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表面実装部品をリフローした電子ペーパー制御基板の動作チェックをしました

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先日はPCBWayから届いた基板に、表面実装部品を実装しリフローしました。

今回は、この基板が正常に動作するか、動作チェックを行います。

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捨て基板の分離

メインの基板の周辺の捨て基板を分離します。今回のミシン目はドリル径0.3mmでピッチを0.635mmにしてみました。今回のミシン目は、部品を実装するには程よい強度があり、分離するときはサクッと折れました。

結構、いい感じにミシン目ができたのではないでしょうか。次回からこの設定でミシン目を設計したいと思います。

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各種プログラムの書き込み

スモークテスト

最初の電源投入です。これが毎回、壊れやしないかって、怖いんですよ。

私は何かあった時に、すぐにUSBの電源を切れるように、スイッチ付きのUSBハブを使っています。

また、電流計も接続して異常電流が流れないかチェックもしています。

今回は、100mA程度と全然正常な電流でした。

電源投入は大丈夫だったので、次は、基板に搭載されたCPLDとESP32へそれぞれプログラムを書き込んでいきたいと思います。

MAX V CPLDへの書き込み

テストプローブの用意

基板にはJTAGのパッドは用意してありますが、コネクタは実装していません。そこで、USB BlasterのメスのコネクタにP75-E2というテストピンを装着して、ピンを押し当ててプログラムを書き込むことにします。

このテストピンを、Aliexpressで買った


100pcs Test Probe Pogo Pin R75-3W Cusp Spear Gold Plated For Test Tools

R75-3Wというソケットに刺仕込むと、上記の写真のテストピンのように、JTAGのメスのソケットにテストピンが直接挿せるようになります。

上記の2つの組み合わせは、テストプローブとしてとても重宝しています。

Quartus Prime

Quartus Prime Liteのprogramerで、まずはJTAG上にCPLDが認識されるか確認します。

無事、JTAG上にMAX V CPLDが接続されているのが確認できました。

それではCPLDに電子ペーパー制御のためのプログラムを書き込みます。

無事、プログラムが書き込めました。

EPS32への書き込み

続いて、Arduino IDEからアニメーションのテストプログラムを書き込みます。こちらも正常に書き込めました。

SDカードから画像を読み込んで、電子ペーパーに愛犬エヴァちゃんが近づいてくるアニメーションが表示されました。電子ペーパー基板、無事動作しました。

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もう一枚の基板が動作しない

この電子ペーパーの制御基板は2枚部品を実装しました。1枚は先ほどのように正常に動作したのですが、2枚目はDCDCコンバータをONするとICが熱くなってしまい、電圧も生成されませんでした。

DCDCコンバータIC周辺の部品のはんだを再加熱したり、はんだを付け直したりしてみたのですが、改善しないので、DCDCコンバータICを交換してみることにしました。

DCDCコンバータICを交換

ここで役に立つのが、ホットエアーガンです。

これでICだけを加熱することで、ピンセットで簡単に取り外すことができました。風量が強いと周辺の部品が吹っ飛んでしまうので、ボリュームを3くらいにして弱い熱風でICを加熱します。

余分なはんだをはんだ吸い取り線で吸い取ってから、はんだペーストをちょっとだけ載せて、新しいDCDCコンバータICを載せ位置合わせします。そして、ホットエアーガンで再び加熱。

なかなか綺麗に実装できました。

動作テスト

DCDCコンバータが正常に動作し、エヴァちゃんのアニメーションが表示されました。

背面パッド付きのQFPパッケージですが、ホットエアーガンのおかげで無事交換して、正常動作するようになりました。

結構おすすめの機材です。

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回路にバグ

DCDCコンバータが動作し、電子ペーパーの各種電源が正常値になると、DCDCコンバータICからPOWER GOODの信号が出力されます。この信号を利用してLEDを光らせようと、回路を用意したのですが、論理が反対になってしまいました。

POWER GOODの状態でLEDが消灯、POWER GOODでない状態で点灯になってしまいました。

あー。

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電子ペーパー制御基板動作チェックOK

ちょっと問題もありましたが、電子ペーパー制御基板の動作確認が完了しました。基板はPCBWayで作りました。

電子ペーパーは、これからプログラムを作っていきたいと思います。GPSを利用した時計とか作ってみようと思っています。

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