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名称 RaspberryPi シールド基板の製作
番号 MIRSMG5D-ELEC-0003
版数 最終更新日 作成 承認 改訂記事
A01 2024.05.01 牛丸真司 牛丸真司 初版
A02 2024.05.22 大沼 小谷 写真をXHコネクタのものに更新

Raspberry Pi シールド基板の製作

1. はじめに

RaspberryPi へのデバイス接続の「2．超音波センサの接続」および「3.タッチセンサの接続」に対応したシールド基板を RaspberryPi 用ユニバーサル基板(UB-RPI02)を用いて製作する。

2. 用意するもの

3.回路図

RaspberryPi へのデバイス接続の「2. 超音波センサの接続」「3. タッチセンサ」の接続に対応した回路図を以下に示す。 （RaspberryPiのピン配置及び入出力信号ポートの位置は次項の部品実装を考慮した形で示している）



シールド基板の回路図

4. シールド基板への接続ポートの実装

  1. ピンソケットの半田付け

    シールド基板に付属の20ピンx2列のピンソケットをシールド基板に半田付けする。 このときシールド基板の SideA が上になるよに SideB側にソケットセットし、SideA側で 半田付けする。



    ピンソケットのハンダ付け

  2. 実装

    信号線、ハウジング、ICソケット（8ピン、I2Cレベル変換チップ取付用）を基板実装（表面）、（裏面）のように取り回してハンダ付け実装する。



    シールド基板実装（表面）



    シールド基板実装（裏面）

    表面の写真の上側にある2個の2ピンのハウジング（オス）が ON/OFF IOデバイス（タッチセンサを想定）の接続ポートである。 写真下側の４個の4ピンハウジング（オス）が超音波センサの接続ポートである。ハウジングの黒丸はグラインドピン、 赤丸はVccのピンであることを示している。

    タッチセンサ取付用のポートは、RaspberryPi 4 でプルアップ可能なポートのGNDが隣り合う 15-GND, 7-GND を使って実装している。 ただし、標準機ではタッチセンサは１つのみ使用するので、実際に使用するポートはこのうちのどちらか１つとなる。

    裏面の写真からわかるように、超音波センサ用の4ピンの4つの接続ポートはバス接続されている。 8ピンICソケットは、3.超音波センサの接続の RaspbeeryPi GPIOピンと超音波センサの接続回路図およびその下の接続イメージ図にあるように接続されている。（ただし、超音波センサ側のGNDとGPIOのGND接続はチップのGNDが導通しているので省略している。）
    I2Cレベル変換チップの取付時には、この配線がどのようになっているかを確認する。この写真の配線では、表面の左側から Vcc, SDA, SCL, Gnd となっている。
    なお、標準機で使用する超音波センサは２個であるが４個まで接続できるようにしている。

  3. 導通チェック

    テスターを用いて、ハンダ付けを行った全ての回路系に対して、導通・非導通のチェックを行う。