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/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.JPE 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 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. 2023-02-14T21:01:30+09:00 1676376090 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 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/43.html # ブラシモータドライバの実験 以下のwebページに刺激を受け,出力10A程度のブラシモータドライバを作る. 1. [ELM氏 DCサーボモーターの実験](http://elm-chan.org/works/smc/report_j.html) 2. [strv氏 新刊 : モータドライバのつくりかた　―Vol.3 秋月縛りでつくる―](http://strv.jp/blog) 位置決め用途として実用になるものを作ってみる.DIP部品のみで. #仕様 2019-02-10T08:33:10+09:00 1549755190 https://w.atwiki.jp/phktech_tips/pages/42.html *二重積分型ADCによるデータロガー作成 秋月で購入可能な電子部品のみを用い,それなりに実用になるデータロガーを作る. **仕様 |項目|値| |変換方式|二重積分型| |分解能|5桁| |変換レート|100ms/s| |直線性|TBD| |入力範囲|FS±20mV/2V/200V 3レンジ| |入力インピーダンス|10MΩ| |動作温度範囲|20℃～30℃| |表示|キャラクタLCD| |電源|USBバスパワー| |絶縁|USB-ADC間 500V機能絶縁| **なぜ作るのか 24bitΣ⊿型ADCが数百円で手に入る現状において,二重積分型を,ましてディスクリートで自作する意味はどこにもない. が,温故知新を実感したい. **回路方式 ***入力段 アナログスイッチ式アッテネータ(スルー or 1/100)-PGA(ゲイン1 or 10) 入力インピーダンスは10MΩなので,バッファアンプはCMOSタイプを使用する. 過電圧入力でも破損しないように,保護ダイオードを設ける. ***二重積分型ADC 教科書には必ず載っている,基本的なAD変換方式. ****電圧配分の検討 -二重積分のためには,変換対象とは逆極性の基準電圧が必要となる.多くの場合,基準電圧は負電圧とする. -変換対象は正負電圧 負電圧の生成には,チャージポンプなり,正負出力DCDCが必要で,回路が面倒. そこで,正電圧を分圧して得た電圧を仮想GNDとし,仮想GND-本当のGNDの電位差を負の基準電圧にすることにする. 仮想GNDのレベルは,2.465Vとする.シャントレギュレータNJM1431Aを使って生成する. もう一つ面倒な要素が,入力電圧が正負であるということである. 入力電圧の正負に応じて,基準電圧の正負を入れ替えるのは面倒である. そのため,入力電圧に直流オフセットを加算し,常に正電圧になるようにする. 直流オフセットは,仮想GNDレベルの2倍の4.93Vとする.仮想GNDレベルをゲイン2の非反転増幅回路で増幅することで得る. これで,電源は,正電源一系統でまかなえることになった. ****積分定数 積分オペアンプの出力が飽和しないようにすることを制約として,積分定数を決定する. 2018-12-11T13:15:47+09:00 1544501747