超音波距離計（その３）

1週間ほどで基板が届き、組み立てた。RGB-LEDのピンの間隔が狭くブリッジが出来て上手くハンダ付けができない。ブリッジの場所を探し出すのにパターンを切ったりして苦労したのでこれ以上ショートしないようUVレジンで固めた。その結果が次の写真である。ここではRGB-LEDのピンを左右に開くなどパターン作成に工夫が必要だ。

この 表示部はセンサー部から送られてきた測距データを表示する。

センサー部から送られる測距データは行が'='で始まり3文字目から測距結果を格納する。7セグLEDは実際に測定した距離を表示し、RGB-LEDは距離に応じて色を決めるようにする。

 7セグメントLEDは100回/秒くらいのレートでリフレッシュ出来れば十分なので10msに一回、つまり3桁で割って約3msくらいで割込み処理すれば充分だろう。という事で比較的簡単に実現できた。

表示用の割込み処理は次のようなものである。

static const byte swp_pos[3] = { 0x10, 0x20, 0x40 };
static byte dsp_dat[3] = { 0, 0, 0 };
static byte dsp_pos = 0;

void sevenSegLed_Isr(){
    LATC        = dsp_dat[dsp_pos];
    LATB        = swp_pos[dsp_pos++] | (LATB & 0x8f);
    if(dsp_pos >= 3)  dsp_pos = 0;
}

dsp_dat[]は7セグLEDに与えるビットパターンを格納している。

ちなみに数字を表すビットパターンは、

 static const byte SvnSegPtn[16] = {
        0x7e, 0x30, 0x6d, 0x79,  0x33, 0x5b, 0x5f, 0x70,    // 0..7
        0x7f, 0x7b, 0x77, 0x1f,  0x0d, 0x3d, 0x4f, 0x47     // 8..F
    };
を使っている。

（続く）

 

超音波距離計（その２）

 表示部は車の後窓付近に置きたいので、大き目の７セグ赤色LEDとワゴンセールで安価に入手したマイコン内蔵RGBLED（PL-9823、以下RGB-LED) を使う事とした。障害物との距離が近い場合は数字より色の方が感覚に訴える。

RGB-LEDはシリーズに繋ぐだけで使うことが出来る優れものである。 

7-セグLEDをアノードコモンにするかカソードコモンにするかであるが、コモン端子には大電流（最大160mA=各セグメントで20mA）が流れるのでPICでは直接駆動できなく適切なICが見付からなければトランジスタで駆動する事にする。このときアノードコモンだとPNPトランジスタを使う事となりそれをNPNでドライブするのでトランジスタの数が増える。一方カソードコモンだとNPNトランジスタだけでPICから駆動できる。 

各セグメントの駆動には電流制限のため（抵抗で済ますことも出来たが）試しに定電流ダイオードを使うが電圧降下が4V以上あり電源の５V供給では足りないため電源に12Vを使うこととなりPICには直結できない。そして次のような回路とした。（後で考えると電流制限は抵抗で済ませたほうが簡単で安価だった。）また20ピンのPICの抜き差しは面倒なのでプログラムはPicKitで直接書き込むようにした。

 電源は車のアクセサリー等から12Vを引いて使う予定だが上の回路図からは電源部は省略している。

そして次のような基板を設計し発注した。 

あとはソフトの制作だ。

（続く） 

 

超音波距離計（その１）

 以前作った超音波測距モジュールからブランチして超音波距離計を作れないか相談を受けた。車のバックセンサーとして使いたいというものだ。ならば車外のセンサー部と車内の表示部という構成にする必要があろう。先ずセンサー部だ。

超音波センサーには秋月で安価に売っているHC-SR04とUS-015があり、コネクタには互換性がある。HC-SR04はGPIOインターフェイスのほかI2CやUARTにも対応しているがUS-015はGPIOのみであり、ここでは両方使えるよう、また後処理を考えてGPIOを使うようにした。

単に距離を測れれば良いならば簡単なものだ。そこでPIC16F18313を使ってプロトタイプを作った。 電源は表示部から供給する。

簡単な回路なので、であっという間に完成した（電源のバイパスコンデンサやLEDランプは回路図からは省略している）。

ソフトも、距離だけ測れば良いので以前PIC16F18346用に作ったものをPIC16F18313用に簡略化して1日で出来上がった。PIC16F18313は内蔵タイマーが少ないのでTMR0を200ms毎の測定開始用、TMR1をエコー時間測定用、TMR2を100msのタイムアウト用として使っている。測定は毎秒5回行い、過去4回分を平均して結果として報告するようにしている。次は実際に動かしてみた結果の一例である（結果はcm単位）。

US Ranging313-3.01.013 for RH-Kager3 US-Sensor Rev0.1
Copyright(C) 2025 MYcrosLip.
= 56
= 56
= 45
= 33
= 21
= 21
= 33
= 45
= 56
= 60
= 83
= 111
= 122
= 156
= 190
= 205 

超音波センサーの最大探知距離４ｍより大きな値は999cmとし、センサーから応答がない場合は998cmとして報告するようにしている。

センサー部は出来上がったので、次は表示部の検討を行う。

（続く） 

 

 

 

 

Multicore社のハンダ、使ってます

 エレキギターのエフェクターの修理動画を見ていたら修理にMulticoreのハンダを使っているという説明があった。私も昔からMulticoreの直径1mm/5コアの物を使っているが、敢えてブランド名を言うほどの優れものだとは知らなかった。

このハンダは就職して間もない頃、大阪日本橋の電気店で手頃の大きさ/太さだからと何も考えずに買ったものだ。当時はもっと太いハンダが主流で1mmの細いハンダは珍しかったように思う。もう半世紀近く使っているがまだ使いきれていない。しかしもう巻が一重強ほどしか残ってないので次をどうしようかと考えていた所であった。

ネット情報によるとMulticoreのハンダは音楽界隈で評判が良いようで、音が全然違うとか有名音楽家の機材に使われていたとか出てくるが、こういう方面はオカルト的であまり興味が湧かない。私の使用目的は主にデジタル回路で、8ビットマイコンの時代から使っている。

ヤフオクで検索するとMulticoreの古いハンダにけっこう高値が付いている。 少し気になるのはMulticoreのハンダのラベルにはオレンジ系の色が使われてERSINという名前が印刷されているが、一方私の持っている物は青（紺）色で、それにXersinと書いてある。オレンジ色の本物はMade in  Englandみたいだが私のはMade in U.K.とあり、まがい物か？

製品情報が欲しくてHPを検索するが、Multicore社は既に無くなっているようで検索しても会社のHPは出て来ない。 Copilotに聞いてみたらMulticore社はドイツのHenkel社に買収されたとの事。またブランド名XersinはHenkel傘下のLoctite社が2000年代以降に作った無鉛ハンダでErsinの派生品（改良品）との返事であったが私が入手したのは1980年前後だからCopilotは事実を反映していない。

経験豊かな知人によると、古いヤニ入りハンダはヤニが酸化していてよくないとの事で、じっさいハンダの濡れが良くなく液体フラックスを併用しているが、これは電線の表面が酸化している影響かも知れない。 ちなみに私が使っている電線はハンダと同じ頃に買ったフッ素樹脂被覆のジュンフロン電線（0.26mm）で本来はラッピング用だが被覆が熱に強くハンダごての熱でもびくともしないので配線用に愛用しいる。

私のハンダの事はよく分からなかったが、もう暫くMulticoreを使い続ける事になろう。 

 

ベリンガー A500 を修理（その２）

 ここで一度、全体を元に戻し症状を確認する事とした。というのは故障修理を依頼されたのはたまたま実家に帰った時であり、信号源も負荷も無く動作テストも出来ず、手元にあるのはテスターのみであった。

 自宅に持ち帰りテストを行うこととした。ただ高出力に耐えるスピーカーは持ち合わせていないので15Ω10Wの抵抗を調達し、各チャネルの負荷とした。入力にはオーディオジェネレータを用意した。動作を試してみるとチャネルBは正常に働く一方チャネルAには出力が出ていない。やはりチャネルAに問題がある。

ボリュームを上げるとチャネルBではボリュームに合わせてレベル表示のLEDが上昇するが（このレベル表示はスピーカー出力を全波整流して表示している）、チャネルAではレベルは上がらず代わりにレベル表示の上位にあるCLIPの赤いLEDが点灯する。 このCLIPはボリュームの中点を受けるOPアンプの出力を全波整流して点灯するようになっている（次回路のX7間にCLIPのLEDが接続されている）。

このオペアンプにはスピ―カー出力からの帰還がかかっているので、正常に帰還がかかっていればこの程度の入力でCLIPが点灯することは無いはずであり、それが点灯するという事は帰還ループの何処かが切れていてOPアンプがコンパレータとして動作している事になる。実際スピーカー出力は無く、レベル表示も上がっていない状態でのCLIP表示だ。

そこで再度OPアンプ出力から終段のTr迄の間の個々の部品をテスターを使って個別にチェックするが全て正常に見える。この時点で終段は怪しいのですでに新品に交換している。試しに２つのドライバーTrを取り外しチェッカーでチェックしたが特に問題はないようだ。この状態で入力信号を加えてみるとドライバーTrのベースには11Vp-pくらいの信号が来ていて特に問題は無さそうだ。う~~む、さっぱり分からない。

 ドライバーTrを元に戻し入力信号を加えてみると正常に動いている。なに？どうなっているの？

特に問題ないようなので元のように組み上げて入力を加えてテストしてみると、やっぱり出力が出なくCLIPのLEDが点灯する。さらにチャネルAのヒートシンクが熱くなる。組み上げる時にどこかでショートして異常な電流が流れている様だがどこかは分からない。組み上げた時に終段Trの電極が筐体（シャーシ）に近くなるのでショートしているのでは、と絶縁テープを挟んでみるが状態は変わらない。そのほか 基板の帰還ループに関係する配線がどこかで切れているかショートしている筈だ・・・再び分解してテストすると正常に動作したり異常になったり、だ。基板や部品に力を加えてみても状態は変わらない。クラックやショート、ハンダ不良では無さそうだ。

あれやこれやテストしている最中、本体から分離したチャネルAユニットのシャーシと本体のシャーシが接触すると火花が出る事があった。何か変だ、ここに電位差は無いはずだ。 試しにこの間の電圧を測ってみると、無音時（ボリュームが０の時）には電圧は無いが入力を加えボリュームを上げるとそれに応じて交流の電圧が生じ最大20Vを超える事が分かった・・・どこかで絶縁が破壊されている。いや待てよ、この電圧はスピーカに加わる電圧そのものではないか？

改めて基板を見てみると、 スピーカ出力のX4コネクタが怪しい。他のコネクタは方向が決まって逆向きに挿せないのにX4コネクタだけは方向性が曖昧で、じっさい逆向きに挿す事ができる。

配線を確認しX4コネクタを正しい向きに挿すとシャーシ間の電位差は無くなりアンプは正常に動作するようになった。 X4コネクタを逆挿ししてもチャネルAのユニットが電気的に浮いていて本体シャーシから切り離されていれば問題なく動作するが、シャーシを組み立てるとスピーカー出力が接地されOPアンプへの帰還が無くなる。この事でCLIP表示の現象を説明できる・・・原因はこれか。

という事で、ここには詳しく書いてない事を含め3週間ほどあれやこれやと調べたり部品交換したが、何十回も抜き差ししたX4コネクタの関係で迷走した。そして訳が分からないうちに故障は直っていた。まっ、いいか。そういう事もあるさ。

（終わり）