TA7291Pでリレー制御

IoT機器開発の依頼がありコンサル対応しています、ラッチングリレー制御をネットで行いたいということでArduinoとSakuraIOに繋がるrelayシールドと、その筐体実装のサポートをしました。プロジェクト自体は現役高専生がベンチャーの会社で任されて進めていて、組み込みの里ではそのフォローサポートならびに試作製造といったことをしています。

途中経過は、試作基板を削りで作成していましたが、最終的にシールド基板のみを開発することになりました。

量産基板には設定切り替えなどをJumperで出来るようなフットプリントを付けようとしているのですが、使っているKicadが色々と難癖をつけてきて妥協と解析対応をしつつ進めています。

若者がモノづくりの主体として関与するこうした取り組みを任されているベンチャーの方とのコラボはとても良い実体験になると思います。スマートに解決できることばかりではなく、お客様との打ち合わせなども体験しながら進めているプロジェクトの発信源は、やはり高専OBの熱い方でした。

仕様変更の調整なども踏まえて少し余計にかかりましたが、夏休み前にお話しを聞いていた時から長い高専生の夏休みの実務アルバイトは大きなインターンシップ以上のものになっていると思います。

試作基板には、仕様変更の対応でターゲット装置の遠隔監視などの観点で温度センサーが追加で実装されることになりました。ユニバーサルエリアを作らなかったので孫基板の実装となりました。

里では何年か前に話題になった例の温度センサーを使っています。(Hi)

NC加工をしてみる(6)

PCBEとOriminの組み合わせでも強度の取れる形でUSBコネクタやDCJACKをDCJACKを実装できるスリット型の角穴を作成することが出来た。

秋月電子の定番ジャックだ。

基板加工機での刃の切れ味からか、バリが気になった。金属ブラシを取り付けてこの後サンディングを行った。角穴の嵌合は問題なさそうだ。

そしてIoT機器試作セットは仕上がった。このあと、ケースに組み込んで改善内容について学ぶことが出来た。

NC加工をしてみる(5) oriminで角穴を

タイトルと離れているのは承知の上だが、作った基板の部品実装強度に問題が出てきたようだ。課題はテンションのかかるDCJACKとUSBコネクターでどちらも給電用に用いたものなのだがスルーホールでなくて、フィットした角穴でもない大きな径を合わせただけのランドへのはんだ付けがピンポイントになるのは自明の理でさすがに強度不足だわ。

対応策として現在のツールチェーンでの折り合いを図ることにした。

CAD自体は、試作目的ではPCBEを用いているのだが外形に限っては角穴が出来そうなので、大きな角ランドに角穴をあけるという方向性でパラメータを振ってみてツールとして穴加工に合意する点を探した。

この基板では、切り欠きやインシュロックを通すための角穴は付けていた。そこで分かったことは、Oriminでは外形線として角穴は許容するものの斜め線や多角形は許容しないらしい。縁に出来るだけ近くに寄せた角穴を最後に切り落とすという作戦にした。

角穴ということの定義は描画時点で穴になっていないといけないらしく少なくも0.2mm以上の間隙が出来るようにしないと切削線が重なっている状況では許してくれない。また、そうした際に外形加工の刃物径とも関連してきていて今回の調査では刃物として外形0.5mmのオリジナルマインド社謹製の土佐昌典FTを利用して所謂一本使いで粗く仕上げる作戦なのだが、加工パラメータにはあえて嘘を入れて0.1mmの刃物ということにした。こうすることでこのツールパスを許容してくれたのだ。Oriminでは加工判定後ツールパスを描画してくれるので、こうした設定がうまく使えるのかどうか予め確認できる。

NC加工をしてみる(4)

今回のお題は、市販の防水樹脂筐体に収めるある程度数を作ることを想定したモノづくりのお手伝いだ。里の加工で出来ることはしれているのだが、そこはベンチャー会社の人たちにしてみたら他に頼むことよりも出来るだけ作れるものなら最初にどこまで作れるのかは知りたいということらしい。

基板手配は、当初の課題だったが、サイズの問題などからEAGLEからKiCADに移行して新しい機能などを覚えて試作品としてOriminを用いたUSBCNCで削り出して試作評価というフェーズが簡単に崩れてしまった。良くも悪くも今までの使い方がCADというよりもアートワークを手で引いているようなPCBEだったりしていたことから制限を外して挑戦しようということでもあったのだが、試作用もう少し融通の利く環境構築も必要のようだ。

基板がとりあえず、KiCADのアートワーク状況を手コピーしてPCBEのスクリーンにプロットしていくのだがPCBEの柔軟な運用としてプロットポイントを自在に原点調整やピッチ変更が出来るのが幸いしてほどなく出来るのだが、あいにくと強度が必要なUSBコネクタやDCジャックの類の角穴などは折角モデルを使ったのが仇となっていたので丸で近似するしかなかった、作図は簡単だがはんだ付けの苦労はありそうだ。

これやArduinoの基板をスペーサーで保持するのだが、その設置用の穴開けが課題になりそうだということは先週のトライアルで分かった。穴あけ位置を指示する樹脂製のテンプレートを作成してそれ越しに穴あけをすることにした。これを作るのは今回は3Dプリンターで少し垂直のガイド性もつくようにした。

結局Arduino以外も含めて全体のテンプレートが丁度3Dプリンターで作れそうなので穴のサイズごとに色指示のシールを貼って効率が上がるようにしてみた。
Arduino UNOには使えないコーナーピンが一か所あり、設計上は3mmのビスを使うことになっているのだが実際にあたってしまいネジ締めが出来なかったりもしているので、ここは2.6mmのネジを一か所だけ使うようにした。そんなこともあったれして実はバタバタとしたNCデータの流用だった。転写する段階で読み間違えたりしてサイズ位置が合わなかったこともあったので、もう少しレビューを落ち着いてしたほうが良さそうだった。問題のUNOのマウントには樹脂製のスペーサーを使わないと背面のパターンも当たってショートしそうな感じもしたので手持ちのジュラコンのパーツを見つけ出してくみ上げてみた。

明日、全体試験をしてもらって来週はいよいよ顧客先で稼働評価試験となるらしい。

NC加工をしてみる(3)

あまりこだわったことがない、基板加工にも今回は、取り付け位置の制限などから外形加工をする必要があったのだが、使ったP板CADはKiCADにしたところ、基板加工機CIP100に付属してきたOriminでは対応できないことが分かり、急遽今まで使っていたPCBEで加工データの位置を取り込んで穴加工とその配線を通すという形になった。昔でいうところのアートワークを引いている感じだ。

作りたい基板サイズは45×105ほどなのでCIP100(Max 160×100)としては二枚取りが出来そうなあんばいなので外枠の一部は今回基板の縁に添わせる形で刃物の摩耗も防ぐことにした。取り付ける部品を押える目的のインシュロックを通す必要もあって角穴データは溝切の一環で外形データと通すことが出来たのだが、基板自体は四角にしかすることが出来ず一部を切り込んだ形にはできないことが判明した。対策は簡単に切り落とせそうな角穴をその位置近くに置くという代替案だ。KiCADで通らなかったデータにはDCジャックのランドパターンもあったようだが、これは少し大きめのパッドで逃げることにした。

本番の基板とパターンと部品配置だけを似せた状態でのデバッグということになる。試作動作完了となれば、基板発注という展開になる。

NC加工をしてみる(2)

微妙な配置にあるのは、今回作成したリレー制御基板の穴加工位置についたガイドである。適当にリブをつけて強度を持たせようとしているのだが、矢印をエンボスにしてあるのは、ターゲットの基板の角に寄せるためのマークである。

ABSもしくはポリカーボネートで明日作成する予定だが、下にはエポキシ基板も当てようかと思っている。実際にはシャコ万力で押さえてハンドドリルまたはボール盤であけることになりそうだ。

位置精度が必要なものは、あとArduino UNOのマウント部分もあり、同様なガイドを作成する予定だ。下の穴あけを依頼すると加工費用だけで材料の25倍以上の費用となるらしい。工賃は馬鹿にならないし、実際に先日配置の指示だけを紙に出して貼りつけて穴あけを試みたのはNGだった。少なくともオートポンチを施工すべきだったようだ。

精度を出すのが難しいことは確かにその通りなので専用冶具を3Dプリンタや基板加工機で作成するのは今風なのかもしれない。

新学期に向けて

気が付けば、高専の学生Eさんはもう春休みになっていました。今日の課題は、ハトメで連結する両面基板の開発とのことです。いろいろとやっていると時間が遅くになりましたが、なんとかしあがりそうです。0.8mmの基板を二枚しあげています。

 

 

 

 

 

管理人は、里の泊り環境を向上するため懸案事項の排水口からの臭気到来を防ぐソリューションを開発していました。完成品はカスタム設計したこのトラップです。内径55mmの排水口に合わせて、およそ53mm径のユニットとしてトラップを設計してABSにて出力しました。断熱効果良好の新型マシンで出力すると背の高い出力でも安定して収縮もみられずに出力完了しました。設計はFusion360です。今回は、トラップなので回転構造を用いての設計をしています。

 

 

 

また、3D出力依頼されていたパーツも出しています。持ち運べる? 体に装着可能な外骨格の椅子を開発している金沢高専OBの花岡君が開発している試作品用のパーツです。先日、Robo3Dを貸出展開したのですが、安定度にかけるという報告などがあり取り急ぎ出力支援をすることになり、以下のパーツを作りました。

なかなか3Dプリンターの使いこなしは難しいということですね。外骨格の試作品に適用するには強度も必要で、ABSで60%充填+外殻3mm以上ということでした。

 

 

 

CIP100 基板加工機 更新

前回報告した故障と改修の連絡をして本日、木更津高専の学生さんに利用評価していただきましたが、課題と注意事項が残りましたのでお知らせします。

課題としてはキデッジさんのPCBパターン加工に特化した半円錐型のエンドミルが基板プレッシャーと当たる現象が確認されました。今日時点では、オリジナルマインド社製の土佐昌典VCまたはFTあとは普通のフルート型の1mm程度のものは問題がありません。プレッシャー部品の位置調整などが行われるまでは、これらのエンドミルで対応願います。

土佐昌典VCは、その名の通り先端がV加工してあり切り込み深さに応じて細いバターンが作成できるものです。この箇所の摩耗を無駄にさせないためにもこのエンドミルはパターン加工に専念していただくようお願いいたします。

穴加工と外形加工には土佐昌典FTがストレートタイプなので適します。

モノづくり体験色々

今日は高専の入試の日でした。本科生らの試験は終わりのんびりとしているかと思い、先般プリント基板づくりで止まっていたE君からの連絡があるだろうとは思っていましたが、昨日の土曜日に連絡があったのは、どこか遠い処からの利用申し込みでした。可能ですよと答えたものの、お住まいはわからずアクアラインの向こう側ということとお名前などから女性らしいということだけだった。

土曜の申込みはなかったので気が付くと昼少し前になっていて夢うつつでみた書き込みがどうやらFBのホームぺージ向けのメッセージとなっていたことに気が付き慌てて返事を送りアクセス方法などについての情報を知らせておいた。

ネットでわかったことは、小田原あたりから来られるらしい女性だということで、木更津までの距離や時間は先日の土浦から見えた方にちかい2時間半ほどになるらしかった。

日曜の朝になり、十時過ぎには来られるとお聞きして、とてもスイッチが入られてこちらまで来られるのだということも再認識しました。電子工作の入り口からはじめたいということでしたので、今どきのモノづくりに欠かせないArduino互換機の製作をお勧めして、最終的にいくつかのスケッチを動かして開発環境の構築ならびに電子工作体験の二つを今日の成果としていただくことにした。

幸い、Aitenodoモデルが液晶付きで破格のものの在庫があったのでこちらを勧め、またテープLEDでの実験などで先々のはかどりが見えそうな感触となった。大学時代に半田付けをしたことがあるのと、当時の実験ではブレッドボードも使ったことがあるらしかった。担当の先生が接触の悪さなどが起こることから毛嫌いしているらしいことなどもしれた。4月からの非常勤講師などでも心してのぞむ必要がありそうだ。

さて、里のお手製の基板バイスもつかってもらい先日来の小学生同様につかいこなしてもらっているのが、この写真だ。

開発環境として用意していた里のマシンはWindows10に移行してからArduinoIDEが正しく動作していないことがわかり、Windows10でもちゃんと動作している自前のSurface Pro2にお出ましねがうことになった。

気になっていたCH340Gいわゆる中華シリアルポートについては今は問題なく動作するのでWindows10でも問題がないことはわかり、別の理由で里のマシンはNGとなっているようだった。(要調査)

 

 

 

 作業を進めていると、作業エプロンが振動しているとしらせてくれた。三時過ぎにE君がやってくるらしいとの連絡だ。彼は、昨日のうちに送信したつもりになっていたメールが送信されていないことに今回も気が付いたようだった。

これは、おそらく送信する前に受信箱の確認をしないことに基づく最近のメールサーバーの流儀に基づくものなのだが、むしろメールアプリ側で自動的にやってもらいたいくらいかもしれない。

前回は、PCB加工機が上下動作に支障があり基板作成に至らなかったので、こちらで分解調整して対処してあったものだった。

今回の経験で基板加工機の一連の作業をE君はマスターしたので、4月から始まる新しい年度では本科の最上級生として、電子創作同好会を発展させていってくれるに違いない。今回の基板は謎のShield基板であるらしい。

お二人とも遅くまでかかりましたが本日の里での作業は充実した成果になったそうで、よかったです。

プリント基板加工機 改修完了しました

基板加工機CIP100ですが、Z軸不調が発生したのでオーバーホールを実施しました。オイル差しならびに駆動ベルトの確認などを実施して配線系統についても余長不足などがあったので修正しました。Oリングの在庫から駆動ベルトも無事に交換しました。

CIP100での基板加工に際しては、RS274X相当のガーバーファイルから基板加工のG-code生成するソフト Orimin PCBを用います。

エンドミルは途中で切り替え出来ないので、ドリルデータ、外形、パターンなどのファイル単位でgcodeを生成します。また、両面基板は作れませんが、片面基板を二枚作成してハトメで留めてスルーホールにすることは可能です。細いパターンの加工は難しいのでピン間一本程度での配置をご検討ください。