PICのココロ

結構つかいものになりそうなので，自分達のクラブ以外に試しに使ってもらえそうなクラブに渡して使ってもらい，あくだしをしよう．

ハードウエアの仕様はこれでいったんFix．製作ネックになるのは，やはり本体のプリント基板だ．これも過去の記事にあるように露光器を自作し，極力手作りで実施してきたが，実は結構失敗もしている．失敗を繰り返してわかったことは，以下の３つのポイント．
　①露光時間は，8分30秒がBest
　②エッチングの際の，温度管理
　③エッチング液の量
　④エッチング時間（引き上げのタイミング)

露光～感光までは，①の露光時間を守れば，ほぼ失敗は無い．エッチングは，例によってジップロック（小）に基板とエッチング液を入れて湯煎する．この時，袋が破れそうだからと言って袋を２重にすると，温度管理は困難になってしまうので，ジップロックは必ず新品を大事に使うようにすれば，周囲湯温度を43度に維持すれば，エッチング液温は40～42度に保てる．

苦労したのが，③と④だ．いろいろな文献をを読むと，今回使っているサンハヤトの片面感光ポジ基板10K程度だったら，塩化第二鉄200CCで２枚くらいエッチングできる，と読める文献が多かったので，200cc程度で実施していた．すると，温度を適温に保っても，なかなか細部のエッチングが進まない．常識的なエッチング時間，15分～20分程度実施してもまだパターン間に銅箔が残る．こちらもそう暇でないので，やけになってほったらかし，パターン間の銅箔が完全に消えた段階で引き上げると，細いパターンは既にエッチング液の中に溶け込んでいて消えている，という状態だ．

当初は温度管理だと思ったので，少し温度を高めにエッチングしてみたが，これでもうまくいかなかった．ふとエッチングの進行速度から見て，温度と言うよりもエッチング液を増やすほうが効くかな，と思い，250cc程度に増やしてみたら，エッチング時間も18分程度と適正になり，パターンもパターン間も健全になった．

 

ところで，エッチング液を多めに使えばうまくいくことはわかったが，数を作ろうとすると今度はコストが気になるところ．サンハヤトのエッチング液は，1,000ccで2,410円だった．一枚の基板に250cc使うとすると，380の感光ポジ基板一枚あたり500円のエッチング液が必要になることになる．納得いかない．30年位前は，近所の薬屋さんで購入した．塩化第二鉄溶液は，”普通薬”なので，手軽に購入できたのだ．今近所にこうした薬屋さんは無いが，WEB販売という強い味方がいる．早速検索し，注文することに．今回は，画材通販の"画材販売.jp"から入手した．ここから，”腐食液”で検索すると，500ml入りで350円とある．４本頼んで郵送してもらっても2000以下なので，大変お得．廃液の処理剤は，別途入手する必要はあるが．

こちらは次の難関，穴あけの模様．パターン面から日曜大工用のミニ電動ドリルドライバ＋100均で売っているホビー用0.8mmドリル刃により穴を空けると，部品面には左の写真のごとく，バリが多数出る．

そこで，今度はこれまたダイソーさんで購入したホビールータに，1.0mmのドリル刃を取り付けて部品面から面取りをしてやる．穴もくっきり開き，これで部品挿入もやりやすくなる．（見栄えはあまりよろしくないが）

これが完成した様子．

量産試作機はこんな感じに仕上がった． 表示灯も，結局は5mmの高輝度LEDを用いることにした．

アルミのケースに入れたのにLEDを裸でとりつけるのも何なので，LEDカバーを購入した．秋葉原の千石さんの２階で，１０セット700円パックのもの．レンズ付きなので，ちょっとしたランプに見える．

ただ，惜しむらくは自らの勘違いにより，盤面に7個しか穴を開けなかったことだ．LEDは8個あるのに．．．仕方が無いので，右側面に１個セットしてある．．．押し釦も同じ千石さんの２階にあった，おそらくゲーム機に使われるようなカラフルなプラスティック筐体のもの．1っこ\240えんくらいだったかな．設定用の押し釦は目立つ必要は無いので，省スペースの8mmタイプの白を選択した．基板はスピーカの下辺りにセットされている．カラフル押し釦の奥行きが結構深く，基板の高い部分（電解コンデンサや放熱器等と干渉してしまうので．やっぱりポッキーの空き箱じゃ入らなかったな．

いざ，体育館へ．電源は，手元にあった12Vのバッテリーにした．実用のスタイルも，屋外を考えるとバッテリーは有効手段だ．秋葉原の秋月さんで購入した，メンテナンスフリータイプのもの．容量は4.5AH．既に，フル充電すると，このシステムを１日以上動かせることは事前に確認してある．時報音などはあまり出力していないので，頻繁にStartStopを繰り返したら，動作可能時間多少短くなるのかもしれないが，実用上これくらいのバッテリーで十分だろう．

設置は次の写真の様に．写真右側の光電管スイッチセットがStart位置で，競技者は体育館を一周した後に左側のGoal位置光電管スイッチを切って計測を完了する．じつはこれ，陸上競技用のタイム計測器と言って来たが，主たる計測対象は，実は一輪車である．だから，光電管の位置を低くしている．（おおよそ地上高100mm)

今回のトライアルの主たる目的は，100mm程度に設置したこの光電管システムが，一輪車の全力疾走時にもその通過を確実に検出できるかどうかだ．

まず，光電管の軸を合わせる．事前に家の前の道路で実施したときに比べると，難しい．体育館なので，子供たちが周りで騒ぐと床が揺れてしまうのである．何とか光軸をセットし，計測開始．子供たちは怖がっている．得体の知れない機械が入ってきて，「レーザ光だから直接光を見ちゃだめ，注意して，」などと言われるものだから，近寄ろうともしない．

しかし，最初の勇気ある選手がチャレンジしてくれた．

５カウントの時報は結構受けた．"24秒556"，拍手，お母さん方からの歓声．二人目"19.xxx秒"，"おぉー，記録更新"歓声が徐々に大きくなってきて，次々に挑戦者が続く．

だが，ゴール時に勢いあまって落車すると，床が振動して光軸がずれてしまう．やはりここは問題だ．サランラップの芯を遮光筒に使った手作り光電管，安くて結構満足していたが軽すぎて使いにくい．おまけに屋外での計測の場合は風も問題になる．まずこれを安定させないと，実用にならないな．

一方，結構受けたのが時報とフライング検出．フライングを検出すると，”ぴぴぴぴぴぴっ”とダメ出しを食う．２回も連続すると，周囲からは笑いの声が．選手もリズムを取りながら，慎重なスタートを試みる．これは結構練習になるなぁ．

そのうち，スタート釦を押して計測結果を読み上げる役目も子供たちがやり始めた．はじめは”得体の知れない機械”だったが，やっと”練習相手”として認めてくれた．

一人が，「走って計ってもいい？」と言い出した．光電管の位置が低いので，子供とは言え光軸を飛び越えてしまうので，「スタートラインとゴールラインの光軸位置に貼ったガムテープを必ず踏めば，計れるよ」と教えたら，次々に何メートルなのかもわからない体育館をただただ走り回りタイムを計測して盛り上がりはじめた．本機も，もう遊び道具だ．

，

箱入りである．長年，バラックで活躍してきた基板もついに，箱に納まる．

当初はポッキーの箱を考えていた．紙の箱でも，エポキシ樹脂（接着剤）等で補強すれば，機能的にも十分だ．また，ガッキーが嫌いなわけではない．むしろ家族中でファンでもある．CPU基板やソフトはそこそこ考えて作ったという自負はあるが，であるから，いやだからこそ，見た目はチープにしたい．そんなひねくれ根性が幼いころからの自分流になっている．しかし，妻から，安心して簡単に使いたいという強い希望があり．あっさりポリシーを変えてアルミのBOXを買うことにした．かくしてこのアルミのBOXが，本システムの中で一番高い部品となる．液晶SC1602S*Bはあっさりと最高額部品席を譲ってくれた．でも，1,500円はしないけれど．

この穴あけに手間取る．ステップドリル，ニブラ等の新兵器をいろいろと駆使したが，けっきょく，小径ドリルでプロファイルにそったこあなを開けて，ヤスリやリーマで仕上げる，という，30数年年前からの方法で仕上げた．

確かに部品代はいろいろと安く上げたけれど，工数を入れたらはたしていくらなんだ?会社でのレシオだったら，数十万円の基板になっていることだろう．

LED周りの回路図（抵抗値）をFixし，実際に組み立ててやり図ら買った箇所などを振り返り，パターン図も修正した．

「measure88V2.pcb」をダウンロード

「16F88IOMEASURE.pdf」をダウンロード

とまれ，見栄えもこれで完了！

基板完成！

こんな感じ．左下の大きいのは，放熱器を取り付けた7805（5V三端子レギュレータ）

これも，リピートものの実態配線図を兼ねる意味で写真を保存しとこう．

こちらは，３分割した拡大写真．

さて，テスターで電源周りの配線が間違いの無いことを確認し，スイッチON．どうだっ．

液晶はまず動いた．LEDは？？？なんか挙動がおかしい．ああ，そうだ．この基板変更を機に，時報のI/Oポートの割付を変えたのだった．それでは，ソフト修正．

すると，事件発覚．まず，光電管スイッチからの入力が入らない．光電管のインターフェース基板は先週動作していることは確認しているので，今回作成したCPU基板上の入り口，すなわちフォトカプラから調べてみる．なーんだ．1番ピンを12Vで吊る回路になっているのに，パターンを忘れているじゃないか．これは，取り急ぎ，ジャンパーで対応．後日パターンも直そう．これでスイッチはOK．

次に時報音．これが何ともおかしい．音程がまったく安定しない．パターン間違えたかな．とりあえず，メインループの中に，PBが押されたら音を出力するようにデバッグ用ソフトを入れてみる．釦を押す．ぷっぷっぷっぷっぷっぴーと心地よくオクターブの正弦波がスタートを知らせるはずが，形容しがたいほど無様な音に．しかも，時間と共に変化する．

時間とともに変化するのなら，熱（温度）は大いに関連しそうだ．ということで，PICに触れてみると，PICそのものは涼しい顔だが，5Vの放熱器はかすかに暖かい．こんなもの，PICにはいらないよなとおもいながらも，安定稼動のために，一度は付けてみようという気持ちで付けてみた放熱器．しかし，原因はもらい熱だった．9V系からの．9V系とはアナログの回路．発振回路，その後の386ベースのパワーアンプを賄う電源のことだ．ここは触れないくらいに熱い．これはおかしい．個性などではなく，明らかに何らかの原因がある熱さ．なんだろう．．．．しばらく考えた．しかし，三端子レギュレータが根を上げるほどまでは行かない．．．．一番考えられるのは，パワーの最終段．ここに以上電流が流れているのでは？老眼による半田ブリッジか．．．あ゜あ゜あ゜ぁ゜，スピーカへの出力で直流成分をカットする100μFのコンデンサがないぢゃないかぁ．386の出力段から直流成分がインピーダンス８Ω（ということは，直流抵抗は数オーム以下）のコイルをす通りぢゃないか．良く三端子レギュレータ大丈夫だったな．

コンデンサを付けてみた．温度は下がり，時間とともに温質が激しく変わることは無くなった．だが，まだ音がおかしい．これは，結果からいうと，先のデバッグソフトが悪さをしていた．これを取り除いてOK．デバッグソフトの顛末はばかばかしいので記録にも載せないが，一つだけ，このコードがメインループに入っている時の信じられないような現象は記しておく．

ぷっぷっぷっぷっぷっぴーと心地よくオクターブの正弦波がスタートを知らせるはずが，ぷっぷっぷっぷっぷっぶぶぅぅぅぅぅ，と，じらすだけじらした跡にスタートにダメ出しをするような，とてもたちの悪いパロディースタートになってしまった．これで競技をやると，たいていの競技者は二度とモチベーションが保てなくなるような．こんなソフト，作ってないよ誰も．しかも，仮に作ろうとしても結構大変じゃあないか．家族にも受けた．

わかってみればあたりまえのことだが，なぜこんな狙ったようなパロディーさながらのバグり方をしたのか，天は，楽しめるバグを与えてくれたのだとさえ思う．後に，再現したくなったときのために，メインループに挿入したコードを残しておきたいと思う．これがどうしてそんなパロディースタート音になるかは，その時また身を持って発見したほうが楽しみだ．（再発見できるかどうか）
    bcf        mdo_00 , 0
    btfsc     mdi_00 , PB_Green
    bsf        mdo_00 , 0
    bcf        mdo_00 , 1
    btfsc     mdi_00 , PB_Yellow
    bsf        mdo_00 , 1

絶対に直せると確信の持てるバグ．PICは絶対に裏切らない．そう信じれるから，こんな冗談みたいな現象のバグに遭遇すると，本当に楽しい．

「16F88IOMEASURE.pdf」をダウンロード  （回路図修正）

パターン図の修正は，ほかにもあるから，後日バックアップする．