パルスチェッカの製作

PIC16F628 と液晶ディスプレイ LCD1602 を使ったパルス幅測定器


　送信機のパルス幅はメーカによっても、機種によっても異なる。送信機から出力されるパルス幅をダイレクトに読むことができれば、自作送信機のニュートラル調整やパルス幅の調整ができる。また、赤外線受信機を作ったり、PIC のプログラムを組む際にも役立つ。市販の送信機ではニュートラルのずれなどを確認して補正することも可能だ。そこで、液晶ディスプレイにパルス幅を表示するパルスチェッカを作ることにした。

　はじめはユニバーサル基板に組み込んで、受信機のデコーダ出力のパルス幅を読み取ってテストしていたが、この方法だといちいち測定したいチャンネルに測定端子を差し替えなければならないので結構面倒だ。そこで送信機からシリアルパルスをパルスセレクタで切り替える方法を思いついた。そうすればいちいち測定端子を差し替える必要がなくなる。


Futaba DIN connector type adaptor

　市販の送信機のトレーナ端子から出力されるシリアルパルスをパルスセレクタに入力する。スロットルチャンネルのパルスをチェックしたければ、たとえば Futaba ではスイッチを '3' に切り替えることでスロットルチャンネルパルスが選択され、そのパルス幅をパルスチェッカに表示する。送信機からの出力される電圧をレギュレータで 5V にしてパルスチェッカの電源として使うので、本体の電源は必要ない。


IR sensor adaptor

　赤外線受光素子を直接パルスチェッカに接続すれば、あらゆる赤外線送信機からのパルスがチェックができる。何チャンネルの送信機でもかまわないが、今回のパルスチェッカでは 1 ～ 4 チャンネルまでのパルス幅が測定できる。赤外線受光素子には 5V の電源を供給し、その電源と赤外線受光素子からの出力をパルスチェッカに供給する。

　今後PSコントローラを使った送信機のように、独立型の赤外線送信機を作るときは、シリアルパルス出力ポートを設けておけば、その出力ポートに直接パルスチェッカを接続して、パルス幅の設定や調整が行えるようになる。

　その後、プログラムを見直してパルスセレクタとパルス幅測定プログラムをひとつの PIC に組み込むことができた。これで周辺回路も大幅に簡素化することができた。今回使用する PIC は PIC16F628-20/P。


パルスチェッカ回路図

pulse-check.HEX for PIC16F628
pc-628A.HEX for PIC16F628A
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パルスチェッカ・パーツリスト

部品名	数量	参考価格	調達先
PIC16F628-20/PまたはPIC16F628A-I/P	1	300円	秋月電子、Digi-Keyほか
液晶ディスプレイ LCD1602BS-B	1	700円	秋月電子
デジタルスイッチ SMK(BCD 出力)	1	378円	サトー電気 電子部品専門店
クリスタル 8MHz(HC-49/S)	1	50円	秋月電子ほか
セラミックコンデンサ 20pF 50V	2	40円	秋月電子、千石電商ほか
タカチケース HA1593-DB	1	510円	千石電商
トリムポット 10KΩ 0.１W(LCD のコントラスト調整用)	1	30円	千石電商
抵抗 33KΩ 1/6W	1	5円	秋月電子、千石電商ほか
抵抗 10KΩ 1/6W	2	10円	秋月電子、千石電商ほか
JSTコネクタ 3P ベースつきピン	1	20円	西川電子部品(ネジ部)
片面ユニバーサル基板 B タイプ(95mmx75mm)	1	140円	秋月電子、千石電商ほか
セラミックコンデンサ 0.1μF 25V	1	10円	秋月電子、千石電商ほか
IC ソケット 18 ピン	1	10円	秋月電子、千石電商ほか
シングルピンソケット 3 ピン(クリスタル用)	1	10円	秋月電子、千石電商ほか

　　ラジコン用送信機のパルス幅は、およそ 1msec から 2msec の間で変化する。メーカによって多少違うが、Futaba ではニュートラルが 1520μsec、Sanwa と JR では 1500μsec となる。スティック操作によるパルスの変化幅は Futaba で ±430μsec、Sanwa と JR では ±400μsec となっている。

　PIC16F628 には 16 ビットタイマがあるのでそれを使って 1μsec 単位でカウントできるようにした。そうすればカウントした値をそのまま表示してパルス幅を直読することができる。

　当初 8MHz のレゾネータ(セラロック)でテストしていたが、今回は測定器ということもあり、8MHz のクリスタルを使うことにした。これで高精度な測定結果が期待できる。


今回使用したデジタルスイッチ


デジタルスイッチの出力端子


今回使用したタカチのケース と LCD ディスプレイ

　使用した液晶ディスプレイは 16 文字 2 行表示の LCD1602。この LCD のドライブ方法については後閑哲也著「たのしくできる PIC 電子工作」第 6 章「超音波距離計」に詳しく書かれている。この本では PIC16F84 が使われているが、今回使用した PIC16F628 でもまったく同じピン接続で使っている。

　ケースは液晶ディスプレイの寸法も考えずに、これなら入りそうだと買ってきたタカチ電機工業の HA1593-DB。ちょっと値段が高いと思ったがケースが頑丈にできていて、サイドピースも 2 種類ついていた。



　ケース内部の不要な出っ張りを削ったり、液晶ディスプレイの基板の一部を削ったりして何とかケースに収めることができた。液晶ディスプレイの表示部分をはめ込む穴を加工するのに苦労した。何しろケースの厚さが 3mm もある。チャンネルセレクト用のデジタルスイッチ(サムホイールスイッチ)も何とか取り付けられるようにした。両者とも瞬間接着剤でケースに固定している。上の画像はまだ中身が入っていない。



　ユニバーサル基板を使って部品をとりつけてみた。B タイプの基板を使ったが、部品が少ないので基板を小さくカットした。PIC とクリスタルの取り付けにソケットを使用している。電源と信号入力用の JST コネクタは左サイドパネルに取り付けた。

　コントラスト調整用トリムポットは、基板に液晶ディスプレイをセットしてからでは調整できないので、あらかじめベンチテストでコントラスト調整を行ってから取り付ける。いきなり組み立てる場合は取り付け位置を変更するか、縦型のトリムポットを使うなどの工夫が必要になる。

　今回電源は外から供給するようにしたが、全消費電流が 4mA 以下と少ないので、右側のスペースに 3V のコイン型リチウム一次電池を収めて、DC-DC コンバータで昇圧した 5V の電源を供給するようにしてもよい。

　タイトル画像は外線受光素子と 5V の電源を外部から供給して、ハイパワー 2 チャンネル赤外線送信機から受信したパルス幅を測定しているところ。デジタルスイッチの表示が '2' になっていて、チャンネル 2 のパルス幅が 1520μsec と表示されている。2 行目には 'toko' と表示されているが、ダウンロードファイルでは 'pulse-width' と表示されるようになっている。



　サイドパネルにセットしたJSTコネクタ(3Pベース付きピン)はほかのコネクタと互換性のある配線とする。画像左のコネクタは上から電源(+5V)、GND、シグナルの順になっている。

　組みあがったら配線に間違いがないか十分に点検してから 5V の電圧を供給し、液晶ディスプレイの右下に 'pulse-width' と表示されれば正常に動作している。もしコントラストが強すぎたり、何も表示されない場合は、コントラスト調整用のトリムポットを回して最も見やすい状態に調整する。トリムポットを回しても 'pulse-width' の文字が表示されないときは、配線に間違いがないかよく確かめる。パルス幅の表示はパルスが入力されてから。

　特に小さくつくることにこだわらないなら、もう少し大きなケースに収めるほうが楽に組める。



[補足事項]
2005/03/02 回路図でLCDの輝度調整ボリュームの2番と3番が入れ替わっていたのを訂正
2005/03/23 PIC16F628A用のHEXファイルを追加