レトロ電子工作

電子工作はじめました!
基本的な所からゆっくりゆっくり進めていきます

信号発生器 XR2206

2020年01月20日 06時54分58秒 | 電子工作
今回 製作した LCDオシロスコープKit の
 動作確認をもう少し詳細に行うには、何かしらの信号発生源が欲しくなります
 
 どうせなら 味気の無い四角い波形では無く、綺麗なサイン波形を
 表示できるか試してみたくなります。

そんな時に便利なのが、信号発生器です。
 カタカナ名で言う所の ファンクション・ジェネレータ でしょうか?
 
 Amazonにて 中国製の安価な物が売られていたので、
 その内の1つ XR2206 という ICを使った 信号発生器を購入してみました。
 なんでも 500円台で 入手できた人もいるくらい安い代物で、
 私は 送料込みで 1299円で 買う事が出来ました。
 かなり安いというか、コストパフォーマンスが高いので驚きます。

 これも自分で組み立てるキットですが、誰でも簡単に作れそうなので
 製作記事は省略します。

 (本来は 茶色の保護紙 ↑ を剥がすのが正式?なのでしょうが…)

 これも DC9VのACアダプタを電源として使います。
 (LCDオシロと同じものが使える) → 別途 購入。

ケースの右側に3つの端子台があり、
 一番上が GND、真ん中は 「SQU」= 方形波の出力、そして
 一番下が「Sin / Tri」と書かれており、
 サイン波 (または 三角波) の出力です。

 つまり、通常は 上下の両端を出力として使います。
 
 よって、GNDには黒の線、一番下は赤の線 を付けて、
 ここを出力として使います。(中央には 茶色の線を付けておきました)

出力波形の周波数は、
 ケース中央にある 5個のショートピンで 大まかにレンジを選び、
 右側のVR「Coarse」(=雑調整)と、中央の「Fine」=微調整 のVRを回して
 変更できます。 (右回しで 高い周波数になる)

 ちなみに 「Amp」と書かれたVRは 出力電圧を変える事が出来ます。
 (右に回す程 高い電圧になる)
 また、
 「Tri」と「Sin」と書かれたショートピンは、
 「Tri」に挿せば 三角波に 、「Sin」に挿せば サイン波 になります。
 (今回は、下に挿してサイン波が出るようにしておきましょう)

 こんな設定 ↑  ショートピンの選択は 「100-3KHz」で
 ボリュームは 3つすべて中央にする・・・ だと、
 約 400Hz のサイン波が出力されます。
 出力電圧は、サインの波の下が 2.2Vぐらい、一番高い電圧で 6.6Vぐらい(平均で4.4V付近)が出ているので、そのまま TTLレベルのICにはつながないでください。 ICを壊す可能性があります。

さて、この サイン波形を、
 今回 作った 「LCDオシロスコープ」で測定して見ると・・・
↓ こんな感じ
 
 比較的 綺麗にサイン波の形が見えていますし、
 周波数も  1波形が 2.5mS ぐらいですので (1Ms/DIV)
 ほぼ 400Hzであり、正しく測れているように見えます。
 (縦軸(出力電圧)は 2V/DIVなので、これも ほぼ合っている)


ちなにみ 端子台の中央からは、↓ 方形波(矩形波ともいう)が (常に)

が出ています。 周波数は同じ 約400Hzで、出力電圧は 低い所で 0.8V、 高い所で9V近く(ほぼ電源電圧)あります。 この方形波の出力電圧は Ampボリュームを回しても 変わりません。

--------------------------------------------------------------------------------------------
ついでに、この信号発生器で今後 使えそうな設定を
 以下に挙げておきます。
① ショートピンを「1-10Hz」レンジにし、VRは(2つとも)最大右回し

これで 約18Hzになります。

方形波の出力でみると、約54mSぐらいの信号が出せます。 

-----

② 「1-10Hz」レンジにしたままで、VRは(2つとも)左回し(最小)

これで 約1.6Hz。 これがこの発生器の一番遅いパルスになります。
(ちなみに、この発生器が出せる最速パルスは 1.8MHzぐらい)


方形波の出力でみると、約625mSぐらい、Lowだけで325mSぐらいの信号が出せます。  テスト用の元パルスとして使いやすい10Hz = 100mS付近がこのレンジで出せます。
-----

   こういう 信号発生器 が1つあると、
   何かと便利で 重宝します。

   安価なものですので、皆さんも ぜひ1つ
   そろえておきましょう。 



LCDオシロKitの製作… TEST信号

2020年01月19日 06時54分22秒 | 電子工作
ここまでで、
 LCDオシロスコープ・キットの製作も完成! となるのですが
 ちゃんと動作しているかどうかを確認しないと [完成] とは言えません。

 それには、
 外部の信号をつなぐためのケーブル
(オシロスコープの場合、通常は プローブという)が必要になります。
  それを作りましょう。

元からキット内についてきた部品は、
 RCAプラグにしろ、みの虫クリップにしろ
 あまりに質が悪かったので 使わずに、新たに部品を調達しました。
 ハードOFFで見つけた(おそらく)プレステか何かの ↓ ビデオ・ケーブル

 金メッキされていて しっかりした品質のRCAプラグ。 これを1本だけ切り離して ↓
 これまた 金メッキされた ↓「みの虫クリップ」をつないでケーブル完成!

最初から 金メッキの ちゃんとした RCAプラグ ↓ を購入し、

使った方が間違いがありません。 60円と安価ですし。

-------------------------------------------------------------------------------

このキットの動作を確認するには、何か信号を測ってみないといけないのですが、「信号源」をどうしましょう… と考えていると、

回路図の中に 「Test Signal」 なる信号を見つけました。 
 (J5コネクタの ↓ 2番目  4番ピン=PB4ポート)
 しかも、この信号が12番ピンの「External Triger Input」なる所に
 つなげるように 写真には載っています。 

これって、つながないといけないのでしょうか? ここの説明が、一切 書かれていません。 とりあえず、今は つながずに「テスト信号」だけ確認してみることにします。

 この部分の部品(コネクタ等)は、元から入っていなかったので 手持ちの部品で使えそうな物を物色して・・・
20ピンのL型 メスのコネクタ ↓ を見つけました。
 
みなさんは、オス型でもストレートでも何でも構いませんので、使いやすそうなものを探してください。

 先の改造でVRを無理やり取り付けたので、ストレートのピンヘッダだとコネクタが挿せないかもしれません。 そこで手前(下)に飛び出て 不格好にはなってしまいますが L型コネクタなら楽に抜き差しできそうです。

 このコネクタの 2番ピンが 「Test Signal」出力。
 手持ちの別のオシロスコープで信号を確認して見ると・・・

 2mSごとに反転する方形波(約500.8Hz)、電圧でいうと 0V → 5.6Vの波形が綺麗に出ていました。 この 自分で出している「テスト信号」で 動作確認が手軽にできます。

 
どうやら 正常に動作しているみたいです。

 めでたし、メデタシ・・・




p.s.
 いつでも このテスト信号につなげられられるように
 ピンを立てておく事にします。 (ついでにGNDも)


LCDオシロKitの製作… 液晶の明るさ調整VR

2020年01月18日 07時22分49秒 | 電子工作
電源に DC9V~12Vまで使える・・・
との事なので、試しに12V を使ってみると 液晶画面がかなり濃く
何が書かれているのか ↓ 判別できません。
ACアダプタで 7V 出力という少し変わった電圧のものが手元にあったので
これで試してみると ↓ こんどは 画面が薄すぎて文字が見えません。
←文字は表示されている
D3のダイオードで 0.8Vの電圧降下、三端子レギュレータ 7805で約2V近く 降下するので 元の電圧が7Vでは、5V電源が 実測4.5V しか出ていないのが、この薄さの原因です。 (D3のダイオードを取り外してショートで使えば DC7V電源でも動作しそうです)

DC9VのACアダプタ固定で使えば問題ないのですが、それでも
少々 濃すぎて見えづらい。↓
そこで、「液晶の明るさを調整」するためのボリュームを
取り付けることにしました。

「液晶の明るさ」を決めている部分の現在の回路は ↓ こんな感じ
 R27の5.6KΩ と R29の10KΩの分圧し (固定の) 電圧を 液晶の3番ピン VOに与えて明るさを変えられるようです。 ここにVR(ボリューム)を付ければいいだけ!
 現行品のLCDオシロ・キット[06204KPL]の回路図を見ると、初めからVRになっていました ↓ 。 要するに、設計ミス?不具合に気が付き 新しい基板では改善したのでしょう。 

 現行の回路 そのままに 10KΩの 半固定抵抗 ↓ 部品を入手。 
 これを取り付ける前に、現在 付いている抵抗を取り除かないといけません。
元からハンダ付けされている ↓ 1608サイズの「面実装」の抵抗 。

よくよく見ると 432 と書かれており(これは4.3KΩ)回路図と抵抗値が違います。 ・・・ ここを うっかりボリュームにしなかったために、試行錯誤で抵抗値を変えた…苦労の跡が見受けられます。

 さて、面実装部品を取り外すにはどうしたらいいでしょうか?
(ハンダ作業の上級コースの練習だと思って、やってみましょう)
この場合、
 ①  たとえお金が掛かっても ハンダコテを 2本 用意します。
 ② 両手に1本づつ コテを持ち、
 ③ 面実装 抵抗の 両方の端子を同時に熱して ハンダを溶かします。
この方法で綺麗に取り外すことができます。

ここに 現行回路の通りに、VRを取りつけます。

(セロハンテープでショートしないよう絶縁… 少し浮かせて)
 LCDのコネクタの ↑ 2番、3番ピンに VRの足をハンダ付け。これで固定!

うまく明るさが調整できることが確認出来たら、
最後に エポキシ系の接着剤 ↓ でVRを固定します。
ちょっと 見た目は悪いですが、ドライバで回すストレスが掛かる部分ですので、しっかりと固定しないと 後々 外れてしまう危険性があります。

 秋月にて新しいバージョンのLCDオシロキットを購入した場合、
 こんな面倒な手間は 初めから不要です。
 みなさんは、新しいのを買いましょう。

 と、云うか 完全に 回路の設計の手抜き? ですよね??



LCDオシロKitの製作… まず、電源より始めよ!

2020年01月17日 05時46分14秒 | 電子工作
ここしばらくは、
電子工作キットを「失敗せずに組み立てる」コツ を 綴っていきます。

 ◆① いきなり全部の部品を取り付けない!
 電子工作キットの製作に失敗する人をみていると、全部の部品をハンダ付けしてから、「運を天に任せて」電源を入れ、部品を焼け焦がしてしまうケースがあります。
 いきなり全部の部品を取り付けてしまうと、どこで間違えたのか?さえわかりません。 今回のKitの様に簡単なものなら それでも構いませんが、部品点数が多くなればなるほど、一つ一つ確認しながら進めて行く方が 結果として早く完成できます。

 ただし、
 ◆② 早い内に 電源を入れてみる!!
ます、電源を用意しておきましょう。 DC9V~12Vであれば何でも良いとのことなので、同じ秋月電子の 9VのACアダプタ (¥650円程度) ↓ GF12-US0913 を買って置きました、


もう一度、電源部分の回路図 ↓ を載せておきますが、

 J2のDCジャック、D3のダイオード、C10,C11の電解コンデンサ、U3の三端子レギュレータを実装すれば、5V電源回路部分は動作するはずです。
 ここまで部品実装し、とっとと電源を入れてみましょう。
もちろん、確認のためにテスタも用意しておいて、GND-5V間の電圧を確認します。 この時、JP1のショート・ピンは まだ取り付けずにおきます。
←正確に5.0V出ている
 JP1をつながなければ、仮に電源回路の部品実装に間違いがあって、電圧が5V以上出ていても 他の電子部品を壊す事は無いでしょう。 JP1 をショートして初めて、この5VがCPU等へつながる… ショートしなければ まだ つながっていないからです。
 少なくとも 1回は ちゃんと5Vが出ているのをテスタで確認してから JP1をつなぎましょう。 そして、新たな部品を何個か取り付けるたびに、こまめに電源を入れては 電源電圧5Vを確認しておけば、どこの部品でおかしくなったかは すぐに発見できます。

 ◆③ こまめに GND-5V間のショート(抵抗)チェック
ある程度、部品を取り付けるたびに テスタのΩレンジで GNDと5V間の抵抗(インピーダンス)を測るようにします。 電子工作で一番 取り返しのつかない失敗は、GND-5V間がショートしているのに気が付かずに電源をつないでしまう事です。 5V電源がショートして、部品全部を壊してしまうことがあります。
 DC9Vの電源を外し、回路に電気が流れていない状態で 今度はテスタの「抵抗測定」レンジにて GND -5V間を ↓ 測ります。
←14.94KΩ
 部品を取り付けていくたびに このインピーダンスは下がっていくでしょうが、いきなり急激にさがることはありません。 もし、急に下がったとしたら その時に取り付けた部品が間違っているか、壊れている… または 取り付け場所をミスしたかもしれません。 また、0(ゼロ)Ωに近いようなら どこかで電源ラインがショートしているのが分かります。 100Ω以下のような抵抗の「低さ」の時は電源をつないではいけません。
 面倒くさいかもしれませんが、この方法なら かなりの確率で 間違った瞬間を知ることができます。

 ◆④ パイロット・ランプを取り付けよう!
 急いで製作しようとすれば するほど 「うっかりミス」を犯しがちです。 このように 回路の動作確認を行いながら 部品を実装していく場合、やりがちなミスとして、電源をつないだまま 部品をハンダ付けしようとしてしまうことがあります。(必ず、電源を外した状態で 次の部品を付ける事!)
 そんな「ポカミス」を防ぐ 1つの方法として、電源ランプ(LED)を付けるのも有効です。 基板上でLEDランプが光っていれば、電源がONであることはすぐに気が付きますし、電源を入れた時のランプの明るさで電源電圧の異常に気が付く事もあります。
 幸いこのキットの基板上には パイロット・ランプの回路パターンが用意されています。(部品は入っていなかったが) 1KΩの抵抗(R15=J4の位置)と何でも良いのでLED(D6)を取り付けてみました。↓

 製作がすべて完了すれば LCD(液晶)のバックライトが点灯するので、パイロット・ランプなど付けなくても 電源が入っているか/否かは 一目でわかるのですが、それまでの「保険」です。
 これ以外のキットの製作であっても、電源ONで点灯するランプを早い段階で取り付けておく習慣をつけると、案外とポッカリ・ミスを防ぐ事ができることが多いものです。 頭の片隅にでも 覚えておきましょう。

--------------------------------------------------------------------------------------------

  徐々に 背の低い部品→背の高い部品へと付けて行き、最後にLCD(液晶)を取り付けます。 というのも、この基板・・・ LCDを取り付けると その下のハンダ付けが修正できなくなってしまう構造だからです。
 片側(下)が20ピンのピンヘッダで、反対の上側が 2ピンのヘッダ2個をハンダ付けした後に、LCDを差し込み ハンダで取り付けます。

 怖いのは、LCDが上下さかさまに挿しても、挿せてしまう点です。 CN1と書かれた方が下ですので、くれぐれも間違えないように!!!
 間違えてハンダと取り外そうにも、20ピン以上ものピンを取り外すのは 至難のワザです。 そして、このLCDの下は もう ハンダ付けすることが出来ないものと覚悟して、付け忘れの部品がないかを何度も確認してください。

 さて、
 ここまで電源ショートもさせずに 出来れば 完成したようなものです

 が、・・・ そうでもないので もう少し 続きます。






LCDオシロ組み立て開始

2020年01月16日 10時52分00秒 | 電子工作
今回、製作している LCDオシロ[06202KP]は、現在も秋月電子で売られている
  LCDオシロスコープキット[06204KPL]  と
見た目こそ そっくりですが、回路が微妙に違っています。
もし、製作の参考にする際は ご注意ください。

現行の 06204KPL(通販コード K-04279)なら ¥4700円で 
今でも入手可能です。 オシロスコープとしては「おもちゃ」ですが
簡単に作れるキットとして、製作の良い練習になるでしょう。


さて、電子工作キットを作る際のコツは、
 どれでも 大体 同じですので、以下の記事が少しは
 参考にはなるかと思います。

 
一般的によく言われるのが、
 ◆ ①  背の低い部品から 先に取り付ける。

 先に背の高い部品を取り付けてしまうと、低い部品のハンダ付けが難しくなるからです。 これも確かに 一理あるのですが、それだけでは不十分です。
 電子工作キットの製作に失敗する人の特徴として、「全部の部品を取り付けてから いきなり電源を入れてしまう」という点が見うけられます。
 では どうしたら良いのか? というと、私なら…

 ◆ ② テスタ等で動作確認できる部分から順に作っていく!
 真っ先に必要になってくるのは「電源」部分の回路ですから、今回の場合なら DC9Vの電源を入れ、5Vを作り出す電源回路の周辺から 部品を付けて行きます。 そして、その部分だけで すぐに動作確認を行うのです。

文章だけだと分かり辛いでしょうから、具体的に製作 手順を説明しましょう。
まず、「電源」周辺の回路図が これ ↓ です。

設計がかなり古くて、AC電源でも動作するようダイオードが4個で AC→DC変換させる回路になっています。
ただ、今の時代 トランスを使ってのAC電源など、まず 使う事はないでしょう。
 よって、元からダイオードは部品として1個しか入っていませんでした。
D3にダイオードを取り付け、D4は線でショートさせます。 (D2とD5は部品を実装しません) D3も本来は要らないぐらいですが、逆挿し防止の安全回路としてのみ残しておくようです。
実体写真は、↓ こんな感じ。

次に電解コンデンサの C10、C11 や三端子レギュレータ LM7805を取りつけます。 ここで注意点が1つ。

 ◆ ③ 極性のある部品は 特に注意して取り付ける事!(マイナスに印)
 D3に挿したダイオードもそうですが、プラス/マイナスの極性があり、逆に使うとたいへんな事になります。 ダイオードであれば「動かない」だけですが、電解コンデンサを逆付けすると 運が悪ければ破裂します。
 そして、恐ろしいことにこの基板、 電解コンデンサの基板上の取り付け位置にどちらがマイナスなのか書かれていません。 そもそも部品番号もほとんど書かれていない状態です。
 よって、最初に行うべき事は、「マイナス側にマジックで印を付ける」作業が必要です。 こんな ↓ 感じ。
U3の三端子レギュレータが来るであろう位置の 銀色の広い部分(ベタと呼ぶ)が、GND=マイナス側なので、 テスタでここと導通がある方の丸穴に、黒マジックで「線」=マイナスを書いておきます。

 ◆ ④ 取り付ける部品の位置を 間違えない事!
 あまりに当たり前過ぎる 注意事項ですが、本当に恐ろしい事に この基板には部品番号が書かれていない部品が多々あります。 本来なら、緑の下地(レジストという)に、白い文字や線(これをシルクと言います)で C10 等の部品番号が書かれているはずなのだが、この基板には無い! (上の写真参照)
 例えば、↑の写真で 白い丸が3つあるが、一番下の丸は電解コンデンサでは無く、LEDのD6らしい。 (しかも使われていない。部品自体が入っていない) 電解コンデンサと同じ大きさのコイルも1個入っていたので、これと付け間違えると たいへんな事になる。

■ 部品の実体配置写真

  画像があまり鮮明でない 実体配置の写真があったので、何とかコンデンサの極性の方向も絵で確認できますが、本来はこんな写真を当てにしない方が良いです。 あくまで基本は回路図を見て確認し、テスタで極性を確認してから部品を挿すこと!

 間違って電解コンデンサを ↑ これらの位置(コイルの場所等)にハンダ付けしてしまうと、後から取り外そうとしても、大変な手間がかかります。

 現在 売られている現行品では、これらが改善されて 部品名が明記されていることを願うばかりです。


 ◆ ⑤ 取付ける順序をよく考える事!
 これも当たり前過ぎる 注意なのですが、基板設計のミスで 部品の取り付け順を間違えると 取り付けられなくなる部品も存在します。 そんなのはどうやったら分かるんだ? と思うでしょうが、一番良いのは 前に作った事のある人の説明や記事を(ブログ等を)探すのが一番確実です。
 今回のこの基板も、三端子レギュレータの放熱板の下に部品が来ていて、ハンダ付けしたランド ↓(赤い矢印部分)を短く切っておかないと放熱板が取り付けられません。
 もし 先に三端子を取り付けてしまうと この部品がハンダ付けすら出来なくなるということです。
(この下に取り付けられるのはLCDへ行く2pのピンヘッダ)

 こんなのは事前に予想しようにも予測できないであろうし、完全に部品配置の設計ミスだと思います。 もし 前に作った人の記事を見つけ そこに注意勧告があれば、やっかいな 失敗も避けられます。

 先に、インターネットで 製作記事が無いか? ググってみるのも一つの方法でしょう。