朝日薫 / K.Sato

Multix Zinnia “Duino” : modernAVR Board with Battery Powered

写真は試作品

• TQFP32外囲器の megaAVR-0 AVR DA AVR DB AVR DDシリーズに対応した Arduino互換型ボード
• 基板寸法 79x53mm
  • 4隅に M3マウントホール
  • TAKACHI SW-85 プラスチックケースにちょうど入る大きさ
  • TAKACHI TWN7-4-11 プラスチックケース、西務良 ブレッドボード用PETケース も選択可能
• WCH CH340E + USB(2.0) Type-C コネクタ経由で PCと接続
  • Type-C レセクタプルはショート型でケース格納時に干渉しにくい
  • ブートローダー経由のスケッチアップロード
  • MIL/6PコネクタからのUPDIアップロード
  • PCからの自動リセットを キャンセル選択可能

• 18500サイズのリチウムイオン充電池をクリップオンで搭載可能
  • 過充電/過放電保護回路付
  • 14500サイズ（単三電池型）もスペーサーを嵌めることで対応可能
  • LiPo電池用 JST-PH 2ピン縦型コネクタも搭載して排他選択可能
• 5V昇圧回路付
  • 側面スライドスイッチで昇圧あり/昇圧なし/給電オフを選択可能
• Grove/M5互換縦型 I2Cコネクタ 1個付
  • 外部デバイスへの電源供給は 3.7V〜5V昇圧固定/MCU電圧一致の 2択

• 裏面照射LED 4個（2色2個）
  • 240度以上の広視野角で多方向から視認可能
  • 蛍光剤入基板基剤による発光と併せて高視認性を実現
  • ユーザー制御可能な BLUE と GREEN
  • ユーザー制御と 低電圧検出表示兼用の RED
  • 充電状態専用の YELLOW ORANGE
• 横方向タクトスイッチ2個
  • ユーザー制御と カレンダーIC割込兼用の 1個
  • ユーザー制御と MCUリセット排他選択の 1個

• I2C制御カレンダーIC付
  • アラーム割込/長周期タイマー割込通知を設定して、休止状態からの定期/任意間欠駆動が可能
• 低電圧検出IC付
  • 電池残量低下を割込通知
• GPIO追加スルーホール列
  • Arduinoソケットとは別に、秋月C型/D型ユニバーサル基板を増設可能
  • スプリングジャンパーワイヤ、MAC-8 コンスルー使用可能
• 裏面増設 I2Cコンタクト
  • スマートホンの NTAG カードリーダーで非接触読取可能な パッシブRFIDタグ基板を増設可能（開発中オプション）
  • 13.56MHz帯 1mW未満 総務省指定特定小電力分類 最大通信距離5cm未満（予定）
  • RFIDタグ内容（EEPROM/SRAM）は I2C経由で書換可能
  • RFIDタグICからの割込通知可能（スマホ検出で休止解除等）

設計情報

部品実装イメージ

レイヤー構成

色付レイヤーをクリックするとそのレイヤーが非表示になる。黒地をクリックすると初期状態に戻る。

• 両面2層
  • 黃 表シルク
  • 濃紫 表レジスト
  • 赤 表銅箔
  • 灰 ドリル（両面銅箔有はスルーホール、ナシはノンスルーホール）
  • 青 裏銅箔
  • 濃緑 裏レジスト
  • 明紫 裏シルク

その他図面等はこのフォルダ

開発の経緯

• 最初はこうじゃなかった
  • 単三乾電池二本駆動の LoRaWAN 通信モジュール混載 ATmega4808(28pin) 基板設計が原型。（業務）
  • この時点で既に SW-85ケース格納、裏面照射LED 採用だった。
• ATmega4808(28pin) を Arduino互換基板に載せてみる
  • 技適関係なく普通に使える開発用機材として。（趣味）
  • 電池駆動は便利だがやはり充電式だよねと 18650 を縦置きで使ってみる。
  • しかしシールド搭載と両立せず、2階建てにならざるを得ない。
  • ケースに入らないと可搬性が無くなるので、18500 を横置きで使う方向に。
  • 通信モジュールに変わって カレンダーIC搭載を標準化。
• 度重なる部品変更沼
  • 最初は手半田前提で IC類も 1.27mmピッチが大半。一番狭いのが ATmega の 0.65mmピッチだった。
  • 最初に入手困難になったのは TI社の昇圧ICだった。そしてFTDIが市場から消えた。
  • コロナ渦の急展開で有名メーカー品なら、たかがチップコンデンサすらも個人入手困難になってくる。
  • 小売在庫探しつつ順次代替入手可能な中華品に置き換えてるさなかに、JLC SMD実装サービスを知った。
  • ・・・あれ？意外と安くね？モノによっては秋葉原価格の1/10以下だし、結構部品在庫豊富なんじゃね？
• 繰り返される設計失敗
  • この頃に SSOP28 から TQFP32 に MCUフットプリントを変更。
  • ATmega4808 だけでなく AVR DA/DB に加えて発売予告中だった AVR DD もピン互換対応可能に。
    どれかが入手できれば使える状態にできる保険にもなるだろうと。
  • この頃になると もう回路図は全く書かなくなった。 PCBE上でいきなり線を引き変えたりする。
  • ところが大幅な回路改変が祟って3回作り直す羽目に。
    部品実装済での完全敗北も一度。。。（手抜き良くない）
• 部品変更が止まらない
  • もうこれ以上治すところはないかな、次で量産可能かな、と思っていたら
    「RTC用バックアップ電池がディスコンになったよー」（ウボォア）
  • 代替品は小売単価5倍以上。流石にこれはもう諦めよう。。。←イマココ
  • 「2回路スライドスイッチ1個追加できたら SerialUPDI 対応可能になりません？」←外野（悪魔）の囁き
  • 「これ以上どこに積めっていうんじゃァァ」（既に基板の上のほとんどが電源関係でみっしり）
    まあ悪いアイデアでもないんで、ジャンパ対応くらいはできないか考えてみるけどさー。（沼）

販売頒布予定

あることはあるが先立つもの次第。
最終的に手半田作業が必要なのが バリエーション選択 MCUとソケット・コネクタ類だけになってるのは救い。

Copyright and Contact

Twitter: @askn37
BlueSky Social: @multix.jp
GitHub: https://github.com/askn37/
Product: https://askn37.github.io/

Copyright (c) askn (K.Sato) multix.jp
Released under the MIT license
https://opensource.org/licenses/mit-license.php
https://www.oshwa.org/

This site is open source. Improve this page.