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…。
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。
■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）
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。
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？？
ちょっと探しものをしていたらなかなか見つからず、部屋の隅の魔境に手を出したところかなり前に作るだけ作って放置してあったVFD時計用のテスト基板を発見しました。いつぐらいに作ったのかとちょっと調べてみたら2013年5月に作ったらしい…。せっかく見つけたのでテストでもしてみようと思ったのですが、当時何を考えて作ったのかがよくわからん為に断念。何とかできるけどなんとかするのに時間かかるので断念。Orz
それではということでブレッドボードに挿してテストしてみました。ネット上の情報ではピン配置が非常にわかりにくいため若干補足。IV-11は文字盤を正面にした状態にして一番手前側から反時計回りで以下になります。
・FL(+/-)
・GRID
・Anode(c/h/b/a/g/f/e/d)
・FL(+/-)
■ブレッドボードに挿してテスト風景（スタティック）
IV11は25V必要らしいですが半分の17.5Vあれば十分見えます。逆に、IV15は35Vまで上げてもかなり暗いです。フィラメント電圧上げたりしてみたんですがあまり改善されないので使い方を考える必要があるかもしれません。
毎回ブレッドボード使ってごにょごにょするのが面倒になってきて、基板を起こしてみました。電源をUSBから取れるようにしたぐらいでそれ以外は特筆するようなところもなく…。変則ピン配列のソケットのライブラリを作るのが一番時間がかかったという落ちです。（適当に作りすぎてちょっと間違ったのは内緒の話）
何件か問い合わせをもらっていた”MAX3421E_BB基板”ですが、在庫がなくなっていたので再度作ろうかと思い久しぶりにデータを開いたのですが…。過去の自分がひどい…。そのまま作ることはちょっとためらわれる出来なことがわかった（でもとりあえず動く）ので気晴らしかねて再設計してみました。
■再設計した基板＆回路
ATtiny10を使ったESCをなんだかんだで作ってしまったのでメモをかねて公開しておこうと思います。基本的には、サーボ信号(PPM)を受信してPWMに変換しています。PPMの信号は基本は1000us〜2000usまでの間で可変する信号で、大きくなるほどPWM出力を強くしてあげる感じです。
プログラムには、「Atmel® Studio 7」と「Atmel-ICE」を使いました。接続方法はTPIと言う方式で接続して書き込みを行います、色々サイトがあるのでそこいら辺を参照して下さい。
PB2からサーボ信号を入力してPB0よりPWM出力をします。出力はPB1に変更することも出来ますので載せるデバイスというか基板の回路配置によっては入れ替えられます。
■回路図
信号変換に目処がたったので出力ボードを設計します。例によっていちばん大事なのは電流･･･｡またしてもモーター１個あたりで1.5Aとか流れます。フレームは４個（クアッド）ですが、念のため６個まで乗せられるようにしてみます。そして、せっかくなので電流センサを組み込みましょう。
ジャイロの場所が重要なのでFCのジャイロを機体の中央部にしたい、なのでFCを若干オフセットして載せることにします。オフセットして少し空いたスペースに小型のGPSユニット（アンテナ一体型）を入れたら、残りスペースに出力系を入れて完成。と、言葉で書くのは簡単ですが55mmx35mmに入れるのは結構大変･･･｡
■アートワークした基板
フレーム側は何とかなりそうな気配なので次に制御側を考えます。FCはすでに作っているものがあるのでそれを使おうと思います。しかし、FCはモジュラー式なので出力系は新しく設計しないといけません。そこで問題になってくるのは今回はモーターにブラシモーターを使うという事･･･｡FCからの出力信号はサーボ信号で出てきちゃうので何処かでサーボ信号⇒PWMに変換しないとモーターが動かない。
■使う予定のFC
一番シンプルなのはFCの出力コードを改変してPWM出力すること。だったんですけどね、めちゃくちゃ絡んでて早々に諦めました。
次善の策として適当なマイコン持ってきて信号変換する方向にかじを切ります。やることは単純なので(PPM⇒PWM変換)できるだけ小さいものを探してATTiny10にたどり着きました。ATTiny10はSOT23-6パッケージの8bitマイコンで内蔵クロック(8Mhz)で動作可能、外付けの部品はパスコン１個で問題なしな感じです。というわけで、我らの味方秋月電子さんでブツを手に入れて早速テスト。
頼んでいたパーツが集まったので大体の重量感を見てみました。
モーター：４．８６ｇ
プロペラ：０．３６ｇ
フレーム：１０ｇ前後
バッテリー：１８．５ｇ
制御系：１２ｇ前後
大体の完成重量は60-65gぐらいになってちょっと重いですね。なので、今回はモーターとプロペラサイズはいままでの物より一回り大きいものを採用して全体推力の底上げをしようと思います。
組むだけ組んでとりあえず測ってみたの図、フレームをもう少し軽くしたい感じです。