カテゴリー : Eagle

世間では、アートワークと言うらしい

なんか、気になって…。並べてみた⇒引いてみた⇒気に入らないので回路図&ライブラリを修正した⇒以下ループ…。えっと、何ていうのがいいのか…。お絵描きしましたよ!!結局、引いてしまったのです。設計思想的には出来るだけ0.4mm/0.5mmピッチの部品は使わない&OFNパッケージは使わない。最小チップ1608として表面実装部品を基本として設計してみました。

少しはんだ付けができる人向けで、手はんだ可能な範囲に収めてみたつもり。ちなみに、チップサイズを1608⇒2012にしても問題なく収まるはず。無理すれば2層に入るけど、きれいな配線にならなそうなので早々に諦めて4層で設計してみたのがこんな感じになります。

■暫定アートワーク

左上の方にGPSモジュール入れたら収まりそうな気配がある。とりあえず、テスト版としてはこんなもんですかね。あれ?これはもしかして…、来年のMFT配布用なのか…。

VFD-NTP_Clockとして回路設計が終わる

そして、夜に興が乗った…。気がついたら朝だった、後悔はしていない…。そういえば、以前の回路をそのまま流用して作るから設計なんて簡単とか思っていたことがありました…。けっきょく使えたのはVFD管2種類のみでほかはほとんど全部新規にライブラリ起こし直して回路設計やり直しと言うかなりお決まりな感じの結果となってしまいました。

vfd_ntp-clock_v1_r0

■表示部
VFD IV11x6 +IV15x2
RGB-LED WS2812Bx6

■コントローラー
MPU&Wifi ESP-WROOM-02
USB-Serial FT231XS
VFD-Driver MAX6921
I/O PCF8574
RTC DS1307
Tmp STTS751
Lux TSL2561

■電源周り
LT1963(SO-8)-LDO
MC33063/MC34063(SO-8)-DCDC
LMR16006YQ3(SOT23-6)-DCDC
※:効率重視でLDO使わないでDCDCにして効率稼いでみる設計にしてみたけど、実際どうなるかは未知数…。

VFD用の電源はデータシートによると25Vらしいのだけど、参考資料によるとDutyを1/3にした場合には計算式に当てはめると約39V必要らしい。当初はMC34063で高電圧を生成予定だったのだけどチップの上限が40Vなので外付けFET使って60V程度まで狙えるような構成にしました。(でも、コンデンサが50Vまでだから上げるなら変更しないとだめ)

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2Port-Hub、更にふたたび

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

2Port_HUB-TUSB4020_v3

■回路図

2Port_HUB-TUSB4020_v3-sch

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。

USB-DACを設計してみた

PCM2912_v3_L16 PCM2912_v3_L1

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…。

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MQCX_R3の実装&テスト

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)

MQCX_FlightBoard_Rev3_v15_L1 MQCX_FlightBoard_Rev3_v15_L16

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MQCXにEdisonを載せる

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。

MQCX_FlightBoard_Rev2_OP_MO_Ed_v1

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…。

MQCX_R3の基板設計してみる

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)

MQCX_FlightBoard_Rev3_v8_fMQCX_FlightBoard_Rev3_v8_b
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?

MQCX_R3を基本設計してみる

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

MQCX_FlightBoard_Rev3_v6

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新型のFCの設計が終わりました

いやいや、随分とご無沙汰してしまいました。恒例のMFT後のやる気無し期間とかその他諸々ありまして全然更新できませんでしたというのが言い訳となります。スミマセン・・・。前回ブロック図まで書いた新しいFC(フライトコントローラー)ですが、なんだかんだと構成変更してようやく形になりつつあります。MKFC_Main_v20_L1

電源周りの変更(ワイドバンド電圧対応)と昇降圧の両対応が一番の原因でした。あと、基板サイズと亀の子みたいに積める構成のまとめに時間がかかったのですよ。特にコネクタ位置、なんだかんだで一番の制約になりかねないのでいろいろと試してたら時間がかかりました。とりあえずですが、ようやくメインとなるべき基板の設計まで終了しました。

■基本コンポーネント
MPU : MK20DX256VLH7(72 MHz/FLASH:256 kB/RAM: 32 kB)x1
Gyro+Accel : MPU-6050(6-Axis Gyro+Accel)x2
Magnetometer : MAG3110(3-Axis, Digital Magnetometer)x1
Pressure : LPS25H(Pressure sensor)x1
※:Power系統はEdisonの電源容量に対応するため2A出力可能(入力電圧による制限あり)

■入力&出力(基本基板)
・8chのサーボ(ESC)用端子(5V)
・I2C端子(3.3V/5V)
・GPS用のシリアル(3.3V)
・JTAG/SWD端子(1.27mmピッチ)
※:メイン-サブ基板間の拡張コネクタはDF40(50Pin)を使用(スタック高3.5mm)

・増設コネクタ信号出力(24本)
(A13)-ADC0_DM3
(A12)-ADC0_DP3
(A11)-ADC0_DM0
(A10)-ADC0_DP0
(DAC/A14)-DAC0
JTAG-TCK (Test Clock)
JTAG-TDI (Test Data In)
JTAG-TDO (Test Data Out)
JTAG-TMS (Test Mode Select)
(D24)-JTAG_TRST_b
(D3)-TX/PWM/Timer1
(D4)-RX/PWM/Timer1
(A2/D16)
(A3/D17)
(D0)-RX1
(D1)-TX1
(D32)-PWM/Timer3
(D25)-PWM/Timer3
(A1/D15)-CS4
(D13)-SCK
(D11)-MISO
(D12)-MOSI
(A18/D29)-SCL1
(A19/D30)-SDA1
(D8)-TX3
(D7)-RX3
(A0/D14)
(D2)-CS

■対応電圧
・1.35V-36V(DC)
※:IntelEdison駆動には9V以上を推奨

■サイズ
・58.42mm(2.3inch)x39.37mm(1.55inch)

■増設基板はいくつかの種類を計画中
・Edison(GPIO/SD/LCD etc)対応
・LDC/SD対応
・FCU側出力拡張+ロジック変換

特徴は「広い電圧対応・ジャイロx2・拡張基板での拡張対応(IntelEdison他」になる感じです。他にも電源系を部品点数多くなるにもかかわらず多重化したりとかしてます。発注したので出来てきたら実装&テストして居尼での機体より少し大きめのサイズに搭載して飛行させる予定。そして、この基板にはintel Edisonがサブボード経由で搭載される予定なのでその辺りを作れば手乗りサイズでかなりパワーのあるコントローラーが爆誕するよてい…。

2Port-USB_Hub

あったらいいなと思いながら某販売店とかを見て回ったのですが、なかなか欲しい物が無くて…。MBPのUSBポートって左右に1個ずつしかないんですよ。電源取りながらシリアル通信とか、2ポートシリアルと電源とかは難しくて。でもおおきなUSBHUBを持ち歩きたくもなく…。

どこかに売っていないかなと思っていたんですけど、よく考えたら自分で作ればよかっただけでしたと。ちゃっちゃと検索するとどうやらUSBHUBを作るための汎用チップが出ているみたいなのでその当たりを使って大まかに設計してみました。本体から飛び出すサイズ的には20.6x29mmあたりで何とかなりそうな気配です。$9.9だから今度の基板注文の時に混ぜ込んでみようかな。

■基板イメージ

2Port_R-USB_HUB-v1.brd