皆さんこんにちは、かなりお久しぶりです。Jinです。
2022年の12月より、時間が止まっており、今日は私の中ではクリスマス！ということで2022年に作成した身にクリスマスツリーをご紹介いたします。
2021年よりクリスマスにツリーを作成する企画を催しており、今回はその2回目の作品となります。前回のツリーはこちらよりあわせてご覧ください！
この企画では、JLCPCBの提供でお送りしております。併せてご確認くださいませ。
それでは、メリークリスマス！！
原理
今年のクリスマスツリーでは、前回から大幅にイルミネーションの点灯パターンを変更しました。
前回のクリスマスツリーでは、D-FFを4つカスケード接続したシフトレジスタを使用してスライドするような点灯を実現していました。
また、D-FFに入力する信号はタイマーIC555を使用して作成していました。
今回は非安定マルチバイブレータという回路を用いて発振回路を構成し、そのクロックをバイナリカウンタに入力し分周することで、周期の違う2つのラインのイルミネーションを実現しようと考えました。
また、クリスマスらしいイルミネーションを再現するため、過渡現象を用いたじんわり風味の点灯を再現します。
過渡現象の話はまた別の記事でご説明しますので、ここでは割愛させていただきます。
回路
全体の回路図はこのようになりました。
先ず今回はキーホルダーのタイプでミニサイズにして作成しようと考えたので、電源はType-Cから5Vを引っ張ってくる感じにしました。
左から7474の電源部、その右に発振回路であるマルチバイブレータを搭載しております。周波数は以下の式で求められます。導出はまた別の記事でご紹介させていただくとして、今回は最低7.2[Hz]で点滅することになります。
$$f_{OSC} = \frac{1}{1.38×C×R}= \frac{1}{1.38×100\rm{u}×1\rm{k}}=7.2[\rm{Hz}]$$
1[kΩ]の抵抗の上に10[kΩ]の半固定抵抗器を設置しているのはこの点滅周期を可変させるためです。この半固定抵抗器を最大までひねると、0.72[Hz}となるので、この範囲で点滅することになります。
その横はメインのカウンタ部で、D-FF4つでバイナリカウンタを構成しています。バイナリカウンタはシフトレジスタ同様簡単で、T-FFをカウントしたいビット分カスケード接続してあげればよいです。
D-FFでは反転出力を入力に入れてあげることで、クロック入力波形によってトグルをしてくれるT-FFを再現することが可能ですので、これを図のように接続して2bitのバイナリカウンタを構成しています。
非安定マルチバイブレータの反転出力にも2bit分のバイナリカウンタを接続することによって、綺麗にシフトしてくれるようにしています。
その下に先述したRC直並列回路を用いたじんわり点灯消灯回路を構成し、LEDを底に接続してあげています。
基板
前回よりかなり複雑な仕様となっていますが、基板に起こしたものは下のものになります。
小さくするために非常に混み混みの配線となってしまいました。スルーホールでゴリ押したのがだめでした。次からはチップ部品を使って綺麗にしたいと思います！
この基板はJLCPCBに発注いたしました。JLCPCBについては以下をご覧ください！
発注し、はんだ付けした完成品です！やっぱり詰め込みすぎ！！ｗｗ
完成
完成品の動画です。設計通り、綺麗に光っていますね！
今年（昨年）も良いクリスマスとなり、新しい年を迎えられて何よりです。
JLCPCBの方のご確認もよろしくお願いします！
遅くなってしまいましたが、本年も一年このブログと私、Jinを何卒よろしくお願い申し上げます。