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Archive for 7月 2018

Low cost PROTO Module of M5STACK

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400円で出来る
M5STACK PROTO Module を作りました。            2018.07.26

製作した PROTO Module の高さは 7.5mm と 8.5mm です。
M5STACK や 他のモジュールとスタック出来る互換性があります。

M5STACK PROTO Module のコネクターは 小型化の為 高さの低い特注品です。
価格が高い事と 入手しにくい為に 不便です。
コネクター代替品として 株式会社 廣杉計器 (ひろすぎ) の製品があります。
日本国内で調達出来る事と 価格が安く 輸送も2日で速く便利です。
価格安く沢山あると気楽に電子工作ができます。

費用:
プロトモジュール:廣杉計器のコネクターによる 合計は 381円 です。
プロトモジュール:スイッチサイエンスのプロトモジュールは 1420円 です。
コネクター:廣杉計器のコネクターは 1組 138円 です。
コネクター:スイッチサイエンスの ピンヘッダ・ソケット 1組は 362円です。


7.5mm PROTO Module

準備1:部品

No Nomen Purchase Price
1  ピンヘッダー ( male,    H=5.3mm )  廣杉計器:PSM-4200233-15   76円
2  ピンヘッダー ( female, H=3.5mm )  廣杉計器:FSS-42035-15   62円
3  ユニバーサル基板(95x72x1.1mm)  秋月:H=1.1mm [ AE-B2 TH 1.2t ] 200円
4  M2 5mm Hex Tapping Screw(4ea)  ebay : M2-5mm-Hex-Tap-Screw   28円
5  ケース:H=7.5mm  自作:材料費 FDM   15円
=  ========================  ==================== =====
費用総計 381円
参考:格安基板の費用総計  基板:60円 241円

ピンヘッダー:Aliexpress には M5STACK PROTO のピンより長いですが
_ male, female Connector が 販売されています。注:ボス無し。
ピンヘッダー:1個 129円。10pcs $11.59 1287円。注:ボスの位置が2.54mmズレ有。
_ HitMart Chinese Store : M5Stack 2×15 Pin Headers Socket 2.54mm Male Connector

廣杉計器:注文方法は ネットで 注文フォームを利用 に記入します。
購入数:製品によりミニマムオーダー数があります。
支払い:着払い を使用しました。
輸送期間:2日。対応が速く大変便利です。
代引手数料:2千円以上の場合は無料です。
価格は 税抜きです。

基板:
_ 秋月の 厚さ 1.1mm のユニバーサル基板を使用します。
_ M5STACK PROTO の厚さ:1.0mm。
_ 価格:200円。
_ 参考:格安の基板作りでは 1枚 60円です。費用総計は 241円です。

詳細:
1.  廣杉計器 の male Connector:M5STACK PROTO Module に使用できます
_ 部品番号:PSM-420233-15:価格:76円。ハンダ部は L型ピン。
_ M5STACKの male Connector の高さは 5.0mmです。
_ 廣杉計器  の male Connector の高さは 5.2mm ( 2.3 + 3 )で ほぼ同じです。
_ 補足:基板固定の ボトムポスト無し。ハンダ付け時に位置の確認が必要。
_ 価格:スイッチサイエンスや千石電商より遥かに安いです。
_    SS = 181円(単純計算) に対し 76円です。

2.  廣杉計器 の female Connector:
_ 部品番号:FSS-42035-15:価格:62円。ストレートピン。
_ M5STACKの female Connector の高さは 2.3mmです。
_ 廣杉計器  の female Connector の高さは 3.5mm です。
_ M5STACK との ピンの高さの差は 1.3mm。
_ ケース:M5STACK の PROTO CASE の高さは 6.5mm です。
_ ケース:FSS-42035-15 を使用する時の高さは 7.5mm になります。
_     7.5mmの高さにより スタックが可能になります。
_ 補足:基板固定の ボトムポスト無し。ハンダ付け時に位置の確認が必要。
_ 結果:コネクター接続時の PROTO Moduleの高さ:
_    M5STACK:11.8mm。廣杉計器:12.8mm。


8.5mm PROTO Module

準備2:部品

No Nomen Purchase Price
1  ピンヘッダー ( male,    H=5.3mm )  廣杉計器:PSM-4200233-15   76円
2  ピンヘッダー ( female, H=5.25mm )  廣杉計器:FSM-42052-15   60円
3  ユニバーサル基板(95x72x1.1mm)  秋月:H=1.1mm [ AE-B2 TH 1.2t ] 200円
4  M2 5mm Hex Tapping Screw(4ea)  ebay : M2-5mm-Hex-Tap-Screw   28円
5  ケース:H=8.5mm  自作:材料費 FDM   17円
=  ========================  ==================== =====
費用総計 381円
参考:格安基板の費用総計  基板:60円 241円

詳細:
1.  廣杉計器 の male Connector:準備1と同じです。

2.  廣杉計器 の female Connector:
_ 部品番号:FSS-42052-15:価格:60円。ハンダ部は L型ピンです。
_ M5STACKの female Connector の高さは 2.3mmです。
_ 廣杉計器  の female Connector の高さは 5.2mm です。
_ M5STACK との ピンの高さの差は 3.0mm。
_ ケース:M5STACK の PROTO CASE の高さは 6.5mm です。
_ ケース:FSS-42052-15 を使用する時の高さは 8.5mm になります。
_      8.5mmの高さにより スタックが可能になります。
_ 補足:基板固定用の ボトムポストは無し。( 注意 )
_ 結果:コネクター接続時のPROTO BOARDの厚さ:
_    M5STACK:11.8mm。廣杉計器:13.8mm。

メモ:ピンの高さ
_ ピン単体の高さで計算した値と実際は少し異なります。
_ 理由は 接続したコネクター間に隙間が出来る為です。
_ M5STACK の MALE と FEMALE のピンは短い事と 接続すると 隙間が
_ あり、短いピンに加え 隙間の分で接触面積が少なくなっています。


PROTO CASE:
下記の手順で 高さ7.5mm, 8.5mm を作成します。
参照:Make M5STACK PROTO CASE:3D CAD で PROTO CASE を作るポイント。

FLAME の高さ:
_ 使用する Female Connector の高さで FLAME の高さが決まります。
_ 条件:Male Connector :高さ 5mm です。
_ FLAME の高さ = Female Connectorの高さ +  4.2 mm
_ 例1:3.5 + 4.2 = 7.7 ( 約 7.5mm )
_ 例2:3.5 + 5.2 = 8.7 ( 約 8.5mm )


工作:
1.  PROTO 基板製作
_ 秋月の厚さ 1.1mm ユニバーサル基板を M5STACK PROTO PCB と同じ
_ サイズと穴を開けます。万能ハサミ、ドリルとヤスリを使用しました。
_ 角の幅が狭い為、慎重に削ります。

2.  7.5mm PROTO Module ( PSM-4200233-15 + FSS-42035-15 )
_ スルーホールの内側は female connector、外側は male connector です。
_ 最終的に 2つのコネクターが垂直に接続する様にハンダ付けします。
_ ピンの位置は重要ですので正確に位置決めします。
_ female connector   FSS-42035-15 は ピンを最大限外側に広げます。
_ female connector   FSS-42035-15 を 正確に位置決めし ハンダ付けします。
_ male connector PSM-4200233-15 を 正確に位置決めし ハンダ付けします。
_ ハンダ付け後にテスターで導通とショートしていないかを確認します。

3.  8.5mm PROTO Module ( PSM-4200233-15 + FSM-42052-15 )
_ 最終的に 2つのコネクターが垂直に接続する様にハンダ付けします。
_ ピンの位置は重要ですので正確に位置決めします。
_ female connector  FSM-42052-15 を正確に位置決めしハンダ付けします。
_ male connector PSM-4200233-15 を正確に位置決めしハンダ付けします。
_ ハンダ付け後にテスターで導通とショートしていないかを確認します。


PROTO MODULE の自由度:
_ 制限:M5STACK PROTO MODULE は female connector のサイズ
_    によりケースの高さに制限があり自由度が少なく不便です。
_ 方法:Female側は自由なサイズを選べる事が出来ます。
_ 対策:female connector にストレートピンを採用し
_    基板にスルーホールを設けます。
_ 部品:秋月電子通商で部品を調達し好きなサイズで使用する事ができます。
_ 計算:ケースの高さ = Female Connectorの高さ +  4.2 mm
_ 効果:Female側で自由なサイズを選べる事により多様なサイズの回路を
_    組み込む事が可能になります。
_    ネットの記事では 大きなサイズの回路は スタックが不可能の為に
_    M5 後段に接続しています。これは 上記の対策で M5 の上段や
_    中断にスタックが可能になります。


M-BUS:HPWR
_ HPWR は 12V以上のドライバ電源として使用されており
_ モータードライバ/ PLCなどの新しいモジュールで使用されます。


感想:
M5STACK PROTO:
_ フレームとコネクターの入手が面倒である事と価格が高いです。

廣杉計器のピン:接続すると 緩み無く しっかりとした感触です。
_ 抜く時は ピンの噛み合わせが良く ゆっくり時間をかけて抜きます。
_ ピンの接触具合は 動作に多大な影響を与えます。
_ 特にデジタル信号に於ける接触不良は 再現性が低い事や不可解な
_ 現象を起こしますので 接触の良い コネクター構成が重要です。
_ このピンで 低価格で沢山でき 気楽で楽しくなります。
_ 秋月電子通商で販売して頂けると便利ですね。

自作基板:私は基板設計はできませんが 希望する配置があります。
_ 1. 基板角の上側(横) 9mm の長さで 0.3mm削る。縦は 7mm の長さで 0.3mm削る。
_ 2. M-BUS ケース外側の端子を コネクター内側にスルーホール。
_ 3. M-BUS端子にストレートピンを使用できるスルーホール。
_  秋月等で販売されている通常のストレートピンが使用できます。
_ 4. 裏側(ハンダ面) M-BUSに端子番号のシルク印刷。
_ 5. 基板の上1列は 3.3V 、下1列は GND を連結したスルーホール。
_ 6. 基板上のスペースが小さい為 上記が良い訳でもない点があります。

新基板;現在 T氏が企画中です。


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Written by macsbug

7月 26, 2018 at 11:00 am

カテゴリー: ESP32, M5STACK

Make M5STACK PROTO CASE

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3D CAD で M5STACK の PROTO CASE を作るポイント。  2018.07.26


構成:

4つの部品で構成されています。

1. TOP ( 紫色 )

2. SCREW GUIDE ( 緑色 )

3. FRAME ( 青色 )

4. BOTTOM ( 赤色 )

View from the side

作成:以下の4個の部品を組み合わせて作成します。

FRAME :

外形サイズ:54 x 54 mm

高さ:6.5mm

角 :5R ( 5mm の半径 )

TOP:凸

幅 :0.5mm

高さ:1.0mm

横 :10mm

縦 :  7mm

SCREW GUIDE

内側:M2 ,  2.0mm

高さ:4mm

BOTTOM:凹

幅 :1.0mm

高さ:1.0mm

横 :11mm

縦 :  8mm


感想:
1.  3D CAD は 何度か経験すると完成度が高くなります。
_ 噛み合わせの部分は 通常 0.5mm の隙間を空けると良いです。
_ 精度の良いプリンターならば 0.3mm の隙間で良いです。

2.  プリンターによって精度が異なりますので 精度を考慮して図面を書きます。

3.  Screw の穴のサイズは プリンターの出力に合わせ大きさを決めます。
_ 最初に幾つかのサイズを出力し ネジを入れて最適な大きさを調べます。
_ 例として M2 (2.0mm) ならば 2.1mm の径になります。
_ Screw がしっかり かみ込む事と 割れない事 抜けない大きさです。

4.  この基本のケースから多種類が簡単に出来るかと思います。

5.  female connector L型ピンを使用するとケースの高さが制約されます。
_ 対策は female connector のハンダ部をスルーホールにする事です。
_ ストレートピンのfemale connector を使用する事で 好みのサイズの
_ コネクターを使用できる事になります。その時 ケースの高さは
_ 計算式:ケースの高さ = Female Connectorの高さ + 4.2 mm となります。

6.  M5STACK のサイズ:Arduino とほぼ同じサイズなのですね。


Written by macsbug

7月 26, 2018 at 9:00 am

カテゴリー: M5STACK, Uncategorized

Simple Battery Monitor of M5STACK

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160円で出来る
M5STACK用 Simple Battery Monitor を作りました。        2018.07.12
M5STACKのバッテリー電圧をLEDでモニター出来ます。

使用方法:
Battery Monitor を M5STACK の 左下 又は 右下 のピンに差し込みます。
スイッチを押すと LED が点灯します。3秒表示後、自動的に電源はオフになります。


表示:


準備:
購入リスト:

No Nomen Purchase Price
1  1-4S Lithium Battery Panel
­ Power Tester Capacity Indicator
LED Display Board
 ebay : czb6721960 Store : $0.99
1$ 109.34円換算。
輸送期間 14日。
1-4S ( 1S Battery )を使用。
113円
2  PIN SOCKET 1 x 5 ( 5P ) 10mm  秋月電子電商:ピンソケット 1x5
2個
  40円
3  Wire  –
=  =======================  ======================= =====
1 費用総計 153円

詳細:
1S Battery :
_ LED 赤 1:  25%:電圧:3.4 V
_ LED 緑 1:  50%:電圧:3.6 V
_ LED 緑 2:  75%:電圧:3.8 V
_ LED 緑 3:100%:電圧:4.0 V


配線:2本配線します。


感想:
バッテリーの残量は気になります。
M5STACKを改造する事無く バッテリー電圧をモニター出来ます。
簡単さを求めて 外部ハードを挿すだけで見れる様にしました。


 

Written by macsbug

7月 12, 2018 at 6:00 am

カテゴリー: ESP32, M5STACK

Battery module for Bottom of M5STACK

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M5STACK BOTTOM用 バッテリーモジュールを作りました。                          2018.07.08

費用は 700円 。容量は 公称 1800mAh 。電源スイッチ付きです。
公称 1800mAh:記載されている値が 正しいかどうかは 疑問の余地があります。

M5STACK BOTTOMに装備されている 150mAh の 12倍の容量です。

上は 光造形 半透明材料 OBJET 出力。下は 積層 FDM Uprint 出力です。

参照:
1.  Make a battery module for M5STACK :M5STACK の バッテリーモジュール製作。
2.  Low price Battery Module of M5STACK
_  340円で出来る M5STACK用 電源スイッチ付 1300mAh Battery Module 製作。


準備:
購入リスト:

No Nomen Purchase Price
1  3.7V 1800mAh Li-ion Battery
 ebay : inmyeyes20 Store : $4.68
703048 3.7V 1800mAh Rechargeable Li-ion Battery
420円
2  SLIDE SWITCH
 Aliexpress:100pcs 3 Pin PCB 2 Position 1P2T Vertical Slide Switch   11円
3  M2 12mm Hex Socket Cap
Head Tapping Screw
 ebay : regan0331 Store : $2.89/50ea
M2 Hex Socket Cap Head Tapping Screw Black 304SS
 24円
4  26AWG 7.8cm Wire  Aliexpress:50pcs pcb solder cable
26AWG 7.8cm Fly jumper wire cable
    3円
5  BATTERY MODULE CASE  自作・材料費 熱溶解式/FDM 133円
5  BATTERY MODULE CASE  自作・材料費 光造形 240円
=  ========================  =========================== ======
1 費用総計  熱溶解式/FDM 591円
2 費用総計  光造形 698円

詳細:
1. Battery 輸送期間:
_ ebay の inmyeyes20 Store の輸送期間は 8〜9日です。
_ 最大販売個数は 6個です。輸送の都合と思われます。

1. Battery 公称値:
_ 現品表示は 1800mAh と書かれていますが、実測すると 1030mAh です。
_ Product Size: 4 * 3 * 0.5cm と書かれていますが 4.8 * 3.0 * 0.68cm です。

1. BATTERY SIZE と CASE:
_ M5STACK の Battery Module は 850mAh で US $21.10 です。国内は 2190円。
_ 850mAh Battery のサイズは 48 x 30 mm で 高さは 5mm です。
_ PROTO CASE の高さは 6.5mm で 内蔵出来る高さは 最大 5.7 mm です。
_ 703048 1800mAh の サイズは 同じく 48 x 30 mm で 高さは 6.8mm です。
_ 1.1mm 厚く( 6.8 – 5.7 = 1.1 ) PROTO CASE には収まりません。
_ 高さ 7mm が必要なため ケースを製作しました。

_ メモ:M5STACK に使用されている Model No. 503048 850mAh は
_    Aliexpress の ここ の製品と思われます。( $2.99 / piece : 341円 )

2. SLIDE SWITCH:1個 ¥11  (  $0.10 ):電源スイッチです。
_ WEMOS LOLIN32 に使用されている 基板用スイッチです。

3. M2 12mm Tapping Screw:4個
_ 輸送期間;ebay の regan0331 Store は 13日です。
_ BOTTOM 基板用の 5mm HEX Screw 4個 を 12mm に変更して止めます。
_ メモ:秋葉原・西川電子部品では M2 12mm Tapping Screw は 10mm まで
_    で 12mm はありません。西川電子部品の方は丁寧に教えてくれます。


製作:
1. BOTTOM BATTERY Module の 150mAh Battery と Wire を半田ごてで外します。
_ ⭕ 重要:外した 150mAh Battery は + (赤) Wire に 絶縁テープ等を貼り絶縁
_      します。ショートすると発熱や焼損の原因になります。
2. Battery, Switch, Wire を以下の様に配線します。
_ [ Battery + ] −> [ Switch ] –> [ Bottom BAT Pin ]。
_ [ Battery –  ] –> [ Bottom G ( GND ) Pin ]。
_ ⭕ 重要:Battery の + と GND を確認する事。
_ ⭕ 重要:テスターで極性を確認する事。
_ + – が 逆ですと 高価な M5STACK が壊れます。自己責任でお願い致します。

3. BATTERY MODULE CASE:3D Printer で作りました。
_ 右のアダプターは Switch と Battery を固定する為です。

3. ケースに組み立てます。
_ ケースに力が加わる配置をすると ケースが変形します。
_ 力が加わらない様に 設計時にアダプターや部品配置を考慮します。
_ 例:Battery の両サイドは ほんの僅か隙間を開けています。

4. 組み上げ後の外観。


BATTERY MODULE CASE の CAD 画像。

メモ:3D Printer の 精度:
_ PROTO CASE を固定する為に 噛み合わせの突起 (凸) の幅は 0.5mm です。
_ 3D Printer は 0.5mm 幅を出力出来る 精度が必要になります。
_ MakerBot 3D Printer:HEAD幅が4mm で 1LINE の積層しか作れません。
_  結果、強度が無く 力が加わると折れてしまいます。
_ Uprint 3D Printer:精度は良いですが HEAD幅が5mmで 現実は 8mm 出力幅です。
_  結果、5mm 幅が出来ません。
_ OBJET 3D Printer:精度は全く問題ありませんが 材料の強度弱く 変形する場合があります。
_ 公開されている幾つかのデーターは 突起 (凸)が無く 固定する事が出来ません。


Battery の公称値について
_ 表示には 1800mAh と書かれています。実測すると 1030mAh でした。
_ 実測方法は 18650 Battery Capacity と同じ方法で行いました。
_ 詳細:1回目   653mAh  (未充電)。2回目  1014mAh ( 満充電)
_    3回目  1030mAh (満充電) でした。
_    構成は定電流負荷でないため放電電流は250mA~200mA 程度です。
_ この電池の性能は比較的良い方だと思います。
_ 性能の明確なPANASONICの電池でも実測を行うと約20%程度少なく
_ 計測される前例があります。
_ 放電終了電圧が計測だと3.0V, 公称では2.9Vの違いがある事も要因です。


感想:
Battery module for Bottom:
_ 裏側のバッテリーも必要で製作しました。
_ ピッタリ収まった感触が良く 1800mAh の容量は 安心感があります。
_ さらに 電源スイッチは なかなか便利です。

BATTERY 容量:
_ 今回の Battery容量は疑問が多いです。
_ 高さが 6.8mm ですが 1800mAh と書かれています。⭕ 表示は偽かもしれません。
_ Model 703048 1000mAh は 7*30*48 と記載されたリストがあります。
_ Model 503450   850mAh , 5 * 30 * 48。
_ Model 703048 1000mAh , 7 * 30 * 48。
_ Model 853048 1200mAh , 8.5 * 30 * 48。
_ Model 103048 1500mAh , 10 * 30 * 48。
_ Model 103450 2500mAh , 10 * 34 * 53。保護回路(5mm)を移動し48mmにする。価格が$16.65で高い。
_ 公称値と実測値の違いに戸惑いますが 今回は この程度にしておきます。

費用:
_ 製作費用は光造形で 698円です。M5STACK 850mAh Battery Module の
_ 国内販売価格は 2190円 ですから 3個以上作る事ができます。


Written by macsbug

7月 8, 2018 at 8:00 am

カテゴリー: ESP32, M5STACK