ESP-WROOM-32のブレイクアウトボード

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…。

 

 

 

VFD-NTP_Clock(その5)

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。

今度は乗り遅れずにESP-WROOM-32

ESP8266の時は世間が賑わっているときに全然手を付けなかったので、今回のESP32ははじめから関わってみようかと思っていたんですよ。なのでとりあえず、秋月電子で大人買いしてきたモジュール用に載せるための基板をせこせこ設計してみたです。どうやら、世間に出ているブレッドボード用のブレイクアウトはブレッドボードに刺したときに片側に1列しかピンが開かない様子。なので両側に1列ずつピンを開けることを目標で設計してみましたよ。

今回は、皆の味方の「秋月電子でそろえられるパーツのみで設計する」をコンセプトに設計しました。27Ωの抵抗だけ千石電商になってしまったのですがそれはしょうが無いとあきらめて…。22Ωにすれば秋月でそろうかなと思いながら、春節明けで動きが鈍いのですがelecrowに発注したので月末までには出来てくるとうれしいのですね。うまく動くようになったら基板だけ配布が出来る幸せ…。

VFD-NTP_Clock(その4)

VFD取り付けてみた所、微妙に文字の高さがあっていないことに気が付きました。気がついてしまいました…。IV-11ですが製造誤差というか作った人間の手癖と言うかで文字の傾き&高さとか文字盤の色とかにかなりのばらつきがあります。気になるとなんとかしたくなるのが心情でどうしたものかと考えた所、大量のストックが有るならその中から同じような物を選べばいいじゃないという事に気がついてしまいました。はじめは適当に並べて選んでたんですが、円柱形なので転がっていまいち見づらい。はい、ちゃんとした選別用のジグを設計してMDFをレーザーカットして作ってみました。回路設計するよりも、ジグの設計するほうが大変な気がするです。

■選別中…

ちょっと見づらいのですが、ちゃんと揃えたらこんな感じ

自己満足ですね~。でもいいの、納得できたから…。

VFD-NTP_Clock(その3)

組み上がったのでプログラム側をなんとかかんとかしないといけないと言う事で、とりあえず時計表示するところまで作ってみました。ついでに、アクリル板をレーザーカットして外回りも若干綺麗にしてみました。ミラーパネルにしたのですがなかなか雰囲気が出てきれいに見えます。

大電流とかノイズとか、軽量化とか考えないでいいのは楽でいい…。

VFD-NTP_Clock(その2)

今回はジグを作ってVFDをきれいに取り付けるお話です。まずは、VFD管がどんな形状になっているかを確認します。

■とりあえず、差し込んだだけ

当然ながら高さも位置もがたがたになってしまいます。色々と見ていくと、高さを合わせるために使えそうなのがIV-11とIV-15共に頭頂部のひとつ下の段が使えそうな気配。実際のジグに関してはMDFをレーザーカットして作ってみようかと思います。高さがどのぐらいがいいのか若干不明なのである程度試行錯誤予定です。

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VFD-NTP_Clock(その1)

なんだかんだで基板まで設計してしまった⇒当然基板を作ってみたくなる…。今回の基板はelecrowで作ったのですが、出来上がってきた基板はこんな感じになりました。電源の取り回しが面倒だったのでサクッと4層にしましたけど2層にするべきだったかもしれないと思ったり思わなかったり。

■そこそこ綺麗にできてきた基板

■部品が大きいので実装が楽です

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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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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??