ブレッドボードで動作テストした後で悩むのが、ユニバーサル基板へのモジュールの配置とそれらを収めるケース。今回使ったパーツの中で最も大きな2.8インチTFT液晶(ILI9341)モジュールの横幅が二合枡の内部寸法にジャストフィットで収まりました。CO2濃度センサSCD30、気圧・温湿度センサBME280は外気に晒しておきたいのでケース前面下部に設置。
二合枡をケースとして使い、木工ドリルでＡＣアダプタ接続用のDCジャック、スケッチ書き込み用のUSBケーブルの差し込み穴、ユニバーサル基板とゴム足固定用の小穴をあける作業でした。
パーツを分割ロングピンソケットを介してユニバーサル基板にはんだ付けして実装することでブレッドボードとワイヤの接触不良がなくなり安定動作しています。
ケース作製用に集めたパーツ
ネット通販と手持ちのパーツを集めて組み立てました。
| # | パーツ | 数量 | 備考 |
| １ | 二合枡 外寸： 約108 × 108 × 58mm 内寸： 約 87 × 87 × 47.5mm | 1 | 板厚は約10.0 ～ 10.6mm |
| 2 | ユニバーサル基板 | 適量 | 両面スルーホール、2.54mmピッチ、ガラスエポキシ製 ※約80.5 x 86.5mmにカット |
| 3 | ラッピングワイヤ | 適量 | ユニバーサル基板上の配線には30AWG、電源引き出しには24AWGを利用 |
| 4 | 分割ロングピンソケット (細ピン用) 1×40 (40P) | 適量 | モジュールのピン数に合わせてニッパでカット |
| 5 | 樹脂スペーサ(1) オス-メス M3 x 20mm | 4 | 手持ちの樹脂スペーサ(1)と(2)を結合して25mmで利用 ユニバーサル基板の固定用 |
| 6 | 樹脂スペーサ(2) オス-メス M3 x 5mm | 4 | |
| 7 | プラナット M3 | 4 | |
| 8 | 平頭小ネジ、ナット M3 x 16mm | 4 | 二合枡の背面から樹脂スペーサ(1)を固定 |
| 9 | ＡＣアダプタ (2.1mmプラグ) | 1 | 12Ｖ 1Ａ 100～240V ※12Vを5Vに降圧して給電 |
| 10 | DC-DC降圧モジュール | 任意 | 5VのＡＣアダプタ利用時は不要 |
| 11 | 2.1mm標準DCジャック | 1 | |
| 12 | ゴム足、 木ネジ(タッピングネジ) | 4 |
ユニバーサル基板に実装
ブレッドボード上のテストで動作確認が取れたので、ユニバーサル基板に実装しました。今回使ったパーツの中で最も大きな2.8インチTFT液晶(ILI9341)モジュールの横幅に合わせて、ユニバーサル基板のサイズは約80.5 x 86.5mmとしています。二合枡の内部寸法は約 87 mm× 87mm。
その際、TFT液晶モジュールの両端の接続ピン（J2（14本のピン）、J4（4本のピン））がユニバーサル基板上の2.54mmピッチの両面スルーホールの位置とあっていることを確認しておきます。
各モジュールは分割ロングピンソケットを介してはんだ付け
各モジュールは、ユニバーサル基板に直接はんだ付けしないで、分割ロングピンソケットを介して実装しています。ユニバーサル基板のおもて面に2.8インチTFT液晶(ILI9341)モジュールとCO2濃度センサSCD30、気圧・温湿度センサBME280を、裏面にESP32C3 、DC-DC降圧モジュールを実装。
ケースに収めた際に、（ぎりぎりの寸法ですが）2.8インチTFT液晶(ILI9341)モジュールのSDカードソケットからSDカードを出し入れができること、ESP32C3 のUSBコネクタに外部からスケッチ書き込み用のUSBケーブルが刺せることを確認して配置を決めました。
ユニバーサル基板上のモジュール間の配線には手持ちのラッピング用ワイヤ30AWG（細い）、電源引き出しには24AWGを利用。
ESP32C3 への電源供給、結線図
ESP32C3 への電源供給は、USB type Cコネクタに給電するか、５V出力のＡＣアダプタをESP32C3 の５Vピンにつないで動作させます（ESP32C3 は内部に５Vから3.3Vの降圧レギュレータを内蔵、裏面にバッテリー接続パターン有り）。
参考：
・Getting Started with Seeed Studio XIAO ESP32C3（Pinout diagram、power-pins）
ケース実装にあたり、2.1mm標準DCジャックに接続できるＡＣアダプタを使っています。今回、手持ちのACアダプタが12V出力だったので、DC-DC降圧モジュール（MP1584EN）を使って5Vに降圧してESP32C3 の5Vピンに外部給電しています。
DC-DC降圧モジュールのIN＋とIN-間に12Vを印可したとき、OUT+とOUT-間が5Vになるようにモジュール上の半固定ボリュームを調整しておきます。INとOUT側の4本のジャンパーピンは付属しないので、余ったワイヤ線などをはんだ付けして自作です。
二合枡の加工
二合枡の穴あけに木工用ドリル刃（3mm、8mm、18mm）、狭所での作業は先端が細く平たい精密ピンセットを使用。
DCジャック取り付け穴開け、USBコネクタ接続用の穴開け
二合枡の背面に8mm φ の木工用ドリルで穴あけしてＡＣアダプタとつなぐ2.1mm標準DCジャックを装着。開けた穴径がやや大きかったので2.1mm標準DCジャックのねじ部分に強力両面テープを1周巻いてからねじ込んで接着。
二合枡の上面側にはESP32C3 のUSB type CコネクタにPCからのUSB ケーブルを差し込める位置に18mm φ の木工用ドリルで穴あけ、スケッチの修正が容易になりました。
二合枡ケースにユニバーサル基板を固定、ゴム足を取り付けて完成
二合枡の背面に3mm φ の木工用ドリルで4箇所穴あけして、先にユニバーサル基板と二合枡をつなぐ樹脂スペーサ(1)を二合枡の背面からM3平頭小ネジで樹脂スペーサが少し動く程度にしめておきます。
裏面実装になるモジュール（ESP32C3、DC-DC降圧モジュールを分割ロングピンソケットに差し込んだユニバーサル基板と基板上の電源ケーブルを脱着用の中継コネクタを介して2.1mm標準DCジャックに接続。そのユニバーサル基板を二合枡に組み入れてM3プラナットで樹脂スペーサに固定。その際ユニバーサル基板の４隅に開けた3mm φ 穴と樹脂スペーサのM3ねじの頭がずれて刺さらないときは、開けた3mm φ 穴から見えるねじの頭を精密ピンセットで引き込みます。
ユニバーサル基板と樹脂スペーサを4個のプラナットで固定できたら、二合枡の背面側のM3平頭小ネジを固定します。
最後に、おもて面実装の2.8インチTFT液晶(ILI9341)モジュールとCO2濃度センサSCD30、気圧・温湿度センサBME280を分割ロングピンソケットに差し込んで完成です。
二合枡の底面には ゴム足を4か所に木工用のタッピングネジで取り付けています。
動作確認に使ったスケッチ
Arduino IDE（ESP32C3の開発ツール arduino-esp32インストール済）から、センサモジュールにあったスケッチを書き込んで、初期化状況のメッセージがエラーなく表示されれば完成です。
CO2濃度測定にSCD30センサモジュールを使い、1秒毎に日時・時刻表示、10秒毎に気圧、CO2濃度、温度、湿度を表示、SDカードにその値をファイル名「logdata.txt」でCSV形式で書き込みます。下記のリンク先にセットアップ手順をまとめています。
なお、二合枡ケース搭載時にはSDカードの向きが天地逆さになるので下記ページ掲載のスケッチ「xiao-esp32c3_2.8TFT-LCD_SCD30_BME280_SD-card.ino」の58行目「 tft.setRotation(3);」を「 tft.setRotation(1);」に変更して画面を180度回転表示します。