新しいOnStep基板
自作ハーモニック赤道儀のコントローラを内蔵化するため、新しいOnStep基板を作った。
仕様
- MCU: ESP32-WROOM-32D
- Drivers: 2x TMC2209-LA (UART mode)
- 1x Type-C USB2.0 (ESD protected)
- CP2102N USB-UART bridge (ESP32 auto-flash)
- Power: DC20V
- Misc: 8kB FRAM (MB85RC64)
- Misc: BME280 Weather Sensor (opt.)
- Misc: Status LED
設計方針
基板高さを抑えるため、ESP32やTMC2209を含めてほとんどの部品を表面実装。JLCPCBのPCBAサービスを利用。
初めて基板設計をやってみましたが、パズルみたいで結構面白い。回路自体はOnStepのMaxESP4、ESP32 DevkitC、FYSTEC TMC2209などを参考に作成。
特にTMC2209-LA周りの部品配置・配線の取り回しが悩ましかった。
Silent Step Stickモジュールとの主な違いとしては、OnStepでの利用ではVREF調整用のポテンショメーターは不要(アナログ電流スケーリング100%固定)なので、TMC2209-LAのVREF入力は22kΩで3.3Vにプルアップするようにした。
OnStepのMaxESP4との違いとしては、3V3→VMのショットキーダイオードは省略した。このダイオードは主電源接続なしで3.3Vのみが生きている状態のときにTMC2209の内蔵ロジック用レギュレータを保護するためのもののはず(watterottの記述)。MaxESP4では、USBのVBUS(5V)または基板上の5Vレギュレータで生成された5VからESP32開発ボード上の3.3Vレギュレータ経由でVIOが供給されているために、メイン電源未接続かつUSB接続のときに上記の状態が生じうるので入れてあるのだろう。
今回設計した基板では、USBのVBUSはCP2102Nのデバイス接続検出だけに使用しており、3V3は必ずVMからDCDCコンバータ経由で生成されるので、上記の状況は発生しない。
あと配線のしやすさ優先でピンマップはMaxESP4と非互換なのでピンマップファイルは変更する必要あり。
基板完成
まだBME280用のピンソケットを付けてないけど、とりあえず完成!
動作もおおむね問題なし。ただステータスLEDはシンク駆動にした方がよかったかな…GPIO14はWeak Pull-up内蔵なのでリセット中点灯しっぱなしになってしまう。空中配線で10kプルダウンを追加する現地改修で対応。
赤道儀へ内蔵
3Dプリンタで赤経体のフタ兼基板ケースを出力して、赤道儀に内蔵化した。
これまで赤経体の側面にくっつけていたOnStepケースがなくなり非常にすっきりした。
動作確認
実際にQuattro 150Pをのっけて動作確認。
全く問題なく動いた!
おまけ
回路図とPCBレイアウトを置いておきます。
いないとは思いますがもし参考にしたい方がいればどうぞ。
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