...

高校生ものづくりコンテスト2016東北大会 兼全国大会予選会 電子回路

by user

on
Category: Documents
7

views

Report

Comments

Transcript

高校生ものづくりコンテスト2016東北大会 兼全国大会予選会 電子回路
高校生ものづくりコンテスト2016東北大会
電子回路組立部門 課題
Ver 1.0
兼全国大会予選会
2016.6.1
1. 課題
設計仕様に基づいた「入力回路①」を競技時間内に設計・製作し、「入力回路①」と「出力回路②」を
「制御用コンピュータ③」にケーブルで接続する。「制御用プログラム④」を作成し、目的の動作を行う
システムを完成させる。
制御用コンピュータ③
入力回路①
出力回路②(事前に製作し持参)
DC モータ
ケーブルE
ステッピングモータ
(各自持参)
7 セグメント
圧電スピーカ
含む回路
制御用プログラム④
(競技時間内に製作)
(競技時間内に作成)
ケーブル F
* 出力回路に同 梱
接続ケーブル A
接続ケーブル B
接続ケーブル D
接続ケーブル C
開発用コンピュータ(各自持参)
DC5V 電源
(各自持参)
(開発環境、言語は自由)
図1 課題構成図
※ 「制御用コンピュータ③」と「入力回路①」、「出力回路②」、「開発用コンピュータ」を接続する。
ケーブル類及びDC5V電源と「出力回路②」を接続するコードは各自持参すること。
(1)課題
入力回路①
大会当日に
大会当日に抽選する
抽選する仕様
する仕様に基づき、支給される電子部品を用いて電子回路基板を設計・製作する。
仕様
《設計仕様》
(a)表1に示す支給部品・材料を使用して入力回路を設計し、資料1「入力回路① 電気部品記号基準」に
基づき、支給する方眼紙(A4版)に作図して提出する。定規・テンプレートは使用可。
(b)当日抽選
当日抽選する
当日抽選する仕様
する仕様の
仕様の電子回路は
電子回路は、表2のうちの
のうちの1つである。
つである。
(c)電子回路基板は、ユニバーサル基板上にスズメッキ線(φ 0.5mm)を使用しプルアップ回路で製作す
る。ただし、部品面をジャンパー線で配線しないこと
部品面をジャンパー線で配線しないこと。
部品面をジャンパー線で配線しないこと
(d)ユニバーサル基板はサンハヤトICB293(相当品)を支給する。
(e)はんだは、Sn-3.0Ag-0.5Cu(鉛フリー)φ0.8mmを支給する。
(f)入力ポートは3ビットとし、入力手段はフォトインタラプタ(1個)
、タクトスイッチ(1個)
、3Pト
グルスイッチ(1個)を使用する。
(g)製作は図2(例:仕様1)に示すような部品配置に従い製作する。
(h)設計した回路を資料2「入力回路① はんだ付け基準」に基づき製作する。
- 1 –
表1 入力回路① 支給部品・材料表
表1 入力回路① 支給部品及び材料
番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
記号
PHSW
TCSW
TGSW
CN
R1、R2
R3
R4
品名
ユニバーサル基板
透過型フォトインタラプタ
タクトスイッチ
3P トグルスイッチ
ストレートピンヘッダー
抵抗
抵抗
抵抗
ネジ
ナット
平ワッシャ
ゴム足
スズメッキ線
鉛フリーはんだ
遮光チェック用厚紙
型番・規格
ICB-293
SG206
キートップの色指定無し
3P(スリム)
HNC2-2.5P-5DS
10kΩ 1/4W
180Ω 1/4W
22kΩ 1/4W
M3×15mm
M3
M3
Φ15
Φ0.5mm
Sn-3.0Ag-0.5Cu Φ0.8mm
20mm×110mm
数量
1
1
1
1
1
2
1
1
4
4
8
4
1
1
1
備考
サンハヤト 72mm×95mm
Kodenshi
秋月電子通商
秋月電子通商
ヒロセ
相当品
相当品
(0.9m)支給長さ
(0.9m)支給長さ
表2 入力回路① 部品配置仕様
部品配置
③
①
②
仕様
左
右
仕様1
トグルスイッチ
タクトスイッチ
LED
フォトトランジスタ
仕様2
タクトスイッチ
トグルスイッチ
LED
フォトトランジスタ
仕様3
トグルスイッチ
タクトスイッチ
フォトトランジスタ
LED
仕様4
タクトスイッチ
トグルスイッチ
フォトトランジスタ
LED
※
大会当日、部品配置①、②、③を抽選で決める(抽選者は座席Aの選手)。
5
○部品配置や方向について、下図のようにします。
1
Sunhayato 293
5番
5ピンコネクタの向き
は、図の向きで作成す
1番
ること
M3 ナット
平ワッシャ
基板
ゴム足
平ワッシャ
M3 ネジ
Y
①
②
図2 入力回路①
③
部品配置図(仕様1の場合)
- 2 –
0
X
(2)出力回路②
制御対象として、7セグメントLED(2個)、圧電スピーカ(1個)、DC モータ(1個)、
ステッピングモータ(1個)を含む電子回路基板を使用する。
(a)事前に大会事務局から配布した部品・基板等で製作し、大会当日に持参し使用する。
(b)回路図を図3に示す。使用部品の一覧を表3に示す。
(c)各自が持参したDC+5V電源と接続ケーブルCを、ピンヘッダーCN3に接続し、電源を供給する。
(d)各自が持参した制御用コンピュータ③と接続ケーブルBをピンヘッダをCN1、CN2に接続する。
(e)出力回路②のピンヘッダCN1~CN5のピン配置図を図4~図8に示す。に示す。
図3 「出力回路②」の回路図 (H28全国大会の出力回路基板)
※JP1の1-2端子を短絡ソケットで接続すると、CN1、CN2の1ピン(Vcc)と10ピン(GND)を介して、制御用 コ
ンピュータと出力回路の電源を共通化することができる。ただし、共通化するか否かは、各競技者の責任
において事前に確認し判断すること。
※「出力回路②」は、株式会社日立ドキュメントソリーショズの電子回路基板とする。
- 3 –
表3 「出力回路②」に使用する電子部品
- 4 –
(3)制御用コンピュータ③
コンピュータの性能・形状等の制限はない。開発環境は競技者がすべて持参する。
(4)制御用プログラム④
別紙「プログラム課題」の仕様に基づいたプログラムを作成する。ただし、使用する言語は自由である。
4問を事前に
問を事前に公開し、2
公開し、2問は当日出題する。課題は全部で
問は当日出題する。課題は全部で6
は全部で6問となる。
仕様に基づいたプログラムを制作し、「制御用コンピュータ③」にプログラムを転送し実行させる。
(a)プログラム言語は自由とする。
(b)事前に制作したプログラムの持ち込みは原則として認めない。例外として、制御用コンピュータ
のレジスタ、ポート定義、割込み定義等を含むヘッダファイルについては、大会前日に申し出て
許可を得るものとする。
(c)競技中にいかなるドキュメントも参照することは禁止とする。
(d)大会事務局が用意するUSBメモリにて、作成したプログラムを提出する。コンピュータはUS
Bメモリにアクセス出来るものとする。
(5)各自が用意するケーブル等
接続用ケーブルコネクタの仕様(2.5mm ピッチTop View)接続用ケーブルは、図4~7のピンヘッダー
のピン配置図から各自加工し持参する
各自加工し持参する。
各自加工し持参する
(a)接続ケーブルA(「入力回路①」用)を接続するピンヘッダーのピン配置図
1列5ピンコネクタ・メス(HNC2-2.5S―5 HRS)
設計製作する回路のコネクタピン配置(ストレートピンヘッダー HNC2-2.5P-5DS)
①
④
GND
入力2
②
⑤
入力0
5V
③
入力1
図4 接続ケーブルピン配置図
① :GND
② :フォトインタラプタ (入力0)
③ :タクトSW(入力1)
④ :トグルSW(入力2)
⑤ :Vcc
①番ピン(表示あり)
※CPU側から見て入力
(b)接続ケーブルB(出力回路②用)を接続するピンヘッダーのピン配置図CN1
※ヒロセ電機(株)製2.54mmピッチ10極(HIF3FC-10PA-2.54DSA)
接続ケーブルBで制御用コンピュータ③と接続
①
⑥
5V
出力 3
②
⑦
出力 7
出力 2
図5
CN1のピン配置図
- 5 –
③
⑧
出力 6
NC
④
⑨
出力 5
NC
⑤
⑩
出力 4
GND
(c)接続ケーブルB(出力回路②用)を接続するピンヘッダーのピン配置図CN2
※ヒロセ電機(株)製2.54mmピッチ10極(HIF3FC-10PA-2.54DSA)
接続ケーブルBで制御用コンピュータ③と接続
①
⑥
5V
出力 3
図6
②
⑦
出力 7
出力 2
③
⑧
出力 6
出力 1
④
⑨
出力 5
出力 0
⑤
⑩
出力 4
GND
CN2のピン配置図
(d)接続ケーブルC(出力回路②電源供給用)を接続するピンヘッダーのピン配置図 CN3
日本圧着端子製造(株)製2.5mmピッチ3極(B3B-XH-A)
①
図7
GND
②
5V
③
GND
CN3のピン配置図
(6)大会事務局が用意する接続ケーブル等(出力回路キットに同梱)
(a)接続ケーブルE(DCモータ用)を接続するピンヘッダーのピン配置図 CN4
日本圧着端子製造(株)製2.5mmピッチ2極(B2B-XH-A)
①
図8
OUT1
②
OUT2
CN4ピン配置図
(b)接続ケーブルF(ステッピングモータ用)を接続するピンヘッダーのピン配置図 CN5
日本圧着端子製造(株)製2.5mmピッチ6極(B6B-XH-A)
①
φ1
④
図9
②
φ2
③
⑤
φ1c
⑥
CN5ピン配置図
- 6 –
φ2c
2 作業条件
(1)競技時間
2時間30分(150分)
(2)大会事務局から当日配布するもの
(a)「入力回路①」で使用する電子部品及び材料等
(b)「プログラム課題」(事前公開の
(事前公開の4
問と当日提示の問題2問の計6
問の計6問を提示)
(事前公開の4問と当日提示の問題2
(c)「入力回路①」の回路図用の方眼紙(A4)
(d)AC100Vコンセント(2口)
(e)ソースリスト提出用USBメモリ
(3)大会事務局から事前に配布するもの
(a)「出力回路②」の基板、「部品」
(b)「出力回路②」の「回路図」、「部品表」
(c)「入力回路①」の「電気部品記号基準」「はんだ付け基準」
(d)大会で使用する支給部品、材料表
(4)競技者が準備するもの
(a)「出力回路②」(事前に組み立てたもの)
(b)「制御用コンピュータ③」及び開発環境(プログラム言語は自由)
(c)接続ケーブルA、B、C、D(接続ケーブルE、Fは出力回路に同梱)
(c)+5Vの電源
(d)工具類
(e)増設用コンセント
(f)筆記用具及び定規・テンプレート等
(g)作業服
(h)上履き
(5)競技者服装
(a)競技中は作業着を着用する。(学校で使用のもの)
(b)はんだ付けの作業時には、保護メガネを着用する。ただし、メガネをかけている場合はこの限
りではない。
(6)注意事項
(a)作業に当たっては安全に十分注意すること。
(b)配布された部品及び材料以外のものは使用しない。
(c)接続ケーブルA、B、Cは図を参考に事前に製作し、持参すること。ケーブルの長さは
自由である。
3 審査対象
(1) 設計した「入力回路①」の回路図
(2)「入力回路①」の製作基板
(3)動作の確認
(4)ソースプログラム
(5)その他(作業態度等)
- 7 –
4 採点基準
(1)採点項目と観点
項
目
プログラミング技術
点
数
40
組立技術
30
設計力
20
その他
10
合計
観
点
・動作の完成度
・プログラムの構造
・書式及び読みやすさ
・外観(部品の配置・レイアウト)
・部品の取り付け、部品の損傷
・はんだ付けの状態
・工具及び部品の取り扱い
・部品配置の合理性
・図面の完成度
・記号、文字
・作業態度
・作業工程
100
(2)順位の決定
①合計得点の高い順に1位、2位、3位・・・とする。
②同点の場合は、プログラミング技術得点の高い者を高位とする。
③さらにプログラミング技術が同点の場合、組立技術得点の高い者を高位とする。
④さらに組立技術が同点の場合、設計力得点の高い者を高位とする。
⑤上記以外の事項に関しては、審査員が協議し、全体の完成度から順位を決定する。
5 その他
(1)鉛フリーはんだについて
HOZAN HS-131(鉛フリーはんだ 0.8mm)を使用する。
(2)事前に製作した回路の持込について
競技中、事前に製作した『入力回路①』1台の持込を許可する。制御プログラムの作成にあたって持
ち込み基板を使用しても減点の対象にならない。ただし、プレ
プレ審査
組み立てに関する審査は当日製
プレ審査や
審査や組み立てに関する審査は当日製
作した基板を対象とする。
(3)動作確認(プレ審査)について
競技終了後、直ちに動作確認(プレ審査)を行う。競技者は委員の指示に従い、システムを操作し
て、動作の確認を受けること。
(4)出力回路②について
参加申込書が事務局に届き次第、参加校へ6月20日以降に郵送する。組み立てたものを持参し
競技に使用すること。
出力回路②のプリント回路基板等を購入希望の方は、以下から購入できます。
株式会社日立ドキュメントソリューションズ
マイコンカーラリー販売窓口
https://www2.himdx.net/mcr
〒135-0016東京都江東区東陽6-3-2イースト21タワー
TEL:03-6666-8171FAX:03-6666-8844
メールでのお問い合わせ:[email protected]
- 8 ‐
資料1
資料1
入力回路①
入力回路①
電気部品記号
基準
PHSW
R* *Ω
抵抗
フォトインタラプタ
TCSW
TGSW
CN
5
**
4
**
3
**
2
1
**
**
または
タクトスイッチ
+配線(接続なし)
トグルスイッチ
+配線(接続あり)
+5V
GND
注1
注2
+5V
*は数字を示す。**は接続先名を示す。
は交点を示す。
注3 大きさや方向は必要に応じて変更して構わない。
- 9 –
コネクタ(5P)
T 配線(接続あり)
資料2 入力回路① はんだ付け基準
2016.6.1
1 基板はんだ面
(1)はんだ忘れ(写真1)
はんだ付けするべきランドがはんだ付けされていない場合、はんだ付け不良で心線が
動くもの(矢印:折曲部のはんだ忘れ)。
(2)ルーズ(写真2)
はんだ付け不良で心線が動く場合。
(3)過剰(写真3)
線の形状が見えない場合。
(写真1)
(写真2)
(写真3)
(4)不足(写真4)
ランド全体がはんだで覆われていない場合(はんだ欠)。
(5)流れ
はんだがスズメッキ線を伝わり隣り合うランドまで達した場合。
(6)つの(写真5)
はんだが角状にとがってしまった場合。
(7)不要はんだ(写真6)
不要な箇所に、はんだが付着している場合(ランドやスズメッキ線に不必要にはんだが
付着した場合)。
ランドは全面はんだで埋める
(写真4)
(写真5)
(写真6)
高校生ものづくりコンテスト「全国大会」の組立てに準ずるものとするが、東北
大会においては以下の項目を確認事項として記す。
2 「入力回路①」基板の組み立て
(1)使用する基板は以下のユニバーサル基板である。
品番 ICB-293(サンハヤト)
(2)パターン不可領域は以下の範囲とする。(パターン面から見る。)
パターン不可領域
(3)部品および軟銅線は基板へ水平または垂直に取り付ける。
曲がりの範囲は1mm以下とする。
(4)抵抗のカラーコードは基準位置から見て下から上、左から右に読めること。
(5)部品は基板に密着して取り付けること。
浮き上がりは0.5mm以下とする。
(6)抵抗器のリード線はバランス良く取り付け、無理な力を加えないこと
リード線の幅は7ピッチ(2.54mm×7=17.78mm)とする。
(7)部品リード線のはんだ付けは基板に差し込み、リード線を折り曲げずに
はんだ付けすること。突き出し寸法は、抵抗器が1.5mm以下、その他
の部品が0.5~2.5mmとする。ただし、2.5mmを超えるものは切断
すること。
(8)配線は基板から浮き上がらないように直線的におこない、浮き上がりの
許容差はランドから0.5mm以下とする。
軟銅線
0.5mm以下
ランド
基板
基板
(9)配線の方向を変える場合は、ランド上でおこない、そのランドははんだ付け
する。
軟銅線
ランド
(10)2方向から直角に交わる軟銅線は配線するランド上で切断し、そのランド
ではんだ付けすること。
軟銅線
ランド
(11)はんだ面での軟銅線の配線は端末を穴に挿入しないこと。
(12)軟銅線はランドの外周をはみ出さないこと。
(13)はんだ面の軟銅線の直線部分が30mmを超える場合は、軟銅線が浮か
ないように中間ではんだ付けをしてよい。
Fly UP