なんでも作っちゃう、かも。

Arduino/Make/フィジカルコンピューティング/電子工作あたりで活動しています。スタバの空きカップを使ったスタバカップアンプなど製作。最近はもっぱらArduinoと3Dプリンタの自作に興味があります。

Wifi温度湿度計の製作(3)

Posted by arms22 on 2016年07月27日 0  0

Wifi温度湿度計ベース基板

電池の持ちが良くなるように部品を見直しました。電源ICをTOREXの「XC6222」からTIの降圧型DCDCコンバータ「LM3671」に、充電ICをTIのパワー・パス管理付き充電IC「BQ24070」に変更します。敬遠していたQFNパッケージも使ってみることにしました。はんだづけがうまくできるかどうか心配。。

あー、、早く設計終わらせて実装したい(ぇ

Wifi温度湿度計の製作(2) - デザインルール設定とガーバーファイル出力

Posted by arms22 on 2016年06月15日 1  0

ガーバービューワーの表示例

設計中の基板をFusionPCBに発注すべくkicadでガーバーファイルの出力作業を行いました。kicadでガーバーファイルを出力する際の手順は下記ブログでまとめられていて、とても参考になります。本記事は下記ブログの内容をもとに行った作業の記録として残しておきます。最近いろいろモノ忘れが激しいので。。

Ki-CADで基板設計(デザインルールを設定) @ ともの技術メモ
http://tomono.eleho.net/2015/10/14/5983/

Ki-CADで基板設計(ガーバーファイル生成) @ ともの技術メモ
http://tomono.eleho.net/2015/10/18/5996/


デザインルールの設定



デザインルール-グローバルデザイン

Pcbnewのメニューからデザインルール->デザインルールを選択し、グローバルデザインルールタブを選んで以下の内容を入力する。FusionPCBのデザインルールに合わせてインチ単位で入力する(一部除く)。

  • 「マイクロビアを禁止」にチェック
  • 最小配線幅 0.008インチ
  • 最小ビア径 0.030インチ
  • 最小ビアドリル径 0.0157インチ(0.4ミリ)
    ドリル径をインチ単位で入力するのは気持ち悪いのでミリ単位で0.4ミリと入力。
  • 最小マイクロビア径 0.002インチ
  • 最小マイクロビアドリル径 0.005インチ

デザインルール-ネットクラスエディタ

次にネットクラスエディタのタブを選んで以下の内容を入力する。新しいネットクラスは作成せずDefaultを使用し、グローバルデザインルールで入力した値と同じ値をを入力する。

  • クリアランス 0.007874インチ
    面実装部品のパッド幅はミリ単位で設計されているものが多いのでクリアランスはミリ単位で0.2mmと入力。
  • 配線幅 0.008インチ
  • ビア径 0.030インチ
  • ビアドリル径 0.0157インチ(0.4ミリ)
  • マイクロビア径 0.020インチ
  • マイクロビアドリル径 0.005インチ

入力が終わったらPcbnewの画面に戻ってDRCを実行する(デザインルールチェックの実行->DRCを開始)。エラーが出たら基板を修正して再度DRCを実行する。これをエラーが出なくなるまで繰り返す。


ガーバーファイルの出力


製造ファイル出力

Pcbnewのメニューから寸法->パッド-マスク(レジスト)のクリアランスを選択して以下の値を入力する。

  • レジストのクリアランス 0.1ミリ
  • レジストの最小幅 0.1ミリ
  • ハンダペーストのクリアランス 0.13ミリ

次にPcbnewのメニューからファイル->プロットを選択し以下の値を入力する。

  • 出力フォーマット ガーバー
  • 出力ディレクトリ
    出力先の場所を指定する
  • レイヤ
    F.Cu/B.Cu/B.SilkS/F.SilkS/B.Mask/F.Mask/Dwgs.User/Edge.Cutsにチェック
  • 「シルクスクリーンにパッド出力」にチェック
  • 「基板外形レイヤのデータを他のレイヤから削除」のチェックを外す
  • 「原点に補助座標を使用」にチェック
  • 「Protelの拡張子を使用」にチェック

入力が終わったら「製造ファイル出力」をクリックしてガーバーファイルを出力する。


ドリルファイルの出力


ドリルファイルの出力

「ドリルファイルの生成」をクリックして以下の値を入力する。

  • ドリルの単位 ミリ
  • ドリルマップファイルフォーマット ガーバー
  • ドリル原点 補助座標
    ガーバーファイル出力の設定と合わせる。
  • 「PTHとNPTH穴データを1つのファイルにマージ」にチェック️
    メッキあり・なしの穴データを1つのファイルにマージする。FusionPCBで使用するドリルファイルは1つだけなのでマージしておく。

入力が終わったら「ドリルファイル」をクリックしてドリルファイルを出力する。


出力したファイルの確認


kicadのメニューからツール->ガーバービューア(GerbView)を起動。ガーバービューアのメニューからファイル->ガーバーファイルを読み込む、で先ほど出力したガーバーファイル一式を選択。ファイル->EXCLLONドリルファイルを開く、で先ほど出力したドリルファイルを選択。レイヤーの透過表示がないみたいなので1レイヤーずつ確認する。ドリル穴がズレていないか等々。


↓なんと1万種類のフットプリントのデータが付いてくるみたいよ、奥さん!




Wifi温度湿度計の製作(1)

Posted by arms22 on 2016年05月26日 0  0

最近流行のWifiモジュール「ESP-WROOM-02」を使った温度湿度計の製作をはじめました。定期的にサンプリングしたデータはセンサーサーバに貯めてブラウザで表示するところまでやりたいと思います。

ハードウェアは手配線するより基板作って実装したほうが早いだろということで、実験もそこそこにKiCadを使って回路を描き始めました。KiCadの勉強をしつつ作業を進めているのですがなかなか設計が終わりません。。


回路図



WifiTempPH_sch

Q1のP-Ch FETはダイオードの変わり。最初はFETのボディーダイオードを通して電流が流れるけど、途中からゲートがONになって低抵抗で電流が流れ始める。普通のダイオードを使うより電圧降下が少ない。VBUSが接続されている時はQ1のゲートがOFFになりVBATにVBUSが流れ込まないようになっている、はず。。

温湿度ICは手頃な値段で手半田できそうなモノが見つからなかったので、秋月電子で販売されているHDC1000を使用する予定。なので回路図には温湿度ICは描いていません。


基板


WifiTempPH_board

基板の外形サイズは50x50mm、空きスペースには2.54mmピッチのランドを配置する。部品点数が少ないのでけっこうすかすかに。もっと詰めて配置して空きスペースを広げようかな。。

WifiTempPH_3D

KiCadには設計した基板を3Dで表示する機能が付いています。部品の3Dモデルがあれば部品同士の干渉も事前に確認できます。これ見てるだけで作った気になっちゃう。


基板ケース


WifiTempPH_case

基板設計と並行してfusion 360で基板ケースも設計中。KiCadにはDXF(2次元のCADデータ)を取り込む機能があるので2/3D CADで基板の外形を描いて、それを取り込むこともできるようです。

MCP73831を使ったリチウムイオン・リチウムポリマー充電回路

Posted by arms22 on 2016年05月06日 0  0

IMGP1244

MicrochipのMCP73831というICを使った充電回路の実験を行いました。実験といっても応用例どおり回路を組んで動かしてみただけですが、上写真ではリチウムイオンポリマー充電池(1000mAh)2個をMCP73831を2つ使って充電しています。MCP73831はaitendoで2個100円で購入しました。


回路


MCP73831標準応用例
MCP73831データシートより

入出力のコンデンサは手持ちの10uFの電解コンデンサを使用。必要ないと思うけど積層セラミックコンデンサ0.1uFもおまけでつけておいた。PROGに接続する抵抗値によって充電電流が決まり、次の式で計算できます。
I-REG = 1000V / R-PROG

R-PROG → kΩ
I-REG → mA

例.
500mA = 1000V / 2kΩ
416mA = 1000V / 2.4kΩ
178mA = 1000V / 5.6kΩ
100mA = 1000V / 10kΩ


熱問題

MCP73831接合部温度に対する充電電流
MCP73831データシートより 接合部温度に対する充電電流

MCP73831はリニア方式の充電ICなので電源と充電池の電圧差はそのまま電力損失となり、ICを加熱させます。幸いMCP73831にはダイ温度に応じて充電電流を制限する機能があるので、ICが壊れてしまうことはなさそうです。ただ充分冷却しないと期待した充電電流が得られなくなります。


電源にUSBを利用する場合

MCP73831はUSBバスに繫がってネゴシエーションしたりしないので、PCに接続して充電したい場合は、充電電流を100mAまで下げた方が良い。或は下記のような2A・2.4A出力対応のUSB充電器がおススメ。



USBケーブルは2A・2.4A出力対応品でできるだけ短いほうが良い。

ELECOM microUSBケーブル 2A出力 高耐久 1.2m ブラック MPA-AMBS2U12BK
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参考URL

MCP73831/2 - 超小型単セル用フル集積化リチウムイオン・リチウムポリマー充電管理コントローラ
http://www.microchip.jp/docs/DS21984B_JP.pdf

Raspberry Pi 3の電源問題について - スイッチサイエンス
http://doc.switch-science.com/support/RaspberryPi3/raspi3power.pdf

四角いドットマトリクスLED

Posted by arms22 on 2016年02月06日 2  0

スイッチサイエンスさんで販売委託中のミニ電光掲示板キット「Dotsduino」、多色展開は行っていないのですがドットマトリクスLEDを別途用意して頂くことで他の色に取り替えて組み立てることができます。秋月電子で販売されているドットマトリクスLEDで使えそうなものをいくつかピックアップしてみました。まぁ寸法が38x38mm・ピン数が16本ならだいたい使えます。写真は参考程度にお願いします。出来る限り実際の色に近づけようと思ったのですが、、むずい。。

IMGP1201

オプトサプライの角型ドットマトリクスLED青(OSL641505-BB)。今まであまり見たことがなかったタイプ。マインクラフト風でgoodですね。

IMGP1203

オプトサプライの角型ドットマトリクスLED赤(OSL641505-BRA)。こいつもなかなか綺麗だ。

IMGP1181

オプトサプライ社の丸型ドットマトリクスLED青(OSL641501-AB)

IMGP1184

オプトサプライ社の丸型ドットマトリクスLED緑(OSL641501-AG)。順電圧が少し高め、緑色ってVf 2.1Vぐらいのイメージ。

IMGP1194

オプトサプライ社の丸型ドットマトリクスLED黄(OSL641501-AY)。ちょっとオレンジ色っぽい。左上から5行2列目の2ドットがちょっと暗い。はずれ引いたかも。

IMGP1122

丸型と角型の薄さ比較。角型は結構薄いですね。

Dotsduinoキット、スイッチサイエンスさんで絶賛販売中です!
https://www.switch-science.com/catalog/510/

QIコネクタ(2550コネクタ)の圧着

Posted by arms22 on 2015年10月03日 0  0

普段QIコネクタの圧着はエンジニアの精密圧着ペンチ「PA-20」を使っています。コネクタの圧着は芯線と皮膜の2カ所必要でPA-20では2回に分けて圧着を行います。コネクタの数が数本〜数十本なら対した作業ではないのですが100本を超えてくるとかなりの作業量になります。1回で圧着できるペンチはないかと探していた所、@volty98 (東大阪の実装屋さん)からそこそこイケてるチャイナ圧着ペンチの存在を教えて頂きました。また短期間だけお借りすることができたので使用感などレビューしたい思います。

IMGP1036
左の赤いグリップがPA-20、右の青いグリップがチャイナ圧着ペンチ。結構しっかりした作り。浅草技研のWebショップで購入できます。¥12,000なら安い、かも?

2550コネクタ用圧着工具 | ケーブル・コネクタ | AsakuasGiken Co., LTD.
http://shop.robotsfx.com/shopdetail/000000000104/

IMGP1024
コネクタを圧着するダイが幅広になっていて芯線と皮膜を1度に圧着できます。ダイを交換すれば別のコネクタの圧着にも使えるようです。

IMGP1035
PA-20で2回に分けて圧着を行うと大抵”く”の時に曲がってしまうのですが、綺麗に真っすぐに圧着されています。少し圧着し過ぎる傾向があるみたいですが概ね良好のようです。ワイヤを深く入れ過ぎて芯線部で皮膜を圧着してしまうことが数回ありましたが、まぁ後は慣れですかね。。


デジットBlog:【Tips】電子工作でよく使う『QIコネクタ』の圧着方法
http://blog.digit-parts.com/archives/51796900.html

エンジニア 精密圧着ペンチ PA-20
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サーバ用電源

Posted by arms22 on 2015年08月06日 0  0

富士通サーバー電源

富士通の格安サーバ用と思われる電源をもらった。出力は+12V1 15A、+12V2 15A、+11V 1Aの3系統。容量の大きい+12Vが2系統でていて3Dプリンターの電源にちょうど良い。3.3Vや5Vの出力がなくコネクタのピン数は16本とちょっと特殊仕様。

富士通サーバー電源

テスターと感を頼りにコネクタのピン配を調べたところ紫が11V、緑がPS_ON、黒がGND、黄色と黄黒が12Vだった。ケーブルの色はATX電源の仕様と合わせてあるみたいで簡単に特定することができた。グレーはちょっとわからなかった。ATX電源だとPWR_OKだけど約1.7Vでていた。

富士通 PRIMERGY TX100 S3の内部写真など
http://blog.livedoor.jp/ese_admin/archives/52034004.html

富士通 PRIMERGY TX100 S3p
http://wiki.nothing.sh/page/%C9%D9%BB%CE%C4%CC%20PRIMERGY%20TX100%20S3p


スーパー3端子レギュレータR-78E3.3-0.5の分解

Posted by arms22 on 2015年04月05日 0  0

Smoothie互換ボードに使用していたスーパー3端子レギュレータ、負荷状況によって電圧が高め(3.4V〜4.2V)にでてしまうようになってしまったので、交換することにしました。交換のついでに分解。。

スーパー3端子レギュレータR-78E3.3
小さな基板にDCコンバータIC、コイル、コンデンサなどがぎっちり詰まっています。ICの型番は不明。

スーパー3端子レギュレータR-78E3.3
裏側(?)に面実装のコイル33uH。


スーパー3端子レギュレータ 3.3V500mA R-78
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06352/

AgICの導電性ペン買いました。

Posted by arms22 on 2014年09月22日 1  0

IMGP0030

巷で話題のAgICの導電性ペン買いました。銀ナノ粒子を含んだ特殊な導電性インクで紙に書いた回路に電気を通すことができるすぐれもの。1点モノの電子回路とか面倒なワイヤのはんだづけを省略できるといいなぁと思って買ってみました。

IMGP0025

インクジェットプリンタ用の光沢紙に導電性ペンで回路を書いてLEDとボタン電池を載せれば、

IMGP0024

ピカ!

IMGP0023

どこかで読んだ記事によると抵抗値は1mm幅10mm長で2〜3Ωらしい。実際に測定してみると、

  • 1x10mm 6.7Ω
  • 1x20mm 12.7Ω
  • 1x30mm 17.3Ω
  • 2x10mm 2.0Ω
  • 2x20mm 3.7Ω
  • 2x30mm 5.4Ω
  • 10x10mm 0.9Ω
という結果になった。専用紙のほうが耐久力と導電性がすぐれているという話なので記事の値は専用紙で計測した値なのだろうと思う(汎用の光沢紙を使ったため倍ぐらいの抵抗値を示している)。

部品の固定はセロハンテープや導電性のり・導電性両面テープなど使って行う。どの方法も固定した部品がはずれたり接触不良を起こしたりしやすいので、改善する必要がありそう。

導電性ペンで描いた回路は光沢があって非常に綺麗です。指で強くこすったぐらいじゃ剥がれません。カッターやピンセットの先でカリカリすると剥がれます。金属でこすると剥がれるので電子部品との相性はあまり良くないです。。あと普通の紙に描くと銀ナノ粒子が紙の中に染み込んで電気を通さない。溶剤と銀ナノ粒子をうまいこと分離するのがミソなんだろうなと思う。光沢紙だと表面のツルッとした部分に銀ナノ粒子だけが残ってしっかり電気を通す。

AgICは導電性ペンのほかに導電性インクの入ったインクカートリッジの開発も行っていて今年10月頃に発売を予定しているそう。EAGLEで回路図書いてプリントしたいって思ってる人はそっちも要チェックです。ちょい(かなり)お高いですけど、結構細いパターンも描けるみたい。。

関連URL


AgIC
http://agic.cc/ja/

紙とペンで電子回路を描く「AgIC」 - Make: Japan
http://makezine.jp/blog/2014/09/agic.html

[第1回]Kickstarterで8万ドルを集めたAgICとは
http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20140617/564625/

市販プリンタで回路を印刷! 銀ナノ粒子を使った導電性インク (1/3)
http://eetimes.jp/ee/articles/1406/24/news022.html

[コラム:いいものはいい] 第5回:AgICの簡単回路作成キット
http://hina.kerokero.info/information/column_005_20140301/

家庭用インクジェットプリンタで基板が作れちゃう AgIC
http://eeebaka.blog47.fc2.com/blog-entry-324.html

3M Z軸コンダクティブテープ 9703 - (50mm x 150mm) - スイッチサイエンス
http://www.switch-science.com/catalog/1724/





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オープンソースのPCBCAD「KiCad」。

Posted by arms22 on 2014年08月25日 7  0

KiCadというオープンソースの回路図+基板エディタを試しています。最近、押しのけ配線というとんでもない新機能が追加されたらしく、youtubeの動画を見て是非使ってみたい!となりました。↓押しのけ配線の様子(1分30秒辺りから)。



で、早速ダウンロードと思ったのだけれどもOSX版のバイナリは配布されておらず、配布されていても1年程前のバージョンで押しのけ配線が搭載されていなものしかなかった。仕方がないので自前でビルドした。ネットで見つけたビルド手順が古くてなんどもビルドをやり直したけどなんとかビルドに成功した。OSX版を使いたいって人は少ないとは思うけど、一応ビルドしたものを置いておきます。kicad.jpで配布されていた日本語化ファイルを組み込んでいますが、一部のUIは英語のままです。

KiCad_for_MacOSX_r5089_No_Scripting.dmg
https://drive.google.com/file/d/0B4dGIa_qs1gwRnMzTHgxbWNkcDg/edit?usp=sharing
http://kicad.jp/wp-content/uploads/KiCad_for_MacOSX_r5089_No_Scripting.dmg

2014/8/28 追記
kicad.jpのウェブスペースにディスクイメージを置いて頂けることになりました。ありがとうございます!


インストール方法

  • imgをダブルクリックしてイメージをマウント
  • kicadフォルダを/Applicationsフォルダにコピー
  • Libraryフォルダをホームフォルダにコピー
  • Library/Application Support/kicadフォルダはホームディレクトリ/Library/Application Support/にコピー
  • Library/Preferences/fp-lib-tableはホームディレクトリ/Library/Preferences/にコピー
※ライブラリの検索パスがハードコーディングされているので、上記の場所に必ず置いてください。

小さな基板を書いて押しのけ配線の動作を確認しています。配線がぐいぐい押しのけられていくのはなかなか気持ちが良いですな。

kicad.jp
http://kicad.jp

KiCadチュートリアル
https://sites.google.com/site/vita0117kicad/

KiCad (ランチャー)
http://kicad.jp/wp-content/uploads/2012/11/kicad.pdf

EeSchema (回路図エディタ)
http://kicad.jp/wp-content/uploads/2013/02/eeschema.pdf

CvPcb (回路図とフットプリントの関連づけ)
http://kicad.jp/wp-content/uploads/2012/11/cvpcb.pdf

PcbNew (プリント基板エディタ)
http://kicad.jp/wp-content/uploads/2012/11/pcbnew.pdf

GerbView (ガーバービューワー)
http://kicad.jp/wp-content/uploads/2012/11/gerbview.pdf


↓kicad.jpの中の人が書いたKiCadの解説書。



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