2016年11月9日水曜日

はじめてのユニバーサル基板入門

概要

初めてにしては難しい回路に挑んだと自分では思うのですが、過去に ESP-WROOM-02 を使ってエアコンを制御できるデバイスを作成しました
今回はこれをユニバーサル基板化してみました

環境

  • ハンダ: 白光 半田ゴテ レッド 40W No.502
  • ESP-WROOM-02
  • 抵抗 47kΩ x 2
  • 抵抗 470kΩ x 2
  • タクトスイッチ x 2
  • 赤外線 LED
  • NPN トランジスタ
  • メスピンソケット x 2
  • ユニバーサル基板 47x36mm

完成図

いきなりですが完成図は以下のような感じです
電源は ESP-WROOM-02 の microUSB を使って取るようにしています
これでだいたい 2 時間ほどかかりました


first_universal_board1.jpg


first_universal_board2.jpg

合体版
first_universal_board3.jpg

手順

簡単に自分がやった手順を記載しておきます
おそらく「これが一番いい」みたいな手順はなく自分が好きなようにやったらいいという感じだと思うので参考程度に見てもらえればと思います

1 各種部品を配置する

ユニバーサル基板上に部品を配置します
ハンダ付けするほうに足が飛び出すので、部品をハンダしやすいように足を折り曲げて固定します
今回は、写真の表にあるように部品を配置しました

でここが一番のポイントだと思います
この部品の配置は正直「センス」だと思います
自分も間隔で固定しました
その後ハンダ作業に入るのですが、部品の配置が悪いと今回の自分のように裏面がスパゲッティ状態になってしまいます
なので、センスではありますがちゃんと回路図を作成してなるべくジャンパ線が交差しないように部品を配置するほうがキレイになるしハンダ付けもしやすくなると思います

2 部品をとりあえずハンダ付けする

部品を固定するために先に部品のハンダ付けを行いました
折り曲げた足の部分にハンダ付けをしていきます
あまった足の部分はとりあえず残しておくと良いと思います
この後ジャンパ線を使って配線していくのですが、例えば隣のスルーホールに伸ばしたいときには余った足を使ってハンダすることができるので、ジャンパ線の節約にもなります

3 配線していく

今回はスズメッキ線と耐熱電子ワイヤーを使って配線していきました
まっすぐな部分はスズメッキ線を使い、交差する部分は耐熱電子ワイヤーを使いました
これも特に順番はないですが、今回であればタクトスイッチの配線をしてから、赤外線 LED の配線をしました
理由は単純にやりやすかったからです
もう少し言うとブレッドボード上での配線をより頭で理解しているほうがタクトスイッチだったので、そちらから行いました

配線するときに 1 つのスルーホールに 2, 3 つの線をハンダするケースが多々ありました
それが結構難しくハンダを当てると元あった部品が外れてしまったり、つけたい部品から手を離すと外れてしまったりと大変でした
片手にハンダごてを持ってもう片方にハンダを持ってやっていたので、ハンダ付けしたい部品を固定化できないとハンダ付けが難しかったです
うまく固定化できない場合は、一旦ハンダごて部品を抑えてからハンダをあててやったりしていたのですが、当てすぎて回りの部品のハンダまで溶かしたり、焦げたりしたのでやはり固定化できていないと辛いと思います

4 テストする

実際にちゃんと配線できているか確認します
全部配線できたあとに ESP-WROOM-02 にスケッチを書き込んでテストするのも良いですが、自分はタクトスイッチの配線ができた段階で一旦テストを行いました
そして、タクトスイッチの動作確認ができたあとで、赤外線 LED の配線をしてその後両方合わせたテストを行いました
状況によっては、配線 -> テスト -> 配線 -> テストみたいなことができない場合もあるかもしれませんが、できれば小さい回路ができたら一旦その回路のテストをしたほうが配線ミスにも早く気付けるので修正する箇所が小さくて済むと思います

感想とか Tips

実際やってみた感想ですがユニバーサル基板化してよかったかなと思います

そもそもユニバーサル基板化した理由なのですが、一番の理由は「勉強したかった、やってみたかった」という好奇心的な理由です
あとは小型化したかったというものあります
ブレッドボードを使うとどうしてもブレッドボードの大きさ以上は小さくできないので無駄なスペースが出来がちです
ユニバーサル基板だと自分の好きな大きさで配線できるので、小型化することができます

技術的な理由もあります
実はこのリモコンデバイス自体自宅で常設して使っていました
常設しているのにブレッドボードやワイヤジャンパを使っていたので、他の検証のときにそこで使っているパーツが使えないという状況が発生していました
なので、ユニバーサル基板化してパーツを検証に使えるようにしたかったというのも理由の一つです
あとは、ブレッドボード上の配線だとたまにパーツが外れてしまうので、それを修正するのが面倒だということもあったので、ユニバーサル基板化してハンダ付けすることで部品を取れなくしたという理由もあります

やった後で「こうしたほうが良かった」という点ですが、一番は部品の置き場所かなと思います
特にタクトスイッチの場所を変えたかったです
冒頭に完成図がありますが、よく見ると合体版でタクトスイッチが ESP-WROOM-02 の下に隠れてしまっているのがわかります
隠れている方のスイッチはエアコンを付ける方のスイッチになります
押せないことはないですが、非常に押しづらいので、タクトスイッチの場所は申し少し考えてから配線したかったと思います

あとは見えないですが、やっぱり裏側はキレイに配線したかったなと思います
耐熱電子ワイヤーがあったので、交差しまくりでも問題なかったのですが、できればスズメッキ線だけで配線したほうが、かさ張らないしキレイに見えるしよかったかなと思います

今回のユニバーサル基板には固定用の穴が 2 箇所ありました
この後はこの穴を使って箱を作ったり、見栄えを良くしようかなと思います

最後に

はじめて自分のデバイスをユニバーサル基板化してみました
ハンダ付けは経験がものをいう場合がほとんどなので、今後もハンダ付けレベルを上げるために積極的にユニバーサル基板化していきたいなと思いました

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