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PCBWayから電池2,3本で動作するESP32-DevKitC基板が届きました!早速実装&リフロー

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発注していた基板が、たった6日でPCBWayから届きました!速いですねPCBWay。

今回は端面スルーホールという製造方法をお願いしていました。さてどう仕上がっているのでしょうか。

注文した時の記事はこちらです。

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基板をチェック

今回、基板は10枚注文したのですが、届いたのは13枚でした。ラッキーです。

こちらが端面スルーホールです。スルーホールをルーターでカットして、スルーホールが剥き出しになっています。この基板を表面実装部品のように、基板に実装できるようにするために、この仕組みにしました。きれいにできていますね。過去に、安い中国の基板屋さんで端面スルーホールを作った時は、カットがきれいに行われておらず、スルーホールの残りカスがそのまま残っていました。PCBWay GoodJobです。

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はんだペーストの印刷

それでは、正常に動作するか、2つだけ実装してテストをしてみたいと思います。まずは段ボールに基板を載せます。

ステンシルを載せて、画鋲で位置決めします。画鋲での位置決めの方法は、こちらの記事をご覧ください。とても便利ですよ。

画鋲によってステンシルの位置合わせがぴったりできています。ステンシルの製造精度も素晴らしいですね。

私は低温鉛フリーはんだペーストCHIPQUIKのTS391LT50を使っています。リフローの温度が低いので短時間にリフローができてしまいます。

はんだペーストをクレジットカードのようなプラスチップのカードで印刷していきます。

きれいにはんだペーストが印刷できました。

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部品の実装

部品を実装します。私はピンセットではなく、電動バキュームピック(吸着ピンセット)HAKKO 394を使っています。

掃除機のように部品の上部から吸着します。ボタンを離すと部品も離れます。

テープから直接吸着することで、極性のある部品を、必ず同じ向きで吸着させることができます。ダイオードやトランジスタなど、極性のある部品の向きを合わせる必要がなく、実装がとても高速化できます。

チップ部品のノズルにはこれを使っています。

kohacraftのshop
バキュームピック用ノズル2種類セット 580円(税込) HAKKO 394 バキュームピックに接続して使えるノズルです。ノズルが曲がっているので、実装がしやすくなっています。 2種類のノズルサイズのセットとなっています。 🔹水色ノズル・入数  3個・主に0603(1608M)サイズより大きいチップ部品に適しています・0...

純正よりも、ノズルが短く位置決めがしやすいです。1608M用は純正よりもノズルが少し太いので吸着力も高く、吸着できずにイライラすることもありません。

コンデンサは、吸盤で吸着します。

全て実装が終わりました。今回は全て吸着ピンセットで実装できました。

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リフロー

熱風で加熱するコンベクションオーブン テスコム TSF601を使っています。

テスコムTSF601は、加熱の途中でも設定温度を変更できるので、はんだペーストの温度プロファイルに合わせで、温度を調整することができます。

10分弱でリフローが完了しました。

電池2,3本で動作するESP32-DevKitC基板が2つできました。

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改修

実はこの基板、配線にミスがありました。発注してすぐに気付いて、PCBWayにメッセージを送ったのですが、気付かれるが遅く、手遅れになっていました。発注後は、データの差し替えはできないと思った方がいいですね。

電源OR ICのCEの極性をHighとLowを間違えてしまっていました。仕方ないので、パターンカットと、はんだを使ってのショートを行います。

新ためて、電池2,3本で動作するESP32-DevKitCモジュールが2つ完成しました。

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テスト

DCDCは動作するか

DCDC ICの規格通り、3.3Vが生成されています。

何Vまで動作するか

マイコンがブラウンアウトリセット(低電圧異常リセット)するまで、安定化電源の電圧を下げていきます。

オシロスコープの青色がHighの時は、プログラムがWiFiに接続している最中であることを示しています。WiFiに接続する際に、ESP32は大量の電流を消費し、電圧が低下してしまいます。黄色が3.3VのESP32の電源電圧を示しており、ちょこっと電源電圧が3Vを下回っているのが見えます。

実験の結果、安定化電源の電圧が2.1Vまでは、正常に動作することがわかりました。過去のバラックでの実験では2.7V程度だったので、基板化したことで配線のインピーダンスが下がり、より低電圧でもDCDCコンバータとコンデンサで頑張って動作してくれることがわかりました。

電池の場合には、電池の内部抵抗によって、ここまで低い電圧までは動作しないかもしれませんが、電池寿命を伸ばすことができたのではないでしょうか。

DeepSleep中の消費電流

DeepSleep中の消費電流を測定してみました。約60uAでした。DCDCコンバータとUSBシリアルICも消費してこの値は、なかなか低いのではないでしょうか。

Hello World

USBをパソコンに接続して、Arduinoでプログラムが書き込めるかチェックします。無事プログラムが書きこめて、シリアルモニターに「Hello World」が表示されました。マイコンとしての動作も確認できました。

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電池2,3本で動作するESP32-DevKitCが完成!!

無事に、電池2,3本で動作するESP32-DevKitCモジュールが完成しました。正常に動作することがわかったので、ちょこっと量産するのと、メールでお知らせしてくれる郵便受けのESP32との置き換えをしたいと思います。

電池2,3本で動作するESP32-DevKitC互換機ができました👇👇!!
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