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Jul 08, 2023

クレム・メイヤーがユニークな USB カード リーダー プロジェクトをアイデアからプロトタイプまでどのように進めたかをご覧ください

すべてのプロジェクト/製品はアイデアから始める必要がありますが、その最初のステップから機能するプロトタイプに至るまでは、特に初心者にとっては非常に困難なプロセスになる可能性があります。 として

すべてのプロジェクト/製品はアイデアから始める必要がありますが、その最初のステップから機能するプロトタイプに至るまでは、特に初心者にとっては非常に困難なプロセスになる可能性があります。 アイデアから具体的な製品に飛躍する際に何が必要かを明確にする方法として、element14 Presents のホストであるクレム メイヤー氏は、比較的一般的なコンポーネントと DIY PCB 設計を使用して独自の USB カード リーダーを構築するプロジェクトに着手しました。

何かを構築するためのアイデアを見つける前に、イノベーションやブレインストーミングは、既存の製品を見て、それらを改善する方法を想像するという形をとることがよくあります。 Mayer 氏のインスピレーションの源は、コネクタの欠陥により常に切断され、理想的ではないフォーム ファクターのせいで使いにくかった古い USB/SD カード ハブでした。 これを繰り返すために、彼は USB ハブのアイデアを取り入れ、USB-C 機能を追加しながらデザインを薄いカード型に平らにし、使いやすさを考慮してフルサイズの SD カードを含めることを考えました。

Mayer 氏によると、既存のコンポーネントを設計に組み込んで、少なくとも最初は障害点をなくすためにモノリシックな IC ではなく、さまざまなタスクに別個の IC を使用することは賢明な考えです。 この設計では、USB 機能と SD カードの読み取り/書き込み機能を 1 つのチップに組み合わせた Microchip の USB2640 USB ハブ + メディア コントローラー IC を採用しました。 このコンポーネントに加えて、Mayer は外部マイクロ USB ポートによって供給される電流量を調整するための ESP32-C3、データと電源用の 2 つの USB-C ポート、および将来の使用に備えたデュアル ESD 保護回路を追加しました。

信頼性の高い 3D プリントのエンクロージャは設計と製造の両方において課題となる可能性があるため、メイヤー氏は、利用可能な既成エンクロージャの大規模なエコシステムがすでに存在していることを指摘しました。 データシートから事前にわかっているサイズを使用して、PCB を適切にフィットするように設計したり、ポート開口部や保護を強化するためのカスタム フェイス プレートを作成したりできます。

USB カード リーダー回路を組み立てた後、メイヤー氏は USB-C ポートを PC に接続しましたが、コネクタが適切にはんだ付けされていないために何も認識されていないことに気づきました。 簡単な修正を行った後も、今度はバイアス抵抗が欠落しているため、依然として動作しませんでした。 メディア コントローラー チップが追加されると、最終的に OS によって列挙されるようになりましたが、ESP32 チップは、やはり近くにヒートシンクが多すぎるため不適切なリフローが原因で認識されませんでした。

これらすべての問題と最終的な解決策は、反復的な設計プロセスの自然な部分であり、その過程での各レッスンが、最終的にははるかに優れた製品につながります。 Mayer 氏がビデオで強調しているように、データシートを注意深く読み、フットプリントを再確認し、十分なテスト ポイントを追加することはすべて、初めて動作することを確認するための重要な手順です。 Mayer 氏は次の反復では、以前の USB/メディア コントローラ チップ、SD カード スロット、および電圧調整回路に慣れているものに戻す予定です。

この USB カード リーダーがどのように設計/構築されたか、またその過程での課題について詳しくは、以下の Mayer の e14 Presents ビデオをご覧ください。