PICのココロ

完成した！，と思った自作光電管式陸上競技タイム計測器をとある陸上競技場へ持ち込んで最終確認．．．のつもりが，５月の晴天下の陸上競技場は只者ではなかった．

　体育館内でのテスト，自宅前の市道上でのトライアルにはほぼ満足できる性能，使い勝手だった．本当に実際の計測環境での最終確認のつもりで，まずはPM1:30．陸上競技場のトラック内部の中央部に陣取って練習の邪魔にならぬよう意気揚々とくみ上げた．．．．が，レーザ光の光軸がずれているにも関わらず，光電管スイッチがONしてしまう．ははぁ，５月の晴天下，周囲にさえぎるモノの無い陸上競技場だから，照り返しが外乱光になっているのだな，と思い，レーザ発光側，センサ側ともその場にあるもので覆ってみたが，変わらず．近距離でなら，ON,OFFを認識してくれるが，発光側と受光側を30cmも離すともうONしっぱなし．
　壊れたのかな，と思い，ベンチ内の日陰で再びトライアルしてみると，今まで通りほぼ完全に振舞ってくれる．再び日なたへ出すと，もうダメ．そうすると，温度そのものの影響じゃないな．
　それを確かめるべく，夕方5:30に再びトライアル．昼間に比べると立っている時の上半身近辺の気温はかなり涼しくなっている．しかしこれでも現象はそう変わらない．ここで思い当たるのは熱を蓄えた陸上競技場の地面から上がってくる温度．赤外線カメラで見てみたら，かなり真っ赤になっていることなんだろうな．例によって測定器なんて全く持っていないから，想像の域を超えないけれど．
後日，フォトトランジスタPTS610，PTS615の特性を見てみると，なんと感度のピークは800nmではないか．赤色レーザ光の波長は650nm．細かい数値は覚えていないが，赤外線って確か800nmくらいの波長だったように思う．むしろ，赤外線の方を強く拾うんだね．きっと．
　というわけで，ここは電子回路上で対策するしかないことになる．今はフォトトランジスタの入光・遮光時の電圧変化に対して，単純に74HC14のスレッショルドにあわせてバイアスをかけているだけ．従って外乱信号が74HC14のスレッショルドよりも高い位置に来てしまえば，常時ONになってしまい，光電管センサとしては使い物にならないのだと考えるとつじつまが合う．
　やっぱ，フツウにコンパレータで取ろう．その前段でOff時の外乱光をキャンセルできるレベルシフトを行えるようにすれば良いかな．LM324あたりの単電源OPアンプでなんとかできたら良いな．だめならこの方式での自作はあきらめかな．

実はもう一つ我慢なら無いことがあった．
非常に気に入っていた，スタートの時報音だったが，完全なアナログ発信回路を用いた為，どうも温度変化に弱い．高温になればなるほど，高い音にシフトするばかりか，ブッブッブッピーのプの音（440Hz=Aを想定)とピーの音（880Hz=オクターブ上のAを想定)のオクターブ関係がずれて，スタートダッシュのモチベーションを根こそぎ取り去るようなマヌケな音になる．
Drums担当だとは言え，若かりし頃はアマチュアミュージシャンの端くれだったプライドが我慢の限界を超えた．
ようし．ここもデジタル化するぞ！どうせいつかはやろうと思っていたんだ．とはいえ，PICだけで可聴音域の完全な正弦波を発生させることは難しい．考えたのは，VVVF方式．正弦波っぽく電圧可変，周波数可変のパルスを生成するのだ．
本当は正弦波を発生したいが，デジタル制御で赤の信号を作り，なんとなく正弦波っぽく聞こえる発振器を作る．何ちゃって正弦波だ．デジタル制御によるパルス列だから，周波数は温度に拠らず，また，オクターブの関係に至っては正確無比にKeepできるというものだ．
これをPIC12F509あたりでできたらオモシロイ．D/Aの機能が無いので周辺ICの力は借りることにはなるが，8ピン・割り込み無し・\60円のPICであえてチャレンジしてみる．PIC12F509にもTMR0は実装されている．こいつを使って．やるとすると，どうなるか．．．

「pic509.xls」をダウンロード

今回は440Hz．12F509内臓の4MHzクロックでPICをドライブすると，TMR0の計数クロックは1MHzとなる．前出のグラフのように，発生させたい正弦波周波数の８倍でスイッチON/OFFをするための動作タイミングを1MHzの計数クロックでTMR0を使った場合の設定を算出してみると．．．
　440Hz  プリスケーラ＝２，TMR0のカウント値＝142
　880Hz  プリスケーラ＝１，TMR0のカウント値＝142
と，この場合でゆけばプリスケーラ値を１，２と切り替えれば良いことになる．4MHzでPIC12F509を動作させた時のインストラクションクロックは１MHzなので，TMR0のカウントクロックと同じだ．だから，厳しいほうの880Hzで見ても，142インストラクションに１回の割合でパルス発生をしてやれば良いことになる．パルス発生とはいっても，PIC12F509から見ればGPIOを切り替えるだけだ．うーんこれなら，割り込み無くても何とかなるんじゃないかな～．あるとおもいます．
と，言うわけで，Mesure88プロジェクトは最後の（最後にしたい）山場を迎える．