LCメーター...page.2/7
パーツリスト
交通費、食事代、送料を考慮して、秋葉原駅か通販利用かを選択して下さい。
また、必ず「部品の概要」も見てからパーツを集めて下さい。
品名 | 規格 | 個数 | 備考 | 予算 | 参考 |
マイクロコントローラー | PIC16F886-I/SP | 1 | マイクロチップ・テクノロジー社 | \190 | 秋月電子 |
コンパレーターIC | LM311N | 1 | ナショナルセミコンダクター社 | \100 | タカヒロ電子(ラジオストアー) |
3端子レギュレーターIC | TA4805S | 1 | 東芝 | \100 | タカヒロ電子(ラジオストアー) |
シリコンダイオード | 1N4148 | 1 | 相当品で可 | \20 | 秋月電子 |
16文字2行キャラクタLCDモジュール | SC1602 | 1 | 又はSD1602 | \800 | 秋月電子 |
オムロン小型リレー:G5V-1 | 5V用 | 1 | オムロン | \250 | 千石電商 |
HC-49US:クリスタル発振子 | 10MHz | 1 | \100 | 千石電商 | |
丸ピンICソケット | スリムDIP28ピン | 1 | \80 | 秋月電子 | |
〃 | DIP8ピン | 1 | \80 | 秋月電子 | |
コイル | 100μH | 1 | 「101」と表示、部品の概要を参照のこと | \80 | 千石電商 |
セラミックコンデンサ | 22pF:耐圧50V | 2 | 「22」と表示 | @\20 | 山王電子(ラジオデパート) |
ポリプロピレンフィルムコンデンサ | 1000pF | 2 | 「102」と表示、部品の概要を参照のこと | @\120 | 三栄電波(ラジオセンター) |
積層セラミックコンデンサ | 0.1μF:耐圧50V | 1 | 「104」と表示 | \30 | 山王電子(ラジオデパート) |
〃 | 0.33μF:耐圧50V | 1 | 「334」と表示 | \30 | 山王電子(ラジオデパート) |
電解コンデンサ | 10μF:耐圧50V | 4 | \30 | 山王電子(ラジオデパート) | |
1/8W金属皮膜抵抗 | 1KΩ | 1 | 茶・黒・黒・茶・茶 | \30 | 瀬田無線(ラジオデパート) |
〃 | 6.8KΩ | 1 | 青・灰・黒・茶・茶 | \30 | 瀬田無線(ラジオデパート) |
〃 | 10KΩ | 5 | 茶・黒・黒・赤・茶 | @\30 | 瀬田無線(ラジオデパート) |
〃 | 47KΩ | 1 | 黄・紫・黒・赤・茶 | \30 | 瀬田無線(ラジオデパート) |
〃 | 100KΩ | 3 | 茶・黒・黒・橙・茶 | @\30 | 瀬田無線(ラジオデパート) |
サーメットトリマ | 10KΩ | 1 | 「103」と表示 | \50 | 千石電商 |
ユニバーサル基板 | ICB-293G | 1 | サンハヤト | \250 | 千石電商 |
トグルスイッチ | 6P | 1 | \300 | 瀬田無線(ラジオデパート) | |
〃 | 2P又は3P | 1 | \180 | 瀬田無線(ラジオデパート) | |
プッシュスイッチ | ミヤマMS402等 | 1 | モーメンタリータイプ | \100 | 瀬田無線(ラジオデパート) |
バナナジャック | 2 | 測定スタイルによる | @\60 | 山王電子(ラジオデパート) | |
電池・電池スナップ・ケース ネジ類・配線材料 |
千石電商 |
部品の概要
マイクロコントローラー:PIC16F886-I/SP
人気のPICマイクロコントローラーです。
今回はプログラムメモリーが8KワードのPIC16F886を使いました。実際のプログラムは約5Kワードです。
尚、Cポートは未使用です。
マイクロコントローラーはプログラムを書き込んで使うデバイスですから、後述するプログラムを書き込んでから回路に取り付けて下さい。
プログラムを書き込まなければOSが入っていないパソコンと同じです。
製作時は取り付け方向に注意して下さい。
コンパレーターIC:LM311N
電子回路におけるコンパレーターとは比較器のことです。
LM311には+INと-INの入力端子があり、2つの端子に掛かる電位がどちらが大きいのか比較してHレベルかLレベルかを出力します。曖昧な出力はしません。
LM311は低価格ながら比較的に高速動作が可能で、市場の評価が高いため開発元にライセンス料を払って同等の部品を製造販売する「セカンドソース品」が多く出回っています。
メーカーに拘る必要はありません。
製作時は取り付け方向に注意して下さい。
3端子レギュレーターIC:TA4805S
ロードロップアウト型の3端子レギュレーターで知られる東芝のTA4800シリーズです。
電源に乾電池を使うセットでは稼働時間を稼ぐためにもロードロップアウト型を使いたいところです。
ロードロップアウト型とは入出力間の電圧が小さいものを指します。
標準的な3端子レギュレーターIC:7800シリーズでは入出力間の電圧が約1.7V以上となっていますが、ロードロップアウト型の3端子レギュレーターでは入出力間の電圧が標準0.3V以上から使えます。
今回は乾電池(9V)による稼動としました。
よって電池が消耗して約5.3Vまでは正常動作できることになります。
もし、標準的な7805を使いますと約6.7Vまでとなるので稼動時間は短くなります(6.7V以下になっても動作するが保障はできない)。
今回はヒートシンク(放熱器)なしで使いましたので損失は約2Wまでとなります。
9V程度の電源ならば熱くなることはありませんが、15Vなどと高い電源で稼動して発熱が気になったら必要に応じて放熱して下さい。
製作時は取り付け方向に注意して下さい。
シリコンダイオード:1N4148
小信号ダイオードとして広く使われ、よく知られたダイオードです。相当品(1S1588や1S2076など)で構いません。
カソードマークは写真では黒色の帯となっていますが相当品では色が異なる場合があります。
今回は小型リレーの逆起電力を吸収させる目的で使います。
製作時は取り付け方向に注意して下さい。方向を間違えると過電流によりPICマイコンの故障原因になります。
16文字2行キャラクタLCDモジュール
16文字2行キャラクターLCDモジュールならば殆どのものが使えます(HD44780インターフェイス互換)。秋月電子で販売されているキャラクタ16文字2行タイプは全て使えます。
バックライトの有無があり、バックライト付きにすると当然ながら消費電流が増えますので電池の消耗は早まります。
プログラムから出力する文字数・行数の関係で、8文字や1行のものは使えません。
私は青地白文字タイプ(バックライトなしでは見えない)のSC1602BBWB-XA-GB-Gを使いました。膨張色の白なので大きく見えて綺麗です。
バックライト付きを使う場合は予めバックライトが点灯するように抵抗を取り付けておいて下さい。
尚、秋月電子で購入するとバックライト点灯用の抵抗が添付されています。更にSC1602****はソケットまで添付されます。SD1602****はソケットは付きません。
LDCモジュールの配線だけ絵解き図を省いております。これは配線の取り出し箇所が全て同じではないためです。
よって完成するまで添付されているデータシートは失くさないようにしてください。
※青地/白文字のSC1602は表示が良くないように見えますが実際は美しくて大変に見やすいです!
上の写真はSC1602とSD1602を実際に表示させた例です。
写真は青地/白文字のSC1602、オレンジバックライトのSD1602です。バックライト無しや数種類のバックライトの色が存在します。
SC1602よりも一回り小さいSD1602は薄くてスマートで小型化に向いていますが、見やすさはSC1602です。
私の意見ですがSD1602を選択した場合、測定器としては小さくて見にくくて後悔すると思います。
また、SC1602、SD1602のコネクタの位置に注目しておいて下さい。
ケース加工まで済ませて、電源をONしたら表示が天地逆だった...ということがないようにね!
この部分は絵解き図のページでも記述しておきます。
SD1602は16個の端子が1列になっていますが端子番号は1〜16ではありませんので要注意です!
オムロン小型リレー:G5V-1:5V用
オムロンの小型リレー:G5V-1です。広く出回っていますので入手は容易です。
G5V-1というのは型番であって5V用という意味ではありませんので注意して下さい。G5V-1シリーズは、3V、5V、9V、12V、24Vがあります。
G5Vシリーズには回路数によって、G5V-1やG5V-2があります。
今回は1回路のG5V-1で5Vのものを使います。
このリレーのコイル電流は約30mA(5V用)です。今回の回路はPICマイコンに直結しました。
PICマイコンの1ピン当たりのシンク電流、ソース電流は25mAなのでPICマイコンには少し頑張ってもらうことにします。
神経質な方や異なるリレーでコイル電流が大きい場合はトランジスタスイッチを介してドライブして下さい。
尚、逆起電力吸収用のダイオードを逆に接続してしまい2A近くの電流を数回流してしまいましたがPICマイコンは壊れなかったことを報告しておきます。
下図に今回用いた、G5V-1の内部配線の様子を示しておきます。
1ピンと10ピンを間違えると失敗のもとですから注意して下さい。絵解き図は間違っていないよ。
BOTTOM VIEWとあるのは、リード線側から見た様子を意味します。
LM311Nで掲げるようにTOP VIEWとなっていれば上から見た様子になります。
尚、パナソニックのシグナルHYリレー:HY1Z-5Vは、G5V-1とピンの配置が同一で、そのまま差し替えて使うことができます。
HC-49US:クリスタル発振子:10MHz
写真のように2本のリード線が出ています。
クリスタル発振子(リード線タイプ)の形状には主に上の写真のように、少し大きめなHC49Uと、背が低いHC49USがあります。
どちらのタイプを使っても動作しますが、今回は背が低いHC49USを奨めます。
取り付け方向はありません。
丸ピンICソケット
今回は発振回路で用いるLM311Nにもソケットを用いましたが、本来は使わないことが普通です。後でICの使い回しをする私の癖です。
PICマイコンはプログラム変更等でICソケットを用いたほうがいいでしょう。
ICソケットにもICと同じように切り欠きがあるので、ICの逆挿し防止のためにも取り付け方向を意識して使いましょう。
コイル
ここで用いるコイルは前項のLrefに相当します。
写真のような小型のコイルで100μH(マイクロヘンリー)を使います。
大電流用、電源回路用のコイルは大型になるので避けたほうがいいです。
更に、ラジアルリードタイプのほうが使いやすいでしょう。
私は千石電商でみつけた太陽誘電のLHLC08シリーズを使いました。100μHは、LHLC08NB101Kという型番で、直流抵抗は最大0.32Ωです。
部品には「101」と表示されています。誤差はK級(±10%)又はJ級(±5%)のものを購入して下さい。
さらに製造メーカー:型番が判っているコイルを購入したいところです。
パーツショップで型番や誤差を尋ねてみて、曖昧な回答や判らないということなら購入しないほうがいいです。最重要!!
取り付け方向はありません。
セラミックコンデンサ
クリスタル発振子の容量負荷として22pFを2個使います。
「22」と表示されています。
誤差を気にする必要はありません。
取り付け方向はありません。
ポリプロピレンフィルムコンデンサ
使う容量は1000pFで、回路ではCcalとCrefに相当します。
これだけはフィルム系コンデンサの中で諸特性が優れているポリプロピレンフィルムコンデンサを使うことを強く奨めます。
他のコンデンサ(特にフィルムコンデンサ以外)にすると刻々と校正がズレて測定値が変化し使いにくくなってしまいます。重要!!
さらに、誤差はG級(±2%)又はF級(±1%)のものを使って下さい。
1000pFでG級ならば「102G」、F級ならば「102F」と表示されています。
念の為、パーツショップの人に尋ねてみましょう。
ニッセイのAPFシリーズ、又はAPSシリーズがお奨めです。
写真に写るのはニッセイのAPSシリーズです。よく見ると「102G」と表示されていることが確認できるでしょ?
鮮やかなオレンジ色をしていますが、メーカーによって色は様々です。
取り付け方向はありません。
プログラム初期値ではCcalに1000pFを使うことを前提に計算します。しかし、コンデンサ:Ccalの値をちゃんと測定して算出させたいという方のために変更設定を可能にしています。
この場合は1000pFを購入して別のLCメーターで正確な容量を測定しておくことが前提です。
参考として、抵抗、コンデンサ、コイル等の値の誤差を表すときに使われる記号を下表に掲げておきます。
個人で誤差±0.5%以下の部品を入手することは極めて困難で、それを確認するための測定器も高価になりましょう。
誤差 ±0.05% ±0.1% ±0.25% ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20% ±30% 記号 W B C D F G J K M N カラー 橙 紫 青 緑 茶 赤 金 銀 色なし -
コンデンサに「473J」と記されていれば0.047μF±5%であり、「105K」と記されていれば1μF±10%ということになります。
積層セラミックコンデンサ
0.1μF(「104」と表示)、0.33μF(「334」と表示)を使います。
誤差を気にする必要はありません。
取り付け方向はありません。
積層セラミックコンデンサでは104や334の表示は光の加減や見る角度でルーペを使っても判読しにくい場合があります。
しかし、これも最後でLCメーターが完成すれば一発で判るようになるよ。
電解コンデンサ
私は日コンのKMGシリーズを好んで使っています。理由はありません。
耐圧は10Vあれば充分ですがパーツショップで10μFなど小さな容量では耐圧50V品が多いでしょう。
誤差を気にする必要はありません。
電解コンデンサはバイポーラタイプ(無極性タイプ)を除いて有極性なので取り付け方向に注意して下さい。
新品時は長いリード線がプラス極になっています。
部品を覆うスリーブにはマイナス極側を示す印があります。
金属皮膜抵抗
普通の炭素皮膜抵抗と比較して、低ノイズ、温度係数が小さいなどの特徴がある金属皮膜抵抗を使ってみました。
贅沢かもしれませんが11本しか使わないので製作コストの影響は少ないでしょう。
1/8W品(小型1/4W品)は小さいので、カラーが見にくい場合はルーペを使って確認して下さい。
今回使うカラーの帯はパーツリストに掲げてあります。尚、写真に写っている抵抗は上から、1KΩ、6.8KΩ、10KΩ、47KΩ、100KΩになっています。
1KΩ、10KΩ及び100KΩのカラーが似ているので取り違いに注意して下さい。
リード線タイプの金属皮膜抵抗は5本のカラーの帯で抵抗値を現しており下図にその様子を掲げます。
上図において「誤差」を表す第5カラー帯の位置に注意します。
図の例では
470×102=470×100=47000Ω=47KΩ となります。
第5カラー帯の誤差はポリプロピレンコンデンサで記述した表を参考にして下さい。
パーツショップで一般に入手できるアキシャルタイプの金属皮膜抵抗では「茶」の±1%品が殆どです。
取り付け方向はありません。
サーメットトリマ
半固定抵抗のことです。
抵抗値を変化させる部品には特殊なものを除き、主にボリュームと半固定抵抗(トリマ)があります。
ボリュームは音量調整など製品を使う側(ユーザー)がよく調整する箇所に用いる部品で機械的にしっかりした造りになっています。
一方、トリマとは回路の精度を高めたり個別対応させるような回路に用いられ、一度調整して精度が出れば、その後は殆ど動かす必要がない部品です。
すなわち、製造区で調整されるもので、製品を使う側(ユーザー)は見ることもない小さな電子部品ということになります。
製造区によってペイントロックする場合もあるよね。
トリマ(半固定抵抗)の抵抗体には炭素皮膜、サーメット、巻線型などがあります。
サーメットトリマは抵抗体として、セラミックと金属粉末を混ぜた複合物を用いたもので、低ノイズ、温度特性、安定性に優れたものです。
尚、サーメットとは、Ceramic(セラミック)とmetal(メタル)を合わせてCermet(サーメット)と呼ぶ造語です。
トリマには数回転させて抵抗値を調整する精密回路向けの多回転型と一般の単回転型があります。今回は写真のような単回転型で安価なもので充分です。
写真のものは東京コスモス電機(TOCOS)の製品で多く出回っています。
10KΩでは「103」と記されています。
3つの端子があります。多くは二等辺三角形のように配列され、頂点に相当する端子がスライダー(可動)端子になっているでしょう。
よくわからない場合はショップの人に確認しておいて下さい。
今回はLCDモジュールのコントラスト調整に使います。
トリマの回転寿命はとても短いので、無闇にグルグル回してはいけません!
ユニバーサル基板
今回はサンハヤトのICB-293Gをカットして使いました。
手持ちのユニバーサル基板が余っていれば活用して下さい。
トグルスイッチ
レバーの操作でON/OFFするスイッチです。
電源スイッチと、コイル測定/コンデンサ測定切替で2個使います。
電源スイッチには2P又は3Pのトグルスイッチ、コイル測定/コンデンサ測定切替には6Pのトグルスイッチを使います。
下図は6Pトグルスイッチの様子を示した図です。
プッシュスイッチ
校正時に使います。
押している時だけONになる「モーメンタリータイプ」を使って下さい。
押すたびにONとOFFが切り替わる「オルターネートタイプ」は使えません。
写真のような小型のものがいいでしょう。
バナナジャック
バナナジャックはバナナプラグの受けとして用いるものです。
私はこれを測定端子として用いてみました。黒と青を選んで、黒を回路のGND、青を発振回路側に使いました。
これは貴方の測定スタイルに合わせて下さい。
金属製ケースを用いる場合はパネルと絶縁できる端子を使って下さい。
電池・電池スナップ・ケース・ネジ類・配線材料
これらは好みのものを選択して下さい。
私は写真に写る、乾電池にはアルカリタイプの006P型9V乾電池、ケースにはタカチ:YM-130、を使いました。
また、ACアダプターでも稼動できるようにDCジャックも設けてみました。
乾電池による使用で稼動時間を更に長くしたいときは単三乾電池または単四乾電池を6本使った9Vにするといいでしょう。