DAIKINエアコンのコントロール

自宅ではないのですが、ダイキンのエアコンにHA2moduleを接続しました。機種はS22STES-Wです。
HA端子対応と聞いていたので簡単につながるかと思いましたが、色々と大変でした。
現地でカバーを開けて基板を確認してみましたが、どこにもHA端子らしいものが見当たりません。

ネットでカタログとか色々調べてみると、どうも別売りの基板が必要でそれなりの値段です。
エアコンの電源の状態を取るためにはHA端子が必要なのですがそのために基板を購入するのは勿体無いので、statusを取れそうなところを探してみました。
メイン基板上のコネクタなどをテスターであたりながら電源をon/offして変化するかを確認していきますが適当な信号が見当たりません。今回は自分のものではないので基板にハンダ付けとかで線を引き出すわけには行きません。
混み合っているところなので線を引き出すのが大変そうなのですが、結局on/offの表示LEDとSWや赤外線リモコンの受光部の載っている基板から取ることにしました。

基板のパターンを追いながら回路図(下の回路の黒線部分)にしていきます。
動作中の電圧をみながら動作を想定して、HA2moduleのHA端子のフォトカプラに繋ぐ回路を追加。
LED基板側の10pinコネクタを外してコネクタの種類を確認します。
形状からJSTのPHコネクタのようですので、オス・メスのコネクタを用意して中継する途中から信号を横取りすればいけそうです。(下の回路の赤線部分)

運転LEDは13.7Vの電源からLEDをとおして1.8kΩの抵抗の先で多分Trでon/offされるようです。
このLEDと並列にフォトカプラのLEDに2Kの抵抗を介して接続します。
HA2moduleのHA端子の制御側もフォトカプラのTrなのでon/off出来るSWのところに噛ませます。
これで通常のHA制御と同様の機能が実現できます。
ちょっと判りにくいですが、元々のPHコネクタの先に延長ハーネスを追加して途中から信号を取り出しています。

 

これに温度センサーと赤外線発光部をつけてエアコンの内部に収めて出来上がりです。
かなりごちゃごちゃしてますが、なんとか収まりました。

ちゃんとリモコン信号でも制御できて、HA端子側からon/off制御、動作ステータスがとれていることを確認して完成です。

バーチカルブラインドの電動化 その５

仮組みした所はロフトからアクセスが簡単な、目的とは別のブラインドの手動の紐が出ている側ですが、実際に取り付けたい所は簡単にアクセス出来ない吹き抜けの上のブラインドで、手動の紐と両立したいので手動の紐の出ていない側になります。梯子をかけて頑張って取り付けました。




紐の無い側の構造は非常に簡単で、２本の軸をスペーサーと止め輪（丸くて内側に歯がついていて軸に咬むようになっているリング）で止まっているだけなので止め輪を２つ外すことで簡単に取り外せます。写真はカバーと止め輪とスペーサーを外した状態です。

ここにモーター部を取り付けます。上から見るとこんな感じです。



ちょっとごちゃごちゃしていますが吹き抜けのところなので下から4.5mほどあり、それほど気になりません。




実際の動作はこんな感じです。

実験していた側のブラインドが２４枚スラットだったのですが、最終的に取り付けた側のブラインドが３０枚スラットと増えているのと僅かですが手動用の紐の負荷もあるのでちょっと重そうです。

本当はもう少し強力なモーターの方が良さそうですが、モーターの軸間が20mmなので直径20mm以下のモーターで手頃なものとなるとなかなか選択肢が無いのとGear比をこれ以上高くすると今度は手動で回せなくなりそうなので暫くこれで運用してみようかと思います。

バーチカルブラインドの電動化 その４

モーター電源を9V化しました。
基板も作り替えて3端子レギュレータをmurataのDC-DCコンバータに置き換えました。
これまではモーターを外形を軽く保持する形で構成していたのですが、回転で押されて位置が変動するのでちゃんと固定する形にしました。それに合わせてアクリル板も再設計して基板もカバーする形にしました。

カバー部分を曲げてこうなります。

モーター部分の固定

組み上げたところ

仮組みで取り付けてみたところ

制御ソフトも組んだので、スラットを半分回して全開まで送ってみました。

ちゃんと最後まで動いています。

バーチカルブラインドの電動化 その３

作って試してみました。

2mm厚のアクリル板をレーザーカッターで切り出してきました。



これを組み立てて組んでみます。

これにMotorDriverとコントロールモジュールの電源用のレギュレータを組み合わせた基板を作ってみました。電源はモーター用が5V、レギって3.3Vをエンコーダーとコントロールモジュールに供給しています。

組立後


組んだ後ブラインドに付けて動かしてみます。

まだ制御ソフトを組んでないのでPWMで制御するportにスイッチを付けて動作させています。




スラットの回転動作は問題無いですが、ブラインドを送っていくと全開に近い方で動くスラットの数が増えてきてかなり重そうです。ちょっと負荷がかかると止まってしまいそうな感じです。

モーターが9Vまで対応しているものなので5Vではちょっと足りてない感じです。
次回9Vにあげて試して見ますが、3.3Vの電源を作るのに３端子レギュレータで降圧しているのでちょっと消費電力的に勿体無いですね。

バーチカルブラインドの電動化 その２

最初に思いつくのはそれなりに力のあるステッピングモーターを使ってベルトをコードを掛けるための滑車に掛けることで駆動する方法です。
ただ、このやり方だとブラインドのレールの上に横並びでステッピングモーターを２つ並べる必要があり、更にベルトのテンションを調整したりちょうどいい長さのベルトがあるかなど、結構大型になり見栄えも悪くなるなど、いろいろ考えることがありそうです。

次に思いつくのは小型のGeard DC motorを使って軸に直結する方法です。小型で適当なトルクが出せるモーターさえあればこの方法がシンプルに出来るかもしれません。
この場合Encoderが必要になるのでモーターの選択肢は結構限られてきます。
switch-scienceさんに丁度手頃なEncoder対応のGeard DC Motorが見つかったのでEncoder基板と共に購入してみました。

https://www.switch-science.com/catalog/1784/
Pololu社の#2215です。

ブラインドのレール内の軸は直径7mm、２本の間隔が20mmなので外径が10mmx12mmのモーターなら２つ並べても余裕があります。
アクリル板をカットして積み重ねることでモーターを支持する構造を作ることも出来そうです。
軸との接続はアクリルパイプと適当なスペーサーを組み合わせてサイズ的にはうまくいけそうです。
ざっくりと頭のなかで想定して、図面に落としていきます。
こんな感じです。



Motor-driver基板はelecrowで見つけたので基板発注時に一緒に買っておいたものがあります。
届いたモーターを試しに５V電源を繋いで回してみるとそれなりのパワーがあり、なんとかいける気がします。

バーチカルブラインドの電動化 その１

うちのリビングの吹き抜けは上下２段のたて型ブラインドを設置しています。
下のブラインドはタチカワブラインドのLINE DRAPE、上のブラインドは同じくタチカワブラインドのバーチカルブラインドを入れています。
これは下はコードで開閉、バトンで回転、上は開閉、回転ともコードで行う構成にしたかったためこういう構成になっています。

上の窓は電動にしたのですが、ブラインドは手動という中途半端な構成にしてしまったたため夏などに窓を外出先から開ける場合には、あらかじめブラインドを開けておかないと風でブラインドがガチャガチャ鳴りっぱなしの状態になってしまいます。
前から気にはなっていたのですが電動化しようとするとレールから入れ替える必要があり、結構な金額になるため諦めていました。

先日ちょっと思いたち、上に付いているバーチカルブラインドのコードの取付部（レールの端の機構部分）をばらして観察してみました。

レール内に回転軸が２本通っていて、１本はネジが切られておりスラット(ブラインドの羽の部分)のランナーがこのネジで送られる機構になっています。もう１本は３本のスジが掘られていて、回転することでランナーの回転子でスラットの回転に変換される機構になっています。
ということはこの２本をモーターで制御できれば電動化出来そうです。
軸の回転にそれなりのトルクが必要かと思っていたのですが、手で回してみると意外と軽く回転します。開閉軸はスラットが端までくるとそれ以上回らないので何らかの方法で検知する必要があり、回転軸はスラットが回らない状態までいくと重くなりますがそれぞれのランナー内の機構が空転して逃がすので回らなくなることはないようです。
これを踏まえてどういうふうに作るかを考えていきます。

KiCadで作成したパターンをelecrowに出図

パターンを引き終わったらDRCを掛けます。
エラー、未配線とも無いことを確認しファイルメニューのプロットからガーバーデータとドリルデータを出力します。
必要なレイヤーはF.Cu,B.Cuの銅箔レイヤー、F.Silk,B.Silkのシルクレイヤー、F.Mask,B.Maskのレジストレイヤー、Edge.Cutsの外形図です。
オプションはフットプリントの参照記号を出力のみ選択します。
ガーバーオプションはProtelの拡張子を使用する。とシルクをレジストで抜く。を選択し、4.6mmで製造ファイル出力を行います。
ドリルデータの方は単位をmmに変更、リーディングゼロサプレス、ガーバーフォーマット、補助座標系を選択しドリルファイルを生成します。
出来上がったガーバーデータ、ドリルデータをガーバービューアーで開いて確認します。
ドリルの穴位置とガーバーの穴位置があっていること、シルクなどの位置を確認してOKならzipで固めてelecrowで手続きします。
今回は67mmX27mmの基板なので100mmX100mmの基板に３面付けしてv-cutを入れてもらい10枚オーダーします。合計３０枚出来上がる計算です。
前回は香港DHLを選んだので比較のため深圳DHLを選んでみます。

3/8(日) 注文

3/9(月) 受付、製造開始

3/19(木)19:19出来上がったと写真付きメール、発送したとのDHLのtracking numberの連絡

3/19(木)

1       Shipment picked up                  SHENZHEN - CHINA 20:01

2       Arrived at Sort Facility            SHENZHEN - CHINA 22:03

3       Processed at SHENZHE                SHENZHEN - CHINA 22:36

4       Departed Facility in SHENZHEN       SHENZHEN - CHINA 22:40

5       Customs status updated                     HONG KONG 23:49

6       Clearance event                     SHENZHEN - CHINA 23:50

3/20(金)

7       Clearance processing complete       SHENZHEN - CHINA 00:20

8       Arrived at Sort Facility                   HONG KONG 03:33

9       Processed at HONG KONG                     HONG KONG 04:00

10      Clearance processing complete at HONG KONG HONG KONG 04:00

3/21(土)

11      Processed at HONG KONG                     HONG KONG 02:19

12      Departed Facility in HONG KONG             HONG KONG 02:19

13      Customs status updated                 TOKYO - JAPAN 09:32

14      Transferred through                    TOKYO - JAPAN 10:37

15      Arrived at Sort Facility               TOKYO - JAPAN 12:35

16      Clearance processing complete at TOKYO TOKYO - JAPAN 13:07

17      Processed at TOKYO                     TOKYO - JAPAN 16:05

3/22(日)

18      Processed at TOKYO                     TOKYO - JAPAN 21:15

3/23(月)

19      Departed Facility in TOKYO             TOKYO - JAPAN 01:51

20      Arrived at Delivery Facility in TOKYO  TOKYO - JAPAN 07:03

21      With delivery courier                  TOKYO - JAPAN 08:27

22      Delivered                              TOKYO - JAPAN 12:13

と１０日（土日を除くと８日）で製造、４日（日曜を除くと３日）で届きました。
前回は１１日（土日を除くと７日）で製造、３日で到着だったので３面付け、v-cutの分で１日余計にかかっている感じです。
出来上がった基板です。

Panelizeと送料含めて$40.27=￥5045でした。

これに部品を載せます。

古いHA-2基板との比較です。

 左側が新しい基板です。
改修がなくなり作るのが楽になりました。

KiCadでパターン設計 その２

部品配置まで終わったら、自動配線をするのですが現在ネット上のFreeRouterは使えないようなのでここの手順を参考にスタンドアロン版を実行しました。

最初にPcbnewのツールー＞FreeRouteのSpecctraDSNファイルのエクスポートを実行

linkの手順の中のダウンロードの方法１に書かれているfreeroutingの汎用版を
https://github.com/freerouting/freerouting/raw/master/binaries/FreeRouting.jar
から取得します。

これを実行するのに必要なJRE8をOracleからダウンロード
http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jre8-downloads-2133155.html

コマンドラインから
# java -jar FreeRouting.jar

で起動するのでDSNファイルを読み込み自動配線を行います。
結構時間がかかります。
長時間やっても解決しない場合は適当に止めて残りを手で配線したほうが早いです。
で出来上がったものを再度Pcbnewに読み込みます。
配線がどこを通っているのかなどはひと通り確認した方がいいです。
かなりちゃんとひいてくれますが、たまにすぐ近くのピン同士をつなぐのに配線をよけてものすごいところまで迂回しているものがあったりします。

未配線のところや妙に引き回されている配線を押しのけ配線モードをonにしてひいていきます。

押しのけ配線の様子はyoutubeでkicad interactive routerで検索するとでてきます。
押しのけ配線をonにするにはちょっと判りにくいです。
1.Pcbnewの表示メニューでSwitch Canvas to OpenGLでOpenGLモードにする。
2.右側の上から５番目の配線とビアの追加をon
3.描画領域内にカーソルを持って行きEキーを押す、もしくは右クリックメニューの一番下、配線オプションを選択するとインタラクティブ配線設定のメニューが出ます。
モードの押しのけを選択、オプションはビアの押しのけ、余分な配線を削除、自動ネックダウン、セグメントをスムーズに移動をオンにします。
これで配線を引いていくとDRCの設定に従って他の配線が押しのけられていきます。
ヌメヌメと配線が動いていって気持ちいい？です。

そして適当に修正を入れて、シルクを整えたものがこれです。

KiCadでパターン設計 その１

回路図エディタでERCをかけて問題ないことを確認後、NetをPcbnew用に出力、Cvpcbでリファレンスとフットプリントの関連付けを行います。
その後、Pcbnewを開いてパターンを作成していきます。
最初にデザインルールを設定します。
基板は今回もelecrowにお願いするつもりなのでelecrowのルールを設定します。
ただ、via,パターン間のクリアランスはギリギリを狙わずに200umにしておきました。
手付けで部品をつけていく時に150umだとviaがpadと近すぎてハンダでブリッジしやすくなるためです。
次に部品配置とパターン作成の枠になる外形図をEdge.Cutsレイヤーに書きます。
そのあとNetを読み込むと部品が１箇所にまとめて配置されますので展開します。
ちょっと判りにくいのですが、表示モードを通常モードに戻して上のアイコンからフットプリントモードを選択します。（右から４番目のICに矢印が付いているアイコンです）
その状態で何もフットプリントを選択せずに画面上で右クリックすると上から２番めにグローバル移動・配置のあるメニューが出てきます。ブロック選択をしているとブロックのキャンセルとかが上にあるメニューになってしまうので、選択を解除してから右クリックします。
グローバル移動・配置の中の全てのフットプリントを展開を選択して実行するとフットプリントが重ならないように展開されます。
この状態でA面B面の部品の配置を選択してしまいます。
私はDIP部品と大きめの部品、ICは基本的にはA面、SMDのうちCR等の小さめの部品をB面に配置していますが作成する基板の層構成によっても変わるので作る基板に合わせて下さい。
次に部品の位置が決まっているものをその場所に配置していきます。
今回の基板の場合はコネクタとXBeeの位置は決まっているので最初に配置、あとは大物の部品がラッツネットが多いので、ピン数の多い大きな部品からできるだけ素直な信号の流れになる方向、場所を選んで配置していきます。
その後、大物の周辺の部品を大物の近くに素直な信号の流れになるように配置、大物同士の間に適当な隙間を開けながらその他の部品を配置していきます。

KiCadで部品のフットプリント作成

回路図からcvpcbを実行してフットプリントの無いものを拾っていきます。
フットプリントエディタは回路図エディタからでなく、パターンエディタ（Pcbnew)の方で表示->Switch Canvas to OpenGLに切り替えてから使います。
基本的にはこちらの方がサクサク動いて使いやすいのですがPadのpropertyだけは標準モードと同じで開くのに時間がかかります。
ほとんどの部品のフットプリントは標準ライブラリから持ってこれます。
標準部品として存在しているものは大きさ、ピンの配置、ピン番号、ピンのサイズを確認し、コピーしてLocalLibraryに登録していきます。修正が必要な物はコピーした方を修正し名前を変更内容がわかるように付けておきます。
私が直したところはSMD部品のPadが手付けするには厳しそうなところを少しコテをあてやすいように伸ばしたり、DIP部品の孔径が大きすぎるものを修正したりといったところです。
回路図用の部品シンボルは修正すると回路図にすぐ反映されますが、フットプリントはパターンに対しては独立しているので修正した場合は一度部品のフットプリントを削除してから再度Netの読み込みをしてフットプリントを繋ぎ直す必要があります。
なので、パターンを引く前に念入りにフットプリントを確認しておいたほうが手間がかからなくていいです。