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青色LEDを使った電波時計・組み立て方

→概要
→部品表
→操作方法

 注意:青色LEDや高輝度LEDは逆電圧に弱く、テスターで当たっただけで破損したり劣化したりすることがあります。取扱いに注意して下さい。

部品を広げたところ

 まずは実物と部品表を見比べて不足が無いか確認します。ただし、バーアンテナとコンデンサの入っている小袋はまだ開けないでください。これは C2〜C4と C5, C6については 40kHz/60kHzに同調するよう、実際に部品を測定して組み合わせてある為で、セット毎に値が異なります。そのため混じってしまうと再度測定しないと区別がつかなくなります。

 0.22Fの電気二重層コンデンサは左の画像の右下の小袋の中の、一見ボタン電池に見える物がそれです。

 積層セラミックコンデンサには1本だけ 10μFが混じっていることに注意。

 キットには左の画像の物に加えて 3.3Vの ACアダプタが付属します。

抵抗を実装したところ

 最初に抵抗をハンダづけします。カラーコードに注意して取り付ける位置を間違えないように。

裏面のダイオード

 D1のダイオードは裏面にハンダづけします。これはちょっとした設計ミスの為。(^^ゞ

 カソード(線の入っている方)は基板中央側を向きます。

C11, C12のショート

 C11, C12は実装しません。抵抗やダイオードのリード線の余りを使ってショートしておきます。

CPUのソケット取り付け

 CPU(AVR)のソケットを取り付けます。1ピン側の切り欠きは左の画像では左を向きます。

積層セラミックコンデンサの実装

 積層セラミックコンデンサをハンダづけします。CPUソケット手前の C14には 10μF(106)を取り付けます。

電気二重層コンデンサ取り付け

 C16 0.22F 電気二重層コンデンサを取り付けます。向きに注意してください。ハンダづけの際にひっくり返すと基板から落ちたりしてつけにくいので、紙テープなどで仮止めしてからハンダづけするといいと思います。

電解コンデンサの取り付け

 電解コンデンサを取り付けます。C18は 100μF、C13は 33μF、C9, C10は 1μFです。シルク印刷をよく見て向きに注意して取り付けて下さい。念のため、長い方の足がプラス側です。

トランジスタの取り付け

 TR1〜5のトランジスタを取り付けます。左の画像のように印刷面は手前を向きます。5個全て同じ向きです。

コネクタの取り付け

 コネクタ CN1, CN2を取り付けます。U2(リアルタイムクロックモジュール)より先に CN2をつけておかないと、CN2が U2にぶつかって実装できなくなります。これも設計ミス。(^^ゞ

 なお、U1はありません。なんでだろ? orz

リアルタイムクロックモジュールとスイッチの実装

 U2のリアルタイムクロックモジュールと、SW1, SW2のタクトスイッチを実装します。ケースに収める場合はスイッチを基板に直接実装せずにリード線で伸ばした方がいいかもしれません。まあ、スイッチを実装したとしても他のスイッチをリード線でパラレルにつないでもいいわけですが。

40kHz/60kHz水晶の実装

 40kHz/60kHzの水晶を実装します。X1が 40kHzで、X2が 60kHzの水晶です。40kHzの水晶の方が大きいと思います。

C2〜C4の実装

 ここでやっとバーアンテナと同調コンデンサの袋を開けますが、それでもまだ C5, C6の小袋は開けないでください。

 マイラーフィルムコンデンサとセラミックコンデンサが2、3個入っていると思います。それを C2, C3, C4にハンダづけしてください。セット毎にチューニングしていますのでコンデンサの値は異なります。2個しか入っていない場合もあります。その時は左の画像のように C4は未実装となります。

 C2, C3のコンデンサの足の幅が狭い場合はやはり左の画像のように IC1側の穴に足を入れてハンダづけしてください。足の幅が広い時は普通に両端の穴に入れてください。

C5, C6の実装

 C5, C6の小袋を開けて中のコンデンサを実装します。C5のコンデンサの足の幅が狭い場合は左の画像のように外側と中央の穴に足を入れてください。

バーアンテナの取り付け

 バーアンテナを取り付けます。バーアンテナを基板に固定する場合は左の画像のように金属の軸を水晶寄りの穴に差し込んで部品面側からハンダづけします。ただし、バーアンテナは基板から離して基板のノイズを避けた方が受信状態が良くなります。

 バーアンテナのリード線は、黒と黄色の線を基板の ANTにハンダづけします。白と緑の線はハンダづけしませんが、かといって切断したりせず、先端の部分を丸めてテープでくるんで絶縁しておいてください。

バーアンテナの取り付けその2

 バーアンテナの線はひっかけたりしないよう、テープで固定しておきましょう。

CPUの足のフォーミング

 CPU(AVR)の足を平行にします。専用の治具が無い場合は CPUの両端を持って机に押し付けて曲げるといいでしょう。左の画像では片手でやってますが、これは単に撮影の為に右手でカメラを持っている為。三脚とかを持ってないので。

 秋月の 300mil 28ピン ICソケットの場合は AVRの足は平行より少し内側を向くようにした方がソケットに入りやすくなります(が、それでも固い)。

CPUをソケットに挿したところ

 CPU(AVR)をソケットに挿入します。向きを間違えないように。ちょっと固いです。

圧電スピーカーの取り付け

 CPUのファームウェアは拡張用のポートに圧電スピーカーをつないでアラームとして使うようになっているのが書き込まれています。基板端の R, T の穴に圧電スピーカーのリード線をハンダづけしてください。ファームウェアを書き換えてシリアル通信等に使う場合はこの限りではありません。

LED基板に青色 7SEG LED取り付け

 LED基板に 7SEG LEDをハンダづけします。上下の向きを間違えるととても悲しいことになりますので注意。

 7SEG LEDの側面が白いままだと 3mm LEDの光が反射してよろしくないかもしれません。ハンダづけの前にあらかじめ黒く塗っておくか、黒いテープを貼るといいでしょう。左の画像ではそのままですが。

青色 3mm LED取り付け

 単体の青色 3mm LEDを取り付けます。左の画像では拡散用キャップをつけていませんが、基板にハンダづけした後ではつけにくくなりますので、あらかじめつけてからハンダづけした方がいいと思います。またそうしておけば青色と緑色の LEDの区別もつきますし。

 LEDは向きに注意して下さい。5個全て上の方がアノード(長い方)です。

 LEDは曲がって実装するとみっともないので注意してください。かと言って基板にぺったりとくっつけると 7SEG LEDより奥に見えて斜めから見た時に美しくないかもしれません。適当な高さで基板から浮かせた状態で片方だけハンダで仮止めし、それをピンセットなどで向きを調整した後、もう片方の足をハンダづけして固定し、最初の足を念のため再度ハンダづけするのがよろしいかと思います。

高輝度緑色 3mm LED取り付け

 LED5には高輝度緑色の LEDを取り付けます。

L型ピンヘッダ取り付け

 CPU基板と LED基板を接続します。CPU基板の前面に LED基板を立てる場合は付属の L型ピンヘッダを使います。左の画像のように両端にハンダづけします。なお、左の画像では先端を 2mmくらいの位置で切ってあります。

 ケースの関係等で LED基板を立てない場合は適当なコネクタを使うか、直接リード線で基板のコネクタ部分をつないでください。

LED基板の取り付け

 L型ピンヘッダを使って LED基板を立ててつなぐ場合は左の画像のようになります。LED基板は表側からハンダづけします。

リード線処理

 まだ未接続ランドが6つがありますのでそれらはリード線でつなぎます。リード線は 20mm、23mm、26mm で各々2本づつ用意します。両端を 1.5〜2mmくらい剥いて仮ハンダしておきます。下ごしらえが大切です。

LED基板と CPU基板をリード線でつなぐ

 このリード線で残ったランドをつなぎます。左の画像のようになります。

青色LED電波時計の完成です

 以上で完成です。全体をもう一度チェックし、テスターで電源コネクタ部分の抵抗値を測ってショートしていないか調べましょう。

 問題なければ 3.3Vの ACアダプタをつないでみます。初めて電源を入れた時は 7SEG LEDは何も点灯せず、緑色の LEDだけが点滅します。正常に電波を受信できている場合は標準電波のタイムコードに従って1秒ごとに点滅し、2、3分後に正確な時間が表示されます。

 初期状態では 40kHz設定になっていますが、60kHz送信所(佐賀県)の方が近い場合は設定を変更します。SW1を1秒以上ずっと押していると C1 50の表示になります。一旦ボタンから手を離し、再度 SW1をチョンと押すと C2 40の表示になります。SW2をチョンと押すと C2 60の表示になりますので、そうしたら SW1をまたチョンと押します。すると 60が数回点滅して 60kHz設定になります。そのまま放置するか、SW1を3回押すと通常の時刻表示に戻ります。そのままでも毎時 57分で自動的に標準電波を受信して時刻補正をしますが、すぐに同期したい場合は一旦 ACアダプタを抜いて再度入れます。電源投入時にも時刻同期するのを利用するわけです。

 バーアンテナの長手方向に直角の方向に送信所がくるように向きを合わせると一番感度が良くなります。また、わずかですがこの基板自身からもノイズが出ているので基板と離した方が受信状態が良くなります。家電製品からもノイズが出ますのでできるだけ離した方がいいでしょう。特にインバータ方式の蛍光灯やテレビ、ディスプレイ、パソコン等はノイズが多いです。