カテゴリー「電子工作」の32件の記事

2017年7月 4日 (火)

FusionPCBに発注してみた。

Elecrowが人気みたいだけど、FusionPCBに発注してみた。23日にデータをアップロードして、4日に届いたので11日かかったことになる。スイッチサイエンスが大体21日なので、約半分の納期で、値段はほぼ同じ。

金曜には製造が終了して発送作業まで完了していたけど、集荷されたのは月曜日。ステータスが2日間更新されずにプチ放置プレーされたけど、$20もするだけのことはあって、いったん集荷されるとDHLは早い。深圳から香港、成田経由で、次の日には届いていた。ウェブのステータスはなぜかPCよりスマホの方が情報量が多い。香港を出て、成田に着いて、税関をクリアしてという情報をワクテカしながらリロードして配達を待っていた。

Dsc03193s

配線ミスはパターンカットとジャンパーで修正(基板裏面)。USBの向きの間違いは、ゲタをはかせて干渉を回避。必ずミスをしてしまう。これが仕事でなくてよかったかもしれない。

Dsc03195

USBがのっている基板の向きを間違えて逆にさしてしまったせいか、RS232Cの受信が全く反応しない。送信はできている。予備のパーツがないので秋月電子でまた購入しないといけいない。動作確認はしばらくお預け。

追記:
RS232Cの受信ができない問題は、配線ミスだった。修正して動作確認できた。
P_20170714_100653_vhdr_on

2017年6月14日 (水)

ほこりセンサー PCB発注

PCBの設計で、仕事で使い方を最初におぼえたCADはDesignsparkPCBだったけど、結局プライベートではKiCADに落ち着いた。KiCADの方が、回路図の見た目が美しいのと、PNGの画像をシルク印刷にインポートできるという、どうでもよい機能が決め手となった。でもDRCがザルであることが分かり、Designspark PCBの方がDRCをしっかりやってくれるので、仕事用の回路はDesignspark PCBを使うことになりそう。

仕事でプリント基板を設計した時は、ちょっとした試作程度でも朝から晩までマウスをクリックしつづけて修正の繰り返しで、締め切りまでの膨大な作業量にゴールが見えにくい状況が結構しんどかった。でも趣味としてのプリント基板の作製はとても楽しい。面倒なことが嫌いなので、ユニバーサル基板の手配線から解放されるのはとてもありがたい。

今回は、秋月で扱っているシャープのほこりセンサーGP2Y1010AUの読出し回路のプリント基板をCADで設計して、某S社にネットで発注した。5月24日に発注して、6月14日に届いた。3週間は待てるぎりぎりの期間だろうか。趣味のものだから急がないとはいっても、もう少し早く届いてほしい。次は日本の代理店を通さないで、直接中国に発注(ElecrowとかPCBGOGOとか)してみたい。

基板が届くまで時間は十分すぎるほどあるので、ケースを印刷して、プログラムも書き上げた。ほこりセンサーの読出し自体は、日経Linux 2015年9月号の記事を参考にRaspberry Piで動作確認済みなので、そのままPICに移植した。ログをとっても後で見ることはまずないので、データを外部に出力するインターフェースは設けず、AD変換した電圧(0.5V ~ 3.5V) をそのまま7セグLEDで表示することにした。7セグLEDってユニバーサル基板に手配線だと面倒でほとんど使ったことがなかったけど、LCDより見やすいのでプリント基板ではどんどん使いたい。Raspberry Piと違って、PICは出力電流をとれないようなので、トランジスタで電流確保。MCLRの抵抗のフットプリントを一応確保しておいたけど抵抗は実装しない予定。LM35DZのフットプリントもおまけでつけておいたけどたぶん使用しない。

Schematic

完成イメージ

Dustsensor02_3d

趣味でPICだと、そんなに頻繁に使うものでもないので、PICを使うたびにほとんど忘れていて、1から学習しなおしになる。ウェブにドキュメントを残すのは自分用メモである。さらに、前回PICを使った時のPCはWindows7だったので、Windows10に環境を構築しなおすことから始めた。USBシリアル変換のドライバをネットで探したり、ちょっとてこずったけど、基板が届くまで3週間以上と時間は十分ある。

今回必要な知識は、time0 による割り込み。クロック周波数8MHzから1カウントの周期を計算すると、1/8MHz ×4=0.5μsとなる。8ビットフルにカウントすると256なので、プリスケーラー (例えば64) をつかって、割り込みの間隔は、0.5μs × プリスケーラ64 × 256 = 8ms となる。8msごとに割り込みが発生するので、そこで7セグLEDの表示の桁を変えてやる。簡単な計算なんだけど、すぐに忘れてしまう。

センサーの読出しは、Raspberry Piで確認したコードそのまま。ほこり検出用のLEDをオンにして一定時間待ってからAD変換する。ccscのライブラリ関数を使えば簡単に実装できる。簡単なプログラムなのでそれほどメモリが厳しいわけではないけど、AD変換の結果はfloatを使わずlongのまま扱うようにしている。どうせ7セグLED2桁の表示なので浮動小数を使う必要はない。

void measure_dust() {     long data;     output_high(PIN_A2);    // LED turn on     delay_us(280);          /* 0.28 ms */     set_adc_channel(0);     delay_us(20);     data = read_adc();     output_low(PIN_A2);     // LED turn off     delay_ms(100);          /* 100 ms */

    number = (data * 50) / 1024; }

Dustsensorcase

Dsc03153

ウェブ上でひらったデータシートには、ビニールコードのどれが何番なのか回路図との対応の記載がない。日経Linuxの作例写真と回路図を見比べて茶色が1番、青が6番であると推定。

埃がない状態で0.7V、煙を吹きかけると3.5V出るのはほぼデータシート通りで、ちゃんと動作してそう。煙やエアブラシのミストには反応するけど、布団や衣類のほこり程度ではピクリともしない。ましてや花粉とかPMなんたらの検出は全く期待できそうにない(試してないけど)。

Dsc03156

追記:

エアブラシ塗装したときに、塗料のミストは目に見えないけど、ちょっと離れた位置のセンサーがちゃんと反応する。塗装ブースがあるからと油断してたけど、ちゃんとマスクをした方がよさそう。

KiCADのDRCはザル?

KiCADで設計して、すでに発注したガーバーを眺めていたら、おかしな点を発見。パッド径とドリル径が同じ!これでは導通がとれない。どうしてDRCではチェックしてくれないのか?

デザインルールではVppのパッド径は0.8mmのはずなのに、0.6mmになっていて、リング幅がゼロになっている。配線幅もデザインルールでVppは0.5mmなのにdefaultの0.25mmになっている。一方で、ドリル径はデザインルール通り。操作方法が間違っているのか?

Largedrillhole_2

PCBnewで確認しても、配線幅0.5mm、ビア径0.8mm、ドリル径0.6mmになっているのに、実際は配線幅0.25mm、ビア径0.6mmになっている。

Largedrillhole2

間違えたところはジャンパーでつなげばいいやと思っていたら、届いたプリント基板はランド径を大きめに修正してくれてた。日本だと、顧客に確認しないでデータを勝手に修正なんて絶対しないと思うけど。中華だから安いだけがメリットかと思ってたけど、予想外に親切なのと、ちゃんとチェックして製造しているようで見直した。

Dsc03150s

DRCがザルなのは、そもそも、PcbnewのDRCの設定には、最小配線幅、最小ビア径、最小ドリル径くらいしか設定がないので、チェックされなくて当然(仕様)といえなくもない。その点、DesignsparkPCBの方がきっちりチェックしてくれる。最初にDesignspark PCBで使い方を覚えたからKiCADのDRCに不満を感じるだけなのか、ネットでググってもKiCADのDRCの不満は見つからない。

2017年5月27日 (土)

導通チェッカ

スイッチサイエンスに連休明けに発注したプリント基板がようやく届いた。発注から到着まで19日。双安定マルチバイブレータを用いた導通チェッカ。シルク印刷が少しライイメントずれしているけど読めればよいので問題なし。

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フットプリントライブラリの時点で、トランジスタのEとCを間違えたので、足をクロスしてスルーホールに差し込んで何とか実装。フットプリント修正版は数日前に発注済み。

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2017年5月18日 (木)

ようやく基板が届いた

連休前に発注した基板が約3週間でようやく届いた。立派な箱入り。

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シルク印刷はきれい。viaもパッドも文句のつけようがない。
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さっそく部品を実装してテスト運転。RPi2とRPi3の違いなのか、RPi2のソースコードではうまく動かない。問題解決にちょっと時間がかかったけど、基板の問題ではなくて、ソフトウェアを修正して7セグLEDの表示に成功。
Dsc03130s_2

追記:

RPiのケースはネット上にたくさんあるけど、LEDが見やすいように縦置きのケースを、サポートが終了した123D Designで作図。気休めかもしれないけど冷却用の穴を多めにした。久しぶりに3Dプリンターでケースを印刷。

Rpicase

基板が干渉したりして修正を繰り返して4回目にしてようやく完成。
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Dsc03131

第2種電気工事士の資格を取ったので、自分でブレーカーを増設して取り付けた。つぎは7セグLEDを3桁に増やしたい。

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2017年5月 1日 (月)

DesignsparkPCB ドリル径一括変更

DesignsparkPCBでRSのライブラリを使って基板をデザインしたところ、ダウンロードしたライブラリの単位系がインチのため、発注時にドリル径の単位をmmにすると中途半端な端数が出てしまうことに気が付いた。端数の扱いは業者によって異なるが、普通は切り上げるところが多いみたい。

これをちまちまライブラリから修正していたけど、数が多くていくら修正してもどうしても端数が残ってしまってギブアップ。業者に端数は適当に丸めてくださいとコメントをつけて発注した。

でもドリルサイズを一括で簡単に修正する方法がわかった。Design Technology でHole Sizeを変更すれば、ライブラリのサイズよりもこちらが優先されるみたい。いちいちライブラリから修正していた今までの苦労は何だったのか。このHole Sizeはスクロールバーでずらしてやらないと見えないので気が付かなかった。

Drillsize

ウェブをググるとEAGLEの記事はたくさん見つかるけど、DesignsparkPCBの情報はちょっと物足りない。でもいじっているうちにだいぶん理解ができてきた。しばらく使わないとまたすっかり忘れてしまうと思うけど。

あと、自分用メモ:

Pour Copperを実行する前に、GNDの配線を削除してしまったほうが良い?

2017年4月29日 (土)

プリント基板を発注してみた 2

仕事でプリント基板の作製を覚えたので、プライベートでもプリント基板を作ってみた。

すでにユニバーサル基板に手配線して現在運用中のRaspberry Pi 電力計の基板をDesignsparkPCBで描いてみた。使うかどうかわからないけど、欲張って7SEG LEDと温湿度センサーも追加した。パーツを追加したり、自動配線を自分で一部修正したりしているときりがなく、あっという間に深夜遅くになってしまった。

追記:raspbery PIのSPIの入出力端子(19と21)が逆だった、と思ったら正しかった。
7SEG LEDの配線も間違えたけどこちらはソフトで対応できるはず。

Powermeter02rev

Powermeter

某P社の見積もりが\33,555(レジストが緑だと\27,842)のところ、スイッチサイエンスはたったの\2,469。この金額なら趣味で気軽にリピート利用できる。もっと早く知ってればよかったけど、安すぎて届くまでは不安。ウェブで発注。到着が待ち遠しい。

追記:
仕事で発注した基板の方で、極性のあるダイオード、LEDはぜんぶ極性が逆だった。2端子の部品ならシルクスクリーン印刷の逆に挿せばよいだけだけど、D-Subコネクタも間違っている。プライベートで発注した別の基板はトランジスタのEとCが逆になっていた。基板を発注後にスケマチックを拡大して初めて気づいた。どちらかに絶縁チューブをかぶせてクロスさせるしかない。
極性のある部品はことごとく逆をいくっていったい?
Circuit_miss

発注:2017-04-29
データ確認、製造開始メール:2017-05-03
製造完了メール:2017-05-11
発送メール:2017-05-17

2017年4月26日 (水)

初めてのプリント基板製造

仕事上のことだけど、プリント基板を発注した。

プリント基板設計は初めてなので、どのCADを使うか迷ったが、RSコンポーネントのライブラリが使え、P板.comの推奨ということで、フリーで商用制限のないDesignspark PCBを選択した。見積を検討した結果P板には発注しなかったけど。

操作方法の習得は、今回は(も)参考書を買わずにネットの情報だけで済ませた。とりあえず2日ほどかけてなんとか基板のデザインを完成して気づいたこと。

ドリル径がインチ → プリント基板製造業者はミリで、0.05mm刻み。修正できるものはして残ったものは適当に端数を丸めてくださいと依頼。

パッドにシルク印刷がかぶっている → ハンダ面にシルクが乗ると半田が付きにくいけど、部品面なので問題ないか。一応、ライブラリから修正しなおし。

RSコンポーネントからダウンロードしたライブラリを、自分で修正したライブラリに置き換える作業に膨大な時間をかけることになった。マウスをクリックする右手に疲労感が残った。どうせあとからライブラリを修正したくなるので、ダウンロードしたものをそのまま使うよりコピーして使うのがよさそう。ダウンロードしたライブラリのリードオンリー属性を解除して直接修正するのでもよかったかもしれないが、なぜかD-subコネクタのライブラリを上書き保存すると必ずDesignsparkPCBが落ちる。

20170421_pjvsbias_designspark_pcb

自動配線の後に、気に入らない配線を自分で修正をはじめると、修正してはDRCの繰り返しの無限ループできりがない。配線の太さとか、ビアサイズとかも気にしだすときりがない。配線はできるだけボトムレイヤーに移動したけど、自分にノイズとかの知識が特にあるわけでもないので、現時点では気にしないのが一番かもしれない。

次に、業者選び。基板サイズが大きいのでちょっと値段が高いけど、ネットで見積もりをしてみると、先輩が利用していたP社で4万円。U社だと2万円。さらに1.3万円のS社もあった。S社は法人利用できるか問い合わせしたところ返事が遅かったので、レスポンスの早かったU社に発注することにした。個人利用はS社か、Elecrowなどを利用してみたい。

P_20170516_091850_pcb_m

2016年9月 7日 (水)

リレーでだまされた

試しに1chだけ試験動作してみると動かない。30分ほど悩んで、リレーのトップに印刷してある回路図は、下から見たものであることに気が付いた。

ややこしいよ。

よく見たら、たしかに Bottom View って書いてある。やられたー

でもなんでリレーに極性があるんだろうか?プラマイが反対だと動作しない。

Dsc_0163_dc5v

2015年11月21日 (土)

サブウーハーコントローラーの作製

ジャンクで買ったサブウーハーSWA-V20Xの電源を入れるには、サブウーハーコントロールに5Vを入れてやる必要がある。またローパスフィルタが入っていないので、自分でローパスフィルタを準備する必要がある。

これまで回路シミュレーションしたチャンネルミキサー、ローパスフィルタ、電源制御を合体させて、手持ちの部品でサブウーハーコントローラーを作ってみた。スペックは、ゲインが1~5の可変、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、60Hz,70Hz,100Hzの切り替えとした。オペアンプは±12V駆動だけど、結構発熱がある。

最初、電源制御回路の電源を5Vで設計したけど、負荷をつなげると出力電圧が下がってしまってサブウーハーがオンにならなかったので、レギュレーターICにダイオード2個の下駄をはかせて電圧降下後の出力が5Vになるように強引な方法をとった。

無音時に10分で自動的に電源が切れて欲しかったけど、最初に作った回路は電源が入ってから10分後に電源が一旦切れてしまうという、意図したのと微妙に異なる動作。10分ごとに電源が切れるとスピーカー保護リレーの寿命が心配なので、時定数を1時間に変更。

その後さらに何点か変更。音声がある間は電源が切れず無音になってから10分で電源が切れるように修正。入力信号がある間はコンデンサを放電するトランジスタを追加。またローパスフィルタを通す前の信号を、オートパワーオフ回路に入力するように変更。これで会話のみのように低音成分が少ないとき電源が切れてしまうことが防げるようになった。
Lowpassfilter3b

Dsc02083

ゲインは最大5まで可変にしたけど、1で十分だった。ローパスフィルタのカットオフは、一緒に使用したボーズのウーハーが結構低音が出るので、カットオフ周波数は60Hzでも高いくらい。ボーズとダブルで低音が出るようになったのでかなり満足な感じ。特にオケの大太鼓はサブウーハーならではの迫力がある。
Dsc02084

しばらく使ってみて、カットオフ周波数を40Hzに変更した。もともとボーズのウーハーが低音が出るので、サブウーハーはもっと下で十分であることが分かった。
某掲示板にはコントラバスが真ん中から聞こえるのは嫌だとかいう書き込みがあったけど、最近のスピーカーは2Wayでも40Hzくらいまでは十分出るし、サブウーハーの担当範囲はコントラバスやティンパニよりさらに下の周波数なので、1chで全く問題ない。そもそも多くの音源にサブウーハーが担当するような低音はあまり含まれておらず、オケだと大編成の大太鼓でようやく出番となり、サブウーハーはピンチの時の代打の切り札的役割となる。

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