カラーアレイLED表示装置を作る[製作編]
回路図
これから下のような回路を作ります。
左から4PのDIPスイッチ。４つのスイッチが一つのパッケージに入っていると思ってください。
真ん中のＰＩＣ１６Ｆ６９０というのはマイクロコントローラと言って、組み込み用のコンピュータです。
一番右にあるのがカラーのLEDアレイです。左下にあるのがマイクロフォンです。
出来るだけ部品数を減らして、ソフトウェアに仕事を任せています。
ブレッドボード
ここでは、半田付けは行いません。簡単に回路のチェック、変更が可能なブレッドボードを使用します。
ブレッドボードとは下のような穴の開いた板です。英語で書くとbreadboard、辞書で調べると、パン切台、パンこね台、実験用回路板と出てきます。パンをこねて目的の形のパンを作るということが転じて回路を目的のものに変えていく実験用回路板の意味になったと思います。
以下の写真で、x軸方向に１，２，３，４，５と数字があります。また、y軸方向にａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと書いてあります。これからは、この座標を用いて説明していきます。
ブレッドボードの電気的接続状態を理解しましょう
下の写真のように、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの縦方向5つが繋がっています（黄色）。同様にｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊが繋がっています（黄色）。また、＋－と印刷されている横一列全部がそれぞれ繋がっています（赤及び青）。
抵抗とコンデンサ、その他部品
| 抵抗 | 個数 |
|---|
| 47kΩ | 4 |
| 2.2kΩ | 1 |
| 100kΩ | 2 |
| 470Ω | 1 |
| 100Ω | 2 |
| コンデンサ | |
|---|
| 10μF | 1 |
| 個別部品 | |
|---|
| DIPスイッチ4P | 1 |
| CPU PIC16f690 | 1 |
| RGB LEDアレイ | 1 |
| 超小型マイク | 1 |
| ラッピングワイヤ0.51mm | 適量 |
上記の抵抗・コンデンサは次の写真のように左から並んでいます。
DIPスイッチ、CPU、LEDアレイを装着してみる
レイアウトを調べるために先ず、主要な部品を装着してみます。
DIPスイッチ、CPUの位置は写真を参考にしてください。CPUは左側に切り欠きがあり、1番ピンのところに丸いポッチがあります。
この1番ピンは(8,e)の位置になります
LEDアレイは一見どちら側をどの様に挿したら良いか悩むと思います。写真左側にあるように1番ピンのところに斜めの切り欠きがあります。また、1番ピン側に商品名が印刷されています。この1番ピンを(19,e)に挿入します。
ラッピングワイヤで接続する線を作る
今回は、綺麗に作るために自分で長さを測って希望の長さきっちりにして配線しようと思います。
ワイヤの先端を30に置き、27,17,14の位置に印を付けます。ちょっと曲げて位置を決めるという方法もあります。これを９本作り、両端をワイヤストリッパで剥きます。剥くときに、ラジオペンチで挟んで行うと楽です。
剥くときに多少長短があっても大丈夫です。問題は被覆がある長さが穴の距離で10であることです。
慣れれば、最初に約7mm被覆を剥がし、配線する距離のところをちょっと曲げて印を作り、その7mm先で切り離します。そして最後に7mm被覆を剥がして、出来上がりになります。
両端を被覆のところで90度折り曲げます。ちなみに、10の長さは電源ラインの2つの両端の長さなので測るときにこれを利用するのもいいでしょう（写真左）。また、全長は電源ライン３つの長さになります。これを(16,g)、(26,g)間に挿します。（写真右）
LEDの配線をする
配線する場所を間違えないように同様に挿入していきます。
※長さとは被覆部分の長さの事です。
| 線色 | 長さ | from | to | LED |
|---|
| 黄 | １０ | （１６，ｇ） | （２６，ｇ） | Ｈ |
| 黄 | １０ | （１２，ｇ） | （２２，ｇ） | Ｄ |
| 黄 | １０ | （１５，ｈ） | （２５，ｈ） | Ｇ |
| 黄 | １０ | （１１，ｈ） | （２１，ｈ） | Ｃ |
| 黄 | １０ | （１４，ｉ） | （２４，ｉ） | Ｆ |
| 黄 | １０ | （１０，ｉ） | （２０，ｉ） | Ｂ |
| 黄 | １０ | （１３，ｊ） | （２３，ｊ） | Ｅ |
| 黄 | １０ | （ ９，ｊ） | （１９，ｊ） | Ａ |
| 黄 | １０ | （１７，ｊ） | （２７，ｊ） | Ｉ |
| 黄 | ７ | （２８，ｉ） | （２９，ｅ） | Ｊ |
| 黄 | １２ | （１７，ｄ） | （２９，ｄ） | Ｊ |
電源とスイッチの配線をする
ＧＮＤ（グラウンド、接地、マイナス）の線は黒を用います。
Ｖｄｄ（＋電源、ここでは４．５Ｖ）は赤を用います。
DIPスイッチとの接続は緑を用います。
| 線色 | 長さ | from | to |
|---|
| 黒 | ４ | GND | （１，ｊ） |
| 黒 | ４ | GND | （８，ｊ） |
| 黒 | １８ | 上GND | 下GND |
| 赤 | ４ | Vdd | （９，ａ） |
| 緑 | １２ | （１，ｄ） | （１３，ｄ） |
| 緑 | １０ | （２，ｃ） | （１２，ｃ） |
| 緑 | ６ | （３，ｂ） | （９，ｂ） |
| 緑 | ７ | （４，ａ） | （１１，ｂ） |
| 無し | １ | （１，ｉ） | （２，ｉ） |
| 無し | １ | （２，ｈ） | （３，ｈ） |
| 無し | １ | （３，ｉ） | （４，ｉ） |
ここまで配線をすると次の写真のようになります。
LEDに繋げる抵抗を配線
次にLEDに繋げる抵抗を配線します。
| 抵抗値 | 折り曲げる距離 | from | to |
|---|
| １００Ω（茶黒茶金） | ５ | （１６，ｃ） | （２１，ｃ） |
| １００Ω（茶黒茶金） | ５ | （１５，ｂ） | （２０，ｂ） |
| ４７０Ω（黄紫茶金） | ５ | （１４，ａ） | （１９，ａ） |
LEDの抵抗を配線をすると次の写真のようになります。
プルアップ抵抗を配線
| 部品 | 部品の距離 | from | to |
|---|
| ４７ｋΩ（黄紫橙金） | ４ | （１，ａ） | Ｖｄｄ |
| ４７ｋΩ（黄紫橙金） | ４ | （２，ａ） | Ｖｄｄ |
| ４７ｋΩ（黄紫橙金） | ４ | （３，ａ） | Ｖｄｄ |
| ２．２ｋΩ（赤赤赤金） | ４ | （７，ａ） | Ｖｄｄ |
| １００ｋΩ（茶黒黄金） | ５ | （１０，ｂ） | Ｖｄｄ |
| １００ｋΩ（茶黒黄金） | ３ | （１０，ａ） | ＧＮＤ |
| ４７ｋΩ（黄紫橙金） | ４ | （１１，ａ） | Ｖｄｄ |
プルアップ抵抗などを配置すると次のようになります。
取りあえず動作チェック
電池ボックスを繋げ、DIPスイッチの1をON側にスライドさせます。次に電池を入れて動作すれば間違いがないということです。動作しない場合はすぐに電池をはずしましょう。
電池の短絡には注意しましょう。火傷をする可能性があります。
マイク入力の配線
最後に10μFのコンデンサとマイクを配線します。
| 部品 | 折り曲げの距離 | from | to |
|---|
| コンデンサ １０μF（１０６） | ３ | （７，ｄ） | （１０，ｄ） | <
| マイク | | （７，ｅ） | ＧＮＤ |
コンデンサを付けたところ。
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マイクを付けたところ。
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