Arduino互換機を作りたい（１）

Arduinoで作る簡易オシロスコープ（Kyutech Arduino Scope ）なかなか面白いので、専用のArduino互換機が欲しくなってきました。このまま、Arduino UNO を専有されているのもなんだし。ということで、Arduino & 電子工作の勉強も兼ねて互換機製作にとりかかろうかなと。

ということで、まずは簡単な設計を。

目標としては、Kyutech Arduino Scope が動けばいいかな。

Kyutech Arduino Scopeの動作条件は、5VでかつAtmega328が載っているということなので、マイクロコントローラは、手持ちもあるAtmega328P-PUを採用。

最初は電源周りの設計をと思ったんだけどUSBバスパワーにするかACアダプタにするか迷っているので、5V電源はあるものとして、Atmega328P-PUへ電源をつなぐところから。

たのしい電子工作 Arduinoでガジェットを作ろう （高橋隆雄さん著）という書籍に出ていた互換機の回路図を参考にさせていただきました。ただし、書籍では21番ピンのAREF（アナログ・デジタル変換の参照電圧）ピンをVCC（7）、AVCC（20）とともに5V電源に接続する設計になっていましたが、低い電圧を精度良く測るために使いたくなるかもというとで電源には繋がないことにしました。後でソケットヘッダーへ出します。Arduino UNOはデフォルトでは、内部の5Vを参照電圧として、10ビット、1024段階で入力電圧を表現しますが、他に内部の1.1Vを基準にする方法と、AREFに入力した外部参照電圧を基準にする方法とがあるようです。Tutorial: Arduino and the AREF pin に詳しい説明があります。参照電圧を変えたい場合は、

• analogReference(INTERNAL);  - 内部 1.1V 参照電圧を選択
• analogReference(EXTERNAL); - AREF pin に入力された外部参照電圧を選択(DC 0V から 5Vである必要がある)
• analogReference(DEFAULT);   - 内部 5V 参照電圧に戻す

を呼べばよいようです。

こんな楽しそうなサイト（Arduino’s AnalogWrite – Converting PWM to a Voltage ）がありました。ArduinoのAnalogWrite()は、本当のアナログ電圧を出力するわけではなく、PWM（パルス幅変調）で、電圧そのものを変えるのではなく、電圧をかけている時間の長さを調整することで擬似的なアナログ出力をしています。このサイトの記事では、このPWMの出力を抵抗とコンデンサのローパスフィルターで平滑することについて詳しく扱っています。これでArduino互換機自身で参照電圧を作ってAREFにいれてみようかな。

ただ、Kyutech Arduino Scope が対応しているかどうかは確認していません

水晶振動子とグランドの間のコンデンサの容量の決め方は、水晶振動子の仕様の用語解説：<6> 負荷容量 ( CL ) - Load Capacitance –にありました。手持ちの水晶振動子は、秋月電子のこれで負荷容量は、20pFです。基盤側の浮遊容量を上のページの例にある5pFにすると上の回路のコンデンサは30pFになるのですが、  浮遊容量は作ってみなきゃわからないのと、かなり幅があるようなので、書籍の値 22pF のままにすることにしました。マージンはどのくらいあるものなのでしょう？

さて、今日は遅いのでここまで。

Arduino互換機を作りたい（１）

Arduino互換機を作りたい（２）

Arduino互換機を作りたい（３）

Aruduinoで作るオシロスコープ（１）

Aruduinoで作るオシロスコープ（２）

Aruduinoで作るオシロスコープ（３）

Aruduinoで作るオシロスコープ（４）