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シグナルジェネレータ/カウンタ「MHS-5200A」の購入 [PIC]

 使用する場面が頻繁にあるわけではないですが、ebay で見つけた安価(送料込みで約6,500円)なシグナルジェネレータ/カウンタを購入してみました。
 サイン波が 25 MHz まで矩形波や三角波等が 6 MHz まで出力でき、スイープ出力や 2ch 出力でのチャンネル間の位相差の設定もできます。
 また任意波形(1周期2048ポイント)の出力も可能で任意波形を 16 パターン保存できます。
 周波数カウンタとしての計測範囲は 0.1 Hz ~ 60 MHz です。

 精度は
  • Frequency error ±5×10-6
  • Frequency stability ±1×10-6
です。

 添付されていたミニCDに PC用のアプリケーションファイルが入っていなかったので 販売者に問い合わせたのですが意図が伝わらず、金曜の夜に再度細かく状況を書いて質問メールを出したところ、weekend なので回答は来週になるとの自動メールが届きました。
 インターネットで探したところ中国サイトから英語版アプリ入りのファイルをダウンロードできました^^

 アプリケーションファイルが入手できたので販売者に問題解決した旨をメールしておきましたが、当然、即 weekend の自動返信メールが届きましたw

 PCとのプロトコルの解析情報や任意波形の作成ツールに関する情報等がTopic: MHS-5200A Serial Protocol Reverse Engineered (Read 21345 times)にあります。

 外観は下の写真のような感じで内蔵の基板は FPGA を使用しコンパクトにまとめられています。ケースの中身はスカスカなので大きさの割には重量がかなり軽いです(メッチャ重いよりはいいけどね)。

シグナルジェネレータ(MHS-5200A)


 任意波形のデータ登録以外はフロントパネルで操作可能ですが、USB ケーブルで PC に接続して PC から操作した方が楽です。
 出力波形の設定画面は次のような構成になっています。

出力波形設定画面


 任意波形の設定画面で手書きの波形や、もともと準備されている波形及びそれらの切り貼りや演算で新しい波形を作成できます。
 任意波形の設定画面が左下で出力をシンクロで確認した結果が右下になります。

任意波形設定画面 シンクロでの確認結果


両面プリント基板の制作実験(その2) [PIC]

 プリント基板作成のその後の状況を書いておきます。

 2層基板を手作業で作成する場合の問題の一つにスルホール(Via)処理があります。
 単純に部品面と裏面のパターンを導通させるために Via のところに小さな穴を開けて鈴メッキ線を通して両面を半田付けしようと考えています。
 また、抵抗等の部分は抵抗のリード線を部品面と裏面で半田付けすればいいのですが、ICソケット等は部品面の半田付けは困難です。
 以前、購入しておいた銅パイプ(外径:1mm、内径:0.6mm)を使おうかとも思いましたが作業が大変そうなのでICソケット部分等は裏面だけに接続パターンが来るようにパターンを変更していました。
 このためさらにViaの数が増えてきたため、Via 2個分とジャンパー1個の処理作業が同程度であるならば、片面基板でジャンパーを心置きなく使った方が作業的には楽なのではないかとの考えが沸き、試しに片面でのパターン設計をしてみました。

 パターン設計に時間がかかりますが、片面でも両面の1~2割増し程度の面積でパターンができました。
 パターン設計のポイントとしては
  • グランドはベタパターンにするのでグランドのトラック(接続パターン)はグランドベタパターン化してから孤立したグランドを確認し、グランド接続の部品があり、孤立している場合は接続するためのパターンを追加する。
  • パターン接続、引き回し、部品位置の微調整を何度か繰り返し最適化する。
等です。

 出来上がったパターンは次のようになりました。結局ジャンパーは7本で想定していたより少なくて済みました。DIPのMCUであれば片面でも結構いけそうです(本記事の題名には反するけどねw)。
 また、DesignSpark PCB でルールチェックを行うとでベタパターンで孤立した部分(下の図の緑の部分)に対してNC(Gap in Net)のエラーがでますが無視します(孤立パターのギャップ幅は個別の設定になっていてその条件に合っていないものと思います)。
 また、ベタパターン作成時の他のパターンとのGAP幅の設定箇所が今のところ不明・・・

★2017/10/08 追記
 DesignSparkPCBでベタパターン作成時のスペース幅の設定はメニューで
  Settings -> Design Technology -> Spacings(tab)
で表示されるスペーシング表で「Shapes」がベタパターンに該当していて種別ごとにベタパターンとのスペース幅を設定できることが判りました。


片面基板の設計パターン
※最新版のパターン。以降の写真は旧バージョンのパターンです。


 転写に使用するシートとしては、専用シート(ブルーのシート)は高価なので、OHPシートに洗濯糊を塗ったお手製熱転写シートも試してみましたが、私のレーザープリンタでは洗濯糊の上への印刷はベタ部分でもトナーが薄くなり、転写自体はそれなりにできましたがトナーが薄くて駄目でした(改善する方法があるかもしれませんが・・)
 なので前回と同様の転写用紙を使っています。

転写用紙の印刷状態


 ここまで来たら次の工程は熱転写です。ネットで調べるとやはりラミネータを使った方が転写が圧倒的に安定するようです。

 Amazon で注文したラミネータが今日、届きました。(^^)/
 4千円以下で複数の温度設定があり、150μフィルム対応という条件で探した結果、「OHM A4 パーソナルラミネーター LAM-438」にしました。

 生基板を入れるので排出部等を削る覚悟をしていましたが、届いたラミネータを分解して内部構造を確認したところ、特に改造なしで使えそうだったのでそのままで使っています。
 下の写真はラミネータを加工する前にせっかくなので普通の使い方でも利用しておこうと思い写真をコピー用紙に印刷したものをラミネートっているところですw
 百均のラミネートフィルム(A4 11枚入)でも問題なくラミネート出来ました。

ラミネータ(LAM-438)


 まずは温度設定を最強にして、連続して3回ラミネータに通してみました。
 結果次の写真のような転写状態でした。ベタ塗の部分がまだらになっているのが非常に気になります。レーザープリンタはNEC製MultiWriter5600Cを使っていますが、プリンタの設定の明度等を変更しても印刷が濃くなるような効果はありませんでした(明度設定はグレースケール部分に影響がでるが黒ベタ部分は影響されないようです)

熱転写状態


 エッチング後の基板の状態が次の写真です。下の写真では判り辛いですがやはりベタパターン部分には小さな穴があちこちに空いている状態で、パターンも2か所で断線していました ^^;

 今後、改善検討を継続予定です。

エッチング後の状態


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両面プリント基板の制作実験 [PIC]

 久々にプリント基板作成ネタです。

 レーザーカッターでのパターン作成方法については適切な塗布材料(生基板に塗布しレーザーで加熱した部分のみきれいに剝がれるような材質の物、または逆に加熱した部分が変異し加熱しない部分は溶剤等で簡単に拭き取れるような素材)がまだ見つかっていません・・^^;

 今回は一般化したレーザープリンタによるプリント基板作成についての検討を書いてみます。
 この方法はレーザープリンタで印刷したパターンを生基板に熱転写後、エッチングするという作業フローになりますが、なんといっても熱転写時に紙を剥がす作業(数時間水につけた後、手で擦りながらきれいに紙を剥がす)が大変そうです。
 結構前に ebay で見つけた

A4 10Pcs Sheets Heat Toner Transfer Paper For DIY PCB Electronic Prototype Make

を買い置きしていたのでまずはこの方法を試してみようと思います。これはシール等の台紙のような黄色い艶々したA4サイズの紙で 10 枚で 130 円でした ^^
(熱転写専用シートは高価なので検討対象外 w)

 最初にパターン図を作成する必要があります。回路図作成の際に乗り換えかけた KiCad で行こうかとも思いましたが、回路図の見た目の良さよりも使い易さを重視し、DesignSpakPCB(Ver8.0) で作成することにします。

  1. 何を作るか?
     テストパターンでも良いのですが基板作成のモチベーションを維持するために作り甲斐のある小型の物ということで照度計ロガーを作ることにします。
     最近の数回分のブログの記事で HT7733A の特性照度センサの I2C 接続実験PIC24FJ のRTCCモジュール実験 5V用LCDの3V駆動の実験等を書きましたが、これらの記事で確認した内容を基に次のような回路図にしてみました。

     例によって文字が小さくて見づらいです。LCD等の回路シンボルはウィザードで作りましたが文字のバランスはイマイチです(PIC24FJはウィザードで作成したものを手作業で上下方向に圧縮しています(もともとついているPIC24FJの回路シンボルはかなり横長で見づらい))。
     もっと見易くすることもできはずですがどこに労力を注ぐべきかを考えると現状はこのままでご勘弁^^;

    照度系ロガー回路図

  2. DesignSparkPCB でパターン設計
     DesignSparkPCB は無料でフル機能が使用できるし、個人的には使い易いUIだと思います。また、パターンも自動で引けるので気に入っています。
     最初に配線がし易いように表示される接続線を見ながら部品の配置を行います(自動配置機能もありますが、手で並べた方がいいです)

    • パターンの自動生成
       部品の配置が決まったら「Auto Route Net」⇒「All Nets」を選択して自動でパターン生成します。
       自動生成されたパターンが下図になります(隅にあるサークルパターンはネジ止め部分を絶縁するために手で書き入れたもの)

       両面基板なので部品間隔をそれなりにとれば、大抵は自動生成で全ての接続が完了した状態になります(片面の場合は部品間隔を大きくしてもジャンパーが必要になるケースがほとんど)
       赤が部品面(TopCupper)で水色が裏面(BottomCupper)です。
       右上の方にあるコンデンサ(C6)の右側の足から右に伸びている赤色のパターンと Via がちょっと意味不明ですね・・w

      自動生成されたパターン

    • パターンの修正
       自動生成されたパターンは接続のトポロジー的には問題ないのですが、横パターンと縦パターをプリント基板の部品面と裏面に割り当ててパターン生成する関係で無駄な スルホール(Via)が結構できます。
       パターンファイルを基板製造業者に送り製造依頼するのであれば問題ないのかも知れませんが、基板製造業者には依頼しないので Via 数は最小限にしたいところです(穴開けやスルホール処理も手作業になるので大変)

       修正したパターンが下図です。例えば左上の GND パターンの赤い部分を水色に変更して Via を2個(あれ3個?)削減しています。
       また、自動生成されたパターンの角は直角になっているので斜めにする等修正します。
       単純作業なので隅から隅まで一度目を通せば完了ですが、ミスがないように Top と Bottom のパターン表示を切り替えながら慎重に作業する必要があります。

      修正したパターン

       Top(部品面)とBottom(裏面)のパターンを別々に表示すると次のようになります。

      Top Pattern

      Bottom Pattern

    • グランドのベタパターン化
       エッチング箇所は最小限にしたい(耐ノイズ性の強化とレーザーカッター対応の考慮及びエッチング液の効率的な使用w)ので Top 及び Bottom グランドパターンをベタのパターンにします。
       DesignSparkPCB では Pour Area を設定してから Cupper Pour することで簡単にベタパターンを作成できます。
       最終的にグランドをベタにするのであれば、最初のパターン設計でグランドパターンを太くして引回しに苦労したのが水の泡なんだけどねw

      Top Pour Pattern

      Bottom Pour Pattern

  3. レーザープリンタの印字パターンの熱転写
     プリントパターンが出来たので冒頭で書いた ebay から購入した熱転写用紙(A4 10Pcs Sheets Heat Toner Transfer Paper For DIY PCB Electronic Prototype Make)を使って熱転写してみました。
     使用したレーザープリンタは NEC製MultiWriter5600C で、ラミネーターはないのでアイロンで熱転写しました。

     結果は下の写真でうまく転写でませんでした orz
     このNEC製レーザープリンタはトナーが結構特殊(熱溶解して艶が出る)なのとアイロンの温度設定(今回は最強に設定)及び転写時の押し付けの力の強さ等が適切ではなかったのかもしれません ^^;
     今後の課題として検討を継続します。

    熱転写結果(NG)


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独自言語 picle コンパイラ改版 [PIC]

 先日リリースした use対応版 が不安定だったので修正し、ver0.05a を公開しました・・・^^;

 「独自言語 picle compiler on PIC24FJ」からダウンロードできます。

 picleコンパイラはサイズがコンパクトであることが開発ポリシーの1つで、基本部分のソースコードは1Kステップ程度(現在は機能追加しているのでもっと大きい)ですが、コンパイラなので動作はそれなりに複雑です。

 また、テストコード等は埋め込んでいません。改版時の効率的な動作確認方法を考えた方がいいかもしれない・・^^;
 (と言いつつ品質よりも面白いアイディアの追加を優先しそう・・w)