7月 | 2018 | macsbug

Archive for 7月 2018

Low cost PROTO Module of M5STACK

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。

Written by macsbug

7月 26, 2018 at 11:00 am

カテゴリー: ESP32, M5STACK

Make M5STACK PROTO CASE

Simple Battery Monitor of M5STACK

Battery module for Bottom of M5STACK

with 2 comments

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

macsbug

Archive for 7月 2018

Low cost PROTO Module of M5STACK

Make M5STACK PROTO CASE

Simple Battery Monitor of M5STACK

Battery module for Bottom of M5STACK

最近の投稿

アーカイブ

カテゴリー

メタ情報

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