M5Stackで圧力モニタを作ってみた
DIYパワードスーツプロジェクトの1つとして、圧力モニタを製作しました。
目的
パワードスーツのデモンストレーションをするにあたり、見ている人にパワーアシスト感が伝わりにくい問題がありました。パワーアシストを"魅せる"ため、エアシリンダの圧力をLEDで分かりやすく可視化するシステムを作りました。
システム全体
エアシリンダの2つのポートからチューブを分岐し、圧力モニタに接続しています。エアシリンダ2本と供給圧力を監視するため、5chとしました。
3Dデータ
Fusion360のデータを公開します。そのまま使用して頂いても、参考にして頂いてもOKです。
筐体製作
ボディ部分は3Dプリンタ(Adventurer3)でPLAフィラメントを使用しています。
天板と底板はレーザーカットを使用し、皿ネジ用に面取り加工を追加しています。
※レーザーカットは僕らのガレージさんの機材を使用させて頂きました。
回路構成および部品表
M5Stackでコントロールしています。モバイルバッテリーとLEDテープは着脱可能な構造にしています。
圧力センサMPX5700DPは差圧計測型ですが、片側を大気開放して使用しています。
部品 | 型式 | 仕様 | 手配先(リンク) | 使用数量 |
---|---|---|---|---|
マイコンモジュール | M5Stack Basic | 出力電流:40mA or 20mA アナログ入力0~3.3V |
スイッチサイエンス | 1 |
圧力センサ | MPX5700DP | レンジ:700kPaG 電源:5V 出力:0.5~4.5V チューブ取り合い:4.62mm |
秋月電子 | 5 |
モバイルバッテリー | Anker PowerCore+ mini | 最大出力1000mA | Amazon | 1 |
LEDテープ | NeoPixel(WS2812B) | 消費電力0.3W/個 電源5V |
Amazon | 1 |
プラグ | MP-019LC | 3.5mm ステレオ |
秋月電子 | 5 |
ジャック | MJ-074N | 3.5mm ステレオ 取付高さ11.8mm |
秋月電子 | 5 |
USBコネクタ | AFSSLCBL | - | Amazon | 1 |
XHコネクタ(オス) | S2B-XH-A(LF) | ピッチ2.5mm | 秋月電子 | 1 |
XHコネクタ(メス) | XHP-2 | ピッチ2.5mm | 秋月電子 | 1 |
XHコネクタ(コンタクト) | SXH-001T-P0.6) | - | 秋月電子 | 1 |
ピンヘッダ | PH-2x40SG | 2x40 コンタクト高さ6.1 |
秋月電子 | 1 |
抵抗 | 2.2kΩ | - | - | 5 |
抵抗 | 4.7kΩ | - | - | 5 |
回路図
今回初めてKiCadを導入し、FusionPCBで基板外注を行ってみました。 KiCADの使用方法はこちらのサイトを参考にさせて頂きました。
M5Stackのアナログ入力(最大3.3V)に対し、圧力センサの出力(最大4.5V)が超過するため、抵抗で分圧しています。
M5StackでNeoPixelを直接駆動させる場合は電流の大きさに注意が必要です。M5Stackの出力電流はピンによって40mAか20mAに制限されているため、40mAを出力できるピンを選択しています。NeoPixelを最大輝度で点灯させると、1ピン当たり16個を点灯できる計算です。実際はかなりまぶしいので、輝度を落としています。
表示プログラム
棒グラフのみ実装済みで、いずれロガー機能を追加する予定です。ソースプログラムの公開は予定していません。
結果のまとめ
全体像
圧力モニタ完成じゃ! pic.twitter.com/uZOu49Eiip
— Nii (@neet2121) 2021年6月6日
バッテリーとLEDテープの着脱
あとは外装だけだ〜 pic.twitter.com/Wiclcg5j2T
— Nii (@neet2121) 2021年5月8日
動作の様子
ゲーミング圧力計…? pic.twitter.com/F9jSUcoCk1
— Nii (@neet2121) 2021年5月1日