2016年07月12日

量子ビット制御装置 3 「UART-SPI変換」

SPIを割とよく使います。

自分で作った発振器の制御もSPIですし、プログラマブルステップ減衰器や、そこら中のICの設定がSPIです。パッとテスト作業するときに、SPIで通信できないと、イライラしますよね。

以前UARTからSPIへの変換インタフェースを作っていました。当時は間に光ファイバーを入れてアースを分離していたのですが、テストするのにいちいち光ファイバーを持ち出す必要もないので、UARTから直接SPIとやりとりできるように基板のパターンを変更しました(というか光カプラ部を直結笑)。これも以前作って使っていたのですが、最近実験室とオフィスを往復するようになり、もう一枚作ることにしました。

変換はただArduino MiniのUARTで受けて、SPIで書きだしているだけですが、フォトカプラの受光モジュールに最低使用周波数がありDCを送れないために、プリアンブルを付けて処理しています。

うちには生基板をミリングマシン(電動制御ミニフライス)で加工できるので、ちゃっと基盤が作れます。ただ最小パターンが12mil程度なんですが、現実問題そんなに小さなパターンを加工できるはずがないのが現状です。ミリングマシンは、ドリルとエンドミルが一緒になった工具が回転して切削し、ドリルの尖端角度が決まっているので、z方向(垂直方向)の距離でパターンが決まります。

基板にFR-1を使っているので、この時期湿度が高いと基板が反りあがってしまい、この高さ方向の精度が出ません。そうすると、パターン幅がばらついてしまうのです。ということで、もったいないですが反りの少ない中心部を使って基板を作りました。出来栄えは今までになく上々です。まぁ、生基板をちょっと無駄にしましたが。

明日朝から部品を乗っけて、昼には使えるといいなぁ。

(追記:翌日)

午前中に共同研究者とのやりとりや、論文をやっていると作業は思うように進みません。お昼ご飯まえにちょっとした作業をしました。

ウチのミリングマシンは、おおまかな外形を削ってくれるのですが、面として切削ができません。できません、というより、ガーバデータを切削指示データに変換する際に、面を削ってくれないのです。そのため、下の写真のようにパターン間に金属部分が残ってしまいます。別に残っていても良いのですが、半だがブリッジしたり、線間のキャパシタとして機能するために、カッターナイフで削ってしまいます。

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下の写真が削った様子です。ランドの間の余分な金属部が無くなっています。

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下の写真は別の部分のビフォーアフター。
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お昼からジョセフソンジャンクションについて調べてたら夕方になってしまいました。また明日ですね。

(追記:翌々日)

お昼から作業の時間がとれました。部品を乗っけます。ピンや使える部品はケチケチ再利用する派なので、昔の基板から部品を外してつけました。下図はSPI側の3V3電源です。一応、USBの5V側とはチョークコイルでGNDと電源を分離してあります。

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回路のチェックをして、動作の確認をして、SPIで発振器を制御できることを確認して、終了です。ちなみにSS,MISO,MOSI,SCLKはオシロの波形を実測してマジックで名前書いています。こういうところがズボラですね。ちなみにシリアル側ではヘッダを付けているので多重化ができ、今回の場合ではSPI側は2チャンネルあります。SSの制御線を引けば何チャンネルにもなるのですが、片面基板のため配線制約が大きく今回は二つでやめておきました。

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jjq303dev at 23:30│Comments(0)制御装置 

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プロフィール
日々徒然過ごしている研究員。

趣味は星、自転車、コーヒー。