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ARLISS 2025に向けて開発した基板の紹介と結果報告

  • 執筆者の写真: 宇宙探査開発プロジェクト
    宇宙探査開発プロジェクト
  • 2025年10月27日
  • 読了時間: 5分

こんにちは🙌 SARD 宇宙探査開発プロジェクトです！


まず最初にご報告ですーー

ARLISS 2025において、私たちのCanSatがBest Mission Award 3rd Placeを受賞しました！🎉

いつも支えてくださっている皆様、そして今回も製造協力いただいたJLCPCB様に心より感謝いたします。


今回の投稿では、受賞機体を支えた重要要素の一つーー

「新規開発したRaspberry Pi HAT型基板」について簡単にご紹介します！


🛠️今回開発した基板について


今回開発したのは、以下の2枚構成のPCBです👇

・Raspberry Pi 4 のHAT（Hardware Attached on Top）形式のメイン基板

・補助機能を担当するサブ基板


この2枚は10ピンJST XHコネクタで接続します。

「壊れにくい・交換しやすい・拡張性が高い」の三拍子が揃った構成になっています✨


💻開発背景


今回の基板は、CanSatの世界大会「ARLISS 2025」向けに開発したものになります！


ARLISS（A Rocket Launch for International Student Satelites）は、

アメリカ・ネバダ州 ブラックロック砂漠を舞台に開催されるサブオービタル打ち上げ実証実験です。


国内外の学生が参加し、アマチュアロケット団体AeroPAC協力のもと、各チームが開発したCanSatをロケットで高度約4000mまで打ち上げます。


この大会では、CanSatをロケットに搭載して

約4,000mまで打ち上げ、投下後はパラシュートで降下します。


そしてここからが本番。


着地後、CanSatは完全自律でゴールを目指して走行します。

人間の介入は一切できません。

正直、着地後”ちゃんと動く”団体って少なくて、かなりハードモードです（だからこそ面白いと思ってます！）


そのため、基板には以下のような要求が課されます：

・過酷な振動・衝撃環境でも確実に動作すること

・砂漠環境での高温・乾燥に耐えること

・機能を分離し、故障リスクを最小化すること

・現地での部品交換がしやすい構成であること


これらを考慮して、今年はRasberry Pi HAT形式を採用し、さらに機能を2枚に分割する設計としました。


...と言いたいところですが、

ぶっちゃけるとサイズ制約で2枚に分けざるをえなかったのが本音です...（笑）

ただ、結果的に整備性も少し良くなり、トラブルシューティングもしやすくなりました。

このおかげで”ちゃんと動いて受賞できた”ところに繋がったのかなと思っています。


📸基板の紹介


ここからは、開発した基板を写真付きでご紹介します！


🔷メイン基板(Raspberry Pi HAT)

メイン基板ははIMUや気圧センサ、モータードライバー等を担っています。


🔷サブ基板

サブ基板は無線やフォトレジスタを搭載しています。


🔷システム全体

こちらは両基板をRaspberry Piと組み合わせた構成です。



🚀本番での動作について


今回開発した基板は、砂漠や多くの衝撃や振動のかかるロケット環境でも安定して動作し、走行シーケンスへ移行することができました。


特に、

  • 電源系と制御系を分離したことによるノイズ耐性の向上

  • トラブル発生時の切り分けが容易になったこと


が大きく、本番の運用を支えてくれました。


🔧今回の課題と今後の改善


  • 左旋回を繰り返す制御不具合

  • 走行中盤で奇跡がゴールから逸れたこと

  • バッテリー管理のシステムを組み込まなかったこと


次回に向けて，補正アルゴリズムを見直すこと、制御系の監視機能を強化し、異常時により早く検知ができる仕組みを導入することを中心に改善を進めています。


🏭JLCPCBの製造品質について


発注した基板は発生トラブルはゼロで完走しました。


精度の高い製造と短納期は学生プロジェクトにとって大きな支えです！

今回も素晴らしい基板を製造していただき、本当にありがとうございました。


JLCPCBでの基板発注方法

JLCPCBでの基板の発注方法をご紹介します！


  1. ガーバーデータを準備する

    基板設計ソフトで設計データを作成、出力し、zipファイルにまとめたガーバーデータを用意します。


  2. JLCPCB公式サイトにアクセス・ログイン

    JLCPCB公式サイトにアクセスし、アカウントを作成・ログインします。


  3. ガーバーデータをアップロード

    画面のお見積りの欄にガーバーファイルを追加という枠を探します（すぐ見つかると思います）。

    そこに先程作成したzipファイルをドラッグ&ドロップでアップロードします。



  4. 各種オプションを指定

    ガーバーファイルのアップロードが完了すると、自動的に解析が行われて基板の寸法などが判定されます。


    下にスクロールすると、基板の色や表面仕上げなど、様々なオプションが表示されます。

    オプションの変更に応じて、画面右側の見積金額がリアルタイムで更新されます。



    JLCPCBでは基板製造に加え、部品実装サービス（PCBA）も提供しています。

    「PCB組み立て」の項目をONにすると詳しい設定画面が表示されるので、必要に応じて利用してみてください！


  5. 見積内容を確認・配送方法を選択して注文を確定

    すべての設定が完了したら、見積金額や納期を確認します。

    問題がなければ注文内容をカートに保存し、支払い画面に進みます。

    配達先住所を入力し、DHLやFedExなどお好みの配送オプションを選択して発注を確定します。


最後に

基板発注をしようと考えている方、ぜひJLCPCBをオススメします。

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