Cylinder Edge Sensor

Created Date: 2021-07-24/ updated date: 2021-10-27
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    Summary
    円筒形のオブジェのヘリを指でなぞる操作を検知する静電センサー。
    円筒形の円周の内側にこのセンサーを4つ配置することで、外側の指の動きを検知する。

    Materials

      Tools

        Blueprints

          Making

          • CY8CKIT-145を入手し、必要な箇所以外の切除、部品の取り付けを行いメイン基板を作成する。
            • 写真のように、CY8CKITの基板のタッチセンサーのへりの位置あたりを糸鋸で切断。
            • もともと、切断できるようになっている、センサー用の基板、及び書き込み機の基板も切断。
              切断部はやすりなどできれいにしておくこと。
              また、切断部に複数の信号線が通っているので、これらの処置をきちんとしておくこと。(一度、切断後、隣り合う線が接触していた)
              また、p1.2に繋がっているR71の抵抗を除去

              あと、下側の両隅がセンサーサポータに当たるので、少しだけ削って角を丸めておきます。
            • チップやスイッチの付いている側に、5mmの高さの連結用のピンをハンダ付けする。
              ハンダ付けするのは、書き込み用の5pinのうちVTARG, GNDの2端子、RST&p1.1&P1.0、p0.4&p0.5、p3.2&p3.3、の計4箇所。
              一度、ピンを置いて、サブ基板とサンドイッチ状態にした後、裏返してメイン基板の裏側からハンダ付けする。
          • 発注して製作してもらったサブ基板をメイン基板と合体させます。
          • サポータを3Dプリンタで印刷し、静電センサーを取り付けて、円筒の内側に当てるセンサーを製作する。
            • 写真のように一枚の銅箔テープを貼って(15cm×3cmあればOK)、天井側は写真のように縦に切り込みを入れてから、テープを折り込んで、センサ部分を覆っていく。
            • センサ部に貼った一枚の銅箔を、サポータに印刷された溝に沿って24個のセンサーになるように分離する。
              カッターを慎重に扱い、導通しないように電極が目視で分離していることが認識できる程度に切り離すこと。

              また、各センサーには三角形の切り欠きがあるので、切り欠きを上にしたとき、三角形の左辺側に切り込みを入れ、右辺を内側に折り曲げてサポータ本体に貼り込む。
            • 三角形の切り欠け部で折り曲げた銅箔の上に、ハンダを軽く置いておき、その場所に皮膜を剥いだポリウレタン線をハンダ付けする。

              なお、ポリウレタン線は最長で7cm程度となるので、8cm程度に切っておけば問題なし。
          • 基板をサポータにネジ止めし、各静電センサからのポリウレタン線を基板に繋ぎます。
          • 円筒に配置するには、4つのセンサが必要となる。そして4つともプログラムを書き込むときは、全て別のセッティングにする必要がある。

            • PCに対してシリアルを出力するボードはMaster Boardとなる。
              まず、PSoC Creator で、PSoC4S_CylinderEdgeDetect_all12 のプロジェクトを開く。

              TopDesignで、
              UART : enable
              I2CM : enable
              I2CS : disable
              EZI2C : disable

              main.c で、
              MASTER_BOARD を 1に、ENABLE_TUNER を 0 にして、clean->build
            • TopDesignで、
              UART : disable
              I2CM : disable
              I2CS : enable
              EZI2C : disable
              なお、I2CSをダブルクリックしてI2C Basicタブの Slave Address を、0x08, 0x09, 0x0A に変えることで、Slave 1-3 を切り替える。

              main.c で、
              MASTER_BOARD を 0に、ENABLE_TUNER を 0 にして、clean->build
            • タッチセンサの感度の様子を見たい場合、Tunerを使って調べる。
              TopDesignで、
              UART : enable
              I2CM : disable
              I2CS : disable
              EZI2C : enable

              main.c で、
              MASTER_BOARD を 1に、ENABLE_TUNER を 1 にして、clean->build

              Tunerは、Toolsメニューから Component Tuners -> CapSense から起動。
          • 72mm×47mmのユニバーサル基板からサブ基板作成。メイン基板と合体させる。
            • 長辺側を切り取り、幅が25mm程度になるようにする。上の基板の場合、穴三つ目あたりに切り込みを入れて基板を割る。
              また、短い辺の真ん中あたりに、ねじ止め用の切り込みを入れる。ネジ穴は70mmの距離なので、基板は穴ではなく、U字型の切り込みとなる。
            • 上のような位置に5pin、3pin、4pin(写真では5pin)の横向きのピンヘッダをハンダ付けする。
              ただし、基板側の足をだいぶ浮かせ、横向きのピンは出来るだけ基板と距離を取るようにする。

              横の配線図に示したとおり、三つのピンヘッダに対してVDDとGNDの配線を行う。その後、配線を絶縁テープで隠す。
            • メイン基板の抵抗の足をうまくサブ基板の穴に通して合体する。
              上の配線図の通りに、書き込み端子のSWDCLK, SWDIO, Tx, IC2SCL I2CSDA を配線する。

            • 書き込み用ピンヘッダと切り取った書き込み用基板を繋げ、また静電センサの動作確認用にI2CのSCL/SDAも接続。
              PSoC CreatorをPCで立ち上げて、プログラムを書き込む。
          • 基板とサポータを組み合わせ、センサーにハンダ付けしたポリウレタン線を基板にハンダ付けする。
            • これでセンサーが一つ出来上がり。USBシリアルの基板を取り付け、動作確認をしよう!

              このセンサーを4つ繋げることで円周全体のセンシングをカバーする。
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          References

            Usages

              Project comments