JA1WBY 
1: 2CH LCDオシロスコープの製作(Ver7)
(1)軸付きのBCD-RSW使用で(2CH オシロPTの改造記)

  (2)(新規のプリント基板を使用しての組立記)
2014.03.06 1st up
2014.03.10 2nd
2014.03.12 3rd
2014.03.30 4st DC/DCのノイズ対策の実施
2014.04.22 新PT基板での再製作記事をUP(余剰PTも配布致します)
 (PT配布につき主な使用部品に「RSオンラインでの検索NO」を追記)
2014.04.26 誤記訂正、他
2014.04.30 Ver7の2号機完成写真をUP
2014.05.04 誤記訂正、写真の差し換え、完成写真のUP
2014.05.21 HRSの「DF1Bタイプ」のコネクタ写真のUP
写真のBCD-RSWを入手したので早速改造を。
(1)
*)まずは(概要)を・・・・!
 部品を検索していたらひょんなことから軸付きのBCD-SWがあることが判りまして早速、入手致しました。
目的はそのSWを使いましてATT部分の外づけ(交換)です。「2CH-LCD-オシロ V6b」のPT基板を改造致しました。
(ロータリーSWでのATT製作)も結構めんどうな作業なのです。
これはその製作記録です。
(注:実験、改造は自己責任です。)
    --- 主な仕様 ---
  • 1:電源は多様な電源が使用できるように、5Vに変更。
  • 2:測定電圧範囲はレンジ「50mV、100mV、250mV、500mV、1V、2.5V、5V、10V/div」
  • 3:時間軸は「0.2mS、0.5mS、1mS、2mS、5mS、10mS、50mS/div」
  • 4:電源は5V 約200mA
    --- 主な使用部品 ----RSオンラインでのNoを追記---
  • 前回の「2CHオシロVer6b」の基板を改造して使用致します。(1枚)
  • 新規の「PIC osiro Ver7」の基板とATT基板を作製しました。(1枚)
  • BCD-RSW FR01-AR10PB-ST(431円),つまみ 84円(1個)(197-892 RSオンラインにて)
  • つまみ 84円(1個)(429-0803 RSオンラインにて)
  • IC TC4051BP 72円(1個/5個単位での販売)(580-856 RSオンラインにて)
  • ケース:TAKACHI MB-5S(W120xH50xD175mm)手もち品?円
  • VR :10KB RK0971110F15C0-B103 158円(3個)
  • コード接続用CN、2P、3P、4P、5P (適宜数)HRS DF1B-2S-2.5R等、ソケット
     (千石電商さんのHPでは写真が見にくいので写真をUPしました。)
  • コード接続用CN、2P、3P、4P、5P (適宜数)HRS DF1BZ-2P-2.5DSA等、ピンヘッダ
  • その他 スライドSW、押し釦SW、RCAコネクタ等
  • その他 つまみ、MAV B-15黒 等 105円(3個)

1)まづはこのBCDのロータリ-SWが入手出来たことからこの改造記が始まりました。
 この写真の番号で「RSオンラインで検索」で直ぐに出る?と思う。

 (つまみも忘れずに購入致します。ほんとうはナットも別売りです。ややこしい、面倒くさいな〜。)

2)ATTは複数作るのでまづは簡単に完成できる様に。基板を作製致しました。
(いつものの様にPT基板化すれば簡単だと爺の頭は思っている、Hi。)
だが、抵抗は1/6Wの1%品は手もちに無いので1/4W品を使用したのでBCD-SWを中心に配置出来なかった。

(だがこのPTにも改造が・・・・慌てんぼう・・。)

コード付きの実使用時の完成写真


ATT完成時の回路図(誤記修正済)


 ATT完成時の実装図(誤記修正済)



3)そしてCPU基板の改造は。
 カットしたプリント基板の出来上がりの写真。
(SWやソケット類はいつものの様に自分用にカスタマイズ致しました。
 PT基板上のVR,ATT部分の抵抗は不要となります。



4)出来上がったところでケースに入れておしまい?。となるところが
 (手もちのケ-スで、テスト使用例)
 私の最近の工作では高電圧は計ることが多分無いと思うのでBNC端子で無く安くて使い易いRCAコネクタに致しました。 (と言うよりすでに一台がBNCで自作(Ver5)してありますので)


 (内側です)


5)(ところがバラックでテストして診ると画面では・・・・・・下側の波形がノイズ波形(50mV/div)
1)信号を入れてテストをして診ると該当のATT位置では良いがATTを絞って行くともろにノイズが観測されます。
(え、なぬ〜・・・・いや、電圧レンジを上げていくと、です。)
(入力=ショート、50mVレンジ=OK(ノイズは見えず。レンジを100mV=ノイズ観測、レンジを250mV=ノイズを観測)・・・・・ あとはレンジを上げて行くとノイズは段々と小さくなっていきます(当然ですが))
2)調べてみるとATT用のC-MOS ICの電源が悪いことが判りました、が〜ん。
(ノイズFILは無かった。最も機械切替式のATTでは問題は有りません。)
3)更によく診ると-電源が悪い、そうですDC/DC ICのノイズの影響でした。さてどうするか?。



6)取り合えづ動作する様にPTの改造が完了しました。
 (できる限り間違いが減る様にコネクタ端子を奮発。)


勿論、裏面にも沢山の切り貼りが。



7)配線を終えた裏側(CPU基板は全てコネクタ接続)
(V-VR部分x2、ATT基板部分x2、時間軸x1、トリガーx1、電源コネクタ等)
(取り合えづ、-電源は単4電池2本で。)
(後で電源部分のFIL回路を模索致します。たぶん・・・・)


8)ノイズは。(50mV/div)
(上=入力ショーウト、下=OPEN)
 ケースに入れた為にかなり良くなりました・・・・がまだまだ測定器としては不満。(ザット10mV位)


9)それで -電源を乾電池にすると0mV。(50mV/div)
(上=入力ショーウト、下=OPEN)
 お〜、抜群に良くなりました、・・・これでなくては。ね〜・・・
(注、ATTに使用のICはモロ信号系路のICですので綺麗な±電源が必要です。)



10)それでは波形を見てみよう。
 んん〜。ヤッター、上出来ですね・・・こうでなくては。



11)もしも、-電源を喪失した?時はどうなる。(なにも原子炉じゃあるまいし大げさな)
 比べて見ればバランスが崩れているのが良く解ります・・・



12)完成 写真。
 ヤッター、ついに完成で〜す。



13)こんな文字入れが完成したらいいな〜・・・・と。
 (お〜、素晴らしい、物欲をそそるルックスになりました。・・・・でも、大分あとになりそうで〜す。)
 また、AC/DCの時のVポジションの再調整が要らないので非常に使い易いです。
 (これで、一昔前のオシロスコープ風になりました。
 そうです。昔はみんな信号波形のみの表示でございました。)



14)CPU基板の改造図
 解り易い様にこの図にもストラップが描いてありますがストラップは全て裏側にて行います。
 (ダブって描いてある所もあります。)



15)CPU基板の改造図2(パターンが追いやすい図面)
 ストラップ布線は14項の図と合わせて見て下さい。(13本)
 パターンカットは裏面です。(7ヶ所)
 GNDに落とす端子は表でレジストを剥離してGに落として下さい。(R23,R27,R33,R37の片方の端子)
 R16、TIMEの所の増設端子はGとショートしない様にザグリを充分にして下さい。




16)CPU基板の回路図
 回路図が無いと解りづらいので再UPして置きます。






17) ---製作後の感想----
  • 取りあえず今回の目標は「ATTの基板化」なので達成です。
     普通のロータリーSWにすればATT段数も自由にできます。
       (まあ〜、単純に機械式のロタリーSWのATTにしておけば・・・宿題を出さずに済んだものを・・・・)
     BCDのSWが以外とトルクが要らないのでVR等も軽く動作する物にして操作感触を合わせました。
  • まあ〜、-電源は2段のπ型FILでもでテストしてみます。
  • 手もちのアルミケースにいれました。捺印が上手くいけば念願の2CH LCDオシロの完成です。
  • 使ってみると中々使い易いです。素直にバンザーイ・・・です。
  • このPICではI/Oが不足でリードアウトは出来ませんが昔のアナログオシロでも同じでしたから 別段に不便とは感じません。
  • その他・・・・・改造する方はいないと思うが備忘録です。
  • 本当は最初からSW,VR類を外付けで基板を製作すればスッキリした小さな基板が出来るだろうが・・・・・。

    18)2014-0330 DC/DCのノイズ対策の実施
     DC/DCのノイズが多くて-Vを別電源(応急対策)にいたしていましたが、
    一段落いたしましたのでFIL回路を追加致しまして普通に使えるようになりました。
    (改造前の-電源のノイズ写真(約200mVpp))



    19)πFIL回路を追加後。
     2014-0330 DC/DCのノイズ対策の実施
    (改造後の-電源のノイズ写真(約10mVpp?))



    20)FIL回路を追加後。
    1)まずC18を100uFの電解コンに交換いたしました。(100uF+0.1uF)
     (これだけでもV6bのプリント基板で使用する分には充分です。)
    2)FIL回路にする為にLを追加致しました。(10uH)Lは基板の裏側に。
    3)FIL回路にする為にLの後ろにCを追加致しました。(47uF+0.1uF)
    (-電源ノイズ対策後の各CH写真(もう充分に綺麗ですね))
     これでバッチリ、安心して測定ができます。



    21)(-電源ノイズ対策後のPT写真)
     参考写真。



    22)追記1 (障害事例1)
     今回はATTを3個製作致しましたが今回の製作にてTC4051の不良が1個ありました。

    事象1)入力100mV(250mV・・など)レンジで帰線を0Vにセットして入力レンジを50mVにすると 帰線が動いてしまう。(今回はマイナス側に画面から消えるほど。)
    事象2)入力100mVから上に(250mV・・1V・・・10Vなど)するレンジでは帰線は0VのままでOK。
    対策) ATTのIC TC4051Pの交換で直りました。(オフセット大かな?測定はしていないが)


    2014-0331 一応不良ICを測定して見ました。
     下図を参照。(手もちの5個のICを測定致しましたが不良ICは1個のみでした。)


    1)故障原因は不明ですが「"0"入力端子」の時のオフセットが大きいことが解りました。
    2)「保護回路」も有りませんので使用については自己責任です。


    まあ〜専用のPT基板が作れればいいがな〜と
     古い分も作ってリニアールするか・・・・・・?。だが手作りは・・・?な〜。

      ----たぶんEND ----



    (2)
    ここからは新しいプリント基板(PIC osiro Ver7)を使用した組立記です。
    (ATT基板も作りました。)


    2014-0405 一応CADで新しく描いて見ました。ん〜、どうしようかな〜?・・・・のちに注文。


    ATTの基板は抵抗の偏差(手持ち)の関係で1/4Wを使用した為にあまり小さくには出来なかった。
    (理想は30x30mm位だったのだが・・・。1/8Wだと200本=630円なのでコスト大(8種で約5K)で却下。




    2014-0422 思いのほか早くにPT基板が出来上がって来ました。
    折角なので組み立てて見ました。ん?・動かん・・・
    パターンミス発覚。GND抜けです。(ストラップ1本追加でOKになりました。Hi。)
    CAD画面では見えていたのに〜・・・ばか、ボンミス。(パターン抜け。)



    下記のように裏側でストラップを追加致します。
    (C19の片側を(IC1.19ピン)GNDに接続致します。)
    これでばっちり動作するようになりました。Hi ひと安心。



    2014-0423 
    1)まづはCPU部分の回路図を・・・。
    a)抵抗はすべて1/4Wの1%偏差の金皮抵抗を使用。
    b)その他の部品は回路図に記入致しましたのでご参照下さい。
    c)間違えないようにコネクタをご使用下さい。
    d)L1,L2のインダクターは20〜47uH品
    (-電源はL1,L2による電圧降下がでるがAMPに余裕があるので気にしなくても良い。(例-4.5V)




    2)まづはCPU PTの実装図を・・・。
    +-の電源も使いますので間違えないようにコネクタをご利用下さい。




    3)ATT部分の回路図を・・・。)
    間違えないようにコネクタをご利用下さい。



    4)ATT部分の実装図も。
    注意事項
    a)未実装部品、D1、D2、LED1
     (上記の部品は不要です。破損時はIC交換(TC4051BP)で対応します。
     その為にDIP品に致しました。ICソケットも必須です。)
    b)10Kのチップ抵抗(2010タイプ(以下)x4)は小さいものを使いますので半田つけに注意。
    c)ATT用の抵抗は1%偏差の金皮抵抗を使用のこと。(長さがきちきちなので挿入に注意)
     (店頭で1/6Wの1%金皮がバラ購入可能な方には1/6Wがお薦め。)
    d)ATT基板のコネクターの端子配列順序はCPU基板とは違いますのでご注意を。




    2014-0424)それでは完成写真等を
    1)CPU基板の完成写真。
     今回は0.1uFのコンデンサにチップコンを使用して見ました。自己責任です。
     10uF 10Vのコンデンサはリード部品です。 



    2)CPU基板の裏面です。
    ストラップ線が1本あります。(コンデンサのリード線を折り曲げる)




    3)ATT基板の完成写真。
    ATT基板にはリード線を直つけです。



    4)ATTの裏面です。



    5)ATTのUP画面です。




    6)テスト時の写真。




    7)内部の組立、完成写真。中々綺麗にまとまりました。
    (メモリーSWへの配線は未だだ。)
    (AC/DCの切替はATT基板の前で行っています。)
     LCDとの組み合わせは2mmx20mm以上のボルト、カラー等で適宜組み立てて下さい。 





    8)2014-0430。
     Ver7 の2号機のテスト。
    今度はチョット小さめの「YM-150」のアルミケースに組み込んでみました。
    ここに2つのATTは無理なので2CHはATT(5V/divに)が固定です。
    こんな感じで良いと思うが。ただし、黒だと名入れが難しいね。うちのプリンタには白文字はな〜し?。



    内部はこんな感じで。完了致しました。
    (これは3Vで--->DC/DC--->5V)内蔵予定



    2014-0504。 観測波形例 (上がCH1,下がCH2)


    2014-0504。
       あまり上手くはいかなかったが頭に描いていたこんな感じで文字入れが完了致しました。
    (光線の加減で良く見える時もある。(上手く撮れたな)貼ったラベル用紙が目立たなくなる)
    (まあ〜、欲を言えば2CHをあと8mm位上にした方がGood・・だったかな。
    でも、完成〜い。バンザーイ。これでVer5の置き換え品が出来ました。)




    注意)(まづはこの記事のメインのBCDのロータリースイッチの入手確認をして下さい。)


    2014-0425)余剰プリント基板の配布について。
     (プリント配線板「PIC-osiro Ver7」1枚とATT基板2枚。板厚1.6mm(FR-4)を
        ご希望者がいればお分け致します。限定数 5組分)

    1)実験基板です、ストラップが必要(1本)、この記事にて組立可能な方に。
    2)ATT基板のチップ抵抗は小さいです。
    3)基板代、送料込みで合計800円。銀行振り込み。(振込み手数料は購入者負担。)
    4)希望者は「プリント配線板PIC-osiro Ver7 希望」と書いてメールにてお申し込み下さい。
    5)配布はメールの先着順。一応期限は6月末日。
    6)代金は基板到着後にお支払い下さい。
    7)個別のサポートは無し。私のHPを見て組み立てて下さい。
    8)こちらの前回のV6bの記事もご覧下さい。
    9)ソフトはVer6bのものをご使用下さい。
    10)配布はJA1WBY個人が行っていますのでアクシデント発生時は予告無しに即時中止になります。

    11)配布するのは下記の写真のプリント基板のみです。(CPU基板が1枚、ATT基板が2枚です。)



    12)ATT用のチップ抵抗(10KΩ)をサービス致します。
    (写真のようなチップ抵抗 8個。(手持ち品に付きどちらかの大きさの物))
     下の写真のは通称1608が正しいかな。写真を修正済



    13) E-mail:JA1WBYへ (ja1wby@jarl.com)
    ご注意)添付ファイル付き、及びHTMLのメールは自動で削除されます。必ずTXT文で送信して下さい。
     ありがとうございました。このPT配布は終了致しました。(2014-0702)

      ----たぶんEND ? ----


    100):参考文献
    1)トラ技 Original No8(1992 冬号 CQ出版
    2)秋月のIC資料等
    3)JA1WBYの「LCD-オシロVer6b」
    4)TC4051BPカタログ
    5)その他

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