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Wednesday, December 18, 2013

TLC5940電源モジュール付き自作基板:4サーボ,24LED.

製作中の作品につかうTLC5940の基板です。
 
全体図
 
概要
  1. TLC5940用にマイコンからの信号を7本入力、出力で、シリアル接続可能。機能はSparkfun から出ているボードとほぼ同じで、サイズは大きいものの、IC交換、ノイズ対策、電源周りの機能強化等を行っています。
  2. これを10個つなげてサーボを 40個、LEDを120個、ひとつのマイコンから安定してコントロールすることが可能です。
  3. 三軸切削機のみで30セットの基板を製作
  4. ICが交換できるように下駄
  5. SOUT にローパスフィルタをはさんで、TLC5940 のSPIタイミングの不具合?を解消。
  6. 1つあたり部品代は300円程度(DC/DCモジュールが100円、ICが80円)。もっと安いICを使えば200円程度には抑えられます。
  7. 入力電源は 8-30V で、定格2A, 瞬時3Aまで出力可能。これによりベース電線に流れる電流量が減り、ノイズによる誤作動が少なくなる。
  8. ターミナルブロック電源の入力と出力
  9. サーボ4つ、LED12*2個をコントロール。一つの出力につきLED2つ(20mA*2) PWM制御可能。
  10. 部品はほぼ Aliexpress.com から入手

 

信号用のコネクタはdupont社の2.54mmピッチコネクタ.
信頼性のあるコネクタとケーブルを大量に作るのはしんどいので,10cmでコネクタ作成済みのものを買いました.
たしか200本で8$かそこら.
抜け防止のもっとちゃんとしたケーブルをつくろうと思うと、業者に頼む必要があります。
このタイプのケーブルはある程度抜ける危険はありますが、大量に安く手に入るのが特徴。

電源は1.25スケアのスピーカーケーブル(太い)をターミナルブロックでつないでいます.
極性間違いを考えると,ちゃんとハウジングのあるコネクタを作るべきでした.
電源ラインは完全にシリアルではなく、GNDを分配することでノイズを減らします。
サーボの3pinと,RGB LED4pinコネクタ.
RGB LEDのエナメル線を直接コネクタにつないでいます.
グルーガンののりなどで干渉する可能性があるため,少し間を離してつくってあります.

TLC5940から16channel出ている.抵抗はサーボ用のプルアップレジスタ.

$1で買えるDC/DCコンバーター.LM2596モジュール.
ダイオードやキャパシタ,インダクタなどが全てついてこの値段
右側に見える可変抵抗で電圧を調整するタイプのドロップダウンレギュレータ.
この後、入力側の+にインダクタをひとつはさみました。これでグラウンドへ回るノイズを減らすことが出来ます。

このモジュールはかなり一般的に使われているらしく、かなり価格が安い。
これで6.0Vまで落とし,TLC5940のシンクにはサーボ,LEDを通じて入力.
ICにはさらに5.0Vの三端子レギュレータで電流制限をしています.
これはTLC5940のbrown outを遅らせる目的.
電流制限をすると,過電流状態(と勝手に呼んでいますが)になっても30秒ぐらいは耐えます.
シングルサイドの基板なので,ジャンパーピンがいくつか.
抵抗はたしか870Ω程度でDot Correctionをめいっぱいにすると40mAぐらい流れます.
これを抵抗で分流して二つのLEDに流しています.
LEDのタイプは迷った挙句,20mAタイプのものを二つ使うことにしました.(0.1-0.2W)

最も安価なTLC5940N. 12bit PWMコントローラー.
最近は16bit のものも安いようなので,次作るときは少なくともサーボ用には
それを使うつもりです.
LM2596は2Aが上限なので,サーボ4つ,LED24個でちょうどいい具合です.
テキサスインスツルメンツのマーク
試作段階で50個以上は壊しました.
ちなみにひとつ1$程度.
僕が無知だったせいもありますが,ネット上を見るとたくさん壊した挙句これを使うのを諦めている人も多いようです.
代替品のICはあるので,今度はそれも試してみようと思っています.
おまけ:中国から買ったハンダ.安かったです.
20Wではうまく溶けないので40Wで使っている.
100円ショップで買ったハンダの方が使いやすかった.鉛が少ないのだろうか.
適当につくったLEDモジュール.これ以外の写真はこれを照明にとっています.
急場でつけた三端子レギュレータ.

コンデンサも適当.
かなり深くほってあります.

ちょっと特殊な取り方をして,溝の形を見てみました.
V字カッターの先端は0.1mm程度なのですが,明らかにそれより大きくずれているようです.
CNCのスピンドルのシャンク径が6mmで,アダプタで3.175にしているのですが,
そのせいで軸がずれているのかもしれません.