2015年11月8日日曜日

レーザ加工機の制御基板作製

 
のっけから雑談で申し訳ないですが、今週末の教訓を書いておきたいと思います。

 ハンダ付けする前に部品をよく確認しよう。


いや、きちんと確認しない私も悪いとは思いますが、今回の件に関しては何か悪意に近い作為があるように思われて仕方がありません。
レギュレータとしてよく使われる7805ですが、今回初めて知ったことは、

 7805 と 78L05 と 79L05 はすべてピン配置が違う。

という事実でありました。

7805

78L05


79L05


え~~~っ?ておもいません?

今回制御基板を作るにあたって、いままでそれぞれ別に準備して使っていた12Vのモータ電源と、5Vのロジック電源を一本化しようと思い、12Vをレギュレータで落として5Vを作ろうと思ったのです。
5Vと言えば7805です。はいはい、いっぱい持っております。ということでパーツケースから適当に持ってきてハンダ付けしました。
基板を完成させて接続テストを行いますと、5Vのロジック電源のところに12Vが来ております。
???と思ってあちこちテスタを当てて見ますが、ロジックのどこにも5Vは来ていません。と思ったら、レギュレータがちんちんに熱くなっております。慌てて電源を落として配線を確認しますが、何度見ても間違っていません。
ますます??????となって、しばらく考えて !!! と来ました。まさかと思いながら確認すると、ピン配置が違ってました。おいおい。

いや確かに 7805 で検索して出てきた図を見てさっさとはんだ付けした私は悪いとは思います。が、普通ですよ、7805 と 78L05 のピン配置が違うなんて思いませんよね。

まあいいや。私がわるうござんした、と思いつつ新しいやつと取り替えることに。逆に通電してますから動いたとしても今後に不安が残ります。交換するに限ります。
で、もう一本持ってきてハンダ付けです。GND挟んでINとOUTが逆ですから、前後をひっくり返してつければよろしいのです。

さて、気を取り直して再確認です。
!!!! まだ12V出てますよ。え~~~????。
さて、落ち着いて見直してみます。配線は間違っていません。そんなにハンダごてべったりしてませんから熱で逝ったとも思えません。
これはどこかにポカミスがあるに違いないと思い、電源周り以外の全配線を徹底的に確認します。
.....間違ってないです。絶対に間違ってないです。
狐につままれたような気持ちでしばらくぼーっとして、気分転換に買い物など行ったりしました。

で、帰ってきてもう一度基板を確認します。
...あっさり見つかりました。79L05 がついていました(笑
そう、私はレギュレータは電圧で分類しているのです。5Vの箱というか升の中にはいろんな電流値の5Vのレギュレータが入っているのです。もちろん7805と78L05と79L05は一緒に入っています。で、たまたま手に取ったのが同じパッケージの79L05だったようです。
でもですね、78L05 と 79L05 でたった三本しかないピン配置が違うとは思えないじゃないですか。だってパッケージがおんなじなんですよ。
念のために検索してみました。 はいピン配置が違います。しかも、7805とも78L05とも違います。
これはもう嫌がらせでわざとやっているとしか思えません。

三度目の正直。ルーペで10回 78L05 であることを確認します。
指さし呼称しながらはんだ付けします。グランドヨシ!、INヨシ!OUTヨシ!
はい。あっさり 5V 来ました。

先入観や決めつけで仕事をしてはいけないということを今日ほど思い知った日はないと思います。
仕事じゃないけど。

ということで、やっと本題であります。
いままでずっとブレッドボード上に組まれていた制御回路をちゃんとした基板に移します。ついでにNONSAYAさんに教えてもらったラスタースキャン時の位置ずれ改善の対策も行うつもりです。

100均に売っている5枚100円の100mm角MDF上に作ることにします。基板はAitendoで買った両面ユニバーサル基板を使うことにします。このサイズで200円ですが、ガラエポでしっかりした基板です。


まず、MDFにパラレルコネクタを固定するための治具を作ります。
少しずつ慣れてきている fusion360でパーツを設計して、


3Dプリンタさんで出力します。


このサイズだと2つで10分くらいのものです。


基板上のレイアウトなど検討していると、


いくらも考えないうちにプリントが完了します。


ではまずパラレルポートから作っていきましょう。


横浜基地初のハンダ付け作業であります。ちょっと作業台が狭い。


パラレルポートのしかるべき端子から線を引き出します。


で、プリントしたパーツをねじ止めして、


MDF板にした穴を開けて固定します。ばっちり。


次に基板に取り掛かります。
まず、モータドライバの位置を決めてピンソケットをざっとハンダ付け。


ステッピングモータへ行くハーネス用のコネクタを載せておきます。5ピンコネクタですが、使うのは4本だけ。
5ピンのXHコネクタがたくさんあるのです。昔500個セットとか買っちゃったもので(笑


レギュレータやパスコンを載せていきます。
この時はまだ、レギュレータ交換地獄が待ち構えているなどということはまったく知る由もありません。


美しい裏側の配線。
私の持論として「ユニバーサル基板の裏を見ればその人の性格や人生観までもがわかる」というものがあります。私のきちんとした性格を端的に表す美しい配線です。


裏表をよく見ながらモータドライバモジュールの各端子の配線を進めます。


作業台の上にもう一枚板を置いて作業します。
こうすればハンダの屑も掃除が楽ですし、ドリルで穴加工しても机の天板を傷つけることがありません。


モータ電源線は電流が大きいので太い配線を引き廻します。


裏側の美しい配線。


レーザパワー調整用のVRとテスト照射用のタクトスイッチも基板上に実装します。


VRを基板に抱き着かせるためにドリルで適宜穴を広げます。


その他配線用のコネクタの位置を決めていきます。だんだん混んできました。


レーザをON/OFFする部分はフォトインタラプタでレーザ電源との縁を切ります。万が一レーザ電源から高電圧が回り込んできたときにPCのパラレルポートを保護するためです。
が、PCのパラレルポートの出力はフォトインタラプタのLEDをドライブするほど電流がとれません。ので、C1815を一段かませて電流を稼いでいます。この部分は手を抜かない方がいいと思うのです。


裏側の美し.....くなくなってきました。私の飽きっぽさと詰めの甘さをよく表現している配線であります(笑
集中力が切れてきて「あーもうつながってればなんでもいいや」という心の中がそのまま配線に表れております。何を作っても大体最後はこうなります(笑


例によって配線図も何もなしでいきなり作りますので、途中でやめることができないという大きな問題があります。途中でやめると自分でも何を考えていたのか分からなくなるのです(笑
疲れてきましたが、入力部分のコネクタ実装に進みます。


リミットスイッチ周りの入力を作ります。
ここはロジック電圧の5Vでプルアップしておき、リミットスイッチが動作すると切れるように作っております。
ここに見えるのはプルアップ抵抗。実際は3軸で3個のリミットスイッチがあるだけですが、将来の何らかの拡張のために5つのポートを作っておきます。


実装完了。


うら。もうどうでもいいや(笑


さて、ここからは楽しいコネクタ作りです。
集中してコネクタを作るのは大好きです。心の静寂。自分との対話。完成度の飽くなき追及。


PCとのインタフェース部分。


レーザ加工機側のハーネスもXHコネクタに付け替えます。


出来ました。


こちらも完成。 さあ、テストです。


ここからの1時間ほどの作業内容は諸般の事情により省略させていただきます(怒


さて、テストもスムース(笑)に済みましたので、モータドライバモジュールを乗せます。


アルミのCチャネルを切り出して放熱板にしておきます。この程度じゃ気休めかな。


レーザ加工機と接続して、モータの回転方向、リミットスイッチのピン変更など、MACH3の設定を行っていきます。
設定が済んだらフレームに固定して完成です。


見栄えはダメダメですね。
ブレッドボードに比べると接触不良や予期しないハーネスの抜けなどはなくなると思いますが、汚いことには変わりがないです。


配線全景。 汚い..... まあ、動けばよいのであります。


今回はNONSAYAさんのアドバイスを受けてモータのステップ入力部分に100Ωのダンピング抵抗を入れています。これがほんとにダンピング抵抗として作用しているのかどうかはNONSAYAさんとも議論中ですが、結果としてNONSAYAさんの加工機ではラスター描画の位置ずれが劇的に改善しております。何はともあれ、実績がある改善策はまねしておくのです。

それではお待ちかね、加工テストです。
みら太な日々でテストと言えば登場するのはミクさんであります。
今回はラスタースキャンのテストを行いますので、こちらのミクさんに登場していただくことにします。


描きます。


 す ば ら し い !
劇的に改善しております。左右の縁の部分が真っ直ぐです。全くブレがありません。抵抗一本でこんなにも違うものなんですね。
NONSAYAさんに感謝感謝であります。

これまでにないきれいな出力が出来ました。位置ずれがないとともに、諧調も劇的に改善しています。
これもまた素晴らしい。
ここまできれいに諧調が出るのであれば、これまでほぼ諦めていた写真の出力がついに出来そうです。


本日はここでタイムリミットです。
ですが、これは今後に期待大ですです。ここまでラスターが向上すればもう商用機に負けないような気がします。来週はアクリルへの写真描画に挑戦してみたいと思います。

いや全く大きな進歩でした。NONSAYAさん、改めてありがとうございました。

2 件のコメント:

  1. 7805と78L05のピン配置で勘違いするのはあるあるネタの一つだよね

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    1. なむやんさん
      これってあるあるネタなんですね.....そうじゃないかと思っておりましたが、やはり。

      それにしてもひどいと思いませんか?
      パターン引き廻すのが楽になるようにいくつか足の出し方に種類があるのかもしれませんが、いやそれにしても....

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