カテゴリー : 電子工作

現在の技術でVFD-Clockを考えてみる

前回の続きですが、せっかくテストしたんだし一番面倒なeagleライブラリは作成されているんだしと言う事で概略の設計だけ、設計だけ…。かなり以前に作った7セグ時計はNTPを使いたかったので有線で接続していましたが、今回も時計は正確性が大切なので今回もNTP仕様としたいと思います。

でも、今回はWifi接続にしてケーブル本数減らしてみようと思います。できれば、USB給電のみで動作したいところです。そういえば、NTP使えないならGPS使ってもいいかもしれません。なんてことをつらつらと思いながら仕様を考えました。

  • VFD「IV-11×6 + IV-15×2」
  • VFD照明用「WS2812B」
  • コアモジュール「ESP-WROOM-02」
  • VFDドライバ「MAX6921」
  • RTC(バックアップ付き)「DS1307」
  • 照度センサー「TSL2561」
  • 温度センサー「STTS751」

時間設定用のハードウェアスイッチが欲しい場合にはI/Oエクスパンダー入れないと難しいです。「ESP-WROOM-02」はピン数がめちゃくちゃ少ない。あと、省電力を考えるとVFD管のGRID側をコントロールしたい感じですね。この辺込みな感じで設計してみるとどうなるかな??

VFD(IV-11&IV-15)をテスト

ちょっと探しものをしていたらなかなか見つからず、部屋の隅の魔境に手を出したところかなり前に作るだけ作って放置してあったVFD時計用のテスト基板を発見しました。いつぐらいに作ったのかとちょっと調べてみたら2013年5月に作ったらしい…。せっかく見つけたのでテストでもしてみようと思ったのですが、当時何を考えて作ったのかがよくわからん為に断念。何とかできるけどなんとかするのに時間かかるので断念。Orz

img_2009

それではということでブレッドボードに挿してテストしてみました。ネット上の情報ではピン配置が非常にわかりにくいため若干補足。IV-11は文字盤を正面にした状態にして一番手前側から反時計回りで以下になります。

・FL(+/-)
・GRID
・Anode(c/h/b/a/g/f/e/d)
・FL(+/-)

■ブレッドボードに挿してテスト風景(スタティック)
img_2012img_2011

IV11は25V必要らしいですが半分の17.5Vあれば十分見えます。逆に、IV15は35Vまで上げてもかなり暗いです。フィラメント電圧上げたりしてみたんですがあまり改善されないので使い方を考える必要があるかもしれません。

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MAX3421E_BB基板を改訂

何件か問い合わせをもらっていた”MAX3421E_BB基板”ですが、在庫がなくなっていたので再度作ろうかと思い久しぶりにデータを開いたのですが…。過去の自分がひどい…。そのまま作ることはちょっとためらわれる出来なことがわかった(でもとりあえず動く)ので気晴らしかねて再設計してみました。

■再設計した基板&回路

mqcx_usb_bb_v4

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ATtiny10を使ったESC

ATtiny10を使ったESCをなんだかんだで作ってしまったのでメモをかねて公開しておこうと思います。基本的には、サーボ信号(PPM)を受信してPWMに変換しています。PPMの信号は基本は1000us〜2000usまでの間で可変する信号で、大きくなるほどPWM出力を強くしてあげる感じです。

servo_01

プログラムには、「Atmel® Studio 7」と「Atmel-ICE」を使いました。接続方法はTPIと言う方式で接続して書き込みを行います、色々サイトがあるのでそこいら辺を参照して下さい。

img_1857

PB2からサーボ信号を入力してPB0よりPWM出力をします。出力はPB1に変更することも出来ますので載せるデバイスというか基板の回路配置によっては入れ替えられます。

■回路図

ppm_pwm

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折りたたみ機を造ってみる(その5)

信号変換に目処がたったので出力ボードを設計します。例によっていちばん大事なのは電流・・・。またしてもモーター1個あたりで1.5Aとか流れます。フレームは4個(クアッド)ですが、念のため6個まで乗せられるようにしてみます。そして、せっかくなので電流センサを組み込みましょう。

ジャイロの場所が重要なのでFCのジャイロを機体の中央部にしたい、なのでFCを若干オフセットして載せることにします。オフセットして少し空いたスペースに小型のGPSユニット(アンテナ一体型)を入れたら、残りスペースに出力系を入れて完成。と、言葉で書くのは簡単ですが55mmx35mmに入れるのは結構大変・・・。

■アートワークした基板

pixy-out_x4_v1_r6

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折りたたみ機を造ってみる(その4)

フレーム側は何とかなりそうな気配なので次に制御側を考えます。FCはすでに作っているものがあるのでそれを使おうと思います。しかし、FCはモジュラー式なので出力系は新しく設計しないといけません。そこで問題になってくるのは今回はモーターにブラシモーターを使うという事・・・。FCからの出力信号はサーボ信号で出てきちゃうので何処かでサーボ信号⇒PWMに変換しないとモーターが動かない。

■使う予定のFC
img_1850img_1851

一番シンプルなのはFCの出力コードを改変してPWM出力すること。だったんですけどね、めちゃくちゃ絡んでて早々に諦めました。

次善の策として適当なマイコン持ってきて信号変換する方向にかじを切ります。やることは単純なので(PPM⇒PWM変換)できるだけ小さいものを探してATTiny10にたどり着きました。ATTiny10はSOT23-6パッケージの8bitマイコンで内蔵クロック(8Mhz)で動作可能、外付けの部品はパスコン1個で問題なしな感じです。というわけで、我らの味方秋月電子さんでブツを手に入れて早速テスト。

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折りたたみ機を造ってみる(その3)

頼んでいたパーツが集まったので大体の重量感を見てみました。

モーター:4.86g
プロペラ:0.36g
フレーム:10g前後
バッテリー:18.5g
制御系:12g前後

大体の完成重量は60-65gぐらいになってちょっと重いですね。なので、今回はモーターとプロペラサイズはいままでの物より一回り大きいものを採用して全体推力の底上げをしようと思います。

img_1802

組むだけ組んでとりあえず測ってみたの図、フレームをもう少し軽くしたい感じです。

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折りたたみ機を造ってみる(その2)

設計⇒プリントの流れで、各種プリントした結果は以下の通りになりました。

■プリント重量
ナイロン:11.79g
ABS:9.85g
カーボン:14.44g
ナイロン(焼結):10.57g

かなり予想外だったのですが、手に入りやすいABSが一番いい結果となりました。フレーム材はABSかナイロン焼結に決まりですね。カーボンが意外に重いのは必要強度出すのにカーボンだと素材が薄くてもいいところを同じ厚さにしたからだと予想。カーボン用にパラメタの変更をしてもいいかもしれません。それにしても、いままでがPCBフレームだったからと言うのもありますが、フレームを別体で作ると重いですね。上側だけでもPCBフレームにするか、PCBを強度バーツに使って軽くするかを考えたいです。

■各種テストしたフレームたち
img_1844

折りたたみ機を造ってみる(その1)

すこし横道にそれて小型機を・・・。二重反転機の調整に手こずっていまして、ちょっとばかり気分転換を兼ねて気軽にテストできる機体を設計してみようと思い設計を開始。当初は設計だけして終わりにしようとしていたんですが、始めちゃうと面白くなってきてしまって結局形にしてしまいましたとさと言言うことでして・・・。1回だと長くなって編集が大変なので何回かに分けて紹介していこうと思います。

気分転換に設計、そのはずなんですが結構本格的になってしまった感はあります。FCは作っていたモジュール式のFCをそのまま採用、出力系を新しく作りました。せっかくなので一つ目標をたてました「FDM機で3Dプリントできる構造の折りたたみ機」です。フレーム壊れちゃってもプリントできたほうが直しやすいですしカスタムも簡単ですしね。

設計は毎度おなじみOpenSCAD。はじめは簡単でいいやと思いながら、最終的には結構作り込んでしまったのはお約束・・・。

■飛行状態

foldable_quad_v1_r8

■折りたたみ状態
foldable_quad_v1_r8-com
手のひらサイズで遊べる機体になりそうな予感です。

BLDCのコントローラーを作っています

FCの部分としてはある程度形になってきました。次は出力系ということでブラシレスのコントローラーやらなんやらを載せた専用ボードをいろいろと試行錯誤していました。いやはや、燃える燃える、いったい何個FET燃やしたことか…。基板もけっこう燃しました。チップ的な最大電流量は30A近くまで行けるんですが、基板側は5Aを標準で設計。モーターは最大で5A程度なため結構ギリギリ設計ですがこれ以上は基板サイズとかいろいろ拡大しないと難しいので現状これでなんとか。基板の左部分にBLDCのコントローラーとドライバが2基が載せてあります。実装サイズで30mmx20mmに全部入っていてバッテリーからメイン基板への給電も請け負います。右側にあるのはサーボ用と外部LEDフレームへの電源生成部です。

■出力系基板

img_1633

■テスト風景

img_1629

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