今回作成する基板の部品がほぼ表面実装オンリーとなったためリフロー用の機材を色々と揃えている最中です。 リフロー炉とペーストハンダは入手済みでマスク作成用のカッティングマシンが届きましたので色々と試してみました。
マスク、ステンシルとも言うらしいですがこちらの厚みを検索してみると標準的な厚みはだいたい150μｍらしいということが分かりました。スイッチサイエンスでは合成紙を使っているようです。もしくは、100均のラミネートフィルムやOHPシートを使っている人もいるようです。（厚みはだいたい100～150μm） ようするに、伸びにくくかつハンダペーストを吸収しない素材で厚みがある程度あれば問題無さそうです。どうしたものかと思っていたのですが、印刷屋さんより原価でウルトラユポの150μｍ厚を手に入れる事ができました。（非常にお安く100枚ほど入手しました）
今回のテストは、こちらを使いまして色々と試してみた結果となります。
自分で作ろうかとも思ったのですが、面倒なのでebayで「T962 INFRARED IC HEATER」なんてものを買ってみました。
送料が足りないとかで一回キャンセルして再注文とか若干トラブりましたが物自体は5日ほどで到着しました。（香港ポストのものを購入したほうがよいです）
とりあえず試しに何も入れずにそのままの状態でリフローして見ますと…。温度が足りない！！（設定温度から30℃程足りません） ちょっと考えれば分かるんですが、110V仕様なので100Vだとヒーターの出力が足りません。具体的に言いますと200℃以上の温度上昇が鈍くなり設定温度まで時間内に到達しません。
ピーク温度が不足…。
いやいや、設計してPCBCARTに注文しようとしたのですが4層でピッチとかが細かくなると追加料金だそうで、10枚作って驚きの$500越えでした。一発オッケーであることの自信は全くないので、まずはテスト用の基板を作ってテストすることに軌道修正。とりあえずですが全部入りのテスト基板を作ることにしました。
テスト用なので結構ゆるいルールで作ったのでFusion PCBにでも注文してみるつもりです。
詰め込める物は詰め込んで、Eagleで基板の回路設計とかをしてみました。どう考えても乗らないでしょ…。Orz
そう考えると、「Crazyflie Nano Quadcopter」はよくあのサイズに回路を詰め込んできましたね。向こうとこっちの差はCPUの数と無線系の回路ですが、そのあたりが増えている分こちらの方が不利ですね。
ちゃんと機能が動くかをブレッドボードでテストしていますよ。
大枠は固まった感じですが、手半田で付けるとか考えると吐き気がするのでリフロー炉を何とかしてカッティングシートでマスクを作ってとか考えていたりします。ある程度数がはけるのなら少量生産請け負ってくれるところとか探したいのですが小型のクアドロコプターとかの需要はあるんでしょうか？？
Crazyflie Nano Quadcopterが日本で飛ばせないなら作ってしまえと言うことで実験していましたので基本設計とかを考えてみます。手のひらにはのって欲しいのでそのあたりを基準に設計してみますと以下の様なモデルができあがりました。
基板の部分だけを、せっかくあるので3Dプリンタを使って印刷してみるとこんな感じになりました。
いろいろと検証していましたけれども、どうやら本格的に作れそうな気配となってきたので基本構成とかを考えてみることにします。今の処のあくまで想定で作ってみたのですが、LEDアレイ載せるのは厳しそうな予感がします。
本来は簡単にPPM信号でRCデータを入力しようと企んでいたのですが、LED-Arreyを搭載しようとした所どうしてもTLC5940を積みたくなり…。そうすると、タイマーが使えなくなり、同時に割り込みも使えなくなり、PPM入力が不安定なdelay関数やmicros()を使わないといけなくなってしまうためしょうがなく置き換のため検討。たかだか、LEDの点灯のために安定した送信が可能なタイマーを使ったPPM信号を捨ててmicros()関数とか使って飛行を不安定にしたくない。だとすると、BTのデータ受信時に使っているプログラム内でそのままデータをシリアル送信してあげたほうがはるかに効率が良かろうということでの検証です。
MultiWiiの2.1以降には「Multiwii serial protocol」などというものが実装されているようでこれを使ってのPC信号の入力が可能ですのでこれを使ってテストします。
信号の形式：$M>[data length]
[data][checksum]
ヘッダコード：’$”M’
データの向き：'<‘ or ‘>’
データ長(data length)：コマンドで送信するデータ長（8ビット1文字換算）
コード(code)：指示コード（詳細は以下「Multiwii Serial Protocol Code」参照
データ(data)：「データ長」で指定した数のパラメータ
チェックサム(checksum)：データ長からデータ迄を順次XORした値の下位8ビット
※：コード(code)に関しては、MultiWiiプログラム内の「Serial.ino」に情報があるので参照
今回のテスト構成はシリアル通信でのコントロールが可能かを試すだけなのでBluetoothでのコントロールは考えずに簡単にします。
（ATMegaはシリアルデータを中継する途中でRCコントロールデータを追加送信します）
せっかくなのでワイヤレスでの機体状態の確認とか遠隔制御とかに使えるのでSPPプロトコルでの通信ができるかを確認しました。 「MultiWiiConf_2_0」から接続して機体状態を表示出来ればいいかなと思っていたのですが、なんだかんだで問題出まくりだったのです。
前回同様の構成で、検証に使ったのは「USB Host Shield 2.0 for Arduino」＋「USB Host Library for Arduino」を使用。そして、接続先のMultiWii相当としたArdunioNanoをあててテストをしました。
■PCとのSPP接続の流れ
注意：プロトコルスタックはMicrosoft製の純正スタック
★接続完了画面
まあ、ここまででもなんだかんだで結構かかっていますけれども…。スタック周りのトラブルでなかなか接続できなかったりとか、ドライバが2重に入ってしまって正常に動かかなくなってしまったりとか大変でした。 ようやく接続できた後ですが、そこからはこれまで以上に茨の道だったりしました。
最近はもっぱらOpenSCADを使ってベース設計をした物をSketchUpにインポートして設計していることが多いです。
基板の設計というか外形設計をOpenSCADで行ってからEagleに取り込めれば便利なので試してみたところ結構手順が必要だったのでメモしておきたいと思います。まずは、OpenSCAD側で3DのデータはそのままではDXF形式で出力することが出来ません。そのため2Dデータに変換してから出力する必要があります。
実行時画面