http://w.atwiki.jp/phktech_tips/ phktech_tips @ ウィキ ja 2025-01-16T20:38:54+09:00 1737027534 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/51.html *KiCADライブラリの作成マイルール ***外形 コートヤードレイヤに外形を書く｡ 外寸のプラス公差にさらに+1を加えた値を外形とする(リード部品の場合) SMT部品の場合は+0.5を加える｡ 手実装の際に､ピンセットを入れる隙間として必要｡ ***シルク 太さ0.15､文字高さ1.5を確保する｡ ***パターン幅 基本的にL/S0.15/0.15を最小とする｡ ***ランド径 ドリル直径は､挿入ピンの直径(角ピンの場合は対角線)の+0.1～+0.2とする｡あまりにガバガバだと実装位置ズレにつながるため｡ ランド径は､ドリル直径+0.6とする(アニュラリングの幅が0.3になるようにする) ***1ピンマーク､極性マーク 実装後に1ピンがどちらかを判別できるようにすること｡ KiCADデフォルトのフットプリントだと､1ピンマークが部品に隠れてしまうケースがある(DIP8のICなど)｡ リード部品のICの1ピンマークは､底辺2､高さ1の二等辺三角形とする｡ **基板ルール ***シルク 挿入部品には部品番号をシルクでいれること｡ SMT部品は基本的にはシルクは印字しない｡ ***部品向き 原則として､90度刻みとする｡斜め配置はよほどのことが無い限りしない｡ リード部品の極性の向きは､基板内で統一すること(e.g. 電解コンの向きは基板内で統一すること｡極性間違いの防止のため) ***識別文字列 基板品番を文字高さ2,太さ0.2でいれること｡ 基板品番は､PCBXXX-Yとする｡XXXは三桁の連番｡Yは改版記号 H5W10のシルクベタを入れること｡実装仕向けのメモ書きなどに使用 2025-01-16T20:38:54+09:00 1737027534 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/2.html **メニュー -[[トップページ]] -[[LD8035E六桁時計]] -[[KiCADライブラリ作成マイルール]] -[[STM32 Nucleo>STM32_Nucleo]] -[[STM32 ブラシレス>STM32_BLDC]] -[[電流測定治具>CurrentProbeModule]] -[[IO操作>IO_Control]] -[[シリアル通信>UART_1]] -[[タイマでPWM出力>TMR_PWM]] -[[2相バイポーラSTMDriver>STM]] -[[LEDマトリクスディスプレイ>LED_MATRIX_DISP]] -[[センサ用2chFRA>FRA_2ch]] -[[電子負荷>ELE_LOAD]] -[[絶縁プログラマブル電圧源>ISO_PWR]] -[[二重積分型ADC>DSADC]] -[[ブラシモータドライバの実験>HBRIDGE_EXP]] -[[IOモジュール>IOMODULE]] ---- **リンク -[[@wiki>>http://atwiki.jp]] -[[@wikiご利用ガイド>>http://atwiki.jp/guide/]] **他のサービス -[[無料ホームページ作成>>http://atpages.jp]] -[[無料ブログ作成>>http://atword.jp]] -[[2ch型掲示板レンタル>>http://atchs.jp]] -[[無料掲示板レンタル>>http://atbbs.jp]] -[[お絵かきレンタル>>http://atpaint.jp/]] -[[無料ソーシャルプロフ>>http://sns.atfb.jp/]] // リンクを張るには "[" 2つで文字列を括ります。 // ">" の左側に文字、右側にURLを記述するとリンクになります //**更新履歴 //#recent(20) &link_editmenu(text=ここを編集) 2025-01-16T20:10:39+09:00 1737025839 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/50.html *LD8035Eを用いた時計の製作 共立電子や若松でLD8035EというVFD管が安価に出回っている｡ 見た目が可愛いので時計にしてみた｡ &image(VFDCLOCK.JPEG,width=500) **コンセプト -実用になるものを→ケースにちゃんといれる -VFD管は古いものなので､ノスタルジックさを感じられるものに→DIP部品だけで作ってみる -電源確保がめんどい(ACアダプタはどっか行ってしまう)→USB-C一本で動くものに -部品を少なく→モジュールを活用 **構成 |項目|値|コメント| |マイコン|AE-RP2040|秋月で扱っているラズピコ｡USB-Cコネクタであることと､安価なのがポイント| |点灯方式|ダイナミック点灯|部品を少なくしたいので| |電源系統|VFD駆動電源生成:NJM2374を用いて､USBバスパワー5Vから､昇圧回路で20Vを生成する|単電源化のため| |計時方法|電気二重層コンデンサバックアップのRTC搭載|実用にするため| **回路 回路図[[https://img.atwiki.jp/phktech_tips/attach/50/11/LD8035_VFD_CLOCK.pdf]] Kicadプロジェクトアーカイブ[[https://img.atwiki.jp/phktech_tips/attach/50/12/LD8035_VFD_CLOCK.zip]] 部品一覧[[https://img.atwiki.jp/phktech_tips/attach/50/13/LD8035Clock_%E9%83%A8%E5%93%81%E4%B8%80%E8%A6%A7.xlsx]] **基板設計 両面基板で作成｡ 発注先はElecrowとした｡アクリル板のレーザーカットサービスを同時に利用したかったため｡ 10枚製造して$35.09であった(送料別)｡ 提出ガーバー:[[https://img.atwiki.jp/phktech_tips/attach/50/19/GERBER.zip]] &image(PCB_Panel.png,width=500) &image(PCB_Dimension.png,width=500) &image(PCB_Top.JPEG,width=500) 基板設計上はVカットを上下に2本入れたが､試作はVカットなしで実施(追加費用をケチったため)｡特に問題なく基板を割ることができた｡ 基板の分割を容易にするため､"Mouse bit"を配置している｡程よい強度を実現できた｡ Mouse bitの利点は､単なるドリルのため､追加コストが要求されないこと｡ &image(Mousebit.JPEG,width=500) **メカ設計 3Dプリンタによるガワ+透明アクリルによる前後カバーの構成とした｡ &image(Mecha_Asm.png) 締結に用いるネジは､低頭のタッピングネジとした｡ひとえにタップを立てるのがめんどいからである｡ 型式:FLAB-0306E タップタイトの下穴はΦ2.4とした｡下穴径は3Dプリンタによって異なってくると思うので､適宜調整されたい｡ 3DCADファイルとSTLファイル:[[https://img.atwiki.jp/phktech_tips/pub/LD8035_Mecha.zip]] 3Dプリンタを用いた設計の備忘録: 基板を二段重ねにする場合､多くの場合は六角スペーサを用いる｡ 3Dプリンタを用いる場合､スペーサの機能を部品に持たせることが容易である｡これにより六角スペーサの調達の手間を省くことができる｡ カバーアクリル板の手配: ELECROWのレーザーカットサービスを活用した｡ t=2の透明アクリル板で10枚作成し､$8.8である｡自分で切るよりきれいで安価である｡ オーダー時にアップロードしたファイル:[[https://img.atwiki.jp/phktech_tips/attach/50/18/CoverPlate.zip]] 2D図面とstepファイルをzipで固めたもので注文を請けてくれた｡ *ファームウエア RP2040をArduino環境で開発した｡ 完成していない(未実装機能:タクトスイッチ入力)が､まあ一応実用になるのでアップロードしておく｡ [[https://img.atwiki.jp/phktech_tips/attach/50/20/VFDClock.zip]] ターミナルで時刻設定が可能｡ teratermで接続し"HELP"コマンドを実行して雰囲気でつかんでほしい｡ ※開業コードは"CR+LF"にしてください｡送受信とも｡ 時刻設定コマンド"SETDATE hh mm ss"で時刻設定が可能｡ &image(Terminal.png) バックアップ付きのRTCを搭載しているため､電源を切っても時刻は失われない｡ *実用になる? 普段使いの時計としては､表示が小さく､見やすいとは言えない｡ 机の上のアクセサリ的な使い方が良いと思われる｡ USBケーブル一本だけで動くのはやはり便利である｡ACアダプタだと電圧を確認したりで面倒だが、USBだとこれがない｡ 2024-12-17T12:39:31+09:00 1734406771 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/49.html #電流測定治具の作成 オシロと組み合わせて,電流を観測するための治具を作成する. ## 仕様 |項目|値|コメント| |--|--|--| |チャネル数|4ch|3相モーター+電源電流を想定| |入力範囲|±36A|レンジ切り替えは無し.オシロ側でレンジ切り替えする| |帯域|400kHz/80kHzをスイッチで切り替え|| |出力電圧|0Vセンターの±3.6V|例えば,+10Aを入力したときの出力電圧は+1.0V| |換算係数|10A/V|| |ゲイン精度|±1%|トリマにより±2%で調整する| |電源|6V～12VのACアダプタ|| ##主要部品の選定 ###電流センサ AKMのCZ3703を選択した. https://www.akm.com/jp/ja/products/current-sensor/lineup-current-sensor/cz37-series/ コアレス式のホール素子式である.コアレスなので,ヒステリシスがなく,高精度が期待できる. 5V単電源で動作する. ただし,出力がレシオメトリックのため,5V電源の電圧精度が,出力ゲインに影響を与える. ### オペアンプ ### 電源 ACアダプタの6V～12Vをもとに,以下の電源を生成する. - 高精度5V - -5V 電流センサの消費電流は25mAと大きい.4chあるため,100mAを消費する. また,電流センサのゲイン精度確保のため,電圧精度が高いことも必要である. 負電圧は,チャージポンプ(LM2664 Ti)を用いて生成する.負荷電流はせいぜい10mAなので,チャージポンプで十分である. 2023-03-22T00:09:43+09:00 1679411383 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/48.html #ブラシレスモータドライバを作ってBLDCを回そう! ##概要 Nucleoボード + 自作インバータ基板で,アウターロータブラシレスモータを回してみよう. モータをただ回すなら,市販のアンプを買ってくるのが最良の選択である(手間,時間,コスト,性能の面で). あえて自作回路で回すのはほぼほぼ勉強が目的である. ##概要 - 15V～40V単電源で動作する - モータ電流10Arms,ピーク20Arms,過負荷35A) - 電流検出はローサイドシャント抵抗式 - なるべく汎用部品で作る - 制御はUSBから - 部品点数をなるべく減らす - 角度センサにはエンコーダを使用する - 部品は手付前提とする(リードレスとかは使わない.チップは1608サイズを使う) - テストランドをたくさん入れておく ##お品書き - CPUボード : NUCLEO-G491RE https://www.st.com/ja/evaluation-tools/nucleo-g491re.html - インバータFET : TK6R7P06PL,RQ N-Ch 60V 1990pF 26nC 74A 66W TO-252-3 - ゲートドライバ : IRS2005STRPBF 200V high & low-side 0.6A,VCC & VBS UVLO - 電源DCDC : MAX5033BUSA+ : 500mA, 76V, High-Efficiency, MAXPower Step-Down DC-DC Converter - 12Vドロッパ : SBCP56T3G : 80V1A - 3.3Vドロッパ : - 電流検出用オペアンプ : TLV9062QDRQ1 - 電流検出抵抗 : KRL6432E-M-R003-F-T1 3mΩ3W ##各種設計 ###設計ツール KiCAD V6.0.9 プロジェクト名:STM32_BLDC_Dev ###線電流検出範囲の決定 組み合わせるモーターによって決定する. 今回は定格10Arms,ピーク20Armsとした. ピーク20Armsなら,ピーク値は√2を乗じた28.2Aとなる. これに20%マージンを載せて,34Aを検出範囲とする. ###電流検出方式 下アームシャント式とする.部品が少なくて済むため,絶縁を要求しない用途では大変によく使われている. 抵抗値はどう決めればよいだろうか? 後段にオペアンプを置くなら,1μΩでも良さそうである.小さい方が発熱が減って良い. が,そうは問屋が降ろさない.抵抗値が小さいと,オペアンプの直流オフセットが悪さをする.そう,SN比が悪くなるのである. 10Aくらいなら,2mΩ～5mΩが手頃である. ここでは3mΩとする. 導通デューティー50%で10A定常で流すと,電力損失は,0.3W,同20Aだと,4倍で1.2Wとなる. また,温度が上がると,抵抗値が変化して検出精度に影響がある. そのため大きめのマージンを載せて,温度の低減に務める. チップ抵抗の温度上昇を低減するには,放熱性に優れるパッケージの選択が良い.長辺電極タイプとして,放熱ビアを固めて打つ. 電流検出範囲34A,電流検出抵抗3mΩ,ADCの変換幅1.65Vという条件に基づき,電流検出アンプの増幅率を決定する. 増幅率は16倍と求まる. E系列に合わせて15倍とする(1kΩ,15kΩとする).このとき,検出範囲は若干広がって,36.7Aとなる. さて,電流検出の分解能を求める. 12bitADCで±36.7Aを扱う.36.7A*2/4096=18mAである. この値は,オペアンプ選定の指標となる. オペアンプを決める. 下アームON時の最小時間幅で,出力が落ち着くことが要求される.すなわち,スルーレートが高いこと,および広帯域であることが必要である. さらに,オフセット電圧のドリフトが小さいことも必要である. 電流検出はモータ制御の性能を決めると言っていい.コストをかけて良い検出系を構築することが肝要なり. TLV9062QDRQ1を選定.10MHz,6.5V/us. ###備考 - ピーク電流はモータ特有の考えである.一時的であれば,定格以上の電流を流すことで,定格以上の出力トルクを得ることができる. これは,熱容量が大きいため,短時間であれば熱的に持つためである. - 電流範囲のマージンをどの程度乗せるかは難しいところ.マージンを載せ過ぎると,電流検出の分解能が荒くなるため,制御性に悪影響がある.マージン過小だと,意図しない過電流検出となってしまう.20%はノリで決めた. #STM32の設計 ##PWMとAD変換タイミング まず,PWMの周波数をどうするか,という問題がある. 一つの指標は,人間の可聴域を外すことである.具体的には18kHz以上にするのが良い. しかし,むやみに上げると,インバータのスイッチング損失の増加,そもそも処理が間に合わないといった弊害がある. また,電圧分解能が下がるという問題もある. 切りよく20kHzとする. PWMの動作モードは,ノコギリ波モードと三角波モードが選択できるが,モータ制御では三角波モード一択である. 三角波の下端(すなわち,ローサイドFETのON時)でAD変換を行う. 電流検出抵抗が下アームにある以上,モータ電流の検出は,ローサイドFETがONしている時しか行えないことに注意する. 最小ON時間は1usとする.これは,ブートストラップキャパシタの充電のために必要な時間である. デッドタイムは500nsとする.広げると安心だが,印加電圧が下がってしまうので限度がある. マイコンは170MHzで動作する.170MHz/20kHz=8500分割である.主電源24Vのとき,電圧分解能は,24V/8500=3mVである. 2023-02-19T11:27:07+09:00 1676773627 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/47.html #STM32 F411 Nucleoボードで遊ぶ ものはこれ https://www.st.com/ja/evaluation-tools/nucleo-f411re.html - Lチカ - UARTによるターミナル - VCPによるターミナル(USB-UART) - フラッシュROMによるEEPROMエミュレーション ##Lチカ NucleoはPA5にHアクティブの緑色LEDが搭載されている. /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, 1); HAL_Delay(500); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, 0); HAL_Delay(500); } /* USER CODE END 3 */ } メモ : スペース4個でソースコードとして表示される ##UARTによるターミナル Nucleoボードには,USB-UARTコンバータが内蔵されている. ピンの割当は,PA2:TX(マイコン側が送信)/PA3:RX(マイコン側が受信)である. マイコン側でUARTのエンジンを組むことで,ターミナル処理が実現可能である. ターミナルを実現する上で必要なのは以下の要素. - 受信データのバッファリング - 送信データのバッファリング - 受信データのパース - 送信のラッパ DMAを使うのが定石だが,UART程度なら割り込みでも実装可能である(基本的に単純なものが良い.DMA使うとコードが増える). ###通信の設定 9600bps,パリティなし.8bit長,ストップビット1. なお,9600bpsというのはとても遅い. 1バイト送るのに10bit(本体8bit,ストップビットとスタートビットで1ビットずつで合計10bit)必要であるから,960byte/secである. 1バイト送るのに1msecかかる. 割り当てられているUARTリソースはUSART2である. ###実装 STM32では,HALなるAPIが提供されているが,あまり使い勝手が良いものではない. 自分でリファレンスマニュアル読みながら実装していくのが良い. ###受信割り込み 受信バッファフルで割り込みを起こす. 受信データを読み出して,配列に格納する. ###送信割り込み 送信バッファ空で割り込みを起こす. データがまだ存在すれば,それを送信する. なければ終了. 2023-02-14T21:01:30+09:00 1676376090 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/1.html *PHKTech　wiki もとい備忘録 メモ書き 2023-02-13T22:09:12+09:00 1676293752 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/46.html *熱電対ロガーの作製 **概要 K熱電対で観測した温度を,AD変換してUSBでHOSTに送信するだけの回路を作る. USBと熱電対は絶縁する. USB一本で,温度データを取り込める手軽さを提供する. **構成 ***電源 電源はUSBバスパワーとする. 電源を絶縁するため,絶縁DCDCを搭載する. DCDCの後段に3.3VLDOを設ける.ノイズ低減および,電圧安定化を目的としている. ***通信 信号絶縁はフォトカプラとする. USB接続はFT23Xを使う.USBのPIDで面倒なことをしたくないため. ***デジタイズ 熱電対のデジタイズは,冷接点補償を内蔵するデバイスを使う. **コネクタ 熱電対側:普通のスクリューレス端子台を使う.素線を使うのがほとんどのため. USB側:スルーホール付きのマイクロUSBを使う. ***その他 部品はSMTとする. 手付けを考慮し,CRは1608サイズとする. リードレスは使わない. 無理に小型化しない. **主要部品選定 |項目|型式|備考|| |マイコン|ATMEGA328|安心と実績のAVR.3.3Vで動作.内属クロック8MHzで動作させる.|| |USB-UART|FT230XS-R|SSOPタイプ|| |絶縁DCDC|PDP1-S5-S5-M|5V1W.最小電流20mA|| |フォトカプラ|TLP2361(TPL,E||| |熱電対ADC|MAX31855KASA+T|K熱電対用|| |熱電対側コネクタ|1985195|3.5ピッチ2極スクリューレス端子台|| |USBコネクタ||スルーホール付きマイクロUSB|| 2020-05-05T20:07:53+09:00 1588676873 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/45.html *IOモジュール PCからUSB経由で叩けるロジックIOモジュールを作る *仕様 |項目|値| |ロジック入力点数|16| |レベル|TTL| |入力抵抗|100kΩプルダウン| |ロジック出力点数|16| |レベル|3.3V/5V切り替え| |出力抵抗|33Ω| |レベル|TTL| |アナログ入力点数|4| |入力抵抗|100kΩ| |レベル|0-5V| |アナログ出力点数|2| |出力抵抗|50Ω| |レベル|0-5V| *通信IF |項目|値| |方式|USB 仮想COMポート| |コネクタ|Micro-B| |絶縁|Yes| *電源 |項目|値| |供給|USBバスパワー| *ハードウエア構成 **マイコン STM32F303RB TQFP64で適当に選んだ. **ロジックバッファ MC74VHCT541ADTG 入出力パワーダウンプロテクション.入力TTLレベル. **アナログバッファ LMV722 CMOS5V Dualタイプ *USBIF FT232RL 絶縁する関係で,STM32内蔵のUSBは使えない *絶縁電源 トランスドライバSN6505Bとプッシュプル絶縁トランスを用いて,USBバスパワー電源を絶縁する *絶縁トランス プレーナトランスを使う.コイルを巻くのがめんどい. コアはPC95EI18/6/10-Z *出力電圧生成LDO ロジック出力電圧を3.3V/5Vで切り替え可能にする. 出力電圧可変タイプのLDOを使い,電圧FB抵抗を切り替えることで,電圧可変に対応する. LP38693-ADJ 可変出力LDO 500mA *コネクタ MILコネクタ 20ピン XG4A-2034(OMRON) ラッチ付きで頑丈.入手性も良い. *ケース 2019-09-01T13:07:14+09:00 1567310834 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/44.html 汎用的に使えるFRAの試作 構成は簡単 -正弦波発振器 -ロックインアンプ -制御部 -電源 ポイントは,正弦波発振器,ロックインアンプ間を絶縁することにある. こうすることで,参照信号の注入が容易になる. 仕様 あまり欲張らない. 測定周波数範囲:DC～2MHz 発振器出力:10Vpp 20mA アンプ入力:10Vpp 構成: 正弦波発振器 DDSICを使う AD9834 50MHz 10Bit ロックインアンプ STM32F303内蔵のADCを使う. 最速の5.1Mspsで変換する.変換結果にsin,cosを乗じて,直交検波する. 入力段はアッテネータを, -1/1 -1/10 -1/100 ゲインブロックを, -1倍 -10倍 で切り替えられるようにする. 2019-04-22T14:14:16+09:00 1555910056