マゾ向け電波時計2の作り方その3 - 電波受信ユニット

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注意

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このキットは単純に基板に部品を全部取り付けただけでは完成しません。完成させるためにはさらにファームウェアの書き込みやジャンパの設定などの手順が必要になります。この作り方を見ながら順序どおりに制作を進めてください。

GNDに接続されているピンはグラウンドパターンに熱が逃げやすく、非常に「イモはんだ」になりやすいです。必ずしっかりとハンダ付けされているか、ラジオペンチの先などで突っついたりして確認してください。製作不良のほとんどはハンダ付けミスです

アンテナの製作

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まず、アンテナを製作します。

キットに付属しているアンテナはこのようなもので既にコイルが巻いてありますが、このインダクタンスでは足りないので巻き足します。

ferrite bar

まず、アンテナのフェライトの露出している部分の長い方に合わせ、適当な紙(コピー用紙など)を切ります。

stripped paper

それをフェライトバーに巻きつけて、セロファンテープなどで固定します。

stripped paper rolled

忘れないでやらないといけないのですが、マゾ時計本体基板のJ3、J5、J6、J7をはんだを盛ってショートします。これはアンテナの調整に必要です。(J2は外さないでください)

C79には1800pFフィルムコンデンサを取り付けます。あとで取り外せるよう、基板パターンのパッドの上にチョン付けしてください。また、リード線は切らないでください。

C79

フェライトバーの巻線の端っこにUEW(ポリウレタン線)をハンダ付けしてつなげてください。ヤスリなどで被覆を削らなくても、コテをはんだと一緒に当てていればそのうち被覆は溶けます。

joined coil wire

すでに巻いてあるコイルと同じ方向に、先ほど巻いた紙の上にUEWを巻いて行ってください。解けないように時々テープで固定するとよいでしょう。

coil wired

写真ぐらいまで巻いたら、コイルの両端をL6にチョン付けします。

マゾ時計本体の電源を入れ、OKボタンを押してメニューに入って「Misc → L Tester」を選択してください。

L Tester

すると、C79とL6で構成されるLC回路の共振周波数が表示されます。これを60kHz (60000) になるようにコイルの巻き数を調整します。

60000より大きければ L6 が小さすぎ、つまり巻き数が足りません。もっと巻いてください。60000より小さければ L6 が大きすぎです。巻きを解いてください。

概ね60000ぐらいになったところで調整完了です。巻きが解けないようにテープでしっかりと止めてください。

L completed

調整が終わったらマゾ時計の電源を切ってC79とL6は取り外し、J3、J5、J6、J7に盛ったはんだを取り除いて、ショート状態を解除しておきます

SMD部品の取り付け

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部品は背の低い部品から取り付けていきます。

まずチップコンデンサなど。

SMD caps

C65はフットプリントが小さくて取り付け辛いですが注意して取り付けてください。

U43(1 gate NOT) は以下のように取り付けてください。

U43

U39(20MHz OSC)も。

U39

その他の部品

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寝かせて取り付ける部品を取り付けます。

lay comps

ICソケット類。

IC sockets

立てて取り付ける抵抗やコイルなど。

stand comps

JMP2とCONN23には二列ピンヘッダを2×3に折って取り付けます。写真ではCONN21にピンヘッダがついていますが取り付けなくて構いません。

pin posts

C47とC48も取り付けます。

C47 and C48

一番背の高いC52とC63も取り付けます(680uではなくて2200uが入ってることもあります)。

C52 and C63

コモンモードチョーク

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T3は電源ラインに乗ってきたコモンモードノイズを除去するためのフィルタです。これはトロイダルコアにUEWを巻いて作ります。ここではW1JR巻きという巻き方をします。

まず、UEWを60cmほど切り、半分で折って二重線にします。

UEW doubled

そうしたらフェライトコアに巻きつけます。トロイダルコアの場合、フェライトコアの穴の中を何回線が通ったかで数えます。まず7回巻きつけます。

half troidal

7回目はトロイダルコアの穴を通し、180度反対側に通します。そこから写真のとおりの方向に6回まきます。

half troidal

巻き終わったら、点対称の形になるようにコイルを整えてください。余分なUEWは切り落とします。これでコモンモードチョークが完成しました。

troidal complted

これをT3に取り付けてください。この際、コイルの導通をテスターなどでよく確かめ、シルク印刷の図の通りに結線してください。逆に取り付けると部品を焼損する可能性があります。

troidal atached

ファームウェアの書き込み

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U23はマイコンなので、ファームウェアを書き込む必要があります。

ファームウェアとhidspx(マゾ向け電波時計2のページにおいてあります)をお使いのPCに展開してください。

U23にATtiny13Aを装着し、HIDaspxのCONN12と電波受信ユニットのCONN23をケーブルで接続してください。このとき、CONN12の1ピンがCONN23の1ピンに接続されるようにしてください。

HIDaspxをUSB mini-BケーブルでPCとつなぎ、hidspxコマンドでファームウェアを書き込みます。

まずヒューズビットを書き込みます

hidspx -d9 -ph -fh0xf9 -fl0x70

その後、ファームウェア本体を書き込みます

hidspx -d9 -ph receiver\main.hex receiver\main.eep

通電状態のHIDaspxを接続すると、マイコンにも通電されます。ファームウェアが正常に書きこまれたならば、通電直後に、電波受信ユニットのLEDが一回以上光りますので、チェックしてください。

書き込みに失敗する(hidspxを実行してもDevice なんとかとかいうエラーが表示される)場合はどこかがおかしいです。ハンダ付けミス、部品の挿入方向ミスをしつこくチェックしてください。

書き込みに成功したら、他の部品をソケットに接続してください。

本体との接続ケーブルの制作

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キットには2.6メートル程度の4芯のスダレケーブルが入っています。これの片方にニチアツの4ピンメスコネクタを取り付けます。

ニチアツのメスコネクタは、まずピンにケーブルをハンダ付けしてから、そのピンをハウジングに押し込みます。

(写真がほしーなー)

本体基板のCONN22にニチアツコネクタが刺さります。もう片方は電波受信ユニットのCONN21に接続します。この時、CONN21の1ピン側(シルク印刷で四角く枠が付いているピン)が、CONN22の1ピン側(シルク印刷で四角く枠が付いているピン、向かって一番左のピン)に対応するように接続してください。

動作チェック

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アンテナをANT2に接続してください。

JMP2は"40k"あるいは"60k"の位置にジャンパーを刺してください。これは、受信局を手動で選択する為にあります。

電波時計の信号の送信局は佐賀(60kHz)と福島(40kHz)にあります。アンテナを送信局の方向に向けてください。

アンテナは水平に置きます。下図の矢印の向きに送信局がある場合にもっとも受信感度がよくなるはずです。

antenna direction

本体に接続し、本体にACアダプタを接続すると、電波受信ユニットの電源が入ります。

本体からは2メートル以上離してください。そうしないと、本体のノイズをモロにうけてしまいます。

しばらくすると、電波受信ユニットのLEDが点滅し始めるはずです。

点滅は、一秒間に一回の割合で点灯するのが正常です。

点きっぱなし、消えっぱなしは電波が弱い可能性があります。細かい点滅は、周囲のノイズを拾ってしまっている可能性があります。JMP2で受信局を変えてみるか、アンテナの位置、方向を調整してみてください。また、ハンダのクラックや部品の取り付けミスなどをチェックしてください。

地域によっては、夜にならないと受信できない、あるいは昼にならないと受信できないなどがあります。焦らずに気長にチェックをしてください。電波の状態、電波強度予想などはNICTの日本標準時グループの標準電波の運用状況をご覧ください。

JMP2を"auto"に設定すると、自動的に局を選択するようになります。通常は"auto"の位置で問題ありません。