範囲はいればいいので360ticksあればいいはずです。しかし、上記の4相はエンコーダのスリットまたはフォトデバイスの精度の誤差があるので厳密にに4倍の解像度が上がるかということには疑問があります。これだけではありません、増速ギアのバックラッシや方位軸・高度軸の直行性や設置の際の水平度の誤差も影響します。高倍率で一発導入するためにはこれらすべてを満足しなければならないとおもわれます。50倍1度でそこそこ導入できるという仕様に限定すれば、ある程度はアライメントで補正されるので、2000ticksぐらいで設置等をあまり気にしないで使用することができると思います。(経緯台では天頂の誤差は大きくなります)

encoder.GIF
逆にtick数が大きい時は、エンコーダの位置検出が間に合わずエラーを発生する可能性があります。今回の回路とファームウェアでは125u秒でサンプリングを行っているので、4000ticsで2回転/秒、2000ticksで4回転/秒まで対応可能となります。(実際はそんなに早く望遠鏡は動かしませんが)
DSC00527.JPG
エンコーダには岩通のEC202A100Aを使用しています。このエンコーダはWebや通販で容易に入手できると思います。スペックは100P/Rなので5倍程度の増速を行って2000tics以上にしてください。(ただしバックラッシ、スリップによる精度低下には気をつけてください)
DSC00526.JPG
HP社(現在はAvago社)のエンコーダです。1000P/Rのものをアキバのジャンク屋で見つけました。次ぎに使用したいと考えています。
DSC00528.JPG
エンコーダはFA用途の物は通販等でそこそこ入手可能ですが結構高価です。エンコーダの精度が高くても軸に取り付ける精度が低ければ意味がないので工夫が必要です。 これに使用するエンコーダには電源電圧が5V、インターフェースがTTLレベルまたは、オープンコレクタの物が必要となります。


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DSCの作り方 3.PICの書き込み [DSCの作り方]

PICのファームウェアの書き込みにはarms22のpicburnを使用します。ソフトウェアは なんでも作っちゃう、かも。からダウンロードします。picburnは現在のバージョンは0.5.1ですが、Windows用の物は問題があるようなので picburn 0.3.0 のWIndows用バイナリを使用します。(直リンクしてしまいましたが、どうしても見つけられない方を除いてTopから>カテゴリ picburn で2008年6月28日の「picburn-0.3.0リリースしました。」のWIndows用バイナリからダウンロードしてください。
(追記2009/03/08)
picburn0.5.2がリリースされました。上記の問題は解決されていることを確認できました。今後はこちらを使用ことをお勧めします。arms22さんありがとうございます。
B1.PNG
ZIPファイルを解凍します。コマンドプロンプトで実行するので、できるだけ簡単にルートディレクトリから移動できるフォルダに入れることをお勧めします。また、フォルダ名は半角英数字のみにすることをお勧めします。
B3.PNG
コマンドプロンプトを開き、"cd"コマンドで解凍したファイルの置かれているフォルダに移動します。"dir"コマンドを実行すると下記のように表示されます。
B6.PNG
picburnを実行してみましょう。以下のように表示され、何も起きません。

D:\PIC\picburn>picburn
picburn ver 0.3.0

nothing to do 

D:\PIC\picburn>


次ぎに、PICファームウェアをダウンロードします。
なずな工作室webの資料室に行き
 □DSC03 PICファームウェア (DSC03-010_20081109.zip)[Download]
の Dawnload をクリックして ”DSC03-010_20081109.zip” をダウンロードし解凍を行います。中には2つのファイルがありDSC03-V010_SCH.pdfは回路図のPDFファイルですのでPIC書き込みには無関係です。もう1つのファイル”DSC03.hex”がPICのファームウェアのHexファイルです。これを上記の picburn を解凍したフォルダにコピーして置いてください。

(追記2009/03/30)
バージョンアップしました。
なずな工作室web
の資料室に行き
■DSC03 PICファームウェア (DSC03-010_20090330.zip)
を使用してください。
○改善点
 ・サンプリング周波数の高速化20KHz
 ・Dave Ek's command(ASCOM)対応ただし未確認
○注意点
 ・ファームウェア書き換え時にはエンコーダをコネクタから外してください。書き込みエラーになる可能性があります。
 ・ファームウェア書き換え後はTics値の設定が8192になってしまいます。モニタに入って再設定を行ってください

DSC03基板のジャンパを下の写真のように(J1 OFF、J2 OFF、J3 ON)設定し、USBケーブルでPCに接続します。
DSC00529.JPG

 picburn -c PIC16F88 -pv -i dsc03.hex 
とタイプしてEnterキーを入力します。

D:\PIC\picburn>picburn -c PIC16F88 -pv -i dsc03.hex  picburn ver 0.3.0

Chip Erase...Done(0.0156 sec)
Program Area Writing...............................Done(2.7 sec)
Data Area Writing...............................Done(0.0625 sec)
Config Area Writing......Done(0.0938 sec)
Program Area Verifing...............................Done(1.17 sec)
Data Area Verifing...Done(0.0781 sec)
Config Area Verifing...Done(0.0625 sec)

D:\PIC\picburn>

うまくいけばこのように表示されPICへのファームウェアの書き込みが正常に行えます。
USBケーブルをさしてすぐに実行すると、

D:\PIC\picburn>picburn -c PIC16F88 -pv -i dsc03.hex
picburn ver 0.3.0

FT_Open failed = 1

D:\PIC\picburn>

と表示して失敗します。このように表示が出たら、再度コマンドを実行してください。
device not matchが出たら、ジャンパ設定が間違っている可能性があります。また、基板の配線などの間違いがある可能性もあるのでUSBケーブルを抜いて再度点検を行ってください。

D:\PIC\picburn>picburn -c PIC16F88 -pv -i dsc03.hex
picburn ver 0.3.0

[ERROR]: device not match

D:\PIC\picburn>

どうしてもこのエラーが取れない場合または、以下のようなエラー(たくさん表示される)が出る場合は、USBポートを別のスロットに差し替えてみてください。仮想COMデバイスの時は問題ないのですが、書き込みには高速な転送モードが使用されるので、USBデバイスとしての動作でPCとの接続に若干不安定な部分があるようです。私もうちのPC3台中1台でどうしても device not match や Verify Error がでて正常な書き込みができないものがありました。ただ、USBハブを間に入れることにより正常に書き込みを行うことができました。


Verify Error on Data Area of 2171: 0000 - 00ff

もし、なにかわからない点、ご質問、ご意見があればコメントお願いします。

 


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DSCの作り方 2.USBドライバーのインストール [DSCの作り方]

■USBドライバーのインストール

DSC03基板をPCから動作させるためには、USBを仮想的なCOM(RS232Cのようなシリアルインターフェース)に見せかけるドライバーをインストールする必要があります。また、PICの書き込みには D2XX ドライバーを入れる必要があります。幸いなことに、この基板で使用したFT232RのWIndows XP用ドライバーは切り替えなしに、この双方を使用することができます。
以降 Windows XP Home Edition Version 2002 Service Pack 3 でのインストール方法を示します。それ以外のOSおよびサービスパックでは若干異なるかもしれません。

1.ドライバーをダウンロード
FTDIのホームページからFT232Rのドライバーをインストールします。
Driver > VCP の Driver Version の 2.04.06 をクリックし、
   CDM 2.04.06 WHQL Certified.zip
を適当なフォルダに保存します。

D0.PNG

2.Zipファイルの展開
ダウンロードしたZIPファイルを展開します。どこでもいいのですが、場所を覚えておいてください。ドライバーはCドライブのDriversに入れることにし、ここを指定しています。

tm_D1.png

tm_D2.png

USBドライバーがダウンロード完了しました。

DSC03基板の電源ショートチェックは行いましたか? もし、行っていない場合はチェックを行ってください。

★ここではじめてDSC03ボードをUSBケーブルでPCに接続してください。

正常であれば、不明なデバイスを発見した時のポップアップが出てきて「新しいハードウェアの検出ウィザード」が開きます。もし、PCに異常検出のメッセージが出たり、基板の部品が熱くなるようであれば、USBケーブルをすぐに抜いてください。何らかの配線ミスまたは異常があると思うので、確認をしてください。USBから電源を供給しているの電源ショートまたは過電流が流れるとUSBポート自体が見えなくなります。通常は過電流保護回路が働くので電源再起動などで回復しますが、最悪の場合は、PCの修理が必要になります。

「いいえ、今回は接続しません」を選び、[次へ]ボタンを押します。
tm_ftdi1a.png

「一覧または特定の場所からインストールする」を選び、[次へ]ボタンを押します。
tm_ftdi2a.png

[参照]ボタンを押し、前にドライバーを入れたフォルダーにある「CDM 2.04.06 WHQL Certified」フォルダを指定し、、[次へ]ボタンを押します。
ftdi3a.PNG

USBデバイスとしてのドライバーがインストールされました。[完了]ボタンを押します。
tm_ftdi4a.png

「新しいハードウェアの検出ウィザード」が再び開くので同様の操作を繰り返します。
これで、USBシリアルポートのドライバーがインストールされました。[完了]ボタンを押せば終わりです。
tm_ftdi5a.png

ちゃんとCOMデバイスとして接続しているか確認を行います。

マイコンピュータを右クリックし、プロパティを開きます。
P1.PNG

ハードウェアタブの[デバイスマネージャ]ボタンをを押しください。
P2.PNG

デバイスマネージャの下のほうにある「ポート(COMとLPT)」の左の+をクリックすると接続しているCOMとLPTの一覧が表示されます。この図では「USB Serial Port (COM5)」しかありませんが、内蔵デバイスとして他の物が見えている場合もあるので、確認を行います。
P3.PNG

「USB Serial Port (COM5)」の上にマウスカーソルを持って行き右クリックでプロパティを開きます。
確かにFTDIのデバイスなので、DSC03基板でしょう。念のために、DSC03基板をUSBケーブルから外してみてください。デバイスマネージャからリストがなくなれば、間違いありません。
tm_P4.png

実際に使用する場合COMポート番号の指定が必要になります。この例ではCOM5です。異なるUSBのコネクタに接続したり、同種のインターフェースを接続しない限り、通常COMポート番号は変わりません。


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