JA1WBY 
1: XR-2206 OSC+f-counterの製作
(7seg LED 表示)
「題して寄せ集めプロジェクト@」

1)PDF版 組立てマニアル(Ver1.1)
2010.03.03 1st
2010.03.11 HP-UP
2010.03.12 更新
2010.03.13 更新 ホワイトディ-にあわせて部品配布を・・
2010.03.14 更新 DC-DCを±15V品に、IC2〜4をNJM4580に変更のために全体を見直し。
2010.03.15 更新 入力にATT回路を追加しました。Ver1.1に。
2010.03.16 更新 Ver1.1 完成写真等追加。追試の方は、Ver1.1を推奨いたします。(完)
2010.03.18 更新 Ver1.1 の出力レベル変動を記載。
2010.03.18 更新 回路図をVer1.1 に修正。
2010.03.23 更新 デシマルポイント実装図を修正。
2010.03.24 更新 小型のスケルトンボディが完成。
2010.04.02 更新 PDF版 組立てマニアルをUP。
2010.04.07 更新 PDF版 マニアルを更新(誤記訂正)。
2010.04.17 更新 部品配布は終了しました、TKS。
  余剰部品のおすそ分けをおこないます。詳細は最後までご覧下さい。

*)まずは(概要)を・・・・!
 発振器は過去にも何台かを作りました「MAX038」でOSCを作る。低周波発振器の製作がありましたが、決して手軽で再現性のあるものとは 言えませんでした。そこで、 今回は「小型で再現性のあるもの」をと言うことで今までに作った単品を組み合わせて 作ることにしました。真空管AMPなどのChekが簡単に出来るように気楽な物にしたいと思います。 PICのオシロと対で使えるようなものにもしたいと思います。  今回はAF-OSCに専用のIC(XR-2206)を使用したものにしました。 手軽?なアンプ創りの小道具の一つになるようなものを目指しています。 アンプといっても色々ありますが小出力の真空管アンプのChekが簡単に出来れば いいと考えています。ま〜本格的なものではありませんがあると無いとでは大違いです、 自作の場合は絶対値も大事ですがそれより相対値が簡単に判れば物創りの楽しみが 広がります。
スタンドアロンで使用できる手軽に使える、 DC+6V(単1電源)で使用できる小型のOSC+AC電圧計です。これはその製作記録です。
(注:実験、改造、使用については自己責任です。)


--- 主な仕様 --(Ver1.1のとき)-
出力5W位の真空管アンプのChekが簡単に出来るもの。
(「アンプ創りの初心者が手軽に使えるもの。」を目指す。)

  • 1:OSC f 可変レンジは 50Hz〜100KHz
  • 1:OSCスポットfは:50Hz,100Hz,1Kz,6Khz,12Khz
  • 2:出力は10Vp-p/10KΩ,0〜3V/600Ω(RMS)可変,0db,-20db,の切換え
  • 3:出力モードは 正弦波、TTL切換え
  • 4:AC電圧測定は0〜99.9V MAX理論値、999mV、9.99V、50.0Vを推奨(注1)
  • 4:電源はDC6V(又はLi-ion電池 2本)
    --- 主な使用部品 ---
  • PIC16F84Ax2,PIC16F873Ax1,TD62083
  • OSC-IC XR-2206  
  • OP-AMP LMC6482
  • OP-AMP NJM4580x3  
  • 「DC-DCコンバータ」5V-->±15V [ZUW1R0515]
  • ケース YM-150 or 100均のアクリケース(はがき入れ)
  • その他:C,R、他
    (注1)
    AC電圧の測定には色々と制約が多いので下記の検討の結果、上記の仕様にきめました。
    まず、単電源でのDET(整流)は精度が悪い?って言うかノウハウが無い。
    そしてICのオフセット調整をしたのでは簡単とは言いがたい。
    AC(DC9.9V)9.9Vまでのリニア出力を得るには少なくとも±15V電源が必要。
    2電源ICでレールToレールのICが無い?って言うか知らない?。
    LM358でもよさそうだが358では100KHzまでのF特は得られない。(注2)
    DC-DCコンバータは15V品を購入することにしました。
    電源に±15V使用のOP-AMP(種類選別)で0〜9.9V位のリニアな出力が得られる。 ことが判りましたのでAC電圧の測定は0V〜9.9Vまでの測定レンジとします。
    ちなみに「8オーム負荷時に9V/ACの電圧なら約10Wの出力」

    完成予定のイメージ(YM-150)




    ---製作後の感想----
  • 試作版が完成しました。手頃で大満足です。
  • 発振周波数が判るのがまづいいね。
  • AC電圧計も、もう一桁精度が欲しい気もしないでもないが、取りあえずいいね。
    (4桁では簡単とはいきませんからね。)
  • 6V電源のポータブルでの手軽さが最高です。
  • 電子工作の初心者の皆さんにも是非ともお勧めしたい1台になりました。
  • DC-DCを15V品に、ICを交換したことで当初の電圧レンジとなりました。
  • 追記
  • Ver1.1に改造いたしまして大満足です。(70歳の自己満足ですが。これなら沢山のPTを製作しときゃよかったかな〜と。) これを手配線でやったらイヤになりますね〜、かく言う私も手配線がいやでプリント配線板を起こした次第です。 是非とも追試はVer1.1で組立てて下さい。必ずしや便利な1品となることでしょう。

    1)だが、MAX038のOSCでは出なかった、OSCの出力変動、グラフにして見ると何か対策が必要かも?。 と言うほど大きい。ん〜・・・・・どうしたものか?。
    2)DET(AC/DC変換)はとてもいいのだが。(ACINPUT(500mV)--->電圧計)



(1)組立て。

1)新規に作成した2枚のPT基板。


2)最初の組立て
LED表示基板(F-counter & V-Meter 基板)
 注3)R26とLED2は実装しません。
 注4)ストラップが2本必要です。
部品は1/6Wの抵抗から取り付けていきます。(小型部品から)
7SEG-LEDは丸ピンのICソケットに取付けてから半田付けします。
今回は7SEG-LEDの足は切り詰めていません。


3)部品実装後の基板。(F-counter & V-Meter 基板)


3b)部品実装図。(F-counter & V-Meter 基板)
下図のようなストラップ配線をします。


3c)部品実装写真。(F-counter & V-Meter 基板)
下の写真のようなストラップ配線をします。
(勿論、裏面のストラップ配線でもOKです。)



4)簡単な組立て時の注意&調整等。
LED表示-PT基板。(F-counter & V-Meter)を最初に組立てます。
A)IC6(12.8M XTL)のソケットはありません。
B)IC7(AVR)の出力電圧+5VをChekします。各IC(IC1〜5)の電源端子で。
C)周波数カウンタ部分は無調整です。
D)周波数カウンタ部分の「LEDTST」端子をショートしてLEDのTESTをします。 全桁で0〜9までの数字が同時にカウントUPすればOKです。
E)入力はTTLですので注意して下さい。(入力保護回路はありません。)
F)V-Meter(DC Volt Meter)部分の調整は
入力(DCIN)にDC2.000Vを入力してLED表示が2.00VになるようにVR1(50K)を調整します。
(VR1は多回転VRがいいが、そこまでしなくても良いかな?。それよりも手持ちにLMC6482があれば IC2と交換した方がGoodみたい?。)
DC電圧の調整は丁寧にあわせ込みをしましょう、
私の例では。
例1)IC2=LM358使用で2.00Vであわせて誤差±30〜50mvになりました。
例2)IC2=LMC6482使用で2.00Vであわせて、9.00Vで誤差30mV。
0.05Vで誤差10mV〜20mV位になりました。ま〜この変が我慢どころでしょう?。
これ以降、この基板のVR1は絶対に動かさないこと。


5)そして次に
AF-OSC+DET基板の組立て(AF-OSC+DET 基板)
DC-DC conVeterの取付けは水平に取り付けて下さい。
(シールドケース端子の穴に余裕を取り過ぎたため)


6)全部品実装完成後の基板。
C6,R18については実装図の注意を参照。
(忘れた時はC6の裏に電解コンを取付けると言う手もあるが。)


7)部品実装図。& 組立て図。


8)簡単な組立て時の注意&調整等。
a)DC-DCの出力電圧±12VをChekします。各IC(IC2〜4)の電源端子で。
b)DC-DCの出力電圧+12VをChekします。IC1の電源端子で。

9)2枚のPTを接続します。(そして調整中の写真)。




10)簡単な組立て時の注意&調整等。
OSC-PTとLED-PT基板を(POWER端子同士を)仮接続。(誤配線に注意)
(写真の用に線材で接続すればそのまま組込み可能)。
(ピンヘッダでの接続が簡単だがケースインで高さがオ-バ-します。)
a) 再度DC-DC1の出力±12Vの電圧をChekします。
b) 再度OSC1のICの+12Vの電圧を確認します。
c) 周波数カウンタ部を使用してOSCの発振周波数を調整&Chekをします。
 (SIN/TTLのどちらかを選択します。どちらでも良い。)
d) 周波数50Hz、100Hz、1KHz、6KHz、12KHzとそれぞれのVRで合わせます。
e) 周波数50Hz、又は100Hz(サイン波)でACの電圧を合わせます。
AC電圧計の入力をINT(内部モニタ)にして出力電圧を別のテスタ-で測定しながら 同じ電圧値となるようにVR2(10K)で合わせます。(ここは必ず50〜100Hzの周波数で。)
f) 次に0db出力を合わせます。
ATTスイッチを0dbの位置にしてモニター電圧が1.00V(0dbV)か0.77V(0dbm)かの どちらでもよいので好きな方にVR1(50K)であわせます。
これでATTスイッチを-20dbの位置にすれば0.10Vか0.07Vを示すと思います。
(この-20dbの表示はおよその目安程度なります。)
g) 以上で調整は終了です。いかがですか、簡単でしょう?。


11)これからケースイン・2枚の基板の合体の様子。




12)取りあえづ火入れ(完成後の様子。)
迷わないように簡単なラベルを。


13)ちょっと修正おば(完成後の様子。)
C6のセレコンの容量が少々足りないようなので47uF+チップセラコン4.7uF(475)に変更しました。 セラコンは裏面に取り付けました。


14)組立て完成後の内部の様子。
発振周波数は完成後にもう一度あわせこみます。
ま〜あまり神経質なることはありません?、動くものなので自分の納得範囲内に。
右の写真はLi-ion電池を内臓させたところです、3.7Vx2 1300mAH。


15)*** 私の組立て例。(参考データ)***
(DC-DCを±15Vに変更しました。IC2,3,4=NJM4580 電源±15V時 2010.3.14修正)
(モニタ電圧値)(OSC-OUTの外部は無負荷時)

a)1KHz=VR最大で約7.5V 0-P(TTL出力時)
 (しいて電圧計で見れば4.4Vを示している)

b)50Hz=VR最大で7.17V(サイン波出力時)
b)1KHz=VR最大で5.98V(サイン波出力時)

c)50Hz=VRで2.02V出力に固定時(サイン波出力時)
c)100Hz=2.02V(サイン波出力時)
c)1KHz=1.70V(サイン波出力時)
c)6KHz=1.65V(サイン波出力時)
c)12KHz=1.65V(サイン波出力時)
c)40KHz=1.65V(サイン波出力時)
c)80KHz=1.65V(サイン波出力時)
c)90KHz=1.69V(サイン波出力時)
c)100KHz=1.50V(サイン波出力時)
c)150KHz=1.06V(サイン波出力時)

d)1KHz=0dbで0.80V(サイン波出力時)
d)1KHz=-20dbの時に0.07V(サイン波出力)

e)1KHz=VR最大で3.20V(モニタ電圧値)(サイン波出力 負荷600Ω時)

f)AC電圧計については0〜7.00Vの入力に対応(リニアリティ良好)50Hzにて。NJM2068 ±12V
f)AC電圧計については0〜9.99Vの入力に対応(リニアリティ良好)50Hzにて。NJM4580 ±15V

g) 消費電流は約200mA・6V/DC時

(*1KHzの出力電圧に対して50Hz,100Hzが0.4V位高いのはXR-2206の出力電圧が そもそも違うもので簡易タイプなので今回は考慮していません。)

これで一応目標の100KHzまでは実用域ですね。
これで「アンプなどの」利得測定がSW一つで「0db出力」と「-20db」出力が そして出力・入力の切換えできて便利に使えます。
注意)AF-OSCプリント基板の部品変更をしました。
昨日、±15VのDC-DC電源が届きましたので追試の結果が良いので下記に変更致します。
1)DC-DC電源は±15V品(ZUW1R50515)値段は同じでした。
2)IC2,3,4はNJM4580に変更致します。2010.3.14

部品変更後の最終的?な写真
ついでにコネクタも変更して見ました。

あとは自分好みのスポット発振周波数や可変範囲なども自由にカスタマイズできます。


16)Ver1.1に改造。2010.03.15追記
(一応改造情報としておきますが追試の方はこちらでPTを組み立てて下さい。)

DC-DC電源の±15V品が入手できまして欲がでまして早速ですがちょっとバージョンUPしてみました。 少しの部品変更で使い勝手が良くなります?かな。

入力のATTを追加してみました。
回路図などは取りあえず変更しませんのであしからず。
1)「Fcounter&V-Meter」PTのVolt-MeterIC1のPICのソフトの変更が必要です。(999mV対応品に)
2)「Fcounter&V-Meter」PTのR1を0Ωに変更します。(ショート)
3)「Fcounter&V-Meter」PTのV-INにDC500mVを入力してVR1でLED表示が500になるように調整します。
4)R5を削除します。
5)下記の実装図に記載のようにLEDのデシマルポイントの切換え回路を作ります。
右の図面のようにR5のパターンをカットしてR5を利用すると抵抗を追加しなくても簡単に出来ます。(追記3/23)


次に
5)「AF-OSC & DET」PTのR26を0Ωに変更します。(ショート)
6)「AF-OSC & DET」PTのR35を撤去します。(オープン)
7)下記の「AF-OSC & DET」PTの実装図にしたがいATT回路を追加します。

8)AC電圧の調整をします。
A)入力レンジを500mVにします。
B)入力切替SWをINTにします、OSCOUTにテスタ(勿論デジタルテスタ)を接続します。(ACモードで)
C)OSC周波数を50Hzにします。出力電圧を500mVにします。(外部接続のテスタで確認)
D)VR2でLEDの表示がテスタと同じ電圧になるように調整します。
これで調整は終わりです。

9)以上で入力が999mV,9.99V,99.9Vに理論上はなりますが取りあえず50VをMAX(入力のCの耐圧しだいで変わりますが)とするのが安心です。 もちろん自己責任ですが。また、こんなに精度がでるかは保障しませんが。DCボルトメータのVR1は 多回転が必須になりますかねで無くとも誤差 1〜3mV位に合わせられます。

ま〜試作では3mV以内に調整できれば私としては充分に実用範囲となります。(個人差があるかも知れませんが)
絶対値は手持ちの測定器の精度で決まりますが相対値として実験に使うにはあまり深追いしないで手軽に 出来るものの方がありがたいです。

完成予想イメージです。と試作器です。
 捺印は画面上の記入ですが。これ位に文字入れできたらいいね。
あ〜900円の無駄使い(田舎ではYM-150が)の甲斐があって綺麗な仕上がりになりました。


完成後の内部の様子。Li-ion電池での動作
本当は乾電池2本で(DC-DC)でも動く気がしますが?中です。


10)Ver1.1にするには下記の追加部品等が必要です。(別途購入して下さい。)
a) PICのソフトが変わります。(999mV品)
b)「2回路-3接点」のスイッチが追加にります。
c) 180K,18K,2K,1K 1/4W 1%金属皮膜抵抗が追加になります。
d) 1uF/63V以上のフイルムコンデンサが追加になります。
 以上です。
入力ATTのところの2回路-3接点のスイッチが入手できないときは工夫で、
1)ATTの9.99Vのところにじか配線すればVer1.0と同じです。ATTスイッチは不要です。
2)ATTの999mVと9.99Vで好ければ6Pのトグルスイッチで出来ます。

ボルトメータの7SegLEDの少数点の表示の様子を写真に示します。



17)では実用テストをば。
Loopテストを。
まず、SW-INPUTにして無入力時の0VをCHECK・・・
あれれ・・・なに、このオフセットは、と言うことでVer1の3桁では解からなかったmVの電圧
早速、手持ちのICのテストをしました。
もちろん、高域は考慮していませんので配線の浮遊容量やPTのパターン等によって 大きくなります。取りあえず100HZと1KHzで良いもの(IC)を使います。
ICのオフセット調査チョウサ
(AJDVR=最少サイショウにて)
IC品種ヒンシュ F=100Hz F=1KHz F=12KHz
LM358 1mV 1mV 8mV
82 1mV 1mV 8mV
72 1mV 1mV 8mV
LF412 0mV 0mV 8mV
LM4580 22mV 22mV 22mV
NJM4558 4mV 4mV 8mV
NJM2068 38mV 38mV 38mV
 
F得が良いと思って使おうと思っていたLM4580は大ハズレでした。
ま〜0mVも1mVもデジタルの誤差範囲だとおもいますが
上記の結果、やはり安いLM358でも充分みたいな気が致しますが 手持ちにあるオーソドックスなLF412を使用することにしました。
F特はまた、別の話になりますが。ま〜理想のOP-AMPは無いので あちら立てればこちらが立てづで色々と試して下さい。
ま〜これで無入力時にはだいたい0mVを示しますので使用感としてはとても気持ち よくなると思います。


17-B)小型のスケルトンボディが完成。
チョット時間があったので簡単にSUB用に見て楽しめるスケルトンで試作して見ました。
なかなか、の見栄えになりました・(応用例として)写真を公開いたします。
ケースは秋月の「112-TM-PC」@180円 単4x4本


だいぶ前に作った同じケースのオシロとペアで記念写真を。


やはりこちらとペアでなくては?。・・・・オシロとペアで記念写真を。

 2010.04.02更新



18)回路図。(保守用です。)
まづは第一にお手軽に出来るようにしています。その為に弊害もあります。
1)OP-AMPのオフセット調整はしません。
ICのオフセットがもろにでます(2〜4mV前後)ので -40dbの出力が欲しい方はIC2bの後にATTをつけて下さい。
2)また、AC電圧計も3桁のためにmVの単位は読めません。 ま〜、相対値重視なので-20dbを読むのには支障はありませんが。
Ver1.0(ACの測定範囲は20Hz〜100Khz、10mV〜6.00V位 ICの電源が12V時を想定)
Ver1.1では(ACの測定範囲は20Hz〜100Khz、1mV〜50.0V位 ICの電源が15V時を想定)

3)LED表示基板の回路図(参考)
4)実装図(参考)は文中のものを参照

5)OSC,DET部の回路図
6)実装図(参考)は文中のものを参照

7)部品表(参考)

参考&使用したソフトのダウンロード先
8)「電子工作の実験室」の汎用8桁周波数カウンタ」
9)「JK1XKPのPIC16F84A LED表示電圧計」
上記を使用させていただきました。ありがとうございました。



19)特別配布。(数が少ないのでコッソリと)追記 2010-03/13 
----- 「OSC+LEDプリント基板セットV1」部品配布について -----
数組の部品に余剰品がありますので欲しい方にお分けいたします。

下の写真のプリント配線板「AF-OSC & DET Ver1」と「F-counter & V-meter Ver1」を ご希望者におすそ分けいたします。
(今回は下の写真のような「プリント配線板2枚」と部品のセットの配布です。)

1)PT基板の大きさは約95x70mm 板厚1.6mm。(FR-4)孔明け済み。2枚1組と
 主な部品のセット配布です。「部品表の配布部品欄のもののみです」
(不足部品(ピンク色の部品名)は各自でご用意して下さい。秋月、千石等で通販で入手可能)
2)基板代+部品代、送料込みで合計で4800円。銀行振り込み可能者のみ。
 (振込み手数料は購入者負担。)
3)希望者は「OSC+LEDプリント基板セットV1」希望と書いてメールにてお申し込み下さい。
4)対応はJA1WBY個人ですので不慮の事故等の時はその時点で終了します。
5)ご注意)購入者が不適切と判断されたときはキャンセルとします。
  (送付に必要な、住所(郵便番号)、氏名(フリガナ)、TEL等を開示対象とします。)
6)メールはTXTで、HTMLメールは自動で(ゴミ箱に入る)キャンセル扱いとなります。
7)返品可能。返品送料は購入者負担です。
8)配布はメールの先着順
9)代金は基板到着後にお支払い下さい。
10)個別のサポートは無し。私のHPを見て組み立てて下さい。
11)PICのソフトは上記の参考文献のHPからダウンロードして書き込んで下さい。
 (なお、PICの書込みの出来ない方はご相談下さい。)
12)なお、発送はリアルタイムの送付ではありませんのでご了承下さい。
13)メールは先頭の0を削除して「0ja1wby@mb.infoweb.ne.jp」へ。

注意1)氏名(フリガナ)を忘れないで、入金確認に必要です。
注意2)配布備品はVer1.1対応にて組み立てて下さい。
 2010.0316 更新


100):参考文献
1)秋月電子の「XR2206ICマニアル」
2)「電子工作の実験室」
3)「XKPのホームページ」
4)「トラ技オリジナル No3」CQ出版
5)「PIC活用ガイドブック」後閑哲也著 技術評論社
6)JA1WBYの「Pic Osiro Ver3」製作記事を参照
7)キットのカタログPDF
8)その他。

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