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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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