カテゴリー : 電子工作
どうも納得がいかないので再々度設計しましたよUSB-Hub。今回の物はUSB2.0仕様でHS(480Mhz)対応を目指してみました。使ったチップはまだ出たばかりらしい「Texas Instruments TUSB4020BI」を使ってUSB電源管理とEMI周りはいままでのものから持ってくる感じで設計。チップが2電源(1.1V/3.3V)要求するのですが1チップから2電源出るタイプのLDOを初めて使ってみたのがちょっとした新しい出来事。速度が結構早いので等長配線が必須とかになってかなり面倒くさくなりますがなんとか配線しきった感じですが小さい基板に押しこむのにそこそこ無理はしているです。
■全体サイズ
■回路図
中国が春節で止まっちゃっていますが来月頭あたりで作ってテストしてみようかなと思います。うまく動いたら新しい回路に入れる予定のUSB-Hub部分を入れ替え予定。
0.4mmピッチのコネクタ(ヒロセDF40)のハンダ付けは肉眼ではちょっと厳しい感じです。実体顕微鏡とか使うといいのですが、そこまで大掛かりに物を揃えなくても出来る方法はないかと思っていたのですが、余っているなんやかんやの組み合わせで結構簡単にできることがわかりましたので公開しておきます。
■用意する物
机に吸着したバイスにiPhoneを挟んでカメラアプリでデジタルズームするだけで6倍の拡大率となります。
■準備するとこんな感じ
■ハンダ付け動画
※動画は白光FX888+コテ先0.2BRを使用こて先温度は320度でフラックスはKester #2331-ZXを使用しています。Kester #2331-ZXは日本では入手しにくいので白光のFS211-81でも問題なく付けられます。
一番重要なのはコテ先を自分にあったものを探しだすことでしょうか。標準のI型だと少し太いのでT18-BL/BL型とかT18-I/I型とかも結構いいかもしれません。。
ぶっちゃけ、電源周りがちょっと安定してくれなくて回路見直し中の開発名称MKFC（新型FC）です。SEPICとかにしたのが間違いだったのか？計算を少し間違っていたみたいでやり直しながら基盤のパターンも見直し中、周波数をできれば下げたいんですよね。
■電源周りのテスト中
そして、うまく動かなかった原因がさっき分かってインダクタからの逆電流でダイオードが破壊されとる…。
ちょっと横道にそれてみた的な発想でUSB-DACを設計してみました。別件でテスト用に使った回路なのですけど、いい感じのサイズに収めてパターンを引いてみました。使ったチップはPCM2912で出力系は出来るだけ対称にして長さは合わせました。ついでなので、内蔵マイク的なものも適当に搭載してみたりとか…。
紆余屈折の末にようやく完成となりましたUSB-Hubでございまする。なんだかんだで2種類のIC(TUSB2036/USB2512)を試していたのですが結果的に2種類ともちゃんと動作するようになりました
機能的に見てみるとチップの世代とかもあってかなり差が有るような気がしなくもない。チップサイズとかの関係でハンダ付けの難易度がUSB2512が上がっている感じなのは気にしてはいけないことであると思いたい。そして、ハンダ付けの難易度的にはTUSB2036が簡単仕様、USB2512はちょっと上級者向けとなりました。1608が付けられること前提の難しさ指標というかなんというか。
年末に頼んでいた基板が出来てきましたので実装しながらテストしていました。電源周りが一新されているのでそちらの方だけ先に実装してテストとかしていましたがメインの機能は問題なしなのです。こう言うからには他に問題があったわけでして、On/Offコントローラーを何気なく前から使っていたMAX16054にしていたのですが、このチップの許容電圧5.5Vだった。今回は12Vぐらいまで電圧上げる予定があるのでこのままだと燃えますな。ということで、電源チップをMAX16045⇒TLC2955に変更しました。MAX16045+LDOでもいいんですけど部品点数増えるし実装場所の問題もあるので今回は却下。
これだけで終わればよかったのですが、更に続きます。新しく変更したRGB_LEDですが適当に持ってきたライブラリ使ったのが失敗だった、痛恨のピン配列間違い。ショートしても大丈夫なように外部電源で電流制限していてよかった、いきなりリミットに当たりました。結局ピン配列間違っているので正しい物に修正。
あと、電源のグランド周りの修正とかチップサイズ変更とかいろいろと回路図側修正した後にパターンを見たらせっかく収めた部品が色々と基板外に出ていてちょっと涙目状態。部品レイアウトを崩さないようにあーだこーだやりながらようやく収め直したのがこちらになります。
■MQCX_R3(Bata版)
去年のMFT前になんだかんだやっていたんですがうまく行かなくて途中放棄していたCompactUSB-Hubです。ちょっと使いたい用途が出来たので引っ張り出してきてなんとか動く様に回路を考えるかと思っていたんですが…。USBに挿したら普通に動いてしまいました…。動かないから放置していたんですけど、なぜに…。原因を色々と探したらプルダウンしちゃいけないところがダウンされていました…。せっかくなので再設計してみたのが下の画像になります。 サイズは横32.7mmの縦29mmなのでかなり小さいですね。
何かの注文に混ぜ込んで作ってみようかなと思います。10枚作っても$9.9（基板）ですから、うまく動くようになったら当初の目論見通りMFT配布用のチャレンジキットにする予定。詰め込んだ結果は部品サイズの縮小となってしまったので、作るのがちょっとばかし大変ですが初めてでも出来ないサイズではないと思う。たぶん、しらけんけど…。。
まずはちゃんと動くようなモデルを作ることが先決なので作ってから後のことは考えましょうかね。
前からやりたかったんですがなかなか時間が取れなくて放置していたのですけれど、気合を入れて設計してみました。シリアル経由でEdisonが接続できるMQCX用の増設ボード（それ以外も4chほど接続出来る）です。難しい処理はEdisonで、飛行制御系はARMで行うのが理想ですよね。カメラ積んで画像検出とか、超音波センサ積んだりとか、レンジファインダーは重量的に厳しいか…。いろいろと夢が広がりますな。あと、サーバ建ててブラウザアクセスしたら、ブラウザからコントロールとかも出来ますな。とりあえず、こんな感じになった。制約が大きすぎてこれ以上は積めないと思う。
調子に乗って単純に載せるボードと、モータードライバ込みで6発機になるボードの2種類を設計してみました。でも、よく考えるとモータードライバ載せた基板があるんだったらedison単体しか載らない基板にあまり意味は無い…。
やってみたら結構スイスイ引けた感じで形になりました。最初の配置まずくて最後が結構厳しかったのはいつもの事ですけれど…。結局配置を変えるハメになるんですよ。電源周りがかなり綺麗な配線になったのが結構嬉しい感じです。あと、スペースに余裕がありそうだったので1Cellバッテリなら充電できるようにチップを追加してみました。2Cell以上のバッテリーには対応していないので繋ぐ前に外さないと燃えますので注意です。標準状態では実装しなければいいだけではありますが…。
引き終わってからR2の配線と見比べるとViaの数が半分位になって内層配線がほとんどなくなりました。配線本数が殆ど変わらないことを考えると前は何だったんでしょう。
■こんな感じになりました（α版）
とりあえず、作ってみてから問題点を修正していきたいと思います。
これで、電源容量が最大2Aまで増えました、Edison載せて飛ばす準備が着々と進んでいる感じ？
R2の回路設計は去年の年末から今年の頭にかけて、基盤の設計は2-3月ぐらいで1ヶ月近くあーでもないこーでもないをした記憶があります。じつのところR2はLEDドライバのおかげでパターンに制約が結構あったりするんです。あと、電源側のチップの問題で1Cell以上のバッテリーが使えないとか、600mAhが出力上限とか。なんとかしたいなと思ってたんですが、LEDで使いたかったけどサイズが大きくて使えなかったWS2812が3535サイズを出してきたので上記修正も含めてやり直してみました。結構新しい回路にしたから動くか微妙…。
回路は出来たから、あとは基板でお絵かきと言うかをするだけ。簡単に言うとそれだけだけど…。また、時間がかかりそうですな。回路作るのとパターン引くのとではパターン引く方が圧倒的に時間かかりますよ。
■左側の部品が全部右側に入ったら完成
