カッティングプロッタを用いるCPCG基板(4) データー作成とサービスの展開

CPCG基板　前回の続き。

CPCG基板の基板が作れるということと別に、簡単に基板パターン設計がCADで行えることが重要です。
つまりは回路図から、すぐに基板ができるイメージです。

CADはオープンソースな回路図・基板作成CAD「KiCad」を用いればいいけると思います。

下図はKiCADでDXFデーターで出力した図です。

DXF出力は現状ではガーバーデーターのDコードの名残が見受けられます。

ここらへんをどういじればいいのか、まだ手をつけていません。

参考サイト

http://kicad.jp/
http://opencadken.com/54
http://ryuz.txt-nifty.com/blog/2012/09/kicad-silhouett.html
http://www.smartdiys.com/blog/category/pcb/

さて、実際にはCPCG基板は外形や、穴位置は決まっています。
ユーザーがいじれるのは銅パターンとカバーレイ、（レジスト）ということになります。
なので、使用するCPCG基板のテンプレート作製し、提供する必要があります。
回路図からテンプレートを元に基板データを自動配線させます。
自動配線してから、細かいところを修正する。

という手順になろうかと思いますが、いまのところKiCADに精通していないので、
具体的にどのようにするかは課題です。

その他に、ガーバーデーターのアウトラインをDXFに変換する方法も考えられます。
こうするとCADを選ばないので。

時間的にはオープンハードカンファレンス 2016年3月　http://oshwc.project2108.com/　に出展し、サービスを開始したいですが、どうなるか。

今後のサービスの妄想としては、

DXF,DWGファイルの総本家AutoCADを提供するAutoDeskは123D Circuitsという基板製造Webサービスを提供しています。

同社のメーカー運動の参加と支援を表明しています。

このような３Dプリンタに代表される個人メーカー運動はメーカーサブカルチャーとして広く普及しています。

このCPCG基板においても手軽に基板による電気回路が制作できるため個人メーカー運動の一巻となると考えますが、設計段階からの支援があれば、より充実したものになります。

CPCG基板購入者が設計段階からの支援を受けられるようにし、広く利用してもらえるように様々なサービスを展開したいと考えています。

123D Circuits　のようにSNSと融合し、設計した基板を利用したい人が大勢いることがわかれば、基板を作製して販売する事も可能とおもいます。

カッティングプロッタを用いるCPCG基板(3) DIP部品

CPCG基板　前回の続き。

基板回路の試作では基板の穴に部品足を差し込んで半田コテによる半田付けが出来るDIP部品を用いる場合が多い。

DIP部品を基板につけるには、基板にφ1mm程度の穴あけが必要である。

従来はユニバーサル基板といわれるDIP部品用の穴の開いた基板に部品を取り付けてから、リード線を半田付けで配線していた。

このユニバーサル基板で大体のことは出来るのだが、基本的に配線を設計しないで、回路図を見ながら脳内変換して配線するのだが、これが結構大変だ。
ちゃんと銅箔用のCADで自動配線させて、リード配線の参考にする手もあるのだが、ちゃんとした形にならない物を設計するのも気がのらない。

このような需要に対応するため、CPCG基板の初期コンセプトして、ユニバーサル基板のようにDIPピン穴をあいた状態で提供しようかと。
銅パターンはベタですので、必要なところをカッティングマシンで切り出してパターンとする形になります。

また、外形を広く普及しているプロトタイプマイコンであるArduinoに接続できるシールド外形とDIPピン穴で提供すれば、コンセプトがはっきりした製品が提供できそうです。

CPCG基板を基材にして基板工場でスルーホールを形成すれば、CPCG両面基板ができます。

これにより電気回路の交差が可能になり、配線の自由度が向上。

基板全面にスルーホールを配置したユニバーサル基板タイプと、一部にスルーホールを配置し配線交差エリアとし、そのほかは表面実装部品を配置できる自由エリアとする基板の2種類のタイプが考えられそうです。

基板は、DIPピン穴の形成は従来の基板工場にCPCG基板を基材にして提供し、通常のドリル加工で対応できると考えている。

さらにCPCG基板を基材にして基板工場で銅パターン、レジストしておき、カッティング作業を減らせることも考えられる。

Arduino等のマイコンを実装出来るようなパターンを最初から引いておき、残りのエリアはマイコンの利用目的によって自由にカッティング出来るような基板や、カッティングプロッタでは対応できないファインピッチの実装部品を乗せられるように基板の一部に、一般的なファインピッチICのフットプリントを従来の基板製作技術で形成されたCPGCハイブリッド基板の提供なども考えられそう。

あと、4層基板にして、1.27mmピッチで交互に内層のVCC、GNDに小さいTHでつないで、内装THから電源供給するようにするとかも出来そうだが、使わないTHはすべて分離しなくてはならないのでカッティングが大変になりそうだ。なんかいい方法が無いかな。

これらのCPCG基板が基板工場で製作できるかは妄想ですが、そんなような基板をカッティングする為のデータ作りできるCADが必要になります。

それの構想はまた次回に。

カッティングプロッタを用いるCPCG基板(2) カバーレイ

前回の続き。

通常の基板では銅箔の上にレジスト（カバーレイ）という皮膜を設けてあり、回路の絶縁性を確保し、酸化を防ぎ、半田付けの際の半田の漏れを制限している。

CPCG基板では銅パターン形成後にポリイミド耐熱粘着シートを貼り付けてからカッティングプロッタでハーフカット（ポリイミドだけをカット）してカバーレイを形成をしたい。

これはカッティングプロッタでしか出来ないと思ってたが、インクジェットプリンタでレジストインクを使えば出来るかな。
インクの粘性が高いか。
あとインクジェットプリンタがカッティングプロッタとは別にいる様になる。

インクの印刷で思い出したが、UV速硬化インクをインクジェットプリンタでUV-LEDを照射しながら印刷したら3Dプリンタできるんでは？、
娘がUVレジンでアクセサリ作って遊んでいたのを見て思った。
そんなに早く固まるUVレジン無いかな。また調べてみよう。

話はそれたが、カバーレイにカッティングプロッタのカッターで部品番号などの文字を刻印することも可能とおもわれ、基板で言うところのシルクもできるかな。

手実装のときはシルクは必要不可欠なので。
これもインクジェットプリンタで出来るんだと思うけど、カバーレイ作成時に同時に出来れば手間が減るので。

前回紹介したようにカッティングプロッタでステンシルの製作も可能である。
ただ、CPCG基板に上記カバーレイに十分な厚さ（0.1mm程度）をもたせれば、カバーレイに半田クリームを直接スキージし、そのままSMT部品を実装できるのでは？。

これが出来れば、ステンシルの製作は必要なくなり、また手間がへる。

以上は表面実装だけの話。

実際には穴の必要なDIP部品の方がホビーユースには需要があると思う。

それはまた次回に。

カッティングプロッタを用いるCPCG基板(1)

テストの際に表面実装する為に、ご自宅リフロー　http://trac.switch-science.com/wiki/HomeReflowKit　などをやっているが、こないだまで売り切れだったソルダペーストはんだ [XG-50]　が安くて割と低温で溶ける。

Craft ROBOを使ったリフローはんだづけ用ステンシルの作製 をみて、カッティングプロッタを用いてクリーム半田用メタルマスクの代わりになるステンシルを、ポリプロピレン合成紙や適当な時は100円ショップのラミネートフィルムでメタルマスクの代用を作っている。

（https://www.oshstencils.com/）　というステンシル屋もあるそうです。

で、カッティングプロッタ一番安かったのが、あなたのカワイイ！をカタチにする　Decora iD-01で￥ 12,980 なので購入した。

とりあえずA5くらいのカットができるので、Arduino基板位なら何とかなる。

ただ、DXFデータがそのままでは使えないので、ガーバーからPDFにし、イラストレーターで読み込んで古い形式で保存してから、カティング専用ソフトにインポートして使っていた。

しかし、こいつはもう販売中止になってしまった。クラフト女子向けのコンセプトがちょっとねー。売れなかったかな。

ほかのカッティングプロッタでは、silhouette CAMEO　￥ 26,606　なんかがDXF読めるようだしいいかも。

で、もう数十年前、前の会社の工場のステッカー作るカッティングプロッタみてて、漠然と、これで基板のパターン作れるんじゃね？と思ってた。
で、それを試す為と、ステンシル作成にも使えるし、これでできれば￥ 12,980ってメタルマスク代や基板代よりやすいだろうと。

けど最近は基板も結構安い。http://arduino.densikit.com/CheapPCBFab
それはいいとして、カッティングプロッタで基板やってる人いないか調べたら、まァ考えつくよね。　

プリント基板風の基板を作る　

上記ブログでは銅箔を転写していたが、基材に銅箔が最初からついていれば転写はいらないだろう。

あと、穴あけは別にやらないと。表面実装だけなら穴はいらないけど。
また、レジストがないのでパターンを工夫しないとだ。
それと表面実装なら銅箔の接着剤がリフローの熱に耐えれるものでないと、リフロー時に煙が出たり、臭いだろう。

なので、フリーフォーミング導熱粘着基板屋が接着剤の専門なので、耐熱の弱接着材の銅張基板なんかを作ってもらえるんじゃないかと考えている。

いちお、
カッティングプロッタによる回路形成専用耐熱弱粘着銅張基板
(Cutting Plotter Circuit pattern Generation PCB = CPCG基板）
とネーミングしておこう。

あとカッティングプロッタで切り取っていらない銅箔は手動ではがさねばならないのが面倒だけど、まぁそれほど時間取らずに基板は形成できる。

これらの需要なんだけど予測として、ほかの製品を見てみると、
　
AgIC（エージック）株式会社は、2013年11月、東京大学大学院の川原圭博准教授のもと三菱製紙が製造する「銀ナノインク」（電子回路の配線用に使えるインク）を使い、家庭用プリンタで電子回路素子（要素）を印刷する技術を開発し、「一般の人でも高度な電子回路を手軽に作れるようになる」と話題を集め、同社はTechCrunch東京スタートアップバトル優勝、Maker FaireでのEditor's Choiceなどの賞を受賞している。

同様に専用プリンタ（$900USD）で銀インクをプリントするCartesian社　などあるが、銀インクのプリント基板は酸化による劣化（約半年）と表面実装（SMD）部品の実装しか製作できない。

その他に、企業向けにNCフライスマシンのドリルで銅箔を削る基板製作装置がある。

代表例は　LPKF社、
ミッツ社のプリント基板加工機、
イープロニクス プリント基板加工機
企業向けなので、ファインピッチもできるが、いずれも高価。

ホビーユースで利用できる価格帯では、
ローランドのiModela、オリジナルマインド社　等である。

あと、コンパクト3D切削マシンで作るMyプリント基板: パソコンで作ったデータどおりに加工してくれる (電子工作Hi-Techシリーズ)　なんて本もあるが、このローランドのiModelaは8万程度であった、カッティングマシンiDecoraと共には販売中止のようだ。

まぁパターンも最小1mmくらいがホビーユースでの要求だろうから、3万円以下のカッティングマシンというのはインクジェットプリンタより少し高いが、手ごろでちょうどいいんではないかと思う。

カバーレイ編へつづく。

DroiDrone ドロイドローン(1)

PhoneDroneに先を越されたたか？DroiDrone（ドロイドローン）の続き

PhoneDroneは携帯電話通信網の遠隔操作はないみたい。

DroiDrone（ドロイドローン）はドローンに携帯電話をのせて、外部のWeb画面から携帯電話通信網を使いコントロールすることを最初に開発していこう。

携帯電話網がある地域なら地球の裏側からでもWeb画面でドローンを操作できる。
コントロールするWeb画面はスマフォ、家のPCどちらからも操作できる。

しょっぱなドローンは難しいので、スマフォからBluetoothで操作できるARMのローバー作ってあるんで、これにスマフォを載せて、公園あたりで走らせる予定。

6月中には完成して公開したいが。

次はドローンのように空撮を行いたい。
ドローンの安定性の設計はCrazyflieナノクアッドコプターがオープンハード、オープンソースなんで研究すればいいと思いってるが、PIDモーター制御とか難しそう。

それに、今はけっこういろいろあるんで、落ちたりしたら大変だ。

なので飛行船なんかを考えた。
まぁ風でどっか飛ばされるかもだけど、携帯電話通信網範囲ならどこ行っても、わかるんでいいんだけど、送電線とかにかかったらやだな。

調べると最近はヘリウム不足で値段高いらしい。
水を電気分解して水素でもいいかも。タダだし。危険物になるかな。
浮力はヘリウム１立方ｍ（１０００L)では、１．１ｋｇ。
スマフォは200gくらいでサーボとか全部で400g位？バッテリーが重いか。
そうすると浮力を得るため４００Lくらいいるか。しかし、400Lって結構大きい。
メイクス の飛行船くらい必要だ。

軽量化のためにスマフォのバッテリから電源横取りしてモーター回すようにしたり、携帯の液晶外して動かしたりしてみたりしたりしたが、結局いい感じの風船が見つからなかった。

長距離飛ぶには飛行機のラジコンなんかのほうがいいかと。
会社と関係のあるBWF-RCで試すのもいいかと思ってたけど、遠隔操縦は難しいかな。

てなわけで関心ある人はご協力おねがいします。

どうやって儲けるかはまったく未知ですが。

オープンハード、オープンソースで開発して、キットを販売するとかになるんだろうか。

DroiDrone（ドロイドローン）　のコードは
http://github.com/i386koba　にあります。
GitHubようわからないし、AndroidStadioが発表されてすぐに使い始めた程度なんで稚拙なコードですが。

いまのところ、GPS,加速計、磁気コンパスの方向、カメラ撮影は可能な状態。

さらにAndroidのほうでやるべきことは
①.一定期間でGPS等データーのサーバーへのアップ
②一定期間でカメラ画像をサーバーへアップ
③目的地データ等の指示をサーバーからプル。
④現在から目的地までの方向と距離を演算
⑤BTでサーボ信号指示→単体でほぼ完成しているが、④の演算との調整が必要。
とまぁいろいろあります。

サーバーのほうは
http://www.cirlution.com/dev/droidrone.html

にテストであります。

(その後　ドロイドドローンのコース設定画面 でまとめてあります）

こっちはBracketsでコード書いていますが、GitHubは使わずやっていました。
GitHubで公開したいですが、BracketsでGit を見ましたがよくわからず。

まぁ近日中に何とかします。
→その後エディタは　Netbeans　になりました。（JavaScript　エディタ難民からの脱出か）

どちらにしてもGitHubようわからないので、コマンドラインの本は買ったけどいまいちなので以下の本買いました。

詳解GitHub　はじめよう! ソーシャルコーディング Pull Requestが織りなす効率的ソフトウェア開発
http://www.amazon.co.jp/gp/product/4774151041?psc=1&redirect=true&ref_=oh_aui_detailpage_o00_s00

PhoneDroneに先を越されたたか？DroiDrone（ドロイドローン）

昨日、善光寺でドローン飛ばしてた少年が再逮捕のニュースを車のラジオ聞いていたら、「ドローンでインターネット中継していた」とのこと。
今のドローンはインターネット中継できるんか！これはまずいなと、家に帰ってググったら、
総理官邸に落ちたドローンのメーカーで有名な空撮ドローンDJI Phantom 3はYouTube中継に対応とのこと。
少年のドローンはちっこいやつ　だったけど手元のスマフォにWifiで飛ばした動画をYoutubeに転送してんだろうな。Wifiも2km飛べるそうだが、技適には違反だろう。

さて、これはまずいなー。と思ったのは、ドローンのYouTube中継のアイデアがあったから。
そのアイデアは2014年夏頃思いついたんだが、

スマフォをドローンに乗せて、スマフォのカメラでYouTube中継、スマフォからBluetoothでドローンを携帯電話網を通じて遠隔操作させるDroiDrone（ドロイドローン）。

というもの。
ネーミングはAndroid載せたドローンとの意味で。まぁAndroidしかプログラミングできないんで、しゃーないですが。

スマフォってドローンで必要なセンサを小型、軽量、安価に用意されているうってつけのマシン。
カメラ、GPS、加速計、磁気コンパス、そしてWifi,BT、更に携帯電話通信網と。
しかもグーグルマップのAPIなんかで位置情報のアプリも作りやすい。
今はデーター通信用の格安SIMもあるんで、中古か格安のSIMフリーAndroid携帯をドローンに乗っければDJI PhantomのWifiiだけの15万のやつを、携帯電話付きで5万くらいで出来るんじゃないかと。携帯バッテリは結構持つし。

作製難度は、AndroidからBluetoothでモーターを制御するアプリとハードはARMでつくたことあるんで、まぁ行けるだろう。

携帯電話網で遠隔操作するほうは、Webサーバーから操作するCGIとJavascriptでつくれば行けるだろう。
こっちはまぁ得意だ。こうすれば地球の裏側にあるドローンもインターネットで操作できる。
サーボなんかはArduinoで簡単にできるし、Bluetoothと接続するスケッチも書けるし。
スマフォの画面でテレビ電話すれば、テレプレゼンスなんかも激安で出来るじゃん。

なんとか一人でできんじゃねーの。

とおもってウカウカしてたら、ドローンでYouTube中継できるだと。
これはまずいな。
誰かドロイドローンのアイデアおもいついてしまうだろうJK。
とおもい、もうちょっとYouTube中継をググってたら、
手持ちのiPhoneがそのまま空を飛ぶ、スマホをドローンに変身させるキットが大人気
てのがあった。うわ、先を越された。しかもかっこいい。
こちらは、Kickstarterで PhoneDrone　という　xCraft社の構想らしい。安いのでスマフォ無しで2万5千円。この会社は垂直上昇してから飛行機にのようにとべるオスプレイ的なドローンを売っているので知っていたが、先を越されてしまったか。

しかし、構想を思いついたところでオープンにしておけばよかった。
開発はバネ巻ながらか、家でコード確認するくらいだから、絶対先越されるの必定だったのに、考えが甘かった。今日もバネ巻きながら書いてます。

続きはDroiDrone　ドロイドローン(1)へ