AKBONE2020 (Ver.20210114~20211224) ではんだづけをはじめよう

2021年1月23日 13:30

AKBONE2020 とは？

はんだ付けのトレーニングキットです。秋葉原ロボット部 (旧日本Androidの会秋葉原支部ロボット部) にて、毎年電子工作のトレーニングキットを作っています。2020年バージョンとしてはんだづけの練習のためのキットを作成しましたが、2021年以降も逐次改良をしてキットを提供しています。

この note は AKBONE2020 (Ver.20210114 および Ver.20211224) キットの組み立てテキストです。( 旧バージョンのテキストはこちら → https://note.com/nanbuwks/n/n7a8f31cf9781 )

AKBONE2020 とは

・はんだづけ初心者向けに、練習しながら簡単にイルミネーションマイコンを作ることができます。
・LEDストリップ付属、クリスマスに向けての工作などに応用できます
・Arduino の互換機として使用でき、簡単にプログラムを作って楽しむことができます。
・中心部分は小さい部品が既に組み立て済みの格安ボードを使います。 LGT8F というマイコンを使い、本家の Arduino と同じように電子工作を楽しむことができます。
・GROVE端子がついていて、市販のいろんなセンサーなどをつなげることができます。
・圧電スピーカーがついていて、音を出すことはもちろん、音センサーとしても使えます。
・タッチセンサー端子付き。バナナなどをつないでみましょう。
・はんだもついているぞ！
・安い！勉強会用の頒布価格は送料込みで￥800です。
・はんだづけはじめての方に、チャレンジがしやすくなっています。

AKBONE2020 Ver.20210114 の違い

・ちょっと基板のサイズが大きくなりました。
・旧バージョンでできなかったUSB収納を実現しました。
・GROVE端子を2つに増やしました
・旧バージョンでは LED ストリップを直接取り付けていましたが、GROVE経由で取り付けする方法に変更しました。
・添付の LED ストリップを 3cm 間隔タイプとしました。

AKBONE2020 Ver.20211224 の違い

ウラ面に名前を書く欄をつけました。

コネクタ、ケーブルの配色を変更しました。
5Vモード時の書き込み動作を安定化するために、抵抗R5(10kΩ)を追加しました

部品一覧

今回頒布したキットに含まれる部品です。不足がないか確認してください。

なお、Ver.20211224版では以下のように⑲10kΩ抵抗が追加、⑩⑪のコネクタの色を変更しています。

1 「メイン基板」： AKBONE2020基板
2 「サブ基板」：LEDストリップ用基板
3 「 USBモジュール」： CP2102 搭載のUSBシリアルモジュール
4 「 LGT8F マイコンボード」： LGT8F328P 搭載のマイコンボード
5 「 LEDストリップ」： 20 素子フルカラーLEDテープ NeoPixel互換
6 「GROVEケーブル」：20cmケーブル(2021年11月出荷分以降は、黒赤緑黄色ケーブルになっています。)
7 「結束バンド」： LEDストリップ固定用
8 「はんだ」：鉛フリーはんだ
9 「ピンヘッダ」： 2.54mmピッチ折って使ってください
10 「 Groveコネクタ横型x1 」：サブ基板側コネクタ LEDストリップ用
11 「 Groveコネクタ縦型x2 」：本体側コネクタ LEDストリップや市販のセンサなどを接続する端子(2021年11月出荷分以降は、白x1、緑x1の色に変更になっています。)
12 「 2x6 L型ピンソケット」： USBモジュール接続ソケット
13 「ジャンパー x4」：マイコン電源などの 5V/3.3V 選択用
14 「470Ω抵抗x3」：電圧調整や圧電スピーカーの保護用
15 「 47uF 」： 5V 電圧安定用
16 「圧電スピーカー」：発音および音センサ用
17 「ツェナーダイオード」：圧電スピーカーの発電制限用
18 「USB Aソケット」：USBモジュールの収納用

用意するもの

https://qiita.com/nanbuwks/items/64465f23da1e3d1dec47

この資料に基づいて機材を用意します。

組み立てをはじめよう

メイン基板キットには1枚入っています。（以下の写真は2枚を使って表裏を写しています）

その基板にまずピンヘッダをはんだづけします。

基板の向きを間違えないようにして、このように差し込みます。注意！まだはんだづけはしません！

次に、4方向にピンヘッダを立てて、

LGT8F マイコンボードを差し込みます。向きに間違いがないことを何度も確認！

では、いよいよはんだづけしていきましょう。

先の資料のはんだづけの方法の説明に基づいて進めていきます。

4辺をはんだづけしていきます。

裏がえして、裏側もはんだづけします。

裏側のはんだづけがおわったところです。

次に、USBシリアルのコネクターを取り付けます。
部品が傾くので消しゴムを台にしています。

はんだづけ終わったところ。このようにUSBモジュールを取り付けて使います。

次に、USBモジュール収納用コネクタを裏に取り付けます。

USBモジュールを使わない時にこのようにして収納ができます。

次に、電源電圧設定ピンを取り付けます。

はんだづけが終わったら、ジャンパーブロックを取り付けます。

このように取り付けてください。これはVCCを3.3Vで動かす、G2L(2番めのGROVE端子)の YとW(黄色と白の線)を3.3Vで動かす、G2LのR(赤の線)ないし5Vで動かす設定です。

ジャンパーの接続の設定は以下のようになっています。

さて、Ver.20210114の場合、LGF8FマイコンVCCが5Vだとプログラム書き込みに問題があります。3.3Vの設定で使ってください。
Ver.20211224 の場合はその問題を解決するために、10kΩの抵抗(茶黒赤金)をはんだづけします。

動作確認その1

ここまで組み立てたら、動作確認をしましょう。ピンソケットに USB コネクタに取り付けます。差し込みは2列ありますが、どちらの列につなげても構いません

パソコンの USB ポートや USB 充電器などに接続します。LGT8F マイコンボードには、青LEDが点滅するプログラムが書き込まれています。赤LEDが点灯し、青LEDが点滅すればまずはOKです。

LGT8Fマイコンにプログラムを書き込んでみよう

以下の記事を元に、Arduino 開発環境とLGT8Fマイコンのソフト設定をしてください。プログラムが書き込めて、正常に動いたでしょうか？

もし、書き込みができない場合は以下の原因が考えられます

1. USB シリアルモジュール CP2102 のドライバが OS に登録されていない2. USB シリアルポートの選択が正常にできていない
3. はんだづけ不良

1.および 2. については勉強会のTAとトラブルシュートをしてみましょう。3.についてはルーペなどで拡大し、はんだ付け箇所をよくチェックしてみましょう。

無事動くようになったら、次のステップに進みます。

LED ストリップを光らせてみよう

LED ストリップ、テープ状になったLEDですが、NeoPixel という名前で adafruit 社が販売しているものと同様に使えるものを同梱しています。

Arduino開発環境で LEDストリップを光らせるためには adafruit 社のドライバを使用します。adafruit 社のドライバは LGPLv3 ライセンスとなり、NeoPixel 商品以外にも使用可能です。

それだとオープンソースのタダ乗りになってしまいますね。ドライバページhttps://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

にも、、以下のように書いてあります。

Give back
The library is free; you don’t have to pay for anything. Adafruit invests time and resources providing this open source code, please support Adafruit and open-source hardware by purchasing products from Adafruit!
ｃは adafruit 社の NeoPixel を使いたいところですが、今回はゴメン！

謝った上で、LEDストリップを取り付けます。まず、「DIN」と表示されている方の端面に、はんだを乗せていきます。

銅色になっているところに写真のように加工していきます。