Arduino 名刺を作ろう！

Arduino 名刺

これはArduino uno互換基板の名刺のテンプレートです.
github にて ArduinoNameCardで公開しています.
1枚のみであり，91×55mmの名刺サイズで作成しています.

もし, 2枚の面付け基板として作成したい場合は，
twoBoardsブランチを参照してください.

sample code の blink を書き込んだもの

環境バージョン

• KiCad 4.0.7
• ArduinoIDE 1.8.2
• GIMP 2.8
• Ubuntu 16.04 and macOS High Sierra (当方)

基本的に ArduinoIDE と KiCad, GIMP はクロスプラットフォームで OS 依存しないので， OS は問いません.

環境構築方法

ArduinoIDEのインストール

windows

直接公式からダウンロードのダウンロードに時間がかかることがあったので,
Chocolateyでインストールするのがオススメです.

Chocolateyのインストールは,
"Chocolateyを使った環境構築の時のメモ"
を参照してください.

管理者権限でcmd or PowerShellを開き, ArduinoIDEのインストールします.

> choco upgrade chocolatey
> choco install arduino

2回質問が来るのですが "Yes" で構いません.

ドライバーをインストールするか数回問われるので, すべてインストールします.

mac

macはbrewでインストール

.sh

brew cask install arduino

Ubuntu

"ここ"から，最新のlinux 32 or 64.zipをダウンロードします.
ダウンロードしたファイルが arduino-1.8.2-linux64.tar.xz の時のインストール方法は以下のとおりです.

$ sudo tar -Jxvf arduino-1.8.2-linux64.tar.xz -C /usr/share
$ cd /usr/share
$ sudo mv arduino-1.8.2/ arduino
# シンボリックリンクを作成
$ sudo ln -s /usr/share/arduino/arduino /usr/local/bin/arduino
# 実行
$ arduino
# もしポートが使えないときは管理者権限で実行する
$ sudo arduino

Kicadのインストール

windows

choco でインストール

chocoでのインストールする場合は次のコマンドを実行します

.sh

> choco upgrade chocolatey
> choco install kicad

インストーラーでインストール

インストーラーを用いてインストールする場合は，下記の公式サイトからインストーラーをダウンロードします.
http://kicad-pcb.org/download/windows/

mac

インストーラーを用いてインストールする場合は，下記の公式サイトからインストーラーをダウンロードします.
"KiCad main package"は，ライブラリをgithubに置いているもの.
"KiCad extras"は，ライブラリをローカルに置くもの.
http://kicad-pcb.org/download/osx/

ubuntu

次のコマンドを実行します.

$ sudo add-apt-repository --yes ppa:js-reynaud/kicad-4
$ sudo apt update
$ sudo apt install kicad

Kicadの設定

コンポーネントライブラリは「〜.libファイル」で，そのファイル中に各コンポーネントが内包されています

コンポーネントライブラリのパス

Component library files	User defind search path
res/lib/ArduinoNameCard.lib	res/lib

フットプリントライブラリは「〜.pretty」というフォルダで，各フットプリントのファイル「.kicad_mod」が入っています

フットプリントのライブラリのパス

nickname	path
ArduinoNameCard	${KIPRJMOD}/res/lib/ArduinoNameCard.pretty

kicadライブラリ

基本的にチップ部品は, 次のサイズに統一しています

EIA	JIS
0805	2012

FT232RL.libに関しては,
"Quick KICAD Library Component Builder"というサービスにて作成しました

ATMEGA328-AUのライブラリは, "ここ"からダウンロードしました

Arduino 名刺を製作する

画像からPCBのフットプリントを作成します．

1.名刺上の空き領域のサイズに合わせて画像を作成する

gimp で新規作成を行ないます. dpiは1000程度にします.

今回使用した画像は リポジトリの./res/img/origin に置いてあります.
これを利用してください.
各画像は, 次のことを書き込むことを想定しています.

• affiliation.png　-> 所属
• name.png 　　-> 名前
• address.png -> 連絡先

2.画像に図や文字を入力します

例として, name.png に名前を書き込みます.
もし, カラーの場合は画像を二値化します.

3.黒地白字にします

白地黒字のときには下図ようにgimpでは「階調の反転」で黒地白字にできます．

4.フットプリントを作成します

基板に載せる情報について, シルク か 銅箔の剥き出し か選ぶ事ができます.
シルクで載せた場合は下図の　affiliation.png のようになります.
銅箔の剥き出しにした場合は　name.png　と address.png のようになります.

bimmpa to componentを起動します.

　シルクを作成する場合 　　　--> 5へ
　銅箔剥き出しで作成する場合 --> 6へ

5.シルクで作成します

Load Bitmap で　画像を読み込みます. 例として今回は, name.png を読み込みました.
Resolutionが1000dpi程度であることを確認します.

「Front silk screen」にチェックを入れます.
「Export」でファイル(name_silk.kicad_mod)を出力します.

6.銅箔で作成します

Load Bitmap で　画像を読み込みます. 今回は, name.png を読み込みました.
Resolutionが1000dpi程度であることを確認します.

「Front solder mask」にチェックを入れます.
「Export」でファイル(name_mask.kicad_mod)を出力します.

出力したname_mask.kicad_modのフットプリントを加工します.
具体的にはレジストマスクと銅箔のフットプリントにします.

スクリプトはpythonで記述されています．
リポジトリの ./python/main.py にスクリプトが置いてあります.
次のコマンドを実行するとフットプリントが作成されます.

$ cd 本プロジェクトのルート
$ python python/main.py  res/lib/ArduinoNameCard.pretty/name_mask.kicad_mod

すると, name_mask_and_cu.kicad_mod が生成されます.

(もし，生成されない場合は，name_cu.kicad_modを開き "fp_ploy" 以降に含まれる項目をコピーしておき，"F.Mask" を "F.Cu"に置換後， コピーした内容を追記してname_mask_and_cu.kicad_modとして保存してください.)

7.フットプリントをライブラリに追加する

作業ライブラリとしてArduinoNameCardを選択します.

先ほど，出力したファイルを読み込みます.

ライブラリにコンポーネントを保存する
シルクで作成している場合は，name_silkとして保存します.
銅箔で作成している場合は, name_mask_and_cuとして保存します.

8.基板上に展開します

すでにあるフットプリントを置換するのが一番楽です.
置換したいフットプリント上で右クリックし,
フットプリントの交換 -> フットプリント G*** でウィンドウが開きます.

フットプリントのリストを押して、保存したフットプリントを選択します.

適用を押すとフットプリントが変更されます.

9.GNDのベタ塗りをします

四角い場所をクリックします.

基板上の任意の箇所で右クリックすると次のようなメニューが出てきます.
[全てのゾーンを塗りつぶす]を選択します.

これでベタ塗り完了です.

10.確認

view -> 3D viewer で3Dビューアーで確認できます.

基板を発注する

ガーバーデータの作成

ガーバーの作成方法は, ★kicad (Mac OSX Version: 4.0.5 release build)版でFusionPCB用ガーバーデータの作り方．を参照してください

file -> plot でgerverの出力をします.

ドリルデータを出力します.

ガーバーデータのリネーム

gerver データを ArduinoNameCard にリネームします.

ガーバーデータのzipを作成する

exportフォルダごと圧縮して, zipにまとめます.
zipのファイル名は,ArduinoNameCardにリネームします.

基板の発注設定

seeed fusion のプレビューで確認できます.
好きな色を選択します.

基板の厚みは0.6mmで注文します.

部品を発注する

serial変換部分

部品	１枚で使用する個数	秋月またはDigKeyでの値段
FT232RL	1	¥400
1kΩ	2	¥100
0.1µF	2	¥150
10µF	1	¥150
赤LED	1	¥150
緑LED	1	¥150

Arduino互換部分

部品	１枚で使用する個数	秋月またはDigKeyでの値段
ATMEGA328P-AU	1	¥230
水晶発振子 16MHz	1	¥30
10kΩ	1	¥100
1kΩ	2	¥100
330Ω	1	¥19
0.1µF	1	¥150
22pF	2	¥295
ヒューズ	1	¥200
赤LED	1	¥150
タクトスイッチ	1	¥100

ブートローダーの書き込み

書き込みの方法は，optifixで書き込みます．
手順に関しましては, "【Arduino 1.6.3】 Arduino UnoでATmega328P-PUにブートローダを書き込む"を参照してください

当方では，"ICソケット"を用いて，はんだ付けよりも先に書き込みを行っています.

次の組み合わせでArduinoUNOとATMEGA328P-AUを接続します.

Arduino UNO	ATMEGA328P-AU	名刺（基板）での位置
D10 (SS)	29 (RESET)	RST
D11 (MOSI)	15 (MOSI)	D11
D12 (MISO)	16 (MISO)	D12
D13 (SCK)	17 (SCK)	D13
5V	4 or 6	5V
GND	3 or 5	GND

はんだ付け

FT232RLはピン間が狭く，はんだ付けするのが困難です.
普通にはんだ付けもできますが，次のような手順で行うことを推奨します.

1. フラックスを多めに塗ります.

2. 先にランドに，軽くはんだを付けておきます.

3. 足を揃え，上からこてを当てて固定します.