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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。

1. フリスクケースサイズ
2. 専用IC使ってホスト側と電気的に分離
3. LCDで電圧＆電流などの情報表示
4. USB-Host側からの給電5V/1A、外部給電の時には5V/2A程度

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

1. サイズは46.26mm x 26.42mm(PCB厚1.2mm)
2. ブレッドボードに刺した際に左右に1列ずつ空きができる設計
3. 部品は秋月電子＆千石電商にて購入可能
   ※：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
4. USB-Serial変換モジュール（RTS/CTS接続可能）
5. 書き込み時のオートリセット回路搭載
6. MicroSDカードスロット

■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。

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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…。