ちょっと知らないうちにフリスクのサイズが大きくなっていました。
昔のメモを引っ張り出すと外形サイズで70mm x32mm x10mmだったみたいの物が70mm x37mm x11mmになっている。幅が5mm大きくなって高さが1mm高くなった。そうなると、内部に入る基板サイズも当然変わってくるわけで…。27.5mm⇒37.5mm位になるのかなと思うのですが、ちょっと検証してみましょう。
寸法図るためだけに買ってきたフリスク、見た感じが幅広なのは当然なのですけど何やら強度が落ちてそうな印象です。そんな感じの前置きで、ノギスで計ってちゃっちゃと外形データ起こした物を等倍印刷して切り抜いた物を入れたのが下の図です。ちなみに、中身の方がスタッフがおいしくいただきました…。
■FRISK120%
中に収まるサイズで基盤を作るならば…。32.0mm x 66.0mm(t=1.0-1.2mm)
こんな感じになると思われます。
なんか、ちょっと前に見たパターンですな…。せっかく、コンポーネントまで考えたので設計してみようと思った。やり始めたら結構な勢いで変更箇所とか考慮漏れとか出てきてちょっと涙目になりながらノイズ対策入れまくって設計してみた。(一部未配線）
■回路図
最近、何人かの知り合いがPCのUSBポートを破壊したという話が聞こえてきました。静電気とか過電流とか、当人思い当たるフシがあったりなかったりなのですけどやっぱり外付けの保護回路はあったほうがいいのかなと思ってみたり…。ちょっと調べてみると「USBアイソレーター」なる物が保護回路としては該当するみたいである程度の種類は出ている様子。
試しに買ってみようかと思ったんですけど…。そこそこのサイズ＆外部電源必要…。だったら普通にUSB-Hub繋いでおけばいいんでないかとか色々と考えないではなかったんですけど、せっかくなので検討まではしてみようかと思います。
まずは一番大事な「自分で使うならばどんな機能がほしいか？」でしょうか。
こんな感じのサイズで精度が高くてUSBを分離できるのが欲しいかなと…。
まあ、例によって例のごとく結構な機能を詰め込みます。電流電圧表示は結構便利に使っているのでそこそこの精度がほしい所です。などといろいろ考えながら、部品選んでみますよ。
・メインMPU：SAMD21G18A(TQFP48)
・LCD：AQM0802A-RN-GBW(8×2)
・電圧＆電流センサ：INA226(VSSOP10)
・USBアイソレーター：ADuM4160(SOIC16) + ADuM1100(SOIC8)
・絶縁DCDC:SN6505(SOT23-6) +750315371
ぱっと考えると、前に作ったUSB-Hubのノイズ系の回路を使って分離電源を新規に起こせば出来そうな気がする。電源は出力側をLDOに食わせて整流したほうが良さそうな気がしてきました。そして、今回のの目標は「片面実装」を目標にしてみたいと思う。
色々と修正した改2版の基板が出来てきて、実装＆テストしました。SDカードや書き込み時のオートリセットも問題なく動いているようなので完成とします。基板からの実装時間ですがだいたい30-40分ぐらいで実装できそうです。最終的には部品点数42点の両面実装となりました。
■ブレイクアウトボードの概要
■全体
■回路図
そんなに数は多くないと思いますが、スイッチサイエンスさんで委託販売していただけることになりました。35-40k位になってしまいますが、SDカード付きで幅が狭いと言う特徴のためと思ってもらえると…。基板だけ欲しい方は送料込み500円/枚で配布します。こちらはこの投稿のコメントで頂ければと思います。
SDカードがちゃんと認識できるようになったので、改めて回路修正＆基板設計してみました。なにげに左半分位を結構やり直しになってしまったのでした…。せっかくなので幅をもう少し広げてフォントサイズを大きくした結果、基板のサイズは48.26mm x 26.42mmとなっています。来週頭には出来てくるかな。
■アートワーク
皆様のご意見により結構頑張ってみたのですけど、この辺りが現状での限界でございます。もう少しGND広げられそうなので次では変更しようかとおもったり。
SDカードがうまく認識しなくて色々試していたのですが、結論として基板作り直しとなってしまいました。ESP-WROOM-32ではSDを使うには3つほど方法があります。よく使う方法のSPIモードでの接続が1つ、後はSDIOを使用したアクセスでHS1/Hs2の2つが使用可能です。HS1の方は色々とややこしいピンを使っていたのでHS2で基板を作ったのですが、使おうとするとダンプ吐いて落ちる状況に…。
HS1だと書き込みまで出来たのですが、IO2/IO12を使ってしまうので書き込み時はプルダウンで書き込み後にSD使うときにプルアップとか言う面倒なことをしないと使用できない。(どうにかならないかとテストしたらどうにかなったので、試作改2版として作ってみることにします。
うまくいけば最終版というか配布版になる予定です。配布は3480-3980円/枚で実装済み、350円/枚で基板のみ予定。
色々とテストとか意見とか聞きながらテストしたり修正したり色々と…。
■今回作っているブレイクアウトボードの概要
パーツは表面実装品0603(1608)/0805(2012)サイズを基本として総部品点数42点
USB-Serial変換モジュール＆MicroSDカード、オートリセット回路搭載
部品は秋月電子＆千石電商にて購入可能な部品を選定
初版を配ったテスターの皆様からの意見等々を総合して配布版に向けて設計変更をしました。
そして、お約束ながら上記に加えてSDカードが認識しない問題が発覚してしまいました。ESP-WROOM-32はSD用PINを2種類持っているのですが今回はHS用のピンに接続しましたが現状でどうやらうまく動いていないみたい。なので、もう一方の方のピンに接続を変更して入れ忘れていたプルアップ抵抗をCLKに追加しました。
■全体
■回路図
完成まではもう少しかかりそうですが、頑張って作っていきます。
ESP-WROOM-32をできあがってきた基板にとりあえず、実装までしてみたのがこちら。いつものように両面実装ですがmicroSD付けたりしたので場所が無かったのと、秋月部品縛りで小さめの部品が使えなかったことを言い訳にしたい感じです。なれてる人なら1時間かからなくて30-40分程度で終わっちゃうぐらいの物になりました。
ブレッドボードに刺したときに左右に1列ずつ刺せるピンが残るので色々と作業がはかどるはず。
とりあえず、テストでLチカまでは試したです。これはテスト基板なので何人かの方にはテスト配布しています。フィードバック受けて修正した物を正式版として配布予定ですので、欲しい方がいたら事前にコメントいただければ…。
ようやく、色々と悩んだDCDCのインダクタとかFETとかの最適解をテストして見つけました。そのあたりとかそれ以外の問題点とかを取り込んで最終盤の基板設計したものの、中国が春節に入ってしまったので出来てくるのは2月の下旬。プログラム周りがまだだからいいんですけどね…。
全体的なVFD電圧を39Vまで上げて、コロン用のVFD(IV-15)電流制限抵抗値とか色々と見直したのがこちらです。結局、最終的な消費電力はUSBで1A程度必要な事態になってしまいました。結果として表示が明るくなって、明るめの部屋でも文字が見えるようになりました。それでも、やっぱりVFD管に個体差があるので同じ電圧でも個々の文字で明るさが違うという現象は発生してしまいます。最終的にはプログラム側で調整できるようにする必要があるかもしれません。はじめは簡単に作る予定だったんですが、Wifi使ったNTPを入れるのにESP8266を使ったあたりからおかしくなった気がする…。かなり全部入りと思われる仕様、I2Cの外部接続用のピンを出してあるので必要に応じて外部増設すれば色々機能追加できます。
■最終版仕様
メイン： ESP-WROOM-02
FTDI：FT231XS
VFD：IV-11 x6/IV-15 x2
RDG-LED(WS2812B) x6
DCDC(3.3V)：LMR16006
DCDC(HV)：MC34063
外部入力LDO(5V)：LT1963
RTC：DS1307+バッテリー
照度：TSL2561
温度：STTS751
I/O拡張：PCF8574
Switch x3
LED(0805) x3
ブザー x1
最終的にはプログラム、回路図とかDXF（天板＆ジグ）のデータとかも含めて全部公開予定。
