Turtle🐢Pico Development

Turtle🐢Pico開発ボードの開発についてまとめました！
使用部品紹介動画はこちら
https://www.youtube.com/watch?v=fXJz-cAki3o

Transcript

1. 6.53 TURTLE PICO DEVELOPMENT コンテストの開催を通した、 実践的開発ボードの開発
2. ビジョンとゴール 2023年8月7日 Turtle Pico Development 2 • 既存のキットは部品の配線が面倒。 • 実際に使う頻度が少ない部品が多い。 • マイコンで扱うプログラミングの難易度が高い。 ビジョン 1. コネクタで配線が簡単にでき、 2. 実践的な部品を多く使う、 3. 難易度の低い言語「Python」でプログラミングできる、 実践的なものづくりキットを開発しよう！ ゴール コンテストの開催で、 実践性を検証！
3. IOT CREATIVE CONTEST
4. 概要 目的 Turtle Pico v1.0（初回生産限定版）を使用し、 学生のものづくりをサポートする目的で開催。初回はそれに検証を踏まえる。 対象 ものづくり経験の浅い初心者で、作りたいアイディアがあるがサポートが必要な学生。 予算 部品の発注費用でチャレプロ予算10万円程度 材料費用で電気科展費1万円程度 場所・開催形式 学習期間は電気工学科棟2階実験室を使用。 製作期間は起業家工房と実験室を適宜使用予定。 一部オンラインでのハイブリッド開催、講義動画についてはアーカイブを残す。 2023年8月7日 Turtle Pico Development 4
5. 開催までの計画 2023年8月7日 Turtle Pico Development 5 • ボードの設計 • 各種部品の実験 • ソースコードの開発 8月6日（日）まで（完了） • 参加者の募集 • デモンストレーションイベントでお披露目 • 基板スポンサーへボードを発注 8月10日（木）まで • コンテストの開会 • 計画発表 • OST交流会の実施 • 参加者チーム分け 8月13日（日） • 教材の作成 • 基板のはんだづけ • 5キット分ずつ仕分け 8月16日（水）まで • 交流会の準備 • 参加者をTechRingTeamsへ招待 8月13日（日）まで
6. 学習期間の計画 2023年8月7日 6 Turtle Pico Development 8月16日 水 9:00～12:00 学習 week1 開発環境構築/Python基礎 電気科棟 2F実験室 8月23日 水 14:00～17:00 学習 week2 マイコン基礎①(GPIO、タイマー) マイコン基礎②(UART、SPI/I2Cなど) 電気科棟 2F実験室 9月6日 水 14:00～17:00 学習 week3 モーター基礎(DC/BLDC、サーボモータ) 電気科棟 2F実験室 9月13日 水 14:00～17:00 学習 week4 IoT基礎(html、ソケット通信など) 電気科棟 2F実験室 9月20日 水 14:00～17:00 学習 week5 企画/設計手順紹介 製作/デバッグ(各機材等)解説 起業家工房 /実験室 • Week1 開発環境を構築し、使用言語であるPythonの基 礎講座によりプログラミングが出来る状態を目指す。 • Week2 マイコンの基礎が理解でき、主要な通信方法や制御 がボード上でできるようになる。 • Week3 モーター3種について理解し、扱えるようになる。 • Week4 IoTについて理解し、マイコンをWebのUIを使用して 制御できるようになる。 • Week5 実際にものを作る手順を理解し、設計を始める。
7. 製作期間の計画 2023年8月7日 7 Turtle Pico Development • Week1～2 作りたいものをイメージし、その企画と設計ができるよ うになることを目指す。 • Week3～4 設計したもの通りに製作し、問題が発生した場合の 対処ができるようになることを目指す。 • Week5~6 製作したものが正しく動かなかったとき、デバッグによっ てバグを直せるようになることを目指す。 • Week7 自らの製作物をポスターを通して正しく他人に伝えら れるようになることを目指す。 9月27日 水 14:00～17:00 製作 week1 企画/設計、創作活動 起業家工房 /実験室 10月4日 水 14:00～17:00 製作 week2 企画/設計、創作活動 起業家工房 /実験室 10月10日 火 16:30～18:30 製作 week3 創作活動 起業家工房 /実験室 10月18日 水 16:30～18:30 製作 week4 創作活動 起業家工房 /実験室 10月25日 水 16:30～18:30 製作 week5 創作活動/デバッグ 起業家工房 /実験室 11月1日 水 16:30～18:30 製作 week6 創作活動/デバッグ 起業家工房 /実験室 11月2日 木 16:30～18:30 製作 week7 ポスター製作 起業家工房 /実験室
8. 参加者の募集 2023年8月7日 Turtle Pico Development 8 現在10名で、あと10名の参加を目標に活動 • 電気科科展説明会でのデモンストレーション 参加者があまり多くなく、効果は皆無... • アクティブフェスタでのデモンストレーション 8月9日のイベントでデモンストレーションを実施 最後の希望...
9. TURTLE PICO V1.0
10. 使用部品の概要 1マイコン Raspberry Pi Pico W プログラミングして動かす。WiFiに接続が可能なWモデルを使用。 2BLDCモータ F2203.5 KV3550 IoTドローン用。国内産はほとんどない。ゴールドコネクタでESCと接続。 3DCモータ DCモーター FE130AV-2270-38-R IoTカーに使用。ギアーボックスタイプのものを使用。 QIコネクタの１ピン(オス)×２個付き。 4サーボモータ マイクロサーボ SG92R 角度制御を要するものに使用。 QIコネクタの3ピン（メス）×1個付き。 5ESC ブラシレス ESC 40A IoTドローン用。ブラシレスモータ制御に必要。 BLDCの電流は35AがMAXなので40Aまで流せるものを使用。 制御：QIコネクタの3ピン（メス）×1個 電源：XT60コネクタ（オス）×1個 6DCモータドライバ モータドライバモジュール TC78H653FTG 2つのDCモータを前進/後進の制御するのに必要。 7フレキシブルLED フレキシブルLED 赤色 CY-FRX3002-M2001-R-E 流行りのフレキシブルLED。ネオンっぽい表示で綺麗。 チューブ形状なのでいろんなところで応用できる。赤色。 8フレキシブルLED フレキシブルLED 青色 CY-FRX3002-M2001-B-E 上に同じ。青色。 9OLED 透明OLEDディスプレイモジュール キットの目玉となる部品。表示器としてでも、様々なデバイスへの応用に も可能。 XH7ピンのコネクタ＋片側コネクタケーブル付属 10音声出力用 ＰＣＭ５１０２Ａ ＤＩＰ化キット シリアルなオーディオ信号規格であるI2Sをアナログに変換するために使 用。 音楽を流せるようになり、応用が利く。 11オーディオジャック ３．５ｍｍ小型ステレオミニジャック 基板取付用 上記部品の出力を各種オーディオ機器で受け取り可能にする。 12SDカード 旧東芝メモリ microSDHCカード 16GB 音楽を再生する場合や、アニメーションなどを表示させる場合のデータ格 納用ストレージ。予算オーバーの場合スロットだけ発注。 139軸センサ LSM9DS1使用９軸センサモジュール 主にドローン用だが、姿勢制御を要する様々なデバイスで使用可能。 ZH4ピンのコネクタ＋片側コネクタケーブル付属 14温湿度センサ 温湿度センサモジュール DHT20 picoの温度センサは主にCPU温度計測用。汎用の温湿度センサを使って アイディアの幅を広げる。 QIコネクタの4ピン（オス） 15超音波センサ 超音波距離センサー HC-SR04 障害物回避の車が作れそう。 メインはIoTカー用だが、様々なものに応用が利く。 QIコネクタの4ピン（オス） 16バッテリー Zeee 3S 11.1V 50C 3200mAh Tプラグ付き 2パック 主に高出力の電源を要するドローン用だが、容量がそれなりにあるため、 メイン電源として使用可能。 17充電器 HotRC リポバッテリー 充電器 リポ 充電器 2S - 3S No.16のバッテリ用充電器。 18送料・手数料 × Dayscapeに発注する際に業者より請求される手数料 （初回のモーター注文時のみ必要） 2023年8月7日 Turtle Pico Development 10 19 コネクタ ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃコネクタ 基板用 No.1の通信、回路への電源供給用。 20 コネクタ ピンヘッダ （オスＬ型） １×４０ （４０Ｐ） No.4のサーボモータ、No.5のESCへの信号出力用。 21 コネクタ ＸＴ６０コネクタ メス 基板取付用 No.5のESCへの電源出力用。 22 コネクタ ＸＨコネクタ ベース付ポスト サイド型 ７Ｐ No.9の透明OLEDへの信号出力用 23 コネクタハウジング ＸＨコネクタ ハウジング ７Ｐ No.9の透明OLEDへの信号出力ケーブル作成用 24 コンタクトピン ＸＨコネクタ ハウジング用コンタクト（10個入り） No.9の透明OLEDへの信号出力ケーブル作成用 25 SDカードソケット ＤＭ３ＡＴ－ＳＦ－ＰＥＪＭ５ No.12のSDカード用ソケット。SPI通信で使用。 26 コネクタ ＺＨコネクタ ベース付ピン トップ型 ４Ｐ No.13の9軸センサへの信号出力用 27 コネクタハウジング ＺＨコネクタ ハウジング ４Ｐ No.13の9軸センサへの信号出力ケーブル作成用 28 コンタクトピン ＺＨコネクタ ハウジング用コンタクト（10個入り） No.13の9軸センサへの信号出力ケーブル作成用 29 コネクタ 分割ロングピンソケット １×４２ （４２Ｐ） No.3のDCモータ、No.7&8のLED、No.14&15のセンサへの出力用 30 積層セラミックコンデンサ 積層セラミックコンデンサー 2.2µＦ50Ｖ No.10に接続する回路に使用。 31 積層セラミックコンデンサ 積層セラミックコンデンサー 0.01µF50V（10個入り） No.10に接続する回路に使用。 32 電解コンデンサ 電解コンデンサー 10µF50V No.10に接続する回路に使用。 33 コネクタ ＸＴ６０コネクタ オス 基板取付用 No.16のバッテリからの電源入力用 34 スイッチ 表面実装用タクトスイッチ ２．５５Ｎ (10個入り) ユーザー入力用、最悪なくても良い 35 DCモータ DCモーター FE130AV-2270-38-R こちらは電流がドライバーの定格値より高かったため、ラージモードにて 使用することとし、全キットに共通してスモールモードにて使用するモー タは定格範囲内のNo.3のものに変更する。
11. 使用部品紹介動画 2023年8月7日 Turtle Pico Development 11 Youtubeはこちら！
12. 2023年8月7日 Turtle Pico Development 12 回路と配線図
13. 2023年8月7日 Turtle Pico Development 13 3Dイメージと概要 • 様相が亀のようになっていることから、 「Turtle Pico」開発ボードと命名。 • Type-Cでの接続に対応し、MicroSDのストレージを搭載。 • 9軸のセンサーに加え、温湿度と測距が可能。 • 4層基板にすることでESC各ポート最大40Aを実現（予定）。 ドローン制御用の基板としても使用可能に。 • Picoは表面実装により実装しているが、 貫通穴が開いているため直接ピンを刺すことが可能。 • SSD1306規格OLED、LEDポート(オープンコレクタ25mA) SW入力、I2S DAC、デュアルDCモータ、サーボモータに対応。 • 量産するときはチップ部品を使用する。
14. 予算使用状況 品目 単価 個数 計 ボード開発費 Turtle Pico v1.0 ボード代（マイコン+ドライバ＋コネクタ） ¥3,588 5 ¥17,941 Turtle Pico v1.0 フル部品代（各部品単体合計） ¥15,382 5 ¥76,911 LiPo充電器 ¥1,760 1 ¥1,760 諸手数料 ¥1,100 1 ¥1,100 計 ¥97,712 予算 ¥100,000 残額 ¥2,288 材料費 なし 予算 ¥10,000 残額 ¥10,000 2023年8月7日 Turtle Pico Development 14
15. ありがとうございました 2023年8月7日 Turtle Pico Development 15