マゾ向け電波時計作り方その1 - メイン基板

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基板の分離

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マゾ向け電波時計の基板は3つのパーツに分かれていますが、最初は全部つながっているので、これを分離する必要があります。

切り離すのに特殊な工具は必要ありません。

一番大きなメイン基板の右脇に、電波受信ユニット、JDMプログラマーの順に細長い基板がついているので、切り込みに従って慎重に基板を折ってください。机の端とハードカバーの本に基板を挟んで折るとよいかもしれません。慎重に切り離さないとせっかくの基板が台無しになってしまいますので、本当に注意して作業をしてください。

separated PCBs

表面実装部品

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さて、始めましょうか。

原則として背の低い部品から取り付けていきます。この中で一番背の低い部品は、基板裏の表面実装部品であるU6です。これは3.3Vのシリーズレギュレータで、電波時計受信ユニット用の3.3Vを作るためにあります。

ちなみに僕はそこらのジャンクから外したやつをつけます。

3v3 LDO reg.

一応ここでは表面実装部品としていますが、トランジスタのような恰好の三端子レギュレータで、左から順にピンが IN, GND, OUT となっているタイプでも、基板パターンとしては取り付けることができます。この場合は下図のように、表から見て左から順にIN,GND,OUTになりますのでご注意を。

for non-SMD LDO reg.

Q4はNPNトランジスタです。圧電スピーカ駆動用なので、音がならなくてもよいと言う人は取り付けなくてOKです。汎用NPNトランジスタならばなんでもいいです。オーソドックスなところでは2SC1815など。僕は表面実装タイプの2PD601ARを使います。

chip type NPN generic transistor

リードタイプのトランジスタを取り付ける場合は、シルクが見づらいので注意してください。もしリードタイプをつける場合は下記の写真のようになります。あと、リードタイプの場合は部品の背が高くなると思うので、抵抗よりも後につけた方がいいかもしれません。

lead type NPN generic transistor

ICソケット

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次はICソケットです。DIP40ピンが二つ、DIP18ピンが二つ、SIP3ピンが一つです。DIPタイプのものは丸ピンタイプをおすすめしますが、ICSP(基板にICをさしたままプログラミングをする)ができますので、抜き差しをあまりしないという前提ならば板バネ式のソケットでもよいでしょう。ソケットを使わない、ってのはトランジスタアレイの方はまだいいですがPICマイコンの方はまったくお勧めできません。

DIP IC socket

U3は、秋月で売ってる11.776MHzオシレータを使う場合は、3ピンの一列ソケット(20ピンぐらいの一列ソケットを切ってもよい)をつけます。これもつけたくない人はつけないでいいですがあんまりお勧めできません。つけない人は直接ここにオシレータをハンダ付けしてください。

SIP 3pin IC socket

もしU3に正方形のオシレータを取り付ける場合、オシレータがC7とぶつかります。子の場合、あとでC7を付けるときにはC7を基板裏につけた方がいいと思います。

積層セラミックコンデンサ

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次はなにかなー。積層セラミックかなー。バイパスコンデンサに使われる種類のこのコンデンサは小型化が進んでいて、結構背が低いんです。

ceramic capacitor

ダイオード

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次はダイオード類かな。D32,D33,D34,D35,D36,D37,D38 は汎用スイッチングダイオード。立てて取り付けてください。

D30とD31はICSPアダプタによっては必要ありません。ICSPアダプタ側から電源を供給したい場合で、かつ、まちがって本体からも電源を供給しちゃっていやーんな状態になるのが嫌なひと向けです。ICSPアダプタ側から電源を供給したいけど間違って本体からも電源を供給しちゃうことなんかねーよ、って人は単にジャンパでショートしておいてかまいません。分からない人はつけておいてください。一応SBD(ショットキ・バリア・ダイオード)をつけることになっていますが、付属のJDMプログラマを使う場合は普通のシリコンダイオードでも動くようです。

diodes

LED

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次。いきなりメインディッシュです。そう、LED。3mmLED は背が結構ひくいのです。いっくぞーーーーーー

LEDは足の長い方がアノードです。アノードはダイオードの矢印みたいな記号の矢の元の方です。以下の図を参考にしてください。

LED AK

特に封入樹脂が透明なクリアタイプのLEDは、光軸がちょっとでもずれると極端に輝度が違って見えることがあるので、なるべく綺麗に整列して取り付ける必要があります。

綺麗につけるコツとしては、まず一列分を穴にさしてならべ、それぞれのLEDの片方の足だけをハンダ付けします。そのあと、表面から指先でLEDの頭をぐりぐり押しながら、裏面からハンダ付けした方の足の穴にコテを当ててはんだを溶かし、LEDを完全に奥まで差し込みます。一列全部を押し込み終わったら、もう片方の足もハンダ付けします。

ハンダ付けするときに、LEDの足を曲げて仮止めすることはおすすめしません。確かに足を曲げておくと基板を裏返して持ち上げてもLEDが落ちなくて都合がいいかもしれません。しかし640個もハンダ付けしていると一個や二個は不良品や逆刺しを含んでいて、そういった場合には引き抜いて交換しないとならないわけですが、そのときに引きぬきづらくなる上に、引き抜くときにスルーホールの内側をひっかいて基板を痛めてしまいます。なるべく足は曲げずにそのままの形でハンダ付けすることをおすすめします。

LED

あと、LEDは型番が同じでも製造ロットによっても微妙に輝度が違ったりします。たとえば100個入りLEDを7袋買った場合、順々に使っていくと袋が変わったあたりでなんか妙な輝度の違いが目立つ、なんてこともあります。いっそのこと最初にぜんぶ混ぜて、ばらつきが分散して目立たなくなるようにしたほうがいいかもしれませんね。

取り付け終わったところ。3時間ぐらいかかった気がします。あとには大量の足の切れ端が。

LED2

圧電スピーカー

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次は圧電スピーカーを。音が鳴らなくていい人は取り付けなくていいです。写真では抵抗が先についていますが、背は圧電スピーカーの方が小さいので、圧電スピーカーを先に取り付けた方がよいでしょう。

piezzo speaker

抵抗

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次は抵抗です。すべて立てて取り付けます。

R47はCdSなので後でつけます。

resistors

コネクタとジャンパーピン

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次はコネクタかな。

CONN1とCONN2はICSP用のコネクタです。ピン配置とかは独自のものなので、他のISCP用コネクタは刺さらないし、刺さっても動かないと思います。これは5ピンのピンヘッダを使います。他のライターでPICをプログラムしてつかうよ、とかICSPしないよ、ってひとはつけなくてOKです。

ICSP connectors

J3とJ4はジャンパーピンをさすためのジャンパーポストです。これも2ピンのピンヘッダを使います。シルク印刷が見づらいですが、ジャンパーピンはそれぞれ下図で赤丸で囲んだように、上下のピンをショートするようにつけます。これはICSPのときに取り外して使うものなので、ICSPしない人はショートしておいて構いません。

Jumper pin post silk

Jumper pin post

DCジャック

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次は裏面のDCジャックを取り付けます。結構取り付け穴が大きくてはんだが回り辛いかもしれないので注意してください。

DC jack

タクトスイッチ

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タクトスイッチです。色はお好みで。

switches

電解コンデンサ

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電解コンデンサです。結構背が高いです。

極性を間違えないようにしてください。

el-caps

CdS

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R47はCdSです。

この部品は部屋の明るさを感知するためにあるので、他の部品の影にならないように若干高めに取り付ける必要があります。リード線がショートしないようにコードの被服の切れ端などをかぶせて保護した方がよいと思います。

cds

完成

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大体これで完成です。早速ICをソケットにさして電源を入れて…といきたいところですが、電波時計受信ユニットを継がないとなりませんし、PICマイコンもプログラミングしないとなりません。まだまだです。

ICソケットにICを差し込む場合、U3(オシレータ)は下の写真のように取り付けます。丸い印が1ピン側です。

U3

PICマイコンをソケットに差し込む前にプログラミングしたいひとはプログラミングを行ってください。向かって左側のプロセッサがMira、右側のプロセッサがYuraという名前になっています。

PICマイコンをプログラミングしたら、J3とJ4をジャンパでショートし、簡単に以下のチェックをしてください。

スタンド

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基板下部にある穴にそれなりの重みをもったロッドなどを取り付けると、それがスタンドになります。ケースに入れずに使う場合はお試しあれ。

stand