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5A 可変出力 安定化電源装置 製作 [電子工作]

先日、製作した電子負荷装置に引き続き、以前より欲しいと思っていた可変出力型の安定化DC電源装置を製作しました。
王道の秋月電子のキットを利用します。

DC0.8V~24V 最大5.5A可変スイッチング電源キット(降圧) SI-8008HFE使用
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06970/


ノートPCのACアダプタに関する実験をすることが多く、20Vくらいまで電圧を可変できる電源が欲しいと思っていたので、この秋月のキットがドンピシャの仕様です。入力は24V 2.5AのACアダプタを使うことにしました。

スイッチングACアダプター 24V2.5A AD-B240P250
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-10666/

ケースは、前回製作した、電子負荷装置の時に一緒に加工済です。
(今回使うのは、写真向かって左側の緑の天板の方です。)

APC_0112_LR.jpg

一番時間がかかるケースの加工はすでに完了していたので、今回はキットの組み立てと配線のみで、2時間ほどで完成。
写真にはあまり写っていませんが、電流がMax 5Aくらい流れるので、その経路には太い配線を使い、極力短く配線しています。

DSC03447_LR.jpg

入力電源がACアダプタですので、本体は非常にコンパクトに収まっています。ただ、ACアダプタは結構巨大ですけどね。

DSC03450_LR.jpg

先日製作した電子負荷に接続して動作確認。どうして今まで作ろうと思わなかったのか、と後悔してしまうほど、電源と電子負荷の組みあわせは最強です。バッテリーやDC電源系の実験は何でも出来てしまうのではないかと思ってしまうほどです。

DSC03451_LR.jpg

DC電源と、電子負荷の電圧、電流の数値の違いはあまり気にしていません。(配線経路の電圧降下だけではないような気がします)

DSC03448_LR.jpg

DC電源のポテンショメータのつまみと、電源SWは手持ちがなかったので、次回秋月電子に行ったときに買ってくることとします。

いままでは、何か電子工作をしたとしても、基板むき出しのまま使ってくることがほとんどでしたが、重い腰をあげてケース加工してきれいに納めると、一気に実用的な「装置」となりますね。ケースとかポテンショメータが高かったですが、のべ1万円以下で実用的な装置を2台作ることができました。
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電子負荷装置 製作 [電子工作]

久々の電子工作ネタです。

以前からずっと欲しいと思っていた電子負荷装置を製作しました。
電子負荷というと、昨年USBコネクタタイプの電子負荷を購入しましたが(ブログエントリ「USB負荷でモバイルバッテリーの容量チェックをしてみた」参照)、もっと汎用的に使えて、かつ電流容量が大きい物が欲しかったので自分で回路設計しようかと思っていたのですが、キット(完成基板)でちょうど良い物が売られていることを知り購入してみました。

[ShopU] 電子負荷キット DC 100V 6.6A (最大75W)
http://www.vshopu.com/item2/2168-2901/index.html

注文したら次の日に届きました。

APC_0107_LR.jpg

基板むき出しで使うのは芸が無いですし、負荷となるFETにヒートシンクを取り付ける必要があることもあり、ちゃんとしたケースに入れてみることにしました。
ケース加工工作なんて、かれこれ20年ぶりです。

APC_0111_LR.jpg

電動ドリルは持っていたのですが、アルミ板をくり抜く工具は今回新たに購入。

APC_0108_LR.jpg

ハンドニブラーです。中学の図工の時間で使いましたよね?懐かしいー

APC_0112_LR.jpg

右が今回の電子負荷基板を納めるボックス。左は、別に可変電源装置も作りたかったので、ついでに加工しました。のべ4時間。

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中に基板を納めて完成です。

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動作確認中。
左の cheero 製USBモバイルバッテリーの5Vを接続し、負荷が1Aになるように設定した状態です。電圧が4.6Vになっているのは、配線インピーダンスによる電圧降下です。大型のヒートシンクにファンで強制空冷しているので、5V 1A くらいではビクともしません。

APC_0115_LR.jpg

試しに4Aぐらいまで流してみましたが、それでも余裕。4A以上流そうとしたところで、cheero の保護機能が働いて電源OFFになりました。

なかなか便利に使えそうな電子負荷になりました。活用していこうと思います。
それにしてもやっぱり工作って楽しいですねぇ。
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組み込み系の勉強中 [電子工作]

久々に組み込み系の勉強中です。

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Interface 2010年6月号に付属していたSH-2A基板で、USB-HDDの読み書きができるようなソフトウェアの開発を計画中!
って、言葉で言うと簡単に見えますが、パソコンでいとも簡単にできていることでも、マイコンやろうとすると膨大な開発が必要です。

マイコンでUSB-HDDを読み書きするには、USBホストコントローラドライバを作り込んで、その上にUSBストレージクラスドライバを作り込んで、その上にATAコマンドハンドラ、さらにFAT32ファイルシステムハンドラで、やっと通常パソコンで実施しているUSB-HDDの読み書きができるようになります。

思い立ったら即行動!ということで、いくつか書籍を購入してきました。
組み込み機器へのUSBホスト実装技法 http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/49/49941.htm
改訂版 ATA(IDE)/ATAPIの徹底研究 http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/49/49891.htm
Interface 2010年9月号 FATファイル・システムでファイルを読み書きしよう http://www.kumikomi.net/interface/contents/201009.php

上の2つは近所の本屋に在庫が無かったので、わざわざ秋葉原のラジオデパートの2Fにある電波堂書店まで買いに行きました。電子関係書籍の在庫に関しては、紀伊国屋新宿本店の上を行っています。雑誌のバックナンバーなんかも手に入ります。

ところで、どうしてこんなことをしようと思っているかというと、、今は秘密にしておきます。完成できなかったときにかっこ悪いですので。それにあまり大声で言えることでもないですので。。(犯罪行為ではありませんよ)

実験ボード [電子工作]

現在、夜な夜な遊んでいる実験ボードです。

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左がDesignWave2007年7月号に付属していたFPGA基板、右がLANコントローラIC「AX88796」を実装したドーターボード。FPGA基板の手前のRS-232Cトランシーバを介してPCターミナルからデバッグを行っています。

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裏面は大変なことになっています。バス接続とLANコントローラICの電源周りの配線に苦労しました。

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現状、100BASE-TXでのリンク(LINK LEDが点灯するまで)と、LANコントローラICレジスタへのリードライトまで可能です。

0.4mmピッチ 実装 [電子工作]

ASIX製のLANコントローラAX88796Bを,先日,秋月電子で購入してきました。このICは,0.4mmピッチというシャープペンの芯の先より細いpin間隔で,素人の工作には縁が遠いICなんですが,これをサンハヤトのピッチ変換基板に実装してみました。

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拡大写真
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一見,pin間ショートしていそうに見えますが,テスターで調べる限り問題ありません。

いくら先の細いはんだこてを使ったところで,1pinごとに綺麗にはんだ付けするのは不可能です。そこで,比較的大きめのはんだこてで,はんだブリッジを恐れず一気にはんだ付けしてしまってから,はんだ吸い取り線をつかって余分なはんだを吸い取る方法ではんだ付けします。はんだを吸い取り過ぎると今度はpinが浮いてしまうため,結構コツが必要です。

アキバ購入品リスト [電子工作]

高速つないでイーサ(W-SIM - Ethernet変換装置)FPGA版は,W-SIMインタフェース部分のシリアル送信部,シリアル受信部と,ATコマンド送信制御部までVHDLによるコーディングと波形シミュレーションが完了しました。まだW-SIM実機で試したことはありませんが,W-SIMに対して通信速度240kbpsでATコマンドを投げて,ダイヤルするところまでは動作するものと信じています。(少なくとも波形シミュレーション上は全く問題なく動作しています。)

ゴリゴリVHDLを書くのは5年ぶりだったりするので,基本に戻って詳細なタイミングチャートを書いてからコーディングするようにしています。タイミングチャートがしっかり書けていれば,VHDLにする時はこれっぽっちも頭を使わずすんなり動作するので,やっぱり基本・原点に帰ることは重要なんだと再認識しました。FPGAのCPUコアとか,SystemCなんかでFPGA開発する人が増えると,タイミングチャートを書けなくてもハードウェア設計できるようになるようですが,そんなハードウェア,大丈夫なんでしょうかね?

実は,W-SIMインタフェースのATコマンド送信制御部あたりで,CPUコアIP使ってみても良いかな,と思い始めたのですが,まずは純粋なハードウェアで作り上げてみようと思い,ステートマシンぐりぐりで頑張っています。通信ハンドシェークや,データ送受信,メッセージ比較,送信バッファの制御はC言語で書いた方が100倍楽ちんですから。例えば,W-SIMに送信すべきATコマンドは,FPGA内部のブロックRAMというところに初期設定しておいて,それを順番に読み出しながらシリアル送信する,という制御をすべてタイミングチャートにしないといけないのです。

ただ,今までは全然楽な方。おそらく一番面倒なのがLANコントローラ制御部です。LANコントローラのレジスタ設定をはじめ,メッセージ送受信,さらにUDP/IP(TCP/IPは最初から断念)の実装を考えると,本当に純粋なハードウェアだけで設計できるのかどうかが不安になってきます。ステートマシンの渦に巻き込まれてしまうのではないかと。

今はLANコントローラの品定め(といっても候補は2つしかありませんが)や,LANコントローラの基本的な使い方の部分をトラ技やWebを使い勉強しているところです。

今後の部品在庫管理の意味もこめて、先日、アキバで購入したものを表にまとめてみました。
購入品価格型番購入店
サンハヤトピッチ変換基板 0.65mmQFP 100pin714ICB-016ラジオデパート内
サンハヤトピッチ変換基板 0.4mmQFP 120pin1050QFP-41ラジオデパート内
ACアダプタ9V1.3A600M-00815秋月電子
3端子レギュレータLM317T 2個200I-01266秋月電子
20MHz SMDクリスタルオシレータ 2個入り100P-01141秋月電子
33MHz SMDクリスタルオシレータ 4個入り300P-01512秋月電子
パルストランス内蔵RJ-45コネクタ 2個600P-00819秋月電子
LANコントローラ AX88796LF680I-01784秋月電子
LANコントローラ RTL8019AS800I-00179秋月電子
RS232CインタフェースIC ADM3202AN200I-00469秋月電子
MACアドレス書き込み済み93C46200I-01412秋月電子
プラネジ基板スペーサー 4個200P-01861秋月電子
ガラスエポキシユニバーサル基板4枚1000秋月電子
Dサブ9pinコネクタシェル50C-00034秋月電子
セラミックコンデンサ22pF 10個100秋月電子
セラミックコンデンサ33pF 10個100秋月電子
20MHzクリスタル200秋月電子
DCジャック基板用 4個120秋月電子
サンハヤトDサブコネクタ対応ユニバーサル基板 2個1670ICB-97-CK千石電商
サンハヤト モジュラ変換基板550CK-18千石電商
サンハヤト ピッチ変換基板770ICB-027千石電商
サンハヤト ピッチ変換基板340ICB-010千石電商
マイクロプッシュスイッチ10個入り 2個300千石電商
Xilinx シリアルROM XCF01SVC020 2個1340千石電商
Dサブ 9pin 基板用200千石電商
ヒートシンク 3個120千石電商
74LCX244 SMDパッケージ 2個280千石電商
電解コンデンサ 16V 10uF 10個100千石電商
インダクタ 5個100千石電商
その他 ピンヘッダ類1630いろいろ
合計14614

基板関係とピンヘッダで金額の半分を占めています。

XilinxのUSBダウンロードケーブル [電子工作]

注文していたXilinxのUSBダウンロードケーブルが届きました。

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今日はアキバに出かけて、パーツを購入。細かいパーツばかり15,000円近く買ってしまいました。いつもピンヘッダを山ほど買ってしまいます…。LAN関係、DesignWaveおまけ基板を動かすためのパーツがメインですが、なぜかサンハヤトの基板が多くなってしまいました。

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便利パーツその1。サンハヤトのDsubコネクタとDCジャックを実装する部分が用意されているユニバーサル基板。思わず2枚買ってしまいました。

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便利パーツその2。サンハヤトのLANコネクタRJ-45用変換基板。

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便利パーツその3。LANコントローラIC(0.65mm QFP 100pinパッケージ)と、QFP用変換基板。

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今日買ってきたもので、早速DesignWaveおまけ基板を動かしてみました。9VのACアダプタInput、5Vに変換して、おまけ基板と、RS232CインタフェースICへ。VHDLでおまけ基板上のLEDを1秒間隔で点滅するコードを書いて、早速ダウンロードしてみました。

結果、何の問題もなく、動作。これからバリバリ、デバッグできる!!

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DesignWave2007年7月号 [電子工作]

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CQ出版社からDesignWave2007年7月号、2冊届きました。今までCQ出版社が出している月刊誌でマイコン/FPGA基板がおまけでついてくる号は、それぞれ複数冊を購入してきておりますが、DesignWave2007年7月号は抜けてしまっており、バックナンバーを購入したというわけです。

しかし、Spartan3E-250が雑誌のおまけでついてくるなんて、すごい時代になりましたね。実は、5年以上前にまさにSpartan3E-250で製品開発を担当したことがあって、非常に懐かしいです。

これを期にXilinxのUSBダウンロードケーブル「HW-USB」を購入してしまいました。(シリアルROMも2つ購入) FPGAプログラミングなんてパラレルポートからやればタダじゃん、と思っていましたが、ハッと気がつきました。パラレルポートを持っているPCが無い…。で、仕方なく純正ダウンロードケーブルを購入することに。

個人的には開発ツールが使いやすいAlteraデバイスの方が好みなのですが、Spartan3E-250は是非使ってみたいですから。昔からAlteraの開発ツールは使いやすく、特にシミュレーション波形エディタがテストベンチ無しで動作するのが気に入っています。現在のAlteraの開発ツールはQuartus2ですが、Max+Plus2の波形エディタは秀逸でしたね。未だに波形エディタだけはMax+Plus2を使っている人も多いのでは?

安藤電気AE5131プロトコルアナライザ ゲット [電子工作]

ヤフオクで安藤電気製のAE5131というプロトコルアナライザを購入しました。簡単に言えば通信回線上のシリアルデータをモニタすることのできる測定器です。

AE5131本体だけでは何の役にも立たず,本体スロットに各回線に対応したオプションのインタフェースユニットを挿入しないといけないのですが,ヤフオクにAE5740WANモニタユニットが挿入された状態で出品されていたのを見つけて落札しました。実は,ヤフオクの説明文章にはインタフェースユニットのことは一切触れられておらず,出品の写真にユニットが挿入されている状態で写っているAE5131を見つけて,密かに狙っておりました。

届いたAE5131には狙い通りAE5740WANモニタユニットが挿入されていましたが,なんと500MB(今となってはこの容量は化石ですが…)のHDDユニットも挿入されておりサプライズ!!。この構成であれば,10年前は150万円クラスの測定器。1/150の価格でゲットしてしまいました。

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ところで、

つないでイーサの解析はほぼ終了。W-SIMを制御するためのATコマンドを始め,その後のPPPハンドシェーク,W-SIMとEthernetとのブリッジ動作などの一連の制御が把握できました。

W-SIMとつないでイーサの間のシリアル通信速度は57.6kbpsであり,4xやW-OAMの恩恵を得られていないのは確かですが,逆にシリアルの速度を上げられない原因を考えてみると,一部のパケット処理が追いついていないのではないかと推測しています。

そこで,マイコンではEthernetフレーム処理だけを担当させ,PPPパケットの処理はハードウェア(FPGA)に実装することにより,W-SIMの最高速度である200kbpsに完全に対応できるのではないかと思っています。これが安価でできれば(つないでイーサ以下の価格で),結構売れるのではないかと思っているのですが,いかがでしょうかね? W-SIMのコンソーシアムに参加していないと正式には販売できないでしょうけど,秋月電子あたりに実験用キットとして出すとか。。

ただ,個人的な問題ですが,Ethernetのソフトウェア実装の経験が皆無でして,今,こないだ購入した秋月電子のH8/3069マイコンボードを使いUDPパケットの送出実験なんかを細々と続けている所だったりします。いったい,完成はいつになることやら。

モバイル無線LAN用電源ユニットの製作 [電子工作]

アキバに出かけて、各種部品類を調達してきました。秋月電子千石電商の2件で7,000円ほど。また、使うか使わないかわからないような部品をたくさん買ってしまった。

アキバから帰って、まずはiPod touchのためのモバイル無線LANアクセスポイント用電源ユニットの作成を開始。BELKINの無線LANルータは5V、つないでイーサは3.3Vということで、ニッケル水素電池(エネループ)を4本直列にして5V出力、それをレギュレータICを通して3.3Vを出力します。

問題は電池ケース。3.3VレギュレータICが内蔵できるような電池ケースが無いものかと家の中を探してみると、今やほとんど使わなくなったドコモFOMA用充電器を見つけ、決定。内部に基板が入るスペースがあることは知っていたので、ここにレギュレータICを内蔵させてみました。

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意外と大変だったのは、ユニバーサル(穴あき)基板と、電源トグルSW用の穴加工。すべてカッターとニッパーで加工しました。(右手親指を深さ3mmほど切ってしまいました。)

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我ながら見事な出来映えです。このドコモFOMA用の充電器、価格はたしか2,000円ぐらいで単なる電池ケースとして考えてしまうと高いですが、基板を加工して、中に自作の回路を内蔵できる電池ケースと考えると、あながち高いとは言い切れないかもしれません。ドコモ純正品(三洋電機製)ですから電池接点のターミナルなどの作りもしっかりしています。

エネループ4本直列で、解放電圧は5.3V。1A程度の負荷を与えると5.1Vぐらいまで下がります。5V電源としては非常に使い勝手がよい電圧です。 (知らない人に市販の乾電池を入れられたらアウトですから気をつけないといけませんが)

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動作確認をしたところ、3.3VレギュレータICの発熱が意外と大きいことがわかりました。電流は計っていませんがおそらく500mA以上は流れていそうです。そこで、秋月電子で見つけた秘密兵器。

クールスタッフというシート上のヒートシンク、30x30mmが2枚で100円でした。これをはさみで切って、レギュレータICとその周辺に貼り付けました。

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完成後、連続稼働させてみましたが、クールスタッフが効いているのかどうかはわかりませんが、熱的には問題なさそう。(においなどの発生は無し)

電池駆動時間は、満充電したエネループで連続2時間動作させると、無線LANルータのWANポートが先にOFFになりました。電池の持ちも実用上、問題なさそうです。

あとは、iPod touchと接続試験をするだけですが…。到着が待ち遠しい。
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