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Wednesday, December 18, 2013

Arduino Pro Mini + CP2102 + ATX Power Source Module

I have just tested the combination of modules: Arduino pro mini, CP2102 and Power source module for ATX. I have been busy in doing my work and took full one month to finish it.

CP2102 module and Arduino pro mini is just an out-of-the-box module that costs only $4. My project consumes a lot of energy, so I should control the power from the controller.

作っていた Arduino Pro Mini + CP2102モジュール + ATX電源モジュールのテスト。仕事が忙しくて1か月ぐらいかかってしまった。だけど、後の作業を楽にするためにはここをしっかり作っておく必要があった。
基板全体図。右側からATX電源12V20A入力、上にTLC5940 Daisy Chain.
特に、あまり初心者用のチュートリアルなんかで触れられないのが電源の構成。コントロールするものとの関係を考えて、ラフな組み換えをしても壊れないように、十分な電力を安定して供給できるように、また何か変だなと思ったときは一瞬で電源を切れるように、うまく作る必要がある。

電源基板:電源は価格が安いATX電源をつかう。ATXのコネクタがそのまま使えるようにNew Minifitの対基板コネクタを使っている。TLC5940と基板との電源コネクタは、極性を間違わないように10Aまで流せる日本圧着端子の対基板コネクタを使ってある。TLC5940間は生のターミナルブロックで接続する。

また、TLC5940への電源投入タイミングを間違えるとICが燃えるため、必ず「信号をすべてLOWに落とす->電源をICに投入->オペレーションスタート」となるようにp-channel MOSFETとトランジスタでスイッチをつくり、MCUから電源をコントロールできるようにしてある。また、12VラインをTLC5940のモジュールに間欠的に配るために追加のコネクタも入れられるようになっている。

Arduino Pro MiniとUSB-シリアルを組み合わせることで、ローコスト+プロトタイピング時のモジュール交換性をよくした。MCUが燃えても差し替えればすぐに動く(そうならないようにするのが大事なんだけど)。Arduino Pro Mini($2.68) CP2102($2)なので、大抵のArduinoよりこの組み合わせが安い。どうせシールドを作る手間はあるので、この組み合わせが今のところ一番良いと思われる。

Arduino Pro Miniは安価で、USB-serialの部分をBluetooth-serialにすればソフトウェアを変えることなくインターフェースが変えられる。これは、ほかの無線アプリケーションを作るときに役に立つだろう。

MCUの自作基板にはArduino Pro Mini用のソケット、Outputへのダンピング抵抗モジュールと、いくつかインジケータ用のLEDが入っている。ダンピング抵抗モジュールもソケットで差し替えできるようになっている。20Ωから70Ωぐらいの間で調整できるようになっている。

モジュールは、ジャンクのラワン合板にねじ止めし、合板を本体にボルトで留めてある。見た目が良くない以外はこれでよい。USBケーブルの部分がはずれやすいので何らかの処置をする予定。

ロジックアナライザで確認.
よしうまくいっていったぞ~。

これで、合計10A, サーボを40個、LEDを120個同時にコントロール出来る基板ができた。後はTLC5940のモジュールと、ピクセルモジュールを追加していくことになる。

頑張るぞ。