時限装置の作り方

質問

時間が来たらある決められた行動を行う装置を作ってみたいのですが、
作り方や材料な何が必要なのか分からないので
それを教えてもらいたくて投稿しました。

私が考えているのは、スイッチを押すと０～10まで表示機にカウントして、10になったら豆電球が点灯するというものです。

この装置を作るために必要なものの説明が記載されている、
近いものの作り方が載ってるHPなど
役に立ちそうな情報があるサイトがあったら教えてください。

回答No.11

inara · ベストアンサー

図面は Power Point で描き、JPEG形式で保存したものです。回路図エディタもありますが、74HC390が入ってなかったので Power Point にしました。

回答No.10

inara

論理回路図をここ（http://up.mugitya.com/img/Lv.1_up42958.jpg）にuploadしておきました。電源投入後の各部電圧（DC電圧）と発振回路部の波形（Start後の波形）も書いておきました。

前に紹介した配線図（http://up.mugitya.com/img/Lv.1_up42776.jpg）ですが、電源ライン（赤）とGNDライン（青）を色分けしてあります。配線作業は、以下の手順でやるといいと思います。

　（1）　7セグメントLED（日の字LED）の電流制限抵抗を決める。C-551SRの3pin（共通カソード）と10pin（でなくてもいい）に以下のような配線を行い、表示の明るさを見て R の値を決める。このLEDは超高輝度タイプなので 330Ωだと明るすぎると思います。470Ω、680Ω、1kΩ、1.5kΩ、2.2kΩなどと変えてみてちょうど良い明るさの抵抗を決めます。

　　　　6　　　 10┌── R ── +5V
　　　　┏━━━┷┓
　　　　┃C551SR ┃
　　　　┃　裏側　　┃
　　　　┗━━┯━┛
　　　　5　　　3│　1pin
　　　　　　　　 └────── 0V

　（２）　7セグメントLEDのソケット [1]、ICソケット、トランジスタ、スイッチを挿して、基板上のレイアウトを決める（スイッチ周辺のCR回路、電源ラインやGNDラインも配線できるようなレイアウトになっているか注意してください）。決まったらハンダ付けする（ICソケットは４隅だけハンダ付けすればいい）
　（３）　パスコン（0.1μF）を全てのICソケットにハンダ付けする
　（４）　GNDライン（青色）を配線する（配線が終わったものは、配線図の該当部分をカラーペンで塗っていくと配線忘れがなくなる）
　（５）　電源ライン（赤色）を配線する（これもカラーペンで塗っていく）
　（６）　電源ラインとGNDラインがちゃんと接続されているか、ICソケットの穴間をテスター（抵抗レンジまたは導通モード）で測定し確認する。OKなら、カラーペンで塗った配線に○を書いていく。
　（７）　論理IC間の配線をする（これもカラーペンで塗っていく）
　　　　 隣のpin同士を接続するような短いものから始めて、長い配線ほど後にすると配線しやすい
　（８）　論理IC間がちゃんと接続されているか、ICソケットの穴間をテスターで測定し確認する。OKなら、カラーペンで塗った配線に○を書いていく。
　（９）　スイッチ周辺のCR回路、トランジスタ周辺の抵抗、表示LEDの電流制限抵抗 R を実装・配線する（これもカラーペンで塗っていく）

[1] 7セグメントLED用のソケット（10pin・600mil）は市販されていませんので、私は以下のURLにあるような直線状のソケットを切って使っています。多pinの素子は後で取り外すのが大変なのでソケットを使うと便利です。
直線状ソケット　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?p=1&q="P-00241

お礼

長い間お付き合い頂いて大変感謝しています。
有難うございました。
最後に論理図や配線図はどのようなツールで作っているのか教えて頂ければ嬉しいです。

回答No.9

inara

>オシロスコープ等でこの機械が正常に動いているか調べる方法ってありますか？？
配線図をここ（http://up.mugitya.com/img/Lv.1_up42776.jpg）にuploadしました。
配線上にこんな信号が出ているというのを書き込んでおきました。10Hzなど周波数が書いてあるところは、Start/Stopスイッチを押さないとその信号（矩形波）が出てきません。何Vと書いてあるところはテスターで測定できます。この回路はそんなに早く動かない（最大10Hz）なので、オシロで波形を見ても遅すぎて分からないと思います。私が作ったときは一発完動でしたので波形は観測していません。なお、配線図は部品面から見たのと、裏面から見たのを２つ書いてあります。配線するときは裏面配線図を見ながらやったほうが楽だと思いますが、信号計測は表面からのほうがやりやすいでしょう。この回路は配線図でなく、論理回路図で書いたほうが動作が分かりやすいのですが、論理回路図は必要ですか？

回答No.8

inara

>A-552SRD HO409とあります

それは秋月で売っている２桁のLED [1] ですが、残念ながらアノードコモンタイプなので、そのままでは使えません。C-552SRD だったら配線を少々変えるだけで使えたのですが（A はアノードコモン型、C はカソードコモン型といって、LEDの極性が逆になります）。

でも大丈夫です。2SC1815というトランジスタを８個余分に持っていますか？　それと、47kΩくらいの抵抗が８本あれば、お買いになったA-552SRDで表示させることができます。でも、８個のトランジスタと８本の抵抗を追加することになるので、ANo.3 に示したような小さいユニバーサル基板には乗らないでしょう。

もし、2SC1815が手元に８個もなくて新たに購入するのであれば、トランジスタを買うのはやめて、ANo.2の回答で示した C-551SR [2]
を２個買ってください。C-551SR ならば ANo.2 の配線図がそのまま使えます。

[1]　A-552SRD　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?p=1&q=A-552SRD
[2]　C-551SR　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?p=1&q=C-551SR

お礼

Cのほうを買おうと思います。
オシロスコープ等でこの機械が正常に動いているか調べる方法ってありますか？？

回答No.7

inara

2桁のLEDは18pinです。AAで書いたのは1桁のLEDを２個使った例です。
LEDの側面に英数字が書かれていないですか？TR367とか。その英数字を教えてください。たぶんここ（http://www.cohsei.co.jp/segument/nume2056.html）の中にあると思います。もし型番が分かれば接続法も分かります。

お礼

PARA LIGHT J
A-552SRD HO409とあります

回答No.6

inara

74HC14の代わりに74HC04を試してみましたが、動作が変になりました。
　　・Start/Stopスイッチを押すと、1 でなく10 からカウントが始まる（19までカウントした後、00に戻ってLEDがOFFとなり、10まで行くとLEDがONになってカウントがStopする）
　　・カウント中、 Start/Stop スイッチを押してもカウントが止まらない
74HC04 はシュミット入力でないので、Start/Stop スイッチ周囲の抵抗を変えて、時定数を変えてみましたが同じでした。なぜか Reset スイッチは正常動作します。74HC14 ではちゃんと動作したので 74HC14 を使うことを薦めます。

お礼

７４１４無事に手に入れることができました
しかし今度はなれない作業だったので表示用LEDが壊れてしまいました。
それでまた購入したのですがそのときふたつが連なったLEDをかってしまいました。
ピンが18しかなく、AAを見る限りではあわせて20あるので、どうすればいいか戸惑っています。
この場合どのように配線すればいいのでしょうか

回答No.5

inara

>ＴＣ７４ＨＣ１４ＡＰと間違えてＴＣ７４ＨＣ７４ＡＰを買ってしまったんですが代用できるでしょうか？？
代用できませんよ。74HC14の代わりに74HC04（シュミット入力ではない６回路インバータ）なら代用できると思います（未確認）。

>HC00なら予備があります
HC00の入力（２つ）をつないで、インバータにすればHC04の代わりになりますが、HC00が１個だけだと４回路分しかできません（５回路必要）。

>完成品の表と裏の写真を見せてくれると助かります
ここ（http://upp.dip.jp/01/img/2217.jpg）に upload しておきました。

回答No.4

inara

ANo.2 の配線図は、部品面から見たものなので、基板の裏面で配線する場合は左右逆になりますので注意してください。

>表示用LEDと4511と74HC390を増やせば10秒タイマや100秒タイマも作れます
ご質問は「10秒タイマ」ですので、これは「100秒タイマや1000秒タイマ」の間違いです。

ANo.2 の回路で 74HC00 は 10Hzの矩形波を作っていて（8pinから出ているのが 10Hz）、74HC390の10進カウンタで1/10分周して 1Hz の信号を作り、もう１つ10進カウンタ（74HC390には2つ10進カウンタが入っている）で、数字表示用のBCDコードを生成しています。したがって、ANo.2 の回路で 4511 とLED表示器を１個ずつ増やして、最初の10進カウンタの出力に接続すれば、0.1秒単位の表示をさせることも可能です。

お礼

ＴＣ７４ＨＣ１４ＡＰと間違えてＴＣ７４ＨＣ７４ＡＰを買ってしまったんですが代用できるでしょうか？？
あとできれば完成品の表と裏の写真を見せてくれると助かります。

補足

HC00なら予備があります！

回答No.3

inara

>すごいAA有難うございます
書くのが大変でした。

>基盤はユニバーサル基盤でいいんでしょうか？？
実際、100円程度で売っている 4.5cm×7cm のユニバーサル基板を使って作ってみました（ちゃんと動作しました）。部品配置は以下のようにしました。

┏━━━━━━━━━━━━┓
┃　　　　┌───┬───┐ ┃
┃SWA　│┏━┓│┏━┓│ ┃
┃　　　　│┣━┫│┣━┫│ ┃
┃SWB　│┗━┛│┗━┛│ ┃
┃　　　　└───┴───┘ ┃
┃　　　　　　R R R R R R R R ┃
┃　　2SC1815　 ┌────┐┃　　　　　　　4511
┃　　2SA1015 　└────┘┃
┃┌────┐┌────┐ ┃74HC00　74HC390
┃└────┘└────┘ ┃
┃┌────┐┌────┐ ┃74HC74　74HC14
┃└────┘└────┘ ┃
┗━━━━━━━━━━━━┛
この部品配置のときに配線が短くような回路図にしてあります。配線は外径0.5mm（芯線0.26mm）のラッピングワイヤ（ジュンフロンETFE電線、AWG30）ですが、細いビニール線でもいいでしょう。配線によって誤動作するような回路ではありませんが、各ICのVcc（電源pin）とGNDの間には 0.1μF 程度の積層セラミックコンデンサを入れてください（スペースがないので基板の裏面でハンダ付けするといい）。

表示用LEDと4511と74HC390を増やせば10秒タイマや100秒タイマも作れます（この場合は4.5cm×7cm のユニバーサル基板がもう１枚必要です）。

回答No.2

inara

以下の回路図（実体配線図）で、スイッチＡを押すと、約１秒ごとに0～10まで表示して、10になったら表示が止まり、LEDが点灯します。途中でカウントを止めるときは、もう１度スイッチＡを押します（さらに押すとまたカウント開始）。スイッチＢはリセットで、これを押すとカウント中でも初期状態（表示が0で豆電球OFF）に戻ります。結構複雑な回路ですが、がんばって作ってみてください（動作確認済）。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ┌────── 2f　　表
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │┌───── 2g　 示
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ││┌──── 2a　 用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │││┌─── 2b　　L
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ││││┌── 2c　　Ｅ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │││││┌─ 2d　　Ｄ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ││││││┌ 2e　　へ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5V　R R R R R R R
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ┏┷┷┷┷┷┷┷┷┓
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　ＴＣ４５１１ＢＰ　　┃Top View
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ┗┯┯┯┯┯┯┯┯┛
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││││┷││┷ ← GND (0V)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││├┘　│└─-┐
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││5V　　 └─-┐│
　　　　　5V　　　　　　　　　　　　　　　 │└────┐ ││
　　　　　│　 ┌─┬─┐　　　　　　　└────┐│ ├-）─┐
　┌──）┐R1　R2　C1　　　┌────┐┌┬-）-）-）┘　　│
　│　　 │││┌┼┐├─┐│　　5V┌-）-）-）-）-）-）──┐│
　│　┏┷┷┷┷┷┷┷┓││　┏┷┷┷┷┷┷┷┷┓　││
　│　 ）ＴＣ７４ＨＣ００ＡＰ┃││　　）ＴＣ７４ＨＣ３９０ＡＰ ┃　││
　│　┗┯┯┯┯┯┯┯┛││　┗┯┯┯┯┯┯┯┯┛　││
　│　　 ├┘　 │││┷　 └-）-─┘│└┘　　　│┷　　 ││
　│　　 ┷　　　│││　　　　└───┤　　　　　 └───┘│
　│　　　　　　　││└───┐　　　　│　　　　　　　┌──-┘
　│　　　　　　　│└────-）─┐　└──┐　　 │
　│┌──-┬-）──────）─）────）─┐│
　││　　　　││┌─────）─）────）─）-）-┐
　││　　　　│││　　　B　　　│ │　　　　D │　│││
　││　　5V │├-）──┤　　 │ │　　　　││　│││
　││　　 ├-）-）-）┐A │　　 │ │　　5V│├┐│││
　││　┏┷┷┷┷┷┷┷┓　│ │　┏┷┷┷┷┷┷┷┓
　││　 ） ＴＣ７４ＨＣ７４ＡＰ┃　│ │ 　）ＴＣ７４ＨＣ１４ＡＰ┃
　││　┗┯┯┯┯┯┯┯┛　│ │　┗┯┯┯┯┯┯┯┛
　│└─-┘└-）-）-）┘┷　　│　│　　C　└┘│┷　　┷
　└─────）-）┘　　　　 │　└─────┘
　　　　　　　　　└-）────-┘
　　　　　　　　　　　│
　　　　　　　　　　　5V

　　　　　　　　　　　┏━━━┓
　　　　　　　　　　　┃ 1815　┃← 2SC1815
　　　　　　　　　　　┗┯┯┯┛
　　　　　　　　　　　　 ┷││
　A ─ R3 ─────-）┘　
　　　　　　　　　　　　　　│
　　　　　　　　　　　　　　└ R4 ─点灯用LED ── 5V

　　　　　　　　　　　┏━━━┓
　　　　　　　　　　　┃ 1015　┃← 2SA1015
　　　　　　　　　　　┗┯┯┯┛
　　　　　　　　　　5V ┘││
　Ｂ ─ R5 ─────）-┘　
　　　　　　　　　　　　　│
　　　　　　　　　　　　　├ R ── 1b　表示用LEDへ
　　　　　　　　　　　　　└ R ── 1c

　　　　　　　　　　　　　 ┌ 5V
　　　　　　　　　　　　　R8
　C ─ R6 ┬─ R7 ─┤
　　　　　　 C2　　　スイッチA　（Start/Stop）
　　　　　　　┷　　　　　┷

　　　　　　　　　　　　　 　┌ 5V
　　　　　　　　　　　　　　R11
　D ─ R9 ┬─ R10 ─┤
　　　　　　 C3　　　スイッチB　（Reset）
　　　　　　 ┷　　　　　　┷

　表示用LED（C-551SR）
　　　　　　　　　　　　　　┌──── 2g
　　　　　　　　　　　　　　│┌─── 2f
　　　 　　　　　　　　　　 ││　 ┌─ 2a
　　　　　　 ┯　 ┌ 1b　││┯│┌ 2b
　　┏┷┷┷┷┷┓┏┷┷┷┷┷┓
　　┃　 ┏━┓　 ┃┃　 ┏━┓　 ┃
　　┃　 ┣━┫　 ┃┃　 ┣━┫　 ┃　Top View
　　┃　 ┗━┛　 ┃┃　 ┗━┛　 ┃
　　┗┯┯┯┯┯┛┗┯┯┯┯┯┛
　　　 　　　┷│ 　　　　││┷└─ 2c
　　　　　　　　1c　　　　 ││
　　　　　　　　　　　　　　│└─── 2d
　　　　　　　　　　　　　　└──── 2e
　（部品表）
　・抵抗（1/8W～1/4W）
　　　R1 = 10kΩ、R2 = 470kΩ、R3 = 1kΩ、R5 = 1kΩ、R6 = 10kΩ、R7 = 1kΩ、R8 = 100kΩ、
　　　R9 = 10kΩ、R10 = 1kΩ、R11 = 100kΩ、R = 1kΩ（9本）、R4 はLEDの動作電圧と電流に応じて決める
　・コンデンサ（積層セラミック）
　　　C1 = 0.1μF、C2 = 0.1μF、C3 = 1μF
　・表示用7セグメントLED（C-551SRD）データシート　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-00640%22&s=popularity&p=1&r=1&page=&cl=1

　（奨励購入先）　
　　　C-551SRD　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-00640%22&s=popularity&p=1&r=1&page=&cl=1
　　　TC4051BP　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C8%BE%C6%B3%C2%CEMOS&cond8=or&dai=4000&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=1
　　　ＴＣ７４ＨＣ００ＡＰ他　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C8%BE%C6%B3%C2%CEMOS&cond8=or&dai=HC&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=1
　　　2SC1815　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C8%BE%C6%B3%C2%CETr&cond8=or&dai=C&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=2
　　　2SA1015　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C8%BE%C6%B3%C2%CETr&cond8=or&dai=A&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=2
　　　スイッチ　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%B3%AB%CA%C4%B4%EF%A4%BF%A4%AF%A4%C8&cond8=and&dai=&chu=&syo=&k3=2&pflg=n&list=4

お礼

すごいAA有難うございます。
基盤はユニバーサル基盤でいいんでしょうか？？

回答No.1

inara

電子工作の経験はどれくらいありますか？

・全くなし
・ハンダゴテを持っているが、部品のストックはない（電子キットを作る程度）
　　　→ カウントは１秒間隔でいいですか？豆電球の代わりにLEDでもいいですか？ＤＣ電源はお持ちですか？
・主要なロジックICは持っているが設計は苦手（なるべく手持ちの部品を使いたい）
　　　→ 手持ちのIC（74HC390など）を教えてください

役に立ちそうなサイトはいろいろありますが、まずは haniwann さんの経験を教えてください。

お礼

・ハンダゴテを持っているが、部品のストックはない（電子キットを作る程度）
条件はその通りでいいです。