電子工作４８

　　　　　　　　　　　電子工作５４　–　経過時間ＬＥＤ表示付きで、３０分、１、２、３、４、５、６時間に設定可能な簡易タイマの製作

概要

前の電子工作５１の簡易タイマの改良版である。今回は選択できる時間を１個増やして７個にし、さらに５個のＬＥＤを使って各選択した時間の経過の状態を目視出来るようにした。前回と同様に時間の基準に４ＭＨｚの内部クロックを使ったが得られた結果はすごく正確だった。

注意：　危険なので製作は自分の責任で行うこと。

製作にあたって；

１）最長６時間位まで設定可能なこと。

２）設定時間が来たら電源が“切れる”または“入る”モードを選択出来ること。

３）駆動するＬＥＤｓの数が増えたので２８ピンの１６Ｆ886を使う。

４）経過時間を表示する精度は高くなくてよい。

５）時間の精度は電子工作５１の場合と同じ程度でよい。

回路図と動作原理

　　回路図を下に示す。今回は結構高機能な１６Ｆ８８６を使った。ＡＤＣの入力電圧を変えるＶＲ１００Ｋを回すとＬＥＤ１－７のいずれが点灯する。各ＬＥＤに設定時間が割り当てられている（ＬＥＤ1＝３０ｍｉｎ，ＬＥＤ２＝１ｈｒ、ＬＥＤ３＝２ｈｒｓ、ＬＥＤ４＝３ｈｒｓ、ＬＥＤ５＝４ｈｒｓ、ＬＥＤ６＝５ｈｒｓ、ＬＥＤ7＝6ｈｒｓ）。設定した時間が来たらタイマが“切れる”または“入る”の設定はＭｏｄｅＳＷで行う（Ｌ：“切れる”、Ｈ：“入る”）。設定した時間が終了したらＳＳＲとＬＥＤ（Ｇ）をＯＮ／ＯＦＦする。経過時間レベル表示ＬＥＤsは時間を設定すると５個のＬＥＤｓが全て点灯し、時間の経過とともに点灯するＬＥＤs数が上から減って行き、時間が終了すると全てが消える。ＲｅｓｅｔＳＷを押すと同じＬＥＤ表示時間でまた時間の計数が始まる。ＶＲ１００Ｋを回して別の（または同じ）時間を選択すると、その瞬間をゼロして時間の計数がまた始まる。電源には出力ＤＣ５Ｖ位（＞２００ｍＡ）のＡＣアダプタを使う。

　）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　実験中：　１６Ｆ８８６の右手が経過時間レベル表示用の５個のＬＥＤＬ５－１。時間の経過とともに

上から順次消灯して行く。左下が時間設定用の７個のＬＥＤ１－７。左上の丸いものがＶＲ。

これを回して時間を選択する。その下にはＭｏｄｅＳＷが見える。このボードには差当り

ＳＳＲの代わりにブザーを載せている。

結果＆コメント

１） Internal Clock ４MHｚを基準にしているにもかかわらず、下表のように時間の精度は大変高いことが分かった。コマンドＰauseを使って遅延をつくっているので精度はそれほどでもないと思っていた。実測時間値（３，４，５，６時間値）は原則１回だけの測定（数日間にわたり）で得られた値である。

設定時間	30 min	１ hr	2 hrs	3 hrs	4 hrs	5 hrs	6 hrs
実測時間	30m 0s	1hr 4s	2hr 3s	3hr 8s	4hr 9s	5hr 7s	6hr 8s
時間差	0s	1s	3s	8s	9s	7s	8s

(測定時環境温度：１０－２０°Ｃ、クオーツ時計で時間測定)

２）３０分の遅延ルーチンFor m=1 to 177で、繰返し数１７７は実験的に見出した。この値を基準にして１、２、３、４、５、６時間値を作成した。例えば、２時間では１７７ｘ４＝７０８回。

３）経過時間と５個のＬＥＤL5-1表示の関係　{設定時間が１時間の場合} －　時間の経過と共にLEDL5、LEDL4、．．．LEDL1が順次消灯して行く。例えば、上からLEDL5とLEDL4が消灯していて残りの３つのＬＥＤが点灯している場合は残りの時間は３６－２４minの範囲と考える。設定時間が２時間以上の場合も、各時間値を下表の各数値に掛け算してやれば残り時間や時間範囲が計算できる。

設定時間が１時間の場合

消灯するＬＥＤ	残り時間	時間範囲
LEDL5	48min	60-48min
LEDL4	36min	48-36min
LEDL3	24min	36-24min
LEDL2	12min	24-12min
LEDL1	0	12-0min

４） VR100Kを回して、ある時間表示LEDを選択した瞬間からその時間の計数が始まる。したがって、１時間に設定しておいて途中で３時間などに設定し直すとその時点から３時間の計数が始まる。

５）この簡易タイマでは、例えば３０分と１時間の間の時間設定は出来ない（市販のシンクロナスモータを使ったものは出来る）。

６）最初１２時間タイマを同じ１６F886を使って試みたがプログラムが長すぎたようで動作しなかった。プログラムが大分コンパクトになってきたので次回はうまく行くかも知れない。

７）少ない部品でかなり使えそうだ。総材料費は１０００円ほど。１６F886は￥１９０だった。、

プログラム

　　このプログラムではVR100Kを使う分圧器からの入力電圧をもとに７個のLED１－７で設定時間の表示・選択が出来るようにした。　今回は５Vに対応する１０２４を７つに分割し１間隔を１４６（１０２４／７）にしてある。それとMode SWで時間が来たら“切れる”と“入る”を選択できるようにしたので合計１４の時間の計数ルーチンが必要になるが、サブルーチンを使って７個に減らした。どのLED表示時間にあってもＶＲを回して途中で自由に変更し再スタート出来るのがポイントの一つである。すなわち現在計数しているルーチンの中に“まだ同じLED表示時間の中にいるか？”を常時チェックする部分を加えることでそれが可能になった。今回の最大特徴である経過時間を５個のＬＥＤ（ＬＥＤL5-ＬＥＤＬ１）を使って表示する機能は次の様な原理による。すなわち、各時間を計数中の秒数を６範囲に分けて選択させ、サブルーチンを使って最初は点灯しているＬＥＤL5-ＬＥＤＬ１を順次消灯させて行き、設定時間が終了すると同時に最後のＬＥＤＬ１も消灯させる仕組みである。以下の例（斜体字で表示）は３０分の計数の場合で、経過時間を５個のＬＥＤ（ＬＥＤL5-ＬＥＤＬ１）を使って表示する部分である。

Next n

If (m>=1) and (m<35) Then GOSUB Level5

If (m>=35) and (m<70) Then GOSUB Level4

If (m>=70) and (m<106) Then GOSUB Level3

If (m>=106) and (m<141) Then GOSUB Level2

If (m>=141) and (m<177) Then GOSUB Level1

If m=177 Then GOSUB Level0

Next m

‘********************************************

'SimpleTimer16F886LvlsmlC.bas - Compact version of SimpleTimer16F886Lvlsml.bas (2011.4.9) works OK!

'16F886 (28pins) with internal clock 4MHz (default)

'Timer - ON or OFF when time expires (30 min, 1,2,3,4,5,6 hour - 7 settings)

'********Pin connections************

'Pin 1: MCLR (Reset)

'Pin 2: PORTA.0: input - analogue input of 0-5.0V from VR 100K

'Pin 3: PORTA.1: input - connected to Mode SW

'Pin 4: PORTA.2: output - connected to LED (G) - SSR drive

'Pin 5: PORTA.3: output - connected to LED1

'Pin 6: PORTA.4: output - connected to LED2

'Pin 7: PORTA.5: output - connected to LED3

'Pin 8: Vss (GND)

'Pin 9: PORTA.7: output - connected to LED5

'Pin 10: PORTA.6: output - connected to LED4

'Pin 11: PORTC.0: output - connected to LED6

'Pin 12: PORTC.1: output - connected to LED7

'Pin 19: Vss (GND)

'Pin 20: Vdd (+5V)

'Pin 21: PORTB.0 output - LEDL1 (0-20%)

'Pin 22: PORTB.1 output - LEDL2 (20-40)

'Pin 23: PORTB.2 output - LEDL3 (40-60)

'Pin 24: PORTB.3 output - LEDL4 (60-80)

'Pin 25: PORTB.4 output - LEDL5 (80-100)

'*********** Program **********

Define ADC_BITS 10 '10-bit ADC used 以下の１０行はＡＤＣの設定

Define ADC_CLOCK 3 'Internal RC clock used

Define ADC_SAMPLEUS 50 'Sample timing

ADCON0=%01000011

'bit7-6=01(Fosc/8), bit5-2=0000(Channel An0 selected)

'bit1=1(GO/DONE starts right away),bit0=1(ADC enable)

ADCON1=%10000000

'bit7=right justIfied),bit6=0(unimplemented)

'bit5-4=00(Vss & Vdd used as refererence voltage)

'bit3-0=0000(unimplemented)

ANSEL=%00000001 'Channel AN0 for ADC used as analog 　Pin2のAN0をアナログに設定

ANSELH=0　　　　　　　‘necessary?

OSCCON=%01100001 'Internal 4MHz clock used　内蔵４MHｚを使用

CM1CON0=0 'Comparator Off　コンパレータは使用しない。１６F886ではこの２個を設定しないといけない

CM2CON0=0 　　　　　'Comparator Off

TRISA=%00000011 '2 inputs - from An0 and divider

TRISB=%00000000 'All are outputs (5 ports)

TRISC=%00000000 'All are outputs

Vin var word 'AD input value from VR 100K　ADC値は最大で１０２４（５V）なのでWORDで変数宣言

ModeSWInput var PORTA.1 'Mode SW input from Mode SW (ON or OFF when time expires)　設定時間が終了したらSSRが“切れる”なたは“入る”を選択

SSRSW var PORTA.2 'SSRSW - ON/OFF of SSR (LED G)　SSRとLED(G)のON/OFFを行う

LED1 var PORTA.3 'ON/OFF of LED1 (30min)　以下の７個のLED１－LED7で設定時間を表示

LED2 var PORTA.4 'ON/OFF of LED2 (1hr)

LED3 var PORTA.5 'ON/OFF of LED3 (2hrs)

LED4 var PORTA.6 'ON/OFF of LED4 (3hrs)

LED5 var PORTA.7 'ON/OFF of LED5 (4hrs)

LED6 var PORTC.0 'ON/OFF of LED6 (5hrs)

LED7 var PORTC.1 'ON/OFF of LED7 (6hrs)

LEDL1 var PORTB.0 'ON/OFF of LEDL1　以下の５個のLEDL1-5で経過時間を表示

LEDL2 var PORTB.1 'ON/OFF of LEDL2

LEDL3 var PORTB.2 'ON/OFF of LEDL3

LEDL4 var PORTB.3 'ON/OFF of LEDL4

LEDL5 var PORTB.4 'ON/OFF of LEDL5

m var word　‘counter

n var byte ‘counter

Loop:

Adcin 0, Vin ‘Read analog value from AN0 (Pin2) Pin2よりアナログ値を読込む

Pause 5 'Wait 5ms

SSRSW=0

LOW LEDL1: LOW LEDL2: LOW LEDL3: LOW LEDL4: Low LEDL5 'OFF LEDL1-5　‘LEDL1-5を消灯しておく

'Selecting time (voltage) range (5V - 1024/7 fraction=146)

If (146>=Vin) Then LED1ON '30 min　上で読込んだアナログ値を大きさによって以下の７つの範囲に分類して飛ばす

If (146<Vin) AND (Vin=<292) Then LED2ON '1 hr

If (292<Vin) AND (Vin=<438) Then LED3ON '2 hrs

If (438<Vin) AND (Vin=<584) Then LED4ON '3 hrs

If (584<Vin) AND (Vin=<730) Then LED5ON '4 hrs

If (730<Vin) AND (Vin=<876) Then LED6ON '5 hrs

If (876<Vin) Then LED7ON '6 hrs

'Indicating selected time (voltage) ranges on LED1-7

LED1ON: '30 min　３０分の場合

High LED1: Low LED2: Low LED3: Low LED4: Low LED5: Low LED6: Low LED7 ‘先ずLED1-7を消灯する

If ModeSWInput=0 Then LED1Tcount　‘Check the state of Mode SW モードSWをチェックし、LED1TcountまたはLED1TcountDownに飛ぶ

Goto LED1TcountDown

LED2ON: '1 hr

Low LED1:High LED2:Low LED3:Low LED4:Low LED5:Low LED6:Low LED7

If ModeSWInput=0 Then LED2Tcount

Goto LED2TcountDown

LED3ON: '2 hrs

Low LED1:Low LED2:High LED3:Low LED4:Low LED5:Low LED6:Low LED7

If ModeSWInput=0 Then LED3Tcount

Goto LED3TcountDown

LED4ON: '3 hrs

Low LED1:Low LED2:LOW LED3:High LED4:Low LED5:Low LED6:Low LED7

If ModeSWInput=0 Then LED4Tcount

Goto LED4TcountDown

LED5ON: '4 hrs

Low LED1:Low LED2:LOW LED3:LOW LED4:High LED5:Low LED6:Low LED7

If ModeSWInput=0 Then LED5Tcount

Goto LED5TcountDown

LED6ON: '5 hrs

Low LED1:Low LED2:LOW LED3:LOW LED4:Low LED5:High LED6:Low LED7

If ModeSWInput=0 Then LED6Tcount

Goto LED6TcountDown

LED7ON: '6 hrs

Low LED1:Low LED2:LOW LED3:LOW LED4:Low LED5:Low LED6:High LED7

If ModeSWInput=0 Then LED7Tcount

Goto LED7TcountDown

'Counting time 以下で時間の計数を行う

LED1Tcount: '30 min OFF when time expires　３０分の場合でSSRを３０分間ONにし、そしてOFFにするルーチン（時間が来たら“切れる”）

High LEDL1: High LEDL2: High LEDL3: High LEDL4: High LEDL5 'ON LEDL1-5　‘先ずLEDL1-5を全て点灯する

High SSRSW 'SSR -> ON　SSRをONにする

Gosub A30mTcount　‘Jump to A30mTcount サブルーチンA30mTcountに飛んで正確に３０分したら戻れ

Low SSRSW 'SSR -> OFF　 SSRをOFFにする。これでSSRを３０分間ONにした後でOFFにする動作が終了する

Goto Finishing

LED1TcountDown: '30 min ON when time expires　３０分の場合でSSRを３０分間OFFにし、そしてONにするルーチン（時間が来たら“入る”）

High LEDL1: High LEDL2: High LEDL3: High LEDL4: High LEDL5 'ON LEDL1-5　‘先ずLEDL1-5を全て点灯する

Low SSRSW 'SSR -> OFF　 SSRをOFFにする

Gosub A30mTcount ‘Jump to A30mTcount サブルーチンA30mTcountに飛んで正確に３０分したら戻れ

High SSRSW 'SSR -> ON　 SSRをONにする。これでSSRを３０分間OFFにした後でONにする動作が終了する

Goto Finishing

LED2Tcount: '1 hour　１時間の場合。３０分の場合と同じ