趣味の開発日誌

ＣＱ誌２００９年１０月で紹介された、超小型受信モジュールＳＲ－１ですが、受信用のＳｉ４７３４、制御用のＭＣ９Ｓ０８ＱＧ８、ヘッドフォンアンプのＭＡＸ９７２３などを内蔵しています。

大きさは単３電池と同じくらいと超小型です。これにスイッチとＡＭ用バーアンテナをつなげるとＡＭ／ＦＭラジオになります。

電源電圧は、２．７Ｖ～３．６Ｖで、単３乾電池２本で動作させることが出来ます。周波数は、ＡＭモードで１４９ｋＨｚ～２３ＭＨｚ、ＦＭモードで６４ＭＨｚ～１０８ＭＨｚをカバーします。

この受信モジュールの利点は、シリアルインターフェースによりパソコンなどでコントロールできることで、電源ボタンを押したままで電源を供給するとシリアルモードになります。

通信は５６８００ｂｐｓのシリアル通信で行なわれ、ターミナルソフトなどによりコマンドによって操作することができます。コマンドは非常に簡単で、１文字の英文字と、続く数字によって成り立ちます。パソコンなどで受信機をコントロールできると、自動受信が出来ます。ある周波数を順に受信し、信号強度が一定レベル以上だったときにパソコンが何か動作するとか、遠隔操作でラジオの受信周波数を変えるとかです。

アマチュア無線では、無線機のパソコンコントロールができるものがありますが、自動送信ができると便利になります。それを、ラジオ受信機でできるのがこの受信モジュールです。

書籍「センサ活用の素（１）」の照度・紫外線強度計を製作しました。

照度センサとして、浜松ホトニクスのＳ９６４８－１００を使用し、紫外線センサに、浜松ホトニクスのＧ５８４２を使用して計測します。

照度センサは、出力電流も大きく３３０Ωに流すことで、１ｍＶが１ルクスとなるので、直接ＡＤ変換器で読み取ります。照度と電圧値は比例しているので計算は必要としません。

紫外線センサは、出力電流が小さく、ｎＡ～μＡ程度なので、オペアンプによる電流電圧変換器で大きく増幅し、更に６倍してからＡＤ変換器で読み取ります。照度と読み取り値とは比例関係ですが、ルクスなどの単位をつけず、相対値として表示しています。

紫外線は、室内ではあまりないようで、組み立てて動作させてみたらゼロを表示しました。何か問題があるのかと思いましたが、感光基板用の露光ランプで照らしたら数値が上がりました。太陽の下では、数十の数値を示しました。

照度センサや紫外線センサは、感度を十分に得る工夫は必要ですが、比例関係があるので、校正のためにプログラムを変更する必要はありません。

書籍「センサ活用の素（１）」の足元照明ユニットを製作しました。

この書籍を読み始めたときの練習用かと思うほど簡単な構成ですが、ＣｄＳで明るさを検出して３個の白色ＬＥＤを点灯させます。点灯と消灯を同じスレッショルドレベルにすると、境目が不安定になるのと、暗いのでＬＥＤを点灯させたら、その明るさで明るいと判定されて点滅を繰り返すようにならないように、オンとオフのスレッショルドを別々に設定します。

白色ＬＥＤの明るさは相当明るいので、ＬＥＤの明るさで消灯することで点滅を繰り返してしまう場合には、ＣｄＳにフードを被せるか、向きをＬＥＤの光が当たらない方向にしておく必要があるかもしれません。

マイコンにＰＩＣ１６Ｆ７８５を使用していますが、内蔵のオペアンプなどは一切使用していません。

書籍「センサ活用の素」の製作を始めるときに、まずこれを作って作業の流れをつかんでおきましょう。ＣｄＳは、他の製作でも使用します。

ＣＱ誌２００９年１１月号の簡易型微小ＬＣメータを製作しました。

ＰＩＣ１６Ｆ６２８Ａを使用して、０～０．１μＦ、０～１０ｍＨが測定できます。回路には、１００μＨのインダクタと、１０００ｐＦの容量が見え、校正用に１０００ｐＦ１％がリレーで並列に入るようになっています。

回路としては、ＬＣの並列共振のようですが、ＰＩＣ１６Ｆ６２８Ａのコンパレータの回路がよく分からなかったので、どのような方法で測定しているかは分かりませんでした。

スイッチで切り替えることにより、Ｌの測定では、１００μＨに直列に、Ｃの測定では、１０００ｐＦに並列に入るように測定端子がつながれます。

原典は、ＶＫ３ＢＨＲ　Ｐｈｉｌ氏の製作となるものとなっています。

測定の前に、Ｌの測定では測定端子をショート、Ｃの測定では測定端子をオープンにしてＣＡＬスイッチを押すと、リレーがオンになりゼロ表示になります。その後、測定端子に接続すると測定値が表示されます。

使用する部品のうち、精度が必要になるのは、水晶発振子と、校正用の１０００ｐＦ１％です。他は制度を気にしなくても測定に影響しないようです。

組み立てて動作させてみると、ＣＡＬを行なった後、インダクタなどを計ると、測定値が徐々に大きくなっていってしまうことが気になりました。原理が分かっていないので、何が原因かの推定が難しいのですが、ＬＣ回路とＰＩＣの間に入っている１０μＦのコンデンサが充電していって変化しているのではないかと思います。

インダクタンスや容量を接続して測定してみると、ほぼ表示に書かれている数値を示します。ＣＱ誌にも書かれているように、ＣＡＬスイッチをこまめに押して測定するのがよいようです。

秋月で販売されている「カラーグラフィック液晶モジュール」は、その使い道は明確ではなく、付属仕様書では一面に１色のカラーを表示するデモが示されているだけでした。

資料に基づき、ＰＩＣ１６Ｆ８４Ａを使ったデモは何とか動かしたのですが、これをきちんと使うには、０．５ｍｍピッチのフレキシブルケーブルを何とか手に入れないことには、信号を自由に与えることが出来ません。「なる研」のサイトにより、いろいろな方法があることが分かりましたが、フレキシブルケーブルとコネクタを入手することは、結局出来ませんでした。仕方なしに、サンハヤトのフレキシブルコネクタ基板（ＩＣＢ－０６７）を入手して、代用することにしましたが、苦労の結果、「なる研」のデモ画像を表示することができました。

サンハヤトのエクステンション基板は、シートを必要な分だけ切り離して利用するようになっており、カラーグラフィック液晶モジュールのコネクタの３６ピン（０．５ｍｍピッチ）に合わせて切り抜きました。このシートは、フレキシブルケーブルとして使うには、すこし薄いようなので、同じ幅に切ったシートをもう一枚裏面に挟んで押し付けをよくしています。

反対側は、２．５４ｍｍピッチのユニバーサル基板に合うようになっているので、そのままはんだ付けが出来ます。

このカラーグラフィック液晶モジュールで問題なのは、このコネクタのみであるとさえいえます。（信号の詳細は、なる研などのサイトで解析されています）

なる研のサイトからダウンロードしたプログラムは、Ｃ言語で書かれているのでコンパイルが必要ですが、秋月のＨ８／３６６４開発セットに付属のコンパイラを使用してコンパイルしました。若干のエラーがでますが、次のように解決できました。

コンパイラは、Ｃ＋＋型のコメントは対応しないので、//のコメントを、/* */のコメントに直します。

画像データは、/data/data.cにありますが、その項目は１項目分多いようです。最後の一項目（４８データ）をコメントアウトします。

コンパイルはとおり、書き込みは出来たのですが、表示がおかしいようでした。

秋月デモのように、赤一色になるようにポートを設定してＣＫを出し続けると画面は赤一色になります。また、テストモードでカラーバーを出すことも出来ました。それには、ＤＥ＝１とし、ｇ０．．．ｇ６＝０００１１０として ＣＫをオンオフし続ければOKです。

これらは、きれいに表示できるのですが、「なる研」デモは、配列の読み出しがおかしいようです。コンパイラの生成コードに不安があるので、ＨＥＷ４のコンパイラに移してコンパイルしてみました。ＩＯ定義の３６６４Ｆ．Ｈも一緒に移しました。

ＨＥＷ４でコンパイルした結果、最初の写真のような画像が出ました。フレームレイトが遅いようなので、画面をリフレッシュしているのが分かるほどです。原因は、色を指定する６ビットのＭＳＢが逆のため反転しているのですが、コンパイラがビット演算を得意としていないようで遅いためです。６４バイトの配列を用意してビット反転のデータを入れて置けばすこしは速くできるでしょう。

カラーグラフィック液晶モジュールのコネクタが確実に接続できたので、端子を色々変更して動作を確認することができるようになりました。「なる研」デモでは、リフレッシュレイトが遅いようですが、赤、緑、青一色や、カラーバー表示などではクロック速度は十分でした。「なる研」デモも、色指定の６ビットの順序を逆に配線しなおすとか、配列を使うとかすれば速くなるような気がします。

カラーグラフィック液晶モジュールの３００円（バックライト用のインバータを合わせると１０００円）は、これだけできるなら安いものでしょう。

書籍「センサ活用の素（１）」の温度・湿度計を製作しました。温度検出にＬＭ３５ＤＺ、湿度検出にＨＳ１５Ｐを使っています。

ＬＭ３５ＤＺは、温度に比例した電圧を出力するのでオペアンプで増幅するだけでＡＤ変換器に入力していますが、ＨＳ１５Ｐは、交流のインピーダンスが、湿度に対して対数的に比例するので、１ｋＨｚの発振器、理想ダイオード、対数アンプなどを構成して湿度を得ています。

センサ素子は、規定の出力が出ていたとしても、その後につけるオペアンプの回路は、使用する抵抗などの誤差により微調整する必要があります。この回路では、その調整をソフトの係数であわせるようになっているようです。したがって、組み立て後に、測定した結果を見てソフトを修正することで調整する必要がでてきます。

組み立てたままで動作させると、若干の誤差が感じられます。修正のためにはＣＣＳ－Ｃコンパイラが必要になりますが、ないときには、使っている抵抗などを調整していくことになります。

ＬＭ３５ＤＺは、０℃で０Ｖ、１０ｍＶ／℃となっているので、オペアンプの増幅度で係数をあわせるだけになります。

ＨＳ－１５Ｐは、対数アンプを使うので簡単ではありませんが、対数アンプを通した後、湿度に比例するようになります。調整法は、２段階になりますが、対数アンプ（理想ダイオード兼用）の入力がないときには、オフセット値になるはずです。そのときの電圧を調べて、それを差し引きます。次に、ＨＳ－１５Ｐの分かっている抵抗値を固定抵抗としてつないで電圧値を測定していき、グラフを作り、１次方程式として近似したものの、係数値と、原点から変換式を完成します。

すこし面倒ですが、それを測定するためのプログラムを別に用意する必要があると思います。

今のところコンパイラがないので、製作したままで使っています。やはり精度が、温度で１℃ぐらい、湿度が１０％ぐらいにあっていないと使えないと思います。

ＣＱ誌、２００９年１０月号の特集、アマチュア無線家の製作実験アイデア集の中で、移動運用などのバッテリの電圧を監視するモニターをＰＩＣマイコンを使って製作しているものがあったので同じように作ってみました。

１０Ｖ～１４Ｖ程度の電圧を、３端子レギュレータで５Ｖに下げてＰＩＣ１２Ｆ６７５を動作させます。ＰＩＣは、ＡＤ変換器で、供給電源の４分の１を測定して、電圧を知ります。電圧が、バッテリとして適正であるかを判断して、ＬＥＤを点灯させます。

ＬＥＤは、赤、黄、緑、青の４色に分かれており、それぞれ単色で点灯と、その中間を示すために、隣接する２色が点灯する合計７種類があり、バッテリの電圧を示しています。

バッテリの電圧が、過充電（青）、適正（緑）、注意（黄）、警告（赤）というように、色が意味を示しています。

ＰＩＣ１２Ｆ６７５は、８ピンのＰＩＣで、１０Ｆ２００のような使いにくさはありません。１６Ｆ８４Ａなどと同じようにプログラムできます。１２Ｆ６７５を内臓発振４ＭＨｚで動作させ、内臓のＡＤ変換器で電圧を測定します。ポートはＬＥＤを直接駆動可能なのでそのまま接続されています。

ちょうど、ニッケル水素電池１０本による１２Ｖ電源があったので、その電圧を表示するために組み込んで見ました。ＬＥＤは３φの物を使っていますが、形が揃わないので見栄えがよくありません。

この電源は、もともとは小電流用なので、電源表示ＬＥＤはつけていませんでしたが、電圧が表示されるようになれば、電池の消耗が分かるので、電流を流す使い方が出来ると思います。

電源を入れると、赤、黄、緑、青の順に点灯した後、電圧を表示します。

内部は、基板一枚が取り付けられています。

オリジナルの回路には、９．６Ｖ（８本）に対応したモード２があるのですが、スイッチを長押しすることでモードが切り替わります。今回の電源は、１２Ｖ（１０本）用なので、このスイッチは省略しました。

４ＬＥＤバッテリモニターの消費電流が、使用する電流に較べて無視できないような場合には、スイッチで切り離せるようにしたほうがよいかもしれません。そのときには、電源スイッチを３ポジションスイッチとして切り替えるのがよいかもしれません。

秋月で販売されている「カラーグラフィックＬＣＤモジュール」を、添付されている資料を基に製作してみました。

資料に載っている回路は、１６Ｆ８４Ａを使った簡単なものなのですが、カラーグラフィックＬＣＤモジュールの裏のシールドの半田をはずしてみたところ、その細かさに驚きました。

液晶モジュールのコネクタは、０．５ｍｍの３６ピンフレキケーブル用のものなのですが、このケーブルさえ手に入れば、回路をそのまま製作することはそれほど難しいことではないと思います。しかし、一般にはフレキケーブルは入手できないので、液晶モジュールの裏のパターンの何箇所かにリード線をはんだ付けしていく必要があります。

資料を見ると、ほとんどは大き目のチップ抵抗やチップコンデンサの片方につなげばよいようになっていましたが、ＤＥ端子（１ピン）をはんだ付けするチップ抵抗は小さすぎました。そこで、コネクタの１ピンにはんだ付けしました。また、不明な３本の端子は、チップ抵抗などがないためはんだ付けしませんでした。

初め動いたときには、スイッチを押し続けるとカラーバーが出るようになりましたが、これは、テストモードになっているようでした。資料の回路では、ＲＧＢに対応した３つのボタンを押すと、それぞれの色が画面いっぱいになるというものです。

はんだ付けなどを見直した結果、ようやくデモの意図した動作をするようになりました。ただし、押したボタンの補色になります。目的の色を出すには、その色のボタン以外の２つのボタンを同時に押すことで表示できます。

１６Ｆ８４Ａのプログラムを変更して、押したボタンの色を表示するように直しました。

ボタンは同時に押すことが出来、合計７色表示できます。

表示には、バックライトが必要であり、冷陰極管点灯用のインバータで高電圧を印加する必要があります。

これだけきれいに表示できれば、ドット単位の表示で、きれいな画面が表示できるはずです。

「なる研」のサイトに解析情報があると教えていただきました。今は各色の６ビットを同じにしていますが、６ビットそれぞれを変えることで濃度を変えることが必要になるようです。

そのためには、コネクタに接続するフレキケーブルとコネクタの入手が必要となりそうです。探してみたのですが、コネクタが入手できないようでした。

代わりに、サンハヤトのフレキシブルコネクタ基板を利用する方法もあるようですが、厚みが薄くて、接触がよくないようです。

とりあえず、秋月版デモは、動作させることが出来ました。これから得られた経験は、基板にリード線をはんだ付けするのは難しいということでした。

先へ進めるには、コネクタの入手が決め手となりそうです。

なお、解析資料によると、この液晶モジュールは、画像を記録しておくフレームバッファ用のメモリを内蔵していないようで、表示している間、画像のデータを送り続けなければならないようです。つまり、本来は液晶表示コントローラが別に必要で、それを介してマイコンをつなぐようにしなければならないようです。

しかし、実験で画像を表示するだけなら、マイコンから画像のデータを繰り返し送り続ければよいようです。

電圧の具合にもよりますが、色はとてもきれいです。

書籍「センサ活用の素（２）」にでている、ライントレーサ車をラジコン車として使うラジコン送信機として、加速度センサを使用するタイプのものを製作しました。

ラジコンとしては、ジョイスティックを使用したものと変わりはありませんが、前進後退や、旋回を指示する方法が、送信機を傾けることによって行なうようになっています。

前進は、送信機を起こすようにすることで行い、後退は、送信機の先を下ろすようにします。旋回は、左右に傾けた方向に旋回します。

感覚としては、送信機を向こうに押し出すと前進、手前に引き戻すと後退と思ってしまうので逆のような感じがしてしまいます。

加速度センサは、重力加速度のセンサのようで、回転させたときの速度の変化を検出するものではないようです。送信機を傾けたままにすると、後退のままを維持し、元に戻すと静止するというようになります。どんどん傾けなければならないことはないので、操作は容易でした。

高価なジョイスティックを使用しなくてよいので安価に製作できるのが利点ですが、やはり、ジョイスティックの操作性はよいようです。

書籍「センサ活用の素（２）」の、ジョイスティック型ラジコン送信機を製作しました。

ストロベリーリナックスで販売されている、３１５ＭＨｚのＡＭ送受信モジュールを使用して通信します。変調は、ＲＳ２３２Ｃの１２００ｂｐｓのデータでＡＭ変調します。通信は、近距離で、エラーの場合には無視するだけでよいので簡単な方式が取られています。

この製作の目玉であるジョイスティックは、「ツバメ」のＴＸ－２６ＰＲを使用しています。スティックを傾けても、離すと中点に戻るようになっています。スティックを前に傾けると先進、後ろに傾けると後退ですが、左右に傾けたのでは左右に旋回しません。前進（または後退）しているときに、左右に傾けられていると旋回するので、斜め前、または斜め後ろに傾けると旋回します。

ラジコン車は、ライントレース車として使用すると、コースを作るための広い場所が必要になりますが、ラジコン車の場合、狭い場所でも、前進後退、旋回をできるので楽しめます。

ジョイスティックを初めて使用しましたが、ラジコン以外に何かに利用できそうな気がしました。