Archive for 3月 2017
Try ESP8285
ESP8285 WeMos D1 mini Lite を試しました。 2017.03.24
WeMos D1 mini Lite は ESP8285 を搭載し 価格は $3 です。
ESP8285 は 1MBのフラッシュメモリを搭載(内蔵)した ESP8266 です。
( D1 mini V2.x : 外部4MB Flash, D1 mini Pro plus : 外部16MB Flash )
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購入：WeMos Electronic から WeMos D1 mini Lite が販売されています。
価格：$3.00 ( 335円 ), 送料=$1.76
輸送期間：9日。
Noduino ESP8285 mini WiFi module と言う 超小型のモジュールがあります。
価格：Aliexpress で 1個 $9 です。
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Arduino IDE 開発環境の構築：
使用環境：iMac 27 OSX Mountain Lion + Arduino IDE 1.8.0 ( 1.8.1，1.8.2 :2017.03.23 )。
WEMOS Electronics の Get started in Arduino 「Using git version」を参照し
＿ ターミナルでインストールします。
＿ メモ：Arduino フォルダーの中に hardware フォルダーが無い場合は
＿ 事前に hardware フォルダーを作成しておきます。
１：例：ユーザー名が imac の場合。
cd Users/imac/Documents/Arduino/hardware
mkdir esp8266com
cd esp8266com
git clone https://github.com/wemos/Arduino_D1.git esp8266
２：
cd esp8266/tools
python get.py
結果：
１：Arduino / hardware フォルダーの中に ESP8266com フォルダーが作成されます。
２：tools フォルダーの中に esptool, mkspiffs, xtemsa-lx106-eif フォルダーが
＿ 作成されます。
Arduino IDE：ツール / ボードに WEMOS D1 mini Lite が追加されました。
Arduino IDE：ボード WEMOS D1 mini Lite を選択します。
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WeMos D1 mini Lite レイアウト：
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Lチカ動作：
ボード上にある LED は GPIO_2 です。通常のLチカ スケッチで問題なく動作しました。
＿ USB 5V 消費電流は 78mA でした。
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参照：
WIKI：ESP8266(英語)、 ESP8266(日本語)
WIKI ：PFS-85 ( ESP8285 )
WIKI：Noduino NODEC
ESPRESSIF：ESP8285 Datasheet version 1.2 Copyright @ 2017
OSAKANA TAROのメモ帳：USBコネクタサイズに収まるESP8285搭載ボード
ESP8266 Community Forum ：ESP8285 ENVIROMENTAL SENSOR
tindle：ESP8285 Development Board
Microne : High Speed LDO Regulators：レギュレーター
ROHM：EMH3 dual digital transistor：自動書き込み用トランジスター
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感想：
WEMOS D1 mini Lite V1.0.0：
＿ 2017年3月7日に WEMOS CC Store から販売開始されました。
＿ 価格：$3.00 で 送料が$1.76 で 総額 $4.76 です。5個で 1個$4 になります。
＿ Aliexpress や ebay では 最近 送料がかかり業者があり総額の計算が必要です。
IOT とサイズ：
＿ ESP32 ボードで ADC, DAC 等が可能な高機能化の道が開けてきました。
＿ しかし ESP-WROOM-32 Dev Board は サイズが大きく ケースはどうするの
＿ と言う感じです。IOT は小型化である事が重要で USB や 電源コンセントには
＿ 入りません。この点 ESP8285 は 小型で装置内部に組み込みが可能です。
＿ ただし、この ESP8285 は TELEC がなく 難題があります。
Noduino ESP8285 mini WiFi module：
＿ Noduino ESP8285 mini WiFi module は 注文中ですので 入手後にトライして
＿ みたいと思います。
TELEC：
＿ WithOUT TELEC です。私は主に電波を使用しない装置作りが殆どです
＿ ので 小型化が必要な装置にと考えています。
ESP-WROOM-32 ブレークアウトボード
こばさんのオリジナルなブレークアウトボード を作りました。 2017.03.09
ESP32 の Flash Frequency を調べていると「こばさんの wakwak 山歩き」の
サイトをに出会いました。自作ブレークアウトボード１号機、２号機に続き
３つ目の「オリジナルなブレークアウトボード」の出来が素晴らしく 頒布をお願
いしました。送付の対応も早くありがとうございました。
仕様：サイズは 50 x 50 mm。出力ピン数は 38 pin 。電源回路、USB入出力端子有り。
＿ 基板を切り取ると 50 x 37 mm になり小型化できます。
１枚 送料込み 250円で 2枚お願いし残りはゼロになりました。
電源とUSB FTDI,AUTO PROG は WeMos D1 mini Pro を使用しました。
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ハンダ付け：
＿ 通常の端子：温度=400度。暖め１秒、ハンダ 1 mm １秒 を２回。計 3秒。
＿ GND、3V3端子： 450度。暖め１秒、ハンダ 1 mm １秒 を２回。計 3秒。
＿ ハンダパターンにスルーホールがありハンダ付けが容易で奇麗に仕上がります。
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| こばさんのオリジナルなブレークアウトボード： ＿ 必要に応じで 基板の下側を切り取る事ができます。 ＿ ESP32の端子にスルーホールがあり ハンダがしやすく奇麗に仕上がります。 ＿ GNDパターンが充実しています。 ＿ 部品は秋月のもので出来る様になっています。 |
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| 部品面：線幅、ランド、スルーホール、 ＿ 両面パターンが素晴らしい出来具合です。 |
裏面： ＿ きめ細かな設計になっています。 |
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| スルーホールを利用し固定します： ＿ ハンダ付けが凄くやり易いです。 |
ESP32、コネクター、Push SW をハンダ付け： ＿ コネクターは低メスを使用。 |
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| 裏側のハンダ付け状態： ＿ 放熱パターンのハンダ付けは難しい。 ＿ コネクターは先端をカットしてハンダ付けします。 |
D1 mini Pro を両面テープで固定し配線します： ＿ D1 mini Pro : EN = GND 処理する。 ＿ 配線は６本。3V3,GND,TX,RX,RST,D3 |
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| ハンダ付け完成：ハンダが「富士の裾野」の様に 奇麗に仕上がりました。 |
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完成試験：LED を接続して「 Lチカ」の試験。完成基板のサイズは 50mm x 50mm x 9mm。
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Flash Frequency を 40MHz にすると 低電圧駆動が可能：
＿ 効果：こば氏 の情報によりますと Flash Frequency を 40MHz で書き込むと
＿ 消費電力は同じですが 電源電圧が 最低 2.05V でも動作可能との事です。
＿ バッテリー駆動時に役に立つノウハウです。
＿ 尚、あまり電圧を低くすると ESP32 が壊れるとの事です。
Flash Frequency：
Arduino IDE での Flash Frequency の表示は 80MHz と 40MHz が設定されています。
boardds.txt に 26Mhz と 20MHz を追加すると 書き込みが可能です。
esp32.name=ESP32 Dev Module esp32.menu.FlashFreq.80=80MHz esp32.menu.FlashFreq.80.build.flash_freq=80m esp32.menu.FlashFreq.40=40MHz esp32.menu.FlashFreq.40.build.flash_freq=40m esp32.menu.FlashFreq.26=26MHz esp32.menu.FlashFreq.26.build.flash_freq=26m esp32.menu.FlashFreq.20=20MHz esp32.menu.FlashFreq.20.build.flash_freq=20m
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感想：
こば氏 設計の基板はサイトの画像を見て出来が良いのが解りました。
こば氏 自身はまだ改善の余地が幾つかあるとの事です。
支払いは アマゾンギフトで 初めてでしたが簡単で便利でした。
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直ぐ動作を試したい：と言う事で USB接続、電源、AUTO PROG機能付きの
WeMos D1 mini を取り付けて 即動作しました。
後は コネクターに使用するモジュールを基板に乗せて接続するだけになります。
デザインとパターンが良く奇麗で眺めていて楽しい基板です。
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電源考察：使用するコンデンサーは 低ESRの導電性高分子アルミ固体電解
＿ コンデンサ OS-CONを使用すると効果抜群になる経験をしています。
＿ 容量は 22〜47μF で良く Arduino の電源に使用していた物と同じタイプ
＿ のものです。例として OS-CON 33μF 20V があります。
＿ LDOは 入出力電位差の少ない物が同様の経験をしています。例として
＿ NJM2845DL1-33 は 約0.18V です。
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端子配列のデザイン：
端子の配列を接続するモジュールや基板に合わせると接続するだけで動作します。
理想はどのようなものがいいか まとめてはいませんが 以下の例があります。
1. LED Array ( GND, LED1,LED2, LED3, LED4, LED5, LED6 )
＿ 
2. I2C ( VCC, GND, SCL, SDA )
＿ 
3. SPI ( TFT : VCC, GND, CS, RESET, DC, SDI, SCK,LED, SDO,
＿ TOUCH : T_CLK, T_CS, T_DIN, T_IRQ )
＿ Espressif は ESP32 で この低価格TFT(240×320) を前提に計画を進めています。
＿ 
こばさんの wakwak 山歩き：以下の記事は大変参考になりました。
＿ ESP32 電源電圧を自己測定して過放電防止 （前編）
＿ ESP32 電源電圧を自己測定して過放電防止 （後編）
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The cheapest ESP32 Development Board
最も安い ESP32 Development Board の構成。 2017.03.06
2017年3月現在 最安値で出きる組み合わせは １３５１円 です。
ebay や Aliexpress での価格は 2500円以上になり 非常に高いです。
ESP32-T 基板に ESP-WROOM-32とコネクタをハンダ付けする必要があります。
ブレッドボードでの幅は両サイドに１列できるサイズです。
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価格： 総計 １３５１円。( 761 + 590 ) 注：価格は円レートで変化します。
１：ESP32-T Development Board 販売業者：
＿ NO１：ebay ：robot home 。 761円。 ( $6.65 )
＿ 輸送に時間がかかる。他の部品購入での経験。
＿ NO２：ebay：flyfuntech2014 。953円。 ( $6.54 ) ( 731 + Tax 222 )
＿ 輸送期間は １０日 でかなり早いです。調査済み。
＿ 総額 １５４３円。送料分高いですが 急ぐ時はこの業者が良い。
２：ESP-WROOM-32 ：590円。
＿ NO１：日本アマゾン：マイクロテクニカ：10個で5900円。
＿ 輸送期間は ３日 で早いです。
＿ マイクロテクニカさんの努力には 助かります。
＿ NO２：DigitalMaker ：920円 ( 756円 + 送料 164円 )。3/3に値下げ。
＿ 輸送期間は 翌日 で迅速です。
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ハンダ付け：
ESP32-T 基板に ESP-WROOM-32 とコネクタをハンダ付けする必要があります。
注：基板と部品を固定する事。
注：ハンダ付け時は ハンダを 半田ごての先 に付けない事。
注：高温 及び 時間を多く使用すると ESP32が壊れます。3秒以上はしない事。
注：事前に練習をする事。
1. 半田ごて先：ハンダメッキ 及び クリーニングし熱が伝わりやすい様にする。
2. ハンダ：周辺を磨き奇麗にしてゴミを取り除く。
3. 基板のパターンと 必要に応じて ESP の端子をクリーニングする。素手で触らない事。
4. 通常の端子：
＿ 半田ごて先を 基板パターン と ESPの端子 に同時に軽くあてる。温度は 400度 2秒。
＿ ハンダを 基板パターン と ESPの端子 の角にあてます。
＿ ハンダが溶け始めたら 1mm以下で直ぐ離し 少量にする事。1秒。
＿ 1秒で 少ないハンダが 基板パターン と ESPの端子の角に流れ込みます。合計で 3秒。
5. 電源,GND 端子：要注意の場所で最後に付けます。
＿ 半田ごて先を 基板パターン と ESPの端子 に同時に軽くあてる。温度は 450度 2秒。
＿ ハンダを 基板パターン と ESPの端子 の角にあてます。
＿ ハンダが溶け始めたら 1mm以下で直ぐ離し 少量にする事。1秒。
＿ 1秒で 少ないハンダが 基板パターン と ESPの端子の角に流れ込みます。合計で 3秒。
6. ハンダ付け後の処理： 基板と端子を アルコール か アセトン で クリーニングする。
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メモ：
＿ ピン数：片側 19ピン。計 36ピン。
＿ FTDI： CP2102 を使用。
＿ LDO ： MICREL LG33 ( MIC5219-3.3BM5 )：500mA-Peak Output LDO を使用。
＿ Output current capability：500mA peak
＿ Current Limit：Typical 700mA, Max 1000 mA
＿ Dropout Voltage ：IOUT 150mA = 175 mV：IOUT 500mA = 350 mV
＿ LED ： 基板上にある LED1 は GPIO_2 です。
＿ AUTO PROGRAM回路内蔵：SMD code = J6 ( S9014 Transistor ) を使用。
＿ ピン配置：
＿ eckstein-shop に ESP32-ST Development Board と言う製品があります。
＿ ESP32-ST は ESP-WROOM-32 が部品面に配置されています。
＿ このサイトにピン配置( pdf )が示されており 今回のボードと同じ配置です。
＿ 
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GND,3V3 パターンの重要性：
＿ ESP-WROOM-32 の GND,3V3 パターンは内部で幅広くレイアウトされ ハンダ付け時に
＿ かなりの熱が必要となります。このデザインから基板設計時には GND,3V3 のパターン
＿ は充分幅広く取る必要があります。国内で最初に販売された アダプターボードは
＿ この重要なポイントが考慮されていません。
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国内製品との比較：
スイッチサイエンス：ESP8266 ボードの ESPr Developer rev 3 は
＿ ２３１０円 ( 2160 + 150 ) です。高機能の ESP32 より ９５９円 も高い。
＿ この価格だと ESP32-T ボード + マイクロテクニカ の方が 遥かに得ですね。
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感想：
ESP32 Development Board の価格：
＿ Aliexpress や ebay で販売開始された 2016年11月〜12月に ある業者は 1500円台で販売
＿ し その後 横並びになり２千円以上となり打ち合わせた様な高価格となりました。
＿ この程度の基板と部品点数の原価はかなり安いはずですが かなり高く設定されています。
＿ もっと安くできるはずなのですが残念です。
＿ 今後 国内で販売されると思われる 販売価格の判断基準になるかと思います。
USB ISOLATOR
iMac の USB を 保護する為に USB ISOLATOR を使用しています。 2017.03.01
USB ISOLATOR は USB インターフェース を遮断するアダプターです。
電源は 外部電源から供給され 電子工作に集中する事ができます。
通常 USB の最大電流は 500mA で 電子工作で 使用する ESP8266 や ESP32
ESP-WROOM-32 は 消費電流 や 突入電流 が 非常に大きいとの話を聞いています。
場合によっては 接続している iMac の USB が壊れるかも知れません。
基板 中央の16pin IC で iMac 側と ESP 側が完全に遮断され 信号のみが伝わります。
消費電力の大きい ESPの電源は AC アダプター から供給され 安全になります。
技術的な理解はともかく 高価な iMac を壊さない為に使用し安心です。
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ESP32 ( ESP-WROOM-32 ) の 消費電流 の 調査と分析：
＿ 電源の波形解析や詳細な調査をされ対策も記載されている記事があります。
＿ 何度も読み直す程の内容があり 多大な努力に驚嘆しています。感謝！！
＿ 是非、「ねむいさん」氏 と「mgo-tec」氏 の記事をお読み下さい。
＿ その辺の技術書より 遥かに面白く 読み応え充分です。
ねむいさんのぶろぐ：
「ESP-WROOM-32を使ってみる2 -そんな電源で本当に大丈夫か-」
＿ 丁寧な波形測定と解説は見事で改善策のデバイスの選択も素晴らしい。
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mgo-tec電子工作：
「ESP-WROOM-32 ( ESP32 )の消費電流を電流プローブ無しで測定してみました」
「ESP-WROOM-32 (ESP32) の 電流 測定 その２」
＿ 前回にも増して波形測定に工夫をされ のめり込む程の内容に驚きます。
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保護回路：
iMac の USB回路の入力には ポリスイッチ と言う保護素子がついています。
過大な電流が流れると 動作して オープン になり後段の回路を保護します。
記憶能力があり電源を切っても しばらく オープン状態 を保持しています。
この為に 再起動すると動かない場合があり 電源を切り 30分とか1時間後
とかに復帰し 起動が可能になります。
知らずとUSB端子をショートする場合もありますので良いかと思います。
周囲からのノイズ やスパイクを取り除き オーディオには効果があります。
古くは FireWire ポートの話もあります。
RATOC：Macの本体標準 FireWire ポートのご使用に関して
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購入：条件 は 電源が別 である事。
＿ ebay：ADI ADUM4160 USB Isolator：価格：GBP 15.99、2235円。
＿ 上記画像の製品は どのくらいの性能があるか評価はしていません。
＿ 別電源が無い低価格の物は 使用しない事。
＿ 下記の「USB Isolator USB-01」と比べるとかなり見劣りします。
国内販売： 以下の製品が理想的です。この製品は他の回路を圧倒しています。
アナログ回路のおもちゃ箱：USB Isolator USB-01：完成品：6.640円
＿ 電源アダプターは 別途 用意されています。
＿ 外部電源 (+6VDC) 供給時 は 低雑音LDO の ADP3338 から クリーンな
＿ 5V・1Amax.を出力。
＿ USBのデータ・ラインには サージ対策 及び ノイズ対策。
＿ GNDパターンやレイアウト、部品点数を見ると細かな配慮がされています。
＿ メモ：以下の基板のGNDパターンの作り方に注目してください。
日本アマゾンで他の製品を調べると 数万円と高いです。
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「アナログ回路のおもちゃ箱」：
＿ 「アナログ回路のおもちゃ箱」氏の 技術力は 超ハイレベルです。
以下の記事は今回の電源問題やUSBの件で詳細に分析され設計・製作もされています。
アナログ回路のおもちゃ箱：
USB Isolator：PCのUSBポートと接続される周辺機器を絶縁します。
USBコネクターからの電源供給（1）：外部からクリーンな電源をDACに供給。
USBコネクターからの電源供給（2）：TPS7A4700内蔵USBコネクター。
USB Isolator for Analog Discovery：Analog Discoveryでスペクトラム観測。
突入電流制限可能なHigh Side P-Ch MOSFET Switch：突入電流を抑える実験。
USB コネクター と 線の長さ：「アナログ回路のおもちゃ箱」氏の 話では
＿ USBケーブルで最も良いのは 一番古い 四角いコネクター との事。
＿ 理由は コネクターによって 電流容量 が違うとの事です。
＿ USB の線の 太さや 長さ は重要で 太く短い物 を使用する必要があります。
＿ Analog Discovery を使用する時は ISOLATOR の件もありますが 10cm 程の
＿ 長さで iMac 本体に直接接続すると良いとアドバイスしています。
：
ESP8266 最強の電源：
＿ 氏からは ESP8266の最強の電源 を設計製作、計測する方法を教わりました。
＿ 測定方法は 氏のページにもありますが SMA Connector を直付けし最短距離。
＿ にする事です。試してみると その通りでした。
＿ 
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感想：
USBケーブル：ESP8266 や ESP32 を接続するには USB ワイヤーは 太く短い
＿ ケーブルを使用する事が大切です。例として消費電力が大きい場合は 百均
＿ の細いUSBケーブルでは 動作しなくなる事を経験しています。
＿ ワイヤーの太さ(抵抗値) が如何に電力に影響があるか解ります。
＿ オームの法則：V= I * R で R(抵抗)があり I(電流)が大きいと影響が大です。
USB ISOLATOR： 価格が気になりますが iMac 本体価格よりも安いです。
＿ 過去に iMac が再起動しなくなり ３時間とか半日於いて起動すると復帰した
＿ 経験があります。原因はいろいろありますが結果的にポリスイッチが動作
＿ した為と判断しています。iMac は高価ですから USB 入力端子を壊して
＿ 修理すれば マザーボード交換 か 新規購入 しか手だてはありません。
＿ それを考慮すると少しは高価でも USB ISOLATOR を接続する方が
＿ 20〜30万の費用削減になると思います。
ESP32 ボードの設計：
＿ 国内でアダプターボードや開発基板を設計・開発されている時期ですが
＿ 「ねむいさん」氏 と「mgo-tec」氏 が示す 技術的検討を充分されて
＿ 進めて頂きたいと希望しています。特に GND が如何に重要かですね。
＿ ３月現在までの国内販売のアダプターボードを見ると まさかと思う位の
＿ 悲惨な設計内容です。
＿ 是非、技術力を高め 海外にも販売できる高性能な製品を期待しています。
注目するESP32開発ボード：「魔法の大鍋」ESP-WROOM-32のブレイクアウトボード
＿ Make Faire Tokyo等で「超小型ドローン」を展示し各社の開発陣に販売する
＿ 程の有名な「魔法の大鍋」氏が microSD付の ESP-WROOM-32の両面実装
＿ ブレイクアウトボード を製作中です。氏は多層基板や超小型部品の基板も
＿ 製作できるハイレベルの方です。現在 設計変更を含めた前段階で 完成までの
＿ ツメの方法を熟知しています。なんと秋月でESPが販売されて直ぐ取りかかっ
＿ たとの事でスピード感も素晴らしい方です。
macsbug 