1. PICマイコンを利用して赤外線リモコン送受信機を自作する。
2. PICマイコンについては、コンパイラを使ってBASIC言語を使用してソフトを組めるようにする。
3. コントロールする対象を乾電池式のモデル・カーとするために、マブチモーターのスピード・コントローラの駆動や、サーボ・モータについても勉強する。

ご注意;　この回路のＧＮＤはＡＣ回路に接続されていますから、動作中に 触れれば感電します。パネルのアルミ板は金属ですが、完全に回路からは絶縁した構造を 取っています。また、ＳＷ類は手に触れる部分はすべて樹脂製の物を使用しています。
　制御部のＧＮＤも当然ですが筐体には接続されずに絶縁された状態で組んでいます。今回の作品で使用した５Ｖアダプタの ＡＣトランスは１次と２次の巻線が完全に絶縁された構造になっており、制御部回路がＡＣ１００Ｖにリークする可能性も低い物となっていります。しかし、デバッグ中にＰＣとかオシロスコープに 回路ＧＮＤを接続する際にはＡＣのアイソレーションが必要ですし、人がGNDに触れないような構造に注意して組み上げる必要があります。この記事を参照される読者の方は、これらの点について注意してください。

●はんだゴテを一定の温度で保つ
　トランジスタ技術2007年8月号付録のdsPIC30F2012基板を使用したデザイン・コンテスト敢闘賞受賞作品の紹介です．

　10年以上前のトランジスタ技術1995年10月号の「はんだごてとセンサレス温度コントローラの小研究」で竹田保氏がアナログ回路で紹介していたセラミック・ヒータはんだゴテ用温度コントローラを，筆者は手持ち部品で製作しました．
　現在も，はんだ付けになくてはならない工具として愛用しています．

　オープン・ループ制御の一定値電圧駆動ではなく，設定温度制御ではんだ付けによるコテの温度低下を補って設 定温度を保とうとするものです．

　今回の作品は，竹田氏が発表されていたアナログ・サーボ・コントローラをdsPIC30F2012基板を使ってソフトウェア・ディジタル・サーボに置き換えたものです．

●2本の使い分けと温度設定
　ハードウェアを最大限に単純化するため，はんだゴテはDC（直流）駆動とします．dsPICマイコンとのインターフェースとして，A-Dコンバータ入力とPWM（Pulse Width Modulation） ON/OFFの時間出力を備えました．

　基本動作は，30Hzの周期でサンプリングを取って数値制御します．はんだゴテの駆動は30Hzの周波数のPWMとし，平均入力電力で温度を制御する，設定温度に対するPI制御方式を採りました．

PI制御とは

　PI制御という方法は，設定値と現在値の差（比例項：P）と，その差の累積値（積分項：I）を用いて制御します．ハッコー社製の20Wと25Wの コテをSW（スイッチ）のみで切り替えができます．AC（交流）100Vのブリッジ整流でDC130V駆動とするため，実質約26Wと約33Wの最大容量 として使用可能になります．

　定格がAC100Vの製品なので，最大電圧であるDC130Vは絶縁的に問題はないと思われます．ですが，電力容量を上げて使用することについては，問題が発生しても自己責任と考えます．

　通常の使用範囲である380℃～430℃は，最大電力が連続で印加されることはありません．設定値に対してはんだゴテの温度が下がったときと，パワーオンからの約数十秒の間に，定格電力以上の入力がされることになるだけなので、リスクは小さいと判断します．

　デューティ比が77%（100V定格相当）以上の動作については，コテの最大温度を上げるためではなく熱容量の大きな対象物を処理するときに設定温度を保つための余力と考えられます．

 ●LCDを見ながらスイッチで操作する
　16けた×2行のLCD（Liquid Crystal Display）を使用し，設定温度，現在温度，コテのW数，制御出力値としてのON デューティを表示して，はんだゴテと制御系の状態を表示します．

　温度設定はアップとダウンのプッシュ・スイッチで，1回押すごとに10℃上がったり下がったりします．設定範囲は200℃～450℃で，装置電源のオン 時のディフォルト（無操作時の初期値）温度は400℃としました．
　ただし，赤外線温度計などの直接コテ先の温度を実測する道具を持っていないので、値は不明 です．

●動作の概略

　TIMER-1を30Hzのフリーランで走らせて基準クロックを作り，TIMER-2をPWMのON/OFF時間の制御に使用します．プッシュ・スイッチも30Hzでサンプリングし，チャタリング除去も兼ねて3回のサンプリングがOFF→ON→ON状態になったときのみを検出するDラッチ動作としま す．
　このスイッチの読み取りも、30Hz～50Hzくらいが最適です．20Hzまで下げると，100ms以上押し続けないと検出できないので、反応が遅いと感 じます．

　ソフトウェアもなるべく単純化したいので，これも基準クロックを30Hzに決定した理由の一つです．10Hzまでのスイッチ速度まで検出可能なので， 押し続けたときの連続アップ/ダウンは不要としましたが，ソフトウェアだけで変更できるので，試作される方は追加してみてください．
　TIMER-1と TIMER-2はオーバ・フロインタラプトを使用して動作させています．

はじめから5Vがお勧め！

　dsPIC30F2012とLCDの5V電源は，ジャンクのトランス式ACアダプタ（9V/0.5A）の整流出力を TL497のスイッチングICで案手かして効率を上げました．手持ちの部品を使った設計なので，新しく製作される方は5V/1AくらいのACアダプタ（スイッチングかリ ニア電源いずれでも可）がお勧めです．

●dsPIC30F2012のピン配置の説明
　 次に、dsPIC30F2012のピン配置の説明です．ピンは，LCDとの接続にデータが8本，コントロールが3本の合計11本を使いました．コテの電流 を読むためのA-Dコンバータ入力が1本．コテをON/OFFするために1本．アップとダウン，コテのW数を切り替えるSWに3本が必要です．
　LCDの 11本はLCD側がCMOSレベルなので，どのピンでも使用可能です．スイッチの3本もレベル入力なので，どのピンでも使用可能です．

　A-Dコンバータ入力は使用可能なピンが決まっているので，アナログ入力が可能なピンを使用します．
　また、PWM出力として使用するピンは， 直接トランジスタを駆動するので，汎用I/Oと定義されているピンを使用します．汎用I/Oは、IOL＝8.5mA，IOH＝－3.0mAがスペック値で す．筆者の設計はIOL＝約1mAでコテがオンになる計算です．

　トランジスタ技術の付属基板は、モニタとの切り替えやLED，UARTなどのすでに使用されていて動かせないピンがあり，自由に使えるピンを全部使用してなんとか接続できました．詳細は回路図を参照してください．

中川　裕三

　「１/ｆのゆらぎ」作成方法は数々ありますが、シンプルな間欠カオス法という方法で作成します。0～1の範囲の変数xについて、
x<0.5の場合    x=x+2×x×x
x>=0.5の場合    x=x-2×(1-x)×(1-x)

if (nightcounti<STOP_TIME) {  // ５時～１０時？
	if((nightcount & 0x3)==0) {	// 速すぎるので四回に一回にする(40ms)
		for(i=0;i<2;i++) {
			x = x1[i];
			if(x<0.5) {
				x = x + 2 * x * x ;
			} else {
				x = x - 2 * (1.0 - x) * (1.0 - x);
			}
			// 1.0と0.0に張付きやすいのでランダム要素を入れる
			if (x<0.005) {
				x = (float)(rand())/256;
			}
			if (x>0.999) {
				x = (float)(rand())/256;
			}
			x1[i] = x;
			x = x * 251.0 + 5.0;		// 完全な消灯にはしない
			led[i] = (unsigned int8)x >> 3;	// 32段階に圧縮
		}
	}
	for(i=2;i<8;i++) {
		cond[i]++;
		if (cond[i]<128) {				// 点灯中
			led[i]=(int8)(32-(cond[i]>>2)); 	// 32段階で暗くなる
		} else {					// 消灯中
			led[i]=0;
			if (cond[i]>term[i]) {		// 消灯終了直前に次の消灯時間を計算しておく
				cond[i]=0;
				term[i]=calc_rand();
			}
		}
	}
}

#include <16F88.h>

// Clock Select
//#define  INT8M
//#define  EXT10M
#define  EXT20M

#ifdef   INT8M
   #fuses NOWDT,INT_RC, PUT, NOMCLR, BROWNOUT, NOLVP, CCPB0, NOCPD, NOWRT, NODEBUG, NOPROTECT, FCMEN, IESO
#else
   #fuses NOWDT,HS, PUT, NOMCLR, BROWNOUT, NOLVP, CCPB0, NOCPD, NOWRT, NODEBUG, NOPROTECT, FCMEN, IESO
#endif

#use fast_io(B)
#use fast_io(A)

unsigned int8	led[8];		// PWM作成用バッファ(明るさ設定)
unsigned int16	cond[8];		// 点灯時のカウント
unsigned int16	term[8];		// 消灯時間カウント
unsigned int8	scanc;		// PWMカウント(32カウント)
unsigned int8	timec;		// ウェイト作成用カウンタ
unsigned int32	nightcount;	// 夜間タイマ計算カウンタ

#int_RTCC
RTCC_isr()		// 256us(204.8us:10/20MHz) timer
{
	if(timec!=0) timec--;		// ウェイト・カウンタ-1
	if(++scanc>=32) {		// PWMカウンタ+1
		scanc = 0;
	}
   // 各オブジェの点灯制御
	if (scanc>=led[0]) output_bit(PIN_A0,0); else output_bit(PIN_A0,1);
	if (scanc>=led[1]) output_bit(PIN_A1,0); else output_bit(PIN_A1,1);
	if (scanc>=led[2]) output_bit(PIN_B0,0); else output_bit(PIN_B0,1);
	if (scanc>=led[3]) output_bit(PIN_B1,0); else output_bit(PIN_B1,1);
	if (scanc>=led[4]) output_bit(PIN_B2,0); else output_bit(PIN_B2,1);
	if (scanc>=led[5]) output_bit(PIN_B3,0); else output_bit(PIN_B3,1);
	if (scanc>=led[6]) output_bit(PIN_B4,0); else output_bit(PIN_B4,1);
	if (scanc>=led[7]) output_bit(PIN_B5,0); else output_bit(PIN_B5,1);
}　

// 8ビット・ランダム作成(ビルトイン関数rand()でも可)
unsigned int8	rand()
{
	static	unsigned int32	ival;

	ival1 = ival1 * 214013 + 2531011;
	ival1 = (ival1 >> 16);
	return((int8)(ival1 & 0xff));
}

// 2.62s(256)-5.24s(511)の間の乱数に変換
int16	calc_rand()
{
	int16	i;

	i=(int16)rand();
	i=i+256;
	return i;
}

#define	START_TIME	0
#ifdef   INT8M
   #define	STOP_TIME	1757812L	// 1/(256 * 40)us * 3600 * 5H
   #define	HOUR24	8437500L	// 1/(256 * 40)us * 3600 * 24H
#else
   #define	STOP_TIME	2197266L	// 1/(204.8 * 40)us * 3600 * 5H
   #define	HOUR24	10546875L	// 1/(204.8 * 40)us * 3600 * 24H
#endif

// メイン・ループ
void	mloop()
{
	int8	i;

	for(;;) {
  		timec = 40;	// 10.24ms
		if (nightcount<STOP_TIME) {  // ５時～１０時?
			for(i=0;i<8;i++) {
				cond[i]++;
				if (cond[i]<128) {     // 点灯中
					led[i]=(int8)(32-(cond[i]>>2)); 	// 32段階で暗くなる
				} else {               // 消灯中
					led[i]=0;
					if (cond[i]>term[i]) {
						cond[i]=0;
						term[i]=calc_rand();	// 消灯終了直前に次の消灯時間を計算しておく
					}
				}
			}
		} else {                     // １０時から翌日５時は強制消灯
			for(i=0;i<8;i++) led[i]=0;
			if (nightcount > HOUR24) {
				nightcount = 0;
			}
		}
		while(timec!=0);             // ゼロになるまで待つ
		nightcount++;
	}
}

void main()
{
	int	i;

	scanc = 0;
	for(i=0;i<8;i++) cond[i]=0;
	for(i=0;i<8;i++) term[i]=calc_rand();
	nightcount=0;
	output_a(0);
	output_b(0);
	setup_oscillator(OSC_8MHz); 	// 内蔵RC発振のみ必要
	setup_adc_ports(NO_ANALOGS|VSS_VDD);
	setup_adc(ADC_OFF);
	setup_spi(FALSE);
	set_tris_a(0x00);			// RA all out
	set_tris_b(0x00);			// RB2:in other out
#ifndef   EXT20M
	setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_2); // 8/10MHz
#else
	setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_4); // 20MHz only
#endif
	setup_timer_1(T1_DISABLED);
	setup_comparator(NC_NC_NC_NC);
	setup_vref(FALSE);
	enable_interrupts(INT_RTCC);
	enable_interrupts(GLOBAL);
	id = read_eeprom(0);
	mloop();
}

（編集部注）　リストの右側が切れて表示されていますが、データは入っています。全選択で本文をコピーしていただき、メモ帳などに張り込んでいただければ、リストを取り出すことができます。

• 第1回　　クリスマス・イルミネーション用に、窓に雪の結晶を光らせるオブジェの概要と使用したマイコン
• 第2回　結晶の製作とLEDの実装
• 第3回　組み立てと配線

　ルール
condが128未満の時は(128-cond)を明るさ出力にセットする。
condが128以上のときは、明るさは0にして、termと比較しterm未満の場合は何もしない。term以上になったら、condをゼロにして、明るさを127にセットし、termを再計算して次のランダムな消灯時間を決めておきます。