AC 50HzのクロックでＬＥＤピカピカ その２

その２です。

商用電源の周波数の精度はかなり良いらしく、短いスパンではばらつきがあるものの、長い目でみると一定になるよう、商用電源を利用した時計のために、電子ちゃんが一生懸命調整しているらしいです。

という訳でJapaninoでスケッチを作って確かめてみることにしました。
回路は超簡単で、デジタル２番ピンのソケットの５ｃｍくらいの線を挿しただけです。
商用電源から発せられる電界の変化を捉えてカウントしてくれます。
判り難いかもしれませんが、画面左下のソケットに線が挿さっています。


テスト用のスケッチです。
１秒ごとにsecをカウントアップして、６０秒ごとにシリアルに現在の通算秒数を表示します。
１４４０秒までカウントしてみましたが、電波時計との差は出ていません。
なかなか使えそうですね。
回路を組む必要もないので、ArduinoやJapaninoをお持ちの方は実験されてはいかがでしょう。

int pin = 13;
volatile int state = LOW;
volatile int i = 0;
volatile long sec = 0;

int old;

void setup() {
  pinMode(pin, OUTPUT);
  sec = 0;
  old = 0;
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("start");
  attachInterrupt(0, blink, RISING);

}

void loop() {
  digitalWrite(pin, state);
  
  if(sec != old &&
     sec % 60 == 0) {
    Serial.println(sec,DEC);
    old = sec;
  }
}

void blink() {
  i++;
  if(i==50) {
    i=0;
    state = !state;
    sec++;
  }
}

周囲の環境によって調整が必要とは思いますが、適当な長さのアンテナ線をつなぐだけでかなり正確な商用電源の周波数を利用できるので、腕時計には使えませんが電池駆動のアプリケーションにも応用ができそうです。
ちょっと検索してみたところ、この方式は特許が出願されていますね。
特開平１０－２８２２６９
請求項によると、無線による結合で商用電源から電界または磁界を検出する手段と、交流信号を増幅する手段を有する時計とあるので、増幅していないので大丈夫かな。

AC 50HzのクロックでＬＥＤピカピカ

その昔、ＡＣの５０Ｈｚからクロックを得て動作する時計がありました。
高校生の時にエアーチェック（死語）用に買ったタイマーがこの方式で、表示は最近話題のＶＦＤで、今でも現役で枕元で時を刻んでいます。
ここ１０年くらい停電が無いせいか時刻合わせをしていませんが、１分程度の誤差しかありません。
昨今は電力会社が生成する５０Ｈｚの精度がかなり良くなってきているとのことで、この５０Ｈｚを時計のクロックにしてみようと思い実験してみました。

回路図です。
この回路で５０Ｈｚの方形波を得て、arduinoのデジタルピン2や3で外部割込みを発生させ、５０回カウントします。
オシロで波形を見てみましたが、立ち上がりがゆっくりでデューティー比も５０％からずれていました。


Tanukino用のAVRが出払っているので、Japaninoで実験しました。
ＡＣ１００Ｖを扱うバラックの実験なのでドキドキものです。


ソフトは外部割込み(0番=D2)の立ち上がり(RISING)でblink関数を呼びます。
attachInterrupt(0, blink, RISING);

blink関数では５０回数えたらstateを反転させて、loop関数でＬＥＤを点滅させます。

void blink() {
  i++;
  if(i==50) {
    i=0;
    state = !state;
  }
}

Tanukino VFD １桁時計 ２号機の製作

先日アキバに行った時DG19E1とうい大きめのＶＦＤを入手したので、１桁時計の２号機を作りました。

このＶＦＤはＭＴ管サイズで、フィラメントは１．５Ｖ９５ｍＡ、アノード、グリッドは１７Ｖというものです。
今回は電源を５ＶのＳＷ電源にして、ＤＣＤＣコンバータでアノード、グリッドへの電圧を確保します。

回路図です。
電源周りが少し異なりますが、基本的には１号機と同じです。
アノードの制御はオーソドックスにＮＰＮ＋ＰＮＰの２Ｔｒにしました。
アノード、グリッド電圧は２１Ｖ程度にしてみました。
フィラメント電圧は控えめの１．４Ｖ程度です。


できた基板です。
１７ｘ２７穴の穴開き基板にレイアウトしました。


表示のてすと中です。
文字が大きいので見やすいです。
ソフトは１号機のままですが、今回はアノード制御がHIGHでＯＮになるので、７セグフォントを変更しました。

HIDaspx AVR USB接続ライタの製作

開発環境をノートＰＣに移行したので、ＡＶＲライタもＵＳＢ接続にしようと思います。

以前ＰＩＣライタとＡＶＲライタを同じ基板に載せたものを作りましたが、電源を別に用意する必要があって、少し使いにくにので、ＵＳＢから電源を取るようにしました。

HIDaspxライタの詳細は千秋さんのサイトを参照してください。

今回製作したのは「HIDaspxの製作例」の簡易版をベースにしました。
ＵＳＢから電源を取るので、ポリスイッチを追加、確認用のＬＥＤは省略、ＩＳＰ接続とリセット用の抵抗を省略しました。
１２ＭＨｚの水晶が無かったので、１２ＭＨｚの水晶発信器からの外部入力にしました。
回路図です。ＩＳＰのピン接はオリジナルとは異なります。



基板です。ＵＳＢコネクタを付けたので、ＵＳＢメモリのようにＰＣに直接接続できます。
HIDaspxライタにはファームウェアを書き込んだATTINY2313が必要ですが、勿論前作のHIDaspxライタで書き込みました。


出来上がったHIDaspxを使ってATMega8にArduinoのブートローターを書き込んでTanukinoに仕立てているところです。


HIDaspxライタはコマンドベースのツールですが、HIDaspx-GUIというGUIベースのツールも用意されており、便利になりました。

Tanukino VFD １桁時計の製作

ＶＦＤのテストが終わったので、１桁時計にしてみました。
１桁しかないので、時刻合わせのロジックが複雑でした。

ケースは１００円ショップで買ってきたコレクションケースです。
一番小さいケースで６９ｘ６９ｘ５９ｍｍです。
高さが足りないのでスペーサーを短くしたらなんとか収まりました。


１桁しかないので、時の１０の位、１の位、分の１０の位、１の位の順に表示します。
４つのＬＥＤでどの桁の表示なのかを示します。

忘れそうなので、使い方です。
モードＳＷを押すと時刻合わせモードになりますので、時の１０の位をエンコーダーもどきＳＷでＵＰ／ＤＯＷＮして設定します。
モードＳＷを押すと時の１の位に移りますので、同様に設定します。
分の１の位の設定後モードＳＷを押すと秒が００秒になり時計表示モードに戻ります。


動画です。
Ｔａｎｕｋｉｎｏ ＶＦＤ １桁時計の製作

TanukinoでVFDのテスト

１桁ですが、TanukinoでＶＦＤの表示テストをしました。

回路図です。
クロックはテストなので、セラロックです。
１桁のスタティック点灯なので、グリッドは１２Ｖ固定、セグメントは実験の結果ベース抵抗を１５０ｋΩにしてＯＫとしました。


基板です。
AVRにはATMega8を使いました。


点灯したところです。
ソフトは１秒おきに０～９を繰り返して表示するだけです。
これと同期して４つのＬＥＤが順に点灯します。
表示は少し暗いのですが、暗い所で使う想定なので十分です。
ＶＦＤの灯りもニキシー管同様いい雰囲気の色合いですね。


動画です。
TanukinoでVFDのテスト


せっかくなので、この基板で１桁時計でも作ろうと思っています。
４つあるＬＥＤで何桁目なのかを表示します。

ＶＦＤ点灯テスト その２

その２です。

今回はセグメントの制御テストです。
すっかりおなじみになったTanukinoで制御します。
回路図です。
セグメント電圧は１２Ｖなので、ＡＶＲから直接制御できないので、ＰＮＰトランジスタでドライブします。
D#xはデジタルポートです。
LOWにすると点灯します。
少し暗いのでベース抵抗をもう少し増やす必要がありそうです。


テストの様子です。
テストしにくいので、基板に差して、必要なピンだけ配線しました。
ベース抵抗をＧｎｄに落とすと点灯することが確認できました。

ＶＦＤ点灯テスト

ニキシー管の次はＶＦＤということで、先日秋葉原へ行ったとき、ＶＦＤを見つけたので買ってきました。

双葉のＤＧ８ＲというＶＦＤです。
資料によりますと、フィラメント電圧０．６５Ｖ、電流２２ｍＡ、グリッド電圧１２Ｖ、電流０．４５ｍＡ、セグメント（アノード）電圧１２Ｖ、電流４０μＡとのことです。

フィラメントは交流で点灯して、中点にバイアスをかけるのが推奨とのことですが、テストなので安直に直流点灯してみました。
電源は５．１５Ｖなので、ＬＥＤの時と同じ計算で、
（５．１５Ｖ－０．６５Ｖ）÷２２ｍＡ＝２０５Ω
なので、２２０Ωの抵抗をつないだところ、フィラメント電圧が０．８Ｖとなったので、２４０Ωとしました。
グリッドと適当なセグメントに１２Ｖを接続すると、そのセグメントが点灯します。

これがＶＦＤです。ニキシー管と同じようですが、８セグメントで数字を構成します。
「ａ」セグメントを点灯してみました。
管の中央を上下に走る細い線がフィラメントですが、真空管のように赤熱はしません。


テストの様子です。


全部で５本あるので、何を作ろうか検討中です。