概要

• KiCAD からの出力
• pcb2gcode の設定
• machinekit (LinuxCNC) での操作

KiCAD でのデザインルール

0.25mm 幅で削るので、これが限界。0.05mm でもトレランスをとれれば安定しやすい。

• 最小配線幅は 0.25mm が限界。できれば 0.3mm のほうが安定。
• クリアランスも 0.25mm が限界。できれば 0.3mm ぐらいにしたい。

KiCAD からのエクスポート

- 切削する銅箔層 (F.Cu or B.Cu) と Edge.Cut をガーバーに出力する
- ドリルファイルを出力する

pcb2gcode

以下のような前提で gcode 化する

• 30° 先端0.1mm のVカッターを掘る用に使う
• φ0.8mm のエンドミルを全ての穴開けに使う
• φ1.5mm のエンドミルかφ1mmで2枚刃を外形カットに使う
• 基板の厚さは 0.8mm か 1.6mm を使う。基板の歪みを矯正できるぶん、0.8mm のほうが細かいパターンは削りやすく感じる。

先端0.1mmのエンドミルといっても、実際買ってみると綺麗に 0.1mm になっていることはすくない。というかすぐ先端が折れる。計算するときは 0.15〜0.20mm として扱う。

切削速度を落とせばφ0.8mmで穴開け〜外形カットまで可能で、ツール取り替えの手間が減らせるはずだけど、0.8mm のミルは高価であんまり折りたくないので、別途φ1.5mmのミルを使っている。これは今後 0.8mm にするかも。あんまり太いミルで外形カットすると切削抵抗が大きくなり、両面テープが剥れてずれる可能性もあるので注意。

# Use standard mm
metric=true
metricoutput=1

front=tachometer-B_Cu.gbr
#back=
outline=tachometer-Edge_Cuts.gbr
drill=tachometer.drl

front-output=front.gcode
back-output=back.gcode
outline-output=outline.gcode
drill-output=drill.gcode
milldrill-output=milldrill.gcode

# https://github.com/chrysn-pull-requests/pcb2gcode/blob/graphical-documentation/man/options.svg
zwork=-0.1
zsafe=1
mill-feed=220
mill-speed=10000
mill-vertfeed=150
mill-diameters=0.22
milling-overlap=25%
isolation-width=0.5

zdrill=-1.7
zmilldrill=-1.7
zchange=20
drill-feed=100
drill-speed=10000
min-milldrill-hole-diameter=0
milldrill-diameter=0.8

# 外形カット時のミル直径
cutter-diameter=1
# PCB板厚+0.1mm
zcut=-1.7
cut-feed=500
cut-speed=10000
cut-infeed=1
cut-side=front
# mirror-axis=51.575mm

optimise=true
zero-start=true

pcb2gcode して生成 gcode をデスクトップとリモートの Machinekit に転送する。デスクトップにコピーしているのは CAMotics で読みこませて確認するときに便利なので。

• mirror-axis を基板サイズの半分に設定すること
  • これやらないと back 面がマイナスからはじまってしまう
  • 一度実行して表示される width を元に書きかえる必要がある

~/ghq/github.com/pcb2gcode/pcb2gcode/pcb2gcode && cp *.gcode ~/Desktop/ && scp *.gcode machinekit@192.168.0.240:gcode

確認

• CAMotics を起動して、すべてのファイルを読みこむ。
• Workpiece を以下のように設定して再描画
  • X: xxx/0
  • Y: xxx/0
  • Z: 1.6/-1.6

段取り

• 事前に捨て板の面出しをする (φ6mm ぐらいのミルで加工面全てを 0.2mm ほどさらう)
  • AutoLeveller 使うなら毎回やる必要はない。
• ニチバン ナイスタック 透明タイプ (材質がセロハンのもの) を使って切削基板を捨て板に固定する
• このときしっかり全面を押さえつけて捨て板に接着する (加工時の圧力で高さが変わらないように)

AutoLeveller

• AutoLeveller に切削対象 gcode を読みこませる
• Probe Clearance は 0.5〜1、Z Safe Height は 1、Z feed は 50 にする
• create probe file only にチェックを入れて、Create Levelled Gcode ボタンを押すと、ALProbeback.ngc ができる
• ALProbeback.ngc を machinekit に読みこませる
• 一旦 Probe を行い、Z を Touch Off する (原点を設定する)
• 実行して基板全体を Probe する。
• .ini と同じディレクトリに RawProbeLog.txt ができているので、ローカルに転送する
  • gcode 用のディレクトリに RawProbeLog.txt への symlink を貼っておくと便利
• RawProbeLog.txt を AutoLeveller に読みこませる
• create probe file only にチェックをはずして Create Levelled Gcode を押す
• ALback.ngc ができるので転送する

drill や外形カットなどは面倒なので AutoLeveller はかけず、0.1mm 余計に掘る。

https://lowreal.net/2016/10/19/1

AutoLeveller の起動

java -cp ~/ghq/bitbucket.org/daedelus1982/autoleveller/out/artifacts/autoleveller_jar/autoleveller.jar  com.cncsoftwaretools.autoleveller.Autoleveller

生成 gcode の転送

scp ~/Desktop/*.ngc machinekit@192.168.0.240:gcode 

プローブログを手元に転送

scp machinekit@192.168.0.240:gcode/RawProbeLog.txt ~/Desktop/

切削手順

基板パターン

• ALback.ngc を machinekit に読みこませる
• 実行すると Probe をつけろと言われるので、つけて Resume
• Probe後、Probe をはずせと言われるので、はずして Resume
• 切削がはじまる

ドリル

• エンドミルをφ0.8mmに交換
• Probe を行い、Z Touch Off
• Feed Override を 10% ぐらいに下げる (折れ対策。pcb2gcode が mill 時と milldrill 時でフィードレートが変えられないので)
• drill.gcode を読みこんで実行

外形

• エンドミルをφ1.5mmに交換
• Probe を行い、Z Touch Off
• outline.gcode を読みこんで実行

備考

ビルドするも動かない

platformio でビルドしたのを書きこんでもさっぱり動かず、再度 CRP DISABLED というボリュームがマウントされてしまう。オンラインコンパイラでは動くので、手元の環境の問題であることはわかったが、なかなか原因がわからなかった。

結局 platformio は mbed OS 5 の環境でビルドしようとするが、LPC11U35 では RAM が足りず起動できないようだ。

実際、mbed の公式を見て mbed OS 5 系に対応するボードをリストにすると (そういうことができることにはじめて気付いたが)、LPC11U35 は出てこない。

platformio でフレームワークのバージョンを指定してビルドする方法がどう調べてもわからなかった。

mbed cli を使う

そういうことで、いろいろ試したけど、あきらめて platformio のことは忘れましょう。

ARM 公式で提供されている mbed-cli をいれるのが今のところは最良のようです。

curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py | sudo python
sudo pip install mbed-cli IntelHex

export PATH=$HOME/.platformio/packages/toolchain-gccarmnoneeabi/bin:$PATH

mbed new sketch --mbedlib
cd sketch
vim main.cpp
mbed deploy
pip install --upgrade --ignore-installed --user -r .temp/tools/requirements.txt
mbed compile -t GCC_ARM -m LPC11U35_401
# LPC11U35 を USB かきこみモードにして
cp ./BUILD/LPC11U35_401/GCC_ARM/sketch2.bin /Volumes/CRP\ DISABLD/firmware.bin 
#リセットボタンで動く

ピン名など

回路図

• オリジナル Quick Start Board http://www.embeddedartists.com/sites/default/files/support/qsb/lpc11u35/LPC11U35_QSB_rev_PA1.pdf
• 秋月版 http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/AE-LPC11U35-MB_schematic.pdf

見比べると結構違う。

• Q1 の違い。秋月版はFET
• 3.3V レギュレータの違い
• リセットICの違い
• USB 入力の保護の違い
  • 秋月版はコモンモードフィルタ付きのを使ってる

~/.platformio/packages/framework-mbed/targets/TARGET_NXP/TARGET_LPC11UXX/TARGET_LPC11U35_401 以下にある。

https://os.mbed.com/users/mbed_official/code/mbed-dev/file/57724642e740/targets/TARGET_NXP/TARGET_LPC11UXX/

LM1972

秋月で売ってる中から選ぶと、実質的にはこれしかない。1つで2チャンネル分。これを使ってひとまず2ch分を作ってみる。

実装

回路図

後段のオペアンプは実際は手元にあった OPA2134 を使っている。単電源でも使えるが、今回は正負電源を用意する予定なのでVSSとGNDはわけてある。

基板

コード

さくっと書きこんで動かせるので Arduino Nano で実験。

• ADC 0 から値を読んで、0から78dBの間を可変する (ミュートなし)
• ADC 0 にBカーブ可変抵抗器をつける (0〜5V分圧可変)

という前提。以下のようなことに気をつける。

• SPI は MODE 0。ローからはじまって立ちあがりで読む。
• D10 SS を使ってるけど、マスターなので特にこのピンを使う意味はない
• LOAD/SHIFT は1ch書きこむごとにオン/オフすること (16bit 書くごと)
• DATA-OUT をデイジーチェーンして次の DATA-IN に繋げる場合は単に4ch分を連続して書きこむ

volumeToAttenuation() は 0〜1023 の値を 1dB ステップで 0〜78dB の設定値に変換する関数。48dB を境に減衰量が変わるので注意が必要。0.5dB ステップは使ってない。

#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>

void setAttenuation(const uint8_t v) {
	// channel selection
	//     0x00 (channel 1) / 0x01 (channel 2)
	// attenuation setting
	//     0b00000000 (0) 0.0dB
	//     0b00000001 (1) 0.5dB
	//     0b00000010 (2) 1.0dB
	//     ...
	//     0b01100000 (96) 48.0dB
	//     0b01100001 (97) 49.0dB
	//     0b01100010 (98) 50.0dB
	//     ...
	//     0b01111110 (126) 78.0dB
	//     0b01111111 (127)  100.0dB (Mute)
	//     0b10000000 (128) 100.0dB (Mute)
	//     ...
	//     0b11111111 (255) 100.0dB (Mute)
	//
	// initial state is Mute
	digitalWrite(SS, LOW);
	delay(1);
	SPI.transfer(0x00);
	SPI.transfer(v);
	delay(1);
	digitalWrite(SS, HIGH);

	delay(1);

	digitalWrite(SS, LOW);
	delay(1);
	SPI.transfer(0x01);
	SPI.transfer(v);
	delay(1);
	digitalWrite(SS, HIGH);
}

uint8_t volumeToAttenuation(uint16_t v) {
	// volume 0%   -> 78dB (126)
	// volume 100% -> 0dB (0)
	uint8_t dB =  ((uint32_t)(1023 - v) * 78 / 1023);
	uint8_t att = 0;
	if (dB < 48) {
		att = 2 * dB;
	} else {
		att = 96 + dB - 48;
	}
	return att;
}

void setup() {
	Serial.begin(9600);
	Serial.println("setup");

	// LM1972 Pin / Arduino Pin
	//  (9) CLOCK <-> (D13) SCL
	//  (10) LOAD/SHIFT <-> (D10) SS
	//  (11) DATA-IN <-> (D11) MOSI
	pinMode(SS, OUTPUT);
	digitalWrite(SS, HIGH);
	SPI.setBitOrder(MSBFIRST);
	SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV16);
	SPI.setDataMode(SPI_MODE0);
	SPI.begin();
}


uint8_t prevLevel = 255;
void loop() {
	uint16_t val = analogRead(0);
	uint8_t att = volumeToAttenuation(val);
	if (abs(att - prevLevel) > 1) {
		Serial.print("analogRead = ");
		Serial.print(val);
		Serial.print(" att = ");
		Serial.println(att);
		prevLevel = att;
		setAttenuation(att);
	}
}

備考

最初うっかり±15V、つまりVSS=-15V, VDD=15V をかけてしまい、燃やしてしまった (煙が出て、はんだが溶けてチップが脱落した)。LM1972 は絶対最大定格がVDD-VSS=15V、Typical 12V なので、定格の倍以上の電圧をかけていたことになる。あたりまえだけど定格は確認しないといけない。設計段階で回路図を書く前に気付くべきな、あまりにもしょうもないミス。自戒のためアホなことをしたことも書いておく。

運用上でのよくない点も災いした。

いつもは電源をはじめていれるときは安定化電源を電流制限 (CC) をかけつつオンにし、電流量を見るのだが、今回は正負電源を用意する必要があったため、初回から直接手元にあったトランス経由の電源回路へ繋いでしまった。おかげで異常に電流が流れていることに気付きにくかった。

ということで、正負電源を用意しやすくし、事故を減らすために電源を1台増やす予定。

結局 ±5V で試した。当然うまくいった。

ググった

「前身頃」「後ろ身頃」

この用語を初めて聞いたのでググった。それぞれ服の前のパーツ・後のパーツの意味らしい。

バイアステープの処理

バイアステープで縁取り(パイピング)するのが初めてだったので、「バイアステープ 処理」「バイアステープ 縫い終わり」とかでググった。買ったのは縁取り用に折られているバイアステープ 11mm。

やらなくても直接的に服の機能にあまり問題はないけど、袖や首まわりは肌にあたる可能性があり、かがった部分が直接露出しているとあんまりよくなさそう。またカーブしている部分は縫いしろに切り込みを入れたりするので、本体だけでは綺麗に処理できず、パイピングすると相当綺麗に仕上るように見える。あと袖とかはバイアステープで処理すると形が安定する模様。

例によって本とかにも「何のためにパイピングするか」ということは書いてないことが多いので、何らかの目的を持ってこれを行うのだということが書いてあるものが欲しくなる。

最初の症状：上りが異常に遅い

最初の症状は上り速度が異常に遅いという症状。下りで70Mbps出ても上りは0.6Mbpsとかがザラ。この時点では明確な症状といえず、プロバイダに連絡するも軽くあしらわれる。この時点では上りだけおかしいので回線異常とは思わずプロバイダ側になんらかの制限がかけられているのでは？と疑っていた。

不規則に回線不通

12月下旬の年末ぎりぎりあたりから回線そのものが不通となる自体が発生。PPPoEセッションが一切張れず、ルータを外してノートPC直結でPPPoEもダメだったため、回線異常であると切り分け。

さすがに症状が明確なのでNTTに連絡したりしていたが、特定の時間になると回復したりして「今起きてます」という状態がつくれず連絡しても「問題なさそうなんですが…」とか言われて困る。

宅内VDSL端末の交換

ただ、宅内VDSL端末(集合住宅なので共有ONU・共有VDSL端末と電話回線経由で宅内VDSL端末を繋ぐ構成)の不具合かもしれないので交換しますということになり交換。しかし交換翌日に再度同様の現象が発生したため、原因は宅内VDSL端末ではないことがわかる。このときは、やはり時間で回復したので連絡せず。

完全な回線不通

ある日、不通になったのち一向に回線が回復しないという自体がたまたま土曜日に発生し、即座に電話すると回線調査が入り、共有ONUから応答がないという旨を伝えられる。

その後すぐに担当者が来訪することとなった。調査の結果、宅内VDSL端末から共有ONUまでのリンクは問題なく (宅内VDSL端末側のLinkが点灯していたため) 共有ONUの電源部がフリーズのため再起動でとりあえず復帰。内心「これはまた発生するだろうな」と思ったけど、NTT設備なのでこっちからONU交換してくれとは言えず、再起動だけで帰ってもらう。

共有ONU交換

その後6日間ぐらいは回線異常にはならなかった。しかし再度現象が発生したため営業時間外ながら即座に電話をかけてみると、録音対応ではあったものの10分程度でコールバックがきて再度担当者がくることとなった。

今回は2人担当者が来訪し、片方は共有設備、片方は宅内端末およびユーザ(自分)対応という構成だった。作業時には既にリンクが回復していたため、宅内から見る限り共有設備は正常といわれ内心解決しないのではないかと緊張が走る。

その後2人とも共有設備を見にいった。しばらくたって、共有設備ONUがフリーズしておりデータ送り出しができない状態であったため、この設備を交換したといわれる。「この状態でなんで通信できていたかわからない」とも言っていた。

ひとまずこれで異常は回復したとみられる。アップロード帯域が異常に狭い現象も再現しなくなった。

ひかり回線異常のノウハウ

現象が発生し次第に即座に連絡する。

NTT側は過去の回線状況はわからないらしいので、回線の不具合が発生したら即座にひかりサポートセンターに連絡を入れる必要がある。時間外は録音と書いてあるので翌営業日対応なのかと思いきや、縮退運用しているだけで担当者は裏にいるみたいで一応即座に調べてコールバックしてくれる。

固定回線はオワコンだなと思う

回線異常のときいちいちNTTの担当者を家に召喚する必要があるとかキツい。ハードがマンション共有部や宅内にあるから、こういうことになっている。

モバイル回線は外の基地局との通信なのでこういったことはない。固定回線も窓の外から家に中にWiFi吹いてくれればいちいちこっちで応対する必要がない。

CATEYE フロントライト用の FlexTight マウントを流用する

FlexTight マウントはバンドを締めつけることで固定する方式なので、固定する部分の断面形状に割と自由が効きます。実際ライトやベルを FlexTight で固定していますがしっかり固定できています。

ということでこれを使ってスマフォホルダーも固定するということを試してみました。

組合せたのは以下のホルダーです。

アダプタを3Dプリント

フロントライト用の FlexTight マウントは、M4 ビスでバンド本体とライトマウントが固定されているため、ライトマウント部分を外して自作のマウントにつけかえることでいろんなものをマウントできる可能性があります。

そこで既存のスマフォホルダーと FlexTight のバンドを繋ぐパーツを設計して3Dプリントしました。

プリント条件的には

• 素材: PETG
• infill: 100%
• layer resolution: 0.1mm

です。infill は 100% 必要です。90% とかでも急激に強度が落ちるので、強度が必要なら infill は 100% 一択になります。

何度かプリントと設計変更を繰替えして各部のサイズを決定しました。

つけてみる

こんな感じです。といっても普段はスマフォはトップチューブバッグに入れていて、知らない道をナビで走るとき以外は使わないので、あまり使用頻度は高くなさそうです。

ref

https://www.thingiverse.com/thing:2666420