Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋

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電池ボックス電子工作（その３）

どこでもデコレーションライトホタル

１．背景

　PICマイコンを使い始めた頃から、ぴかぴか点滅するのではなく、フィラメント式の電球のように点滅時にゆっくり光量が変化するクリスマスツリー用のデコレーションライトを製作しようと思っていました。　しかし、毎年いつの間にか年末が近づき、タイミングを逸していました。　今年2003年にはキットの小部屋の「光るゲンジ　(SR-199)」を製作して、クリスマスツリー用のデコレーションライトだけではなくホタルもできるのではと思い、とうとう今年こそはタイミング的に合う時期にデコレーションライトを製作すうることにしました。（蛍は来年用）

　「どこでも デコレーションライトホタル」の製作で意外と困っていたのがLEDです。　デコレーションライトですから、それなりの数が必要になります。　構想を練っている段階で、秋月電子から電池ボックス（フタ付きプラスチック・スイッチ付）が、また、１００円ショップのザ・ダイソーからザ・ライトの「デコレーションプチライト」が発売されるようになり、これらを組み合わせることににました。

　今回使用した「デコレーションプチライト」は電池ボックス電子工作（その１） 　ちょこ置き集音ワイヤレスマイクでも紹介していますが、このなかの常時点灯タイプの（LED２０個）を使用します。　下記写真は緑色ＬＥＤのタイプです。　後述の製作例では赤色ＬＥＤのタイプを使用しています。　なお、実際にＬＥＤを今回の製作で利用した際に、３個ほどＬＥＤリード線ハンダ付け不良と思われる接触不良がありました。　１００円ショップ商品であることを忘れてはいけないようです。

【　デコレーションプチライト　パッケージ外観　】

　パッケージから取り出した写真を下記に示します。　常時点灯タイプではＬＥＤは全て並列に接続されています。（本当？）　電流制限用抵抗もしくは回路が見あたりません。　パッケージには３Ｖ／０．２５Ａと記載されており、ＬＥＤ１個当たり約１０ｍＡになりますがいいのかなーーー。　でも、こんなこと（常識）を考えては１００円ショップ商品は開発できないでしょうね。

【　内部状態　】

　この商品は部品取りとしてＬＥＤ以外にスライドスイッチも流用できます。　下の写真のようにスライドスイッチに取り付け用が穴もあいており、部品取りして流用可能です。　当然、電池ボックスも他に利用できます。

【　スイッチ部拡大　】

２．どこでもデコレーションライトホタルの仕様

　２．１　基本仕様

　「どこでもデコレーションライトホタル」の仕様を下記します。 　

　２．２　点滅パターンのしくみ

2.2.1 　点滅パターン全体動作

• 　点滅パターンは消灯（Offサイクル)→、徐々に光量アップ(Off→On変化）→点灯（Onサイクル）→徐々に光量ダウン(On→Off変化)を繰り返します。
• 　点滅パターンの状態を下記のように４通りのモードで呼称します。

　

2.2.2　Loopカウンタ関連

• 　LEDの点灯する期間(Duty)を決めるためにLoopカウンタを設けます。
• 　Loopカウンタは1〜254の間を+1カウント単位でカウントアップします。　254の次は1にリセットされます。
• 　Dutyは0〜100%で表せますが、Loopカウンタでは0%がカウント0，100%がカウント255となります。
• 　LED毎に、LEDの消灯タイミングを決定するLoopカウンタレジスタを設けます。
• 　常時点灯(LED On)はLoopカウンタレジスタ=255、常時消灯(LED Off)はLoopカウンタレジスタ=0が設定された状態です。
• 　LEDの点灯期間はLoopカウンタのカウンタ値とLoopカウンタレジスタの設定値を比較し、（Loopカウンタのカウンタ値）＞（Loopカウンタレジスタの設定値）となったときにLEDをオフします。

2.2.3　サイクル関連

• 　Ｎ回ほどこのLoopが回ったときを１サイクルとします。　このＮをN Parameterと呼びます。（N=0のときはN=1に置き換えます。）
• 　Offサイクル・Onサイクルの時間はこのサイクル数で決定されます。

2.2.4 光量変化関連

• 　光量の変化用にステップ数を設け、1Loop毎にLoopカウンタレジスタの値をステップ数分だけ増減することでLEDを点灯するDutyを変化させます。　これでLEDの光量の変化し具合を変更できます。

　光量アップ(Off→On変化）　：　新規Loopカウンタレジスタ　＝　前回Loopカウンタレジスタ　＋　ステップ数

　光量ダウン(On→Off変化)　：　新規Loopカウンタレジスタ　＝　前回Loopカウンタレジスタ　−　ステップ数

３．どこでもデコレーションライトホタルの製作

３．１　回路図

　　「どこでもデコレーションライトホタル」の回路図を下記に掲載します。

【　回路図　】

• 　ＬＥＤの電流制限抵抗Ｒ９〜Ｒ１６の１００Ωは一般的な赤色、緑色などのＬＥＤを２個直列した場合の値です。　使用するＬＥＤを１個にする場合、また青色や白色ＬＥＤを使用する場合には抵抗値の見直しが必要です。
  　
• 　ＶＲ１の抵抗値が小さい場合は発振停止しますので、ＬＥＤの点滅状態を見てＰＩＣマイコンの状態を確認しながら調整して下さい。
  　
• 　点滅周期はOffカウント、Onカウント、N-Parameter及びジャンパJ1の「N Parameter」の組み合わせで調整されます。
  　
• 　光量の変化の様子はステップ数とＶＲ１を調整して見た目に徐々に変化して見えるようにして下さい。　変化が早すぎる場合はステップ数を小さくし、変化が遅すぎるときはステップ数を大きくして下さい。
  　
• 　RA4は上記回路例では他信号を未接続ですが、一時停止信号入力として使用しています。　一時停止機能未使用時はHレベルになるようにしなければありません。
  　
• 　ジャンパーピンの用途は下記です。

３．２　プログラム

　ＰＩＣマイコンのＨＥＸファイルを下記に掲載します。　下記ファイルを秋月電子の「ＡＫＩ−ＰＩＣプログラマーキットVer3」で書き込んで下さい。

　「どこでもデコレーションライトホタル」用PIC16F84A  プログラム　（jsk20_fr5.hex）

　このHEXファイルのパラメータを下記します。

　パターン０はEEPROMに格納してありますので下表を参考に修正してオリジナルの動作を作成することができます。

(*a　：　本来は04hのつもりでしたが、修正漏れをしていたようです。　支障がないのでそのままとしています。)

３．３　製作例

　上記回路で製作した例を下記します。　ＬＥＤ部分は「デコレーションプチライト」のＬＥＤを１個ずつばらして、２個を直列に接続し直して配線しています。　今回は電池ボックスとＬＥＤ間の配線は赤黒の単線をツイストして製作しましたが、0.08mm²リのリボンケーブル（フラットケーブル）を使用すればもっと配線太さを細くしてスリムにできると思います。

【　完成外観　】

　電池ボックスの中の様子です。　ＬＥＤ用の配線が合計で１６本ありますので口出し部が相当込み入っています。

【　電池ボックス内部　】

　製作途中で仕様を変更したため、一部の部品を無理矢理追加しました。　決して適切な部品配置ではありませんが参考にして下さい。

【　基板外観　】

• 　パスコンＣ３はＩＣソケットの下に実装しています。
• 　電流制限抵抗（R9〜R16）の一方は基板側、他方はＬＥＤ用の配線を直接ハンダ付けしています。
• 　ＬＥＤ用電線の−側（Q1のコレクタ側）は２本の電線を１つの穴に入れてハンダ付けしています。

３．３　製作結果

　全ＬＥＤ点灯時の消費電流を下表に示します。　４Ｖ程度までは支障無く使用できます。

　ホタル設定値（パターン１）のＬＥＤ駆動信号波形を下記に掲載します。　この程度で光量が徐々に変化しているように見えます。

【　ホタル設定値（パターン１）のＬＥＤ駆動信号波形　】

　試作（デバッグ）基板でＬＥＤを順番に並べた状態と、製作例でＬＥＤを１６個ばらばらに配置したときの様子を動画にて公開します。　写真をクリックするとWMVファイルにアクセスできますのでWindows Media Playerでご覧願います。　なお、撮影時、ＬＥＤが明るすぎたため電源電圧を３Ｖにしています。

パターン	試作基板（下側がRB0、上側がRB7）	製作例（ＬＥＤ１６個）
パターン０ デコレーション用 パターン１ （EEPROM）		無　し
パターン１ ホタル パターン (Program)
パターン２ デコレーション用パターン２ (Program)		無　し
パターン３ デコレーション用パターン３ (フラッシャ) (Program) これが一番良さそうです。

【プログラム書き込みサービス】　

　本ページで紹介しましたＰＩＣマイコンの書き込みサービスを行っています。　詳細はプログラム書き込みサービスのページを参照願います。

　本ページの製作に用いる部品を有償で提供します。　提供内容の詳細はパーツ有償サービスのページを参照願います。　

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