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。

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目的
システム全体
3Dデータ
筐体製作
回路構成および部品表
回路図
表示プログラム
結果のまとめ

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。 f:id:neet2121:20210807120143p:plain

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。 f:id:neet2121:20210807150920p:plain

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。 f:id:neet2121:20210807150747p:plain

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。

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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。

KiCadで雑に基板を作るチュートリアル

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。

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