自作トランシーバー VoBLE小型化(2)

前回設計した基板をElecrowで発注する。線幅は20mil以上、Viaは0.8mmで全然攻めてない。

毎度パネル化していたが、枚数必要ないのでそのまま31x71mmでTO。薄いケースに収めるためElecrow最薄基板厚0.6mmt、HASL LeadFreeで注文

届いた基板。ペラペラ曲がる、薄い。ケースには穴も含めてぴったり。

SMDの実装、配線してテスト。

基板がケースにぴったりすぎるので、コネクタスイッチ類はケースに組み込んでからハンダ付けする。

ケース組み込み完了。電池がほんの少し分厚い。Liバッテリ下のSMDは基板裏面に配置すればよかった。

USB TypeCは5VのみのTypeAケーブルでしか使えないこれを使っていた。プルアップして利用するこっちを使えばどんなケーブルでも充電できたのだが。

2個完成して交信テスト。以前のDIPタイプとも互換。

音声だけでなくモールスに切り替えられるのはよい。

大きさはiPhoneMaxの1/5程度で、携帯よりも手軽という目的は達せたと思う

自作トランシーバーVoBLE 小型化(1)

 前回制作した自作トランシーバーをSMDトワイライトを使って小さくしようと構想中。Li電池、充電回路、スピーカ、アンプと組み合わせてどの程度のケースに収まるのか。今や高機能なスマホというトランシーバーを持ち歩いているのだから、それよりは小型化して、しかもシンプレックスな交信ごっこがしたい。

まずはタカチのCSS755シリーズにターゲットを絞って回路規模や部品を想定してみる。

トワイライトの参考回路図通りのマイクアンプ・LPF。OPアンプは手持ちのSMD版 日清紡NJM2746。386アンプは3.3Vでは動作しなさそうだし外付け部品が大きくなりそうなので、スピーカアンプはD-classアンプPAM8302。充電回路は自作ゲーム機に使ったことのあるMicrochipのMCP73831。3.3Vレギュレータは日清紡の78L33。これはもう少し小さい部品も選べた気がする。

抵抗は1608、コンデンサも大容量を除き1608。半固定抵抗は村田の超小型ポテンショメータ。電源LEDあった方がいいよねとか、充電LEDも欲しいとか。

小型ケースはスイッチ類の大きさに律速される。

・電池はLi充電池。むかし自作ゲーム機に使った582728(400mAh, 27x28mm 5.8mmt)を流用。

・スピーカは秋月のマイクロスピーカ。この際、音質や音量より小型化優先

・充電端子はUSB-C。上下対称でケース加工しやすいという観点から

・マイクは秋月のECM。D6mm, 3.5mmt

・PTTスイッチには当初表面実装タクトスイッチを購入していたが、ケースの高さに対して不足するので普通のタクトスイッチをリード線を調節して使用。あまりコンパクトではない。

・電源と、音声/モールス切り替えスイッチは小型スライドスイッチをリード線を加工して配置

スイッチ類はなんとか入りそうだ。タカチのカタログから最大基板サイズを読み取ってP＆R。結構密にSMD並べたがはんだ付けできるだろうか。。。

elecrow用KiCAD設定

 毎回基板発注する度に忘れて調べなおして結局本家のスペックをよく読むに落ち着くのだが、時間取られるので今回発注を機会に記録しておく。まだ発注結果出てないので間違ってるかもしれない。

①デザインルール

elecrow発注ページ

PCBスペック

2層1oz基板の場合、最小線幅6mil(0.1524mm)、スペース6mil、最小ドリル径0.3mm、リング幅0.15mmから最小ビア径0.6mm、Hole-to-Holeはホールビア間のスペースを意味していて0.15mmのようだ。

しかし推奨は8mil線幅・スペース、hole-to-holeも同様に考えてこんな感じで設定している。

②マイデザインルール

厳しいピッチの配線でも10mil、基本は15mil。電源周りは20/25milを使う。

ビア(スルーホール)は厳しいところは0.6/0.3mmだが、基本的に0.8/0.4mmを使っている。最小DRよりかなり緩くルーティングしているが本当に意味があるのかはわからない。

電源周りのビアはダブルビア等。

線幅、ビアの電流の目安

③V-CUT

本家のV-CUT説明

KiCAD上でEdge.Cutsで書いておいて、ガーバー出力した後にV-CUTのレイヤ(.GKO)にファイル名を変える。V-CUTを挟んだ線同士は0.7mm(1mm厚基板)

本家の説明によればV-CUTをシルクレイヤに明示するようになっているが、こんな感じだろうか。これから発注して確かめる。

Panelize後の最小サイズは8cmx8cmとあるので、足りない場合は捨て基板を設定してV-CUTで切るみたい。1x2にPanelizeして、足りない1cm分を捨て基板にしたつもり。これもこれから発注して確かめる。

④ガーバー出力の設定。PCBエディタのFile->Plotから。

標準でいっぱいレイヤが設定されててまごつくが、2面基板だと必要なのは6レイヤ＋カットのみ。

拡張子が変わるのはドリル.drl => .TXTと、カットレイヤ=>.GKOのみ。

他6レイヤ(上下それぞれのCu/Mask/Silk)は拡張子を大文字に変えて、ヘッダー名をそろえる。KiCAD出力そのままのファイル名でも通るらしいが、一応本家のファイル名指定に従う。

⑤最終確認項目

・Footprintのピン番号と回路図が合ってるか

・ガーバー表示でハンダ載せられるところを確認

・ガーバーF/B印刷してみてパーツと合うか、ハンダ付けする余裕があるか

・JRC(日清紡?)のSMTはDMPというオリジナルパッケージ