C基板用アクリル板

秋月のユニバーサル基板はサイズごとに名前がついてシリーズ化されてます。

そのうち、C基板はサイズが手頃なので、よく使います。少し前に基板にフィットするサイズのアクリル板が発売されていたので、使ってみました。

バラックなのに、いい感じに見えますｗ

これは空気質（TVOC：総揮発性有機化合物）とCO2濃度センサーのCCS811と0.96インチOLEDをESP32 Dev Kitで制御しているものです。友達に頼まれて作りました。

CO2、締め切って眠り、起床一番での数値は4000ppmを越えていました。あまり風がないせいか換気してもせいぜい1000ppm程度。屋外に出ても同程度でした。その後風向きが変わって大気レベルに近い450ppmまで下がりました。

前にも書きましたけど…換気は大事っすね…。

あと、当たり前ですがガス排気筒の近くは恐ろしい値になりますｗ

LTEモジュールでえらい目に会った

■トラブル発生■

「SIM7500JE-B2BというLTEモジュールをマイコンと接続する基板作って」という依頼を受けて試作したのですが…いやー苦労しました。

触ったことがないモジュールなので、仕様書の推奨回路の通りで作ってみたのですが…動きません。Power Key信号を送ると起動するんですが、シリアルに"AT\r\n"を送ってもOKが帰ってきません。

SIM7500JEのロジック回路は1.8V、マイコンは5Vなのでレベルシフタが必要です。レベルシフタにはTIのTXB0108RGYRが推奨されていたので、5Vでも対応可能なことを確認した上で使用しました。

信号を見ると、SIM7500JEからのLOW出力が0.4Vぐらいあります。Vthとしては微妙ってか、TXB0108RGYR的にはNG。仕様書には入力側のVL/VHは書いてあるんですが、出力については書いてないんですよね…。

■対策1-トランジスタレベルシフト回路■

結局、SIM7500JEからの出力には、昔からあるトランジスタ1個の非反転レベルシフト回路で処理しました。Arduinoで動作確認OK。

…まぁ、これで終われば半日仕事だったんですが、この後、ちょっと特殊なマイコンを使ったら動作せず。

■対策2-トランジスタとインバーター■

結局、昔からあるトランジスタ1個の反転型レベルシフト回路で1.8 → 5.0vに変換してから、インバーターで反転しなおして、Arduinoでも特殊マイコンでもOKになりました。作業時間合計11時間…バイトなので残業代でませんｗ

■教訓■

1. 仕様書にVL, VHなどのごく基本的な資料すら乗っていないチップは使わない。
2. 推奨回路など寸毫たりとも信じてはならない。そもそも双方向のレベルシフト回路いらねえじゃん、って話。
3. 「テストポイントを用意しておくかな…でも、こんな基本的な信号で問題は出ないだろう」という判断は甘い。常に甘い。試作は全ラインを引っ張り出すぐらいの勢いが必要。でないと以下のような苦労をします（笑）。

■作業風景■

プリント基板のTxラインをUSB顕微鏡で見ながらデザインナイフでカットして、同じく顕微鏡を見ながら0.5mmピッチのコネクタからスズメッキ線で引き出しました。USB顕微鏡を買ったばかりの頃に試してみたらぜんぜんうまく出来なくて諦めていたのですが、最近背に腹は代えられぬ事態が多く、使っていたら馴れてきました。

やっぱり人間必要に迫られると適応するものです。

コツは、

1. USB顕微鏡だと立体感がなくて上下方向の動きはよくわからないので…まず裸眼で基板近くまでコテ先やカッターを移動し、それから拡大された画面を見ながら作業する。
2. USB顕微鏡が動かないように机にしっかり固定する
3. 顕微鏡のステージに小指を置いて作業する

って感じでしょうか。0603（mm）のチップコンデンサなどで練習するとよろしいです。

また、写真のようなハンダ付けでは、

1. コテがあたったら溶けてしまいそうな部品にカプトンテープを貼って保護する。その際、テープをピッタリと密着させるのではなく、熱が伝わらないように隙間を開けつつ何枚か貼ること。カプトンテープは熱伝導率が高いのでぴったり貼ると中の物を保護できません。
2. マスキングテープで誤差0.5mmぐらいの位置にスズメッキ線を仮止めする。基板のパターンとマスクに段差があるので、この段階でピッタリの位置に置くのは難しいです。なので、あくまで仮止め。 
3. USB顕微鏡をみながらピンセットで正しい位置に完全に合わせてから、マスキングテープをしっかり貼る。最後の0.1mm以下の調整は、スズメッキ線に直接さわるよりスズメッキ線の横からマスキングテープを押さえて調整する方が良いです。 
4. USB顕微鏡をみながらハンダ付け箇所にクリームハンダを塗る。普段使っているシリンジだと針が太い/細い針だとクリームが出てこないので、マイナスのマイクロドライバーの先にちょこっとつけてから、左にドライバー、右手にピンセットを持って、蟹が食事をするような気分で目的の箇所にハンダを置きます。 
5. あとはハンダゴテを目的の箇所に当てるだけ 

です。

【追記】カプトンテープはぴったり貼らないでふわっと隙間をもたせて何枚か貼ると良いとのアドバイスをいただき、記事に反映させました。ご教示いただきありがとうございますm(_ _)m【追記終わり】

島津とかモノタロウの立体顕微鏡試してみたいんですが、お試しで買って失敗したらかなり辛いお値段。私が買えるような安いやつはレンタルなんてやってないですし。お友達の歯科技工士さんは「工場落ちのニコンの中古最高」って言ってました。

うーん。でも買うんだろうなぁ…きっと…。

小手先クリーナーを掃除した衝撃映像がこちらです

4年分ぐらいでしょうか。こういう鉛を再利用してくれるところはないだろか。

でも純度低いしなぁ…。

ESP32 LEDCのちょっとめんどくさい話

ledcはESP32のLED用高精度PWM機能です。通常のPWMだけでなく、ledc_set_fade_with_timeとledc_fade_startを使えば自動的に指定秒数でfadeしてくれて大変便利。

使い方はだいたいこんな感じです。

	// こんな感じでパラメータを設定して
	//
	ledc_channel_config_t ledc_channel[LEDC_TEST_CH_NUM] = {
	{
	.channel = LEDC_CHANNEL_0,
	.duty = 0,
	.gpio_num = LED_GPIO_Red,
	.speed_mode = LEDC_HIGH_SPEED_MODE,
	.timer_sel = LEDC_TIMER_0
	},
	{
	.channel = LEDC_CHANNEL_1,
	.duty = 0,
	.gpio_num = LED_GPIO_Green,
	.speed_mode = LEDC_HIGH_SPEED_MODE,
	.timer_sel = LEDC_TIMER_0
	},
	{
	.channel = LEDC_CHANNEL_2,
	.duty = 0,
	.gpio_num = LED_GPIO_Blue,
	.speed_mode = LEDC_HIGH_SPEED_MODE,
	.timer_sel = LEDC_TIMER_0
	}
	};
	// こんな初期化ルーチンを呼び出して、
	//
	void init_ledc(ledc_channel_config_t *ledc_channel) {
	int ch;
	ledc_timer_config_t ledc_timer = {
	.duty_resolution = LEDC_TIMER_10_BIT, // resolution of PWM duty
	.freq_hz = 5000, // frequency of PWM signal
	.speed_mode = LEDC_HIGH_SPEED_MODE, // timer mode
	.timer_num = LEDC_TIMER_0 // timer index
	};
	ledc_timer_config(&ledc_timer);
	for (ch = 0; ch < LEDC_TEST_CH_NUM; ch++) {
	ledc_channel_config(&ledc_channel[ch]);
	}
	ledc_fade_func_install(0);
	}
	以上で準備OK、あとはdutyに変化後の値、BlinkDurationに変化秒数を設定すれば、勝手に変化してくれます。
	for (int ch = 0; ch < LEDC_TEST_CH_NUM; ch++) {
	ledc_set_fade_with_time(ledc_channel[ch].speed_mode,
	ledc_channel[ch].channel, duty, BlinkDuration);
	ledc_fade_start(ledc_channel[ch].speed_mode,
	ledc_channel[ch].channel, LEDC_FADE_NO_WAIT);
	}

view raw esp32_ledc_fade_sample.c hosted with ❤ by GitHub

なのですが、逆論理のLED（HIGHで消灯、LOWで点灯する回路）でちょっとハマりました。

通常消灯は

    ledc_set_duty(ledc_channel[ch].speed_mode, ledc_channel[ch].channel, 0);
    ledc_update_duty(ledc_channel[ch].speed_mode, ledc_channel[ch].channel);

で良いのですが、逆なので、

    ledc_set_duty(ledc_channel[ch].speed_mode, ledc_channel[ch].channel, 1023);
    ledc_update_duty(ledc_channel[ch].speed_mode, ledc_channel[ch].channel);

と書いてみたらほんのり点灯してます。細い細いパルスが出てるのですね。

1023を1024に書き換えたら治りました。

じゃあ、ってんで、fadeを

    ledc_set_fade_with_time(ledc_channel[ch].speed_mode,
                                ledc_channel[ch].channel, 1024, BlinkDuration);
    ledc_fade_start(ledc_channel[ch].speed_mode,
                                ledc_channel[ch].channel, LEDC_FADE_NO_WAIT);

にしてみたら…StackOverflowくらいましたｗ　【追記2018年9月7日：esp-idf 3.2では治っています。1024でもエラーにならずきっちり消灯します！】

しょうがないので、fadeは1023を使いましたけども…細いパルスが残っているのか完全には消えてくれません。演出で処理しますけども…やぁねぇ。

写真は、Kickstarterで入手したハンダ付け作業治具PCBite 2.0を使って基板を空中に浮かせている図。さすがに製品を晒すわけにはいかないのでダミーです。ケースなしでテストしているとショートの危険性があるけど、テープで止めたり剥がしたりするのも煩雑…ってんで、基板の端をバネ付きのクリップで挟んで磁石で灰皿に張り付いています。とても便利です。

クリップだけ追加注文しておけばよかったなぁ。SwitchScienceさんで扱ってくれないからし。

空気質＋CO2センサー CCS811

空気質センサーとOLEDをESP32に接続し、Ambientで可視化しました。

Strawberry LinuxさんのCCS811モジュールとAdafruitさんのライブラリで何事もなく動作します。Adafruitさん、今度買うからね（AdaとSparkfunさんには購入ノルマを設定して時々お布施しています）。

ただ、ハマりポイントがいくつか。

1. 電源、I2Cの他にReset（VDDへ）とWake（GNDへ）も接続しよう
2. 基板裏のアドレス選択ジャンパをハンダ付けしよう（0 : 0x5A）
3. I2CはGPIO21（SDA）とGPIO22（SCL）

これでサンプルコードは動きます。

さらに、OLEDに値を表示するようにしてみました。OLEDライブラリもCCS811ライブラリも初期化でWire.begin()呼んだりするので、初期化の順番が違うとCCS811がヘソを曲げます。この複数のライブラリが勝手にWire.begin呼び出す問題、なんとかならんですかね。どうせWireはオブジェクト一個なので、ライブラリを使うユーザが自主的に初期化すべし、の方がありがたいのですが…初心者保護でしょうがないのかなぁ…。

で、とりあえずCCS811から読んだ値をOLEDに表示できるようになった…と思ったら、途中で動作が不安定に。CCS811から値が返らなくなり、電源を切るかCCS811のRESET端子を一度GNDに落とさないと動いてくれません。I2Cの処理が干渉しているようで、それぞれの通信後にdelayを入れたら安定して動作するようになりました。あるある。

ついでにAmbientにデータを上げるようにしました。Ambientホント楽。

化学物質過敏症で困っている方に貸し出してしまったので写真はありません。いやー、歩きながらディスプレイ見ていると、時々すっごい値が出てきますね。ちょっと窓を閉めているとあっという間に1000ppmに達します。近くに手を置いただけで600ppmになったり。人間がどれだけ二酸化炭素を噴出しているかがわかります。

TVOCの最高値はとある喫煙室で、6000ppbを記録しました。おおおおお。

ってことで、ソースです。

	//
	// Sensor
	#include "Adafruit_CCS811.h"
	Adafruit_CCS811 ccs;
	//
	// WiFi
	#include <WiFi.h>
	#include <WiFiClient.h>
	#include <Ambient.h>
	char *ssid;
	const char *ssid1 = "<ssid1>";
	const char *pass1 = "<pass1>";
	const char *ssid2 = "<ssid2>";
	const char *pass2 = "<pass2>";
	WiFiClient client;
	Ambient ambient;
	unsigned int channelId = <ch number>;
	const char* writeKey = "<ambient write api key>";
	void connect() {
	Serial.print("WiFi Connectiong");
	ssid = (char *)ssid1;
	WiFi.begin(ssid, pass1);
	int cnt = 0;
	while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
	Serial.print(".");
	delay(500); // 0.5秒
	if (++cnt == 10) {
	WiFi.disconnect();
	Serial.print("|");
	delay(500);
	ssid = (char *)ssid2;
	WiFi.begin(ssid, pass2);
	}
	if (cnt > 20) {
	break;
	}
	}
	Serial.println("");
	}
	//
	// 時間
	#include <Time.h>
	#include <TimeLib.h>
	//
	// OLED
	//
	#include "SSD1306.h"
	SSD1306 display(0x3c, 21, 22);
	//
	// Setup
	//
	void setup() {
	//
	// Serial
	Serial.begin(115200);
	//
	// OLED
	display.init();
	display.flipScreenVertically();
	display.displayOn();
	display.clear();
	display.setFont(ArialMT_Plain_16);
	display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_RIGHT);
	display.drawString(0, 32, "Hello");
	display.display();
	delay(100);
	//
	// CCS881
	//
	int ccsReady = true;
	// 設定パラメータをセット
	if (!ccs.begin()) {
	Serial.println("Failed to start sensor! Please check your wiring.");
	ccsReady = false;
	}
	//
	// WiFi
	//
	// 接続＆接続確認
	connect();
	ambient.begin(channelId, writeKey, &client);
	//
	// show status
	showStatus(ccsReady);
	display.display();
	}
	//
	// メインループ
	//
	int prevMinute = minute();
	void loop() {
	int ccsReady = false;
	if (ccs.available()) {
	float temp = ccs.calculateTemperature();
	if (!ccs.readData()) {
	ccsReady = true;
	//
	// 文字列へ変換
	char tBuf[10], cBuf[10], vBuf[10];
	dtostrf(temp, 7, 2, tBuf);
	dtostrf(ccs.geteCO2(), 7, 2, cBuf);
	dtostrf(ccs.getTVOC(), 7, 2, vBuf);
	// シリアルに出力
	Serial.print("Temperature: ");
	Serial.print(tBuf);
	Serial.println(" degrees C");
	Serial.print(" CO2: ");
	Serial.print(cBuf);
	Serial.println(" ppm");
	Serial.print(" TVOC: ");
	Serial.print(vBuf);
	Serial.println(" ppb");
	Serial.println();
	//
	// OLEDへ表示
	delay(10);
	display.clear();
	display.setFont(ArialMT_Plain_10);
	display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_LEFT);
	display.drawString(16, 16, "Sen temp");
	display.drawString(16, 32, "Value1");
	display.drawString(16, 48, "Value2");
	display.setFont(ArialMT_Plain_16);
	display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_RIGHT);
	display.drawString(127, 16, tBuf);
	display.drawString(127, 32, cBuf);
	display.drawString(127, 48, vBuf);
	// 1分ごとにThingSpeakへ送出
	if (prevMinute != minute()) {
	if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
	ambient.set(1, tBuf);
	ambient.set(2, cBuf);
	ambient.set(3, vBuf);
	ambient.send();
	} else {
	connect();
	}
	}
	} else {
	Serial.println("ccs read fail");
	}
	showStatus(ccsReady);
	display.display();
	} else {
	Serial.println("css not ready");
	}
	delay(200);
	}
	void showStatus(int inCssReady) {
	char buf[20];
	display.setFont(ArialMT_Plain_10);
	display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_LEFT);
	sprintf(buf, "%s:%s", ssid, WiFi.status() == WL_CONNECTED ? "OK" : "NG");
	display.drawString( 0, 0, buf);
	display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_RIGHT);
	sprintf(buf, "CSS:%s", inCssReady == true ? "OK" : "NG");
	display.drawString(127, 0, buf);
	}

view raw CCS881_OLED_Ambient.ino hosted with ❤ by GitHub

安いお絵かきタブレットと思いきや

ebayで2000円ぐらいでdrawing tabletが出てまして。

2000円なら、最悪落書き用にでも使えりゃいいや、って買ってみたんすよ。

…LEDライトボックスでした。上の広告写真だとわからないけど、こっち（下）をよく見ると紙をクリップで止めているよね。あははははははははは。