基板の設計製作

ATTiny2313で作ったHC-SR04超音波距離センサはブレッドボード上で動作してるので、ブレッドボードを片付ける意味も込めて基板の設計製作をしてみた。

設計

回路はこんな感じだ。

HC-SR04距離センサ回路図

HC-SR04距離センサ回路図

ブレッドボード上で消費電流を計測してみたところ20mAでありLCDのバックライトは50mAの電流が流れることが確認ではきたので、電力を食うLCDのバックライト点灯は常時OFFでスイッチボタンでONということにすれば、単三電池2本+HT7750Aの電源でもなんとか動きそうなので採用した。

8Mhのセラロックを利用している。これはAVRの内蔵RCは5%以内10%のズレがある。自分でクロックを出して動作させるI2CやSPIなどの周辺機器なら問題は出ないが、USARTなどPCとの通信は5%10%の誤差は致命的であるし、今回のような正確な時間を計測する必要がある測定器なら外部発信子を利用する必要がある。手持ちを確認してみると8Mhのセラロックがあったので、これを利用することにした。

HT7750Aの回路はシンプルである。LCDバックライト点灯には+側の制御が必要だったので2SA1015でスイッチを作っただけで、製作したボード図も実にシンプルだ。

HT7750Aの効率を上げるにはタンタルコンデンサを利用しろとかデータシートなどに載ってた記憶があるが、ググって調べてみるとESR特性の良いコンデンサを選べは十分な効率が得られるということがわかった。残念なことに手持ちにはESR特性の良いコンデンサがなく汎用品のものを利用した。

HC-SR04距離センサ・ボード図

HC-SR04距離センサ・ボード図

製作

プリント基板製作や部品実装に関しての記述は端折るが、出来上がりはこうなった。

HC-SR04距離センサ

HC-SR04距離センサ

構造は簡単で載っている部品は少ない。

簡単な構造のHC-SR04距離センサ

簡単な構造のHC-SR04距離センサ

復活の呪文を忘れてた(というか知らないので)、死蔵庫から使えそうな部品を探すのが一番時間が掛ったのは、ここだけの話だ。 🙁

テスト

電通テストの後、性能テストをしてみた。
結構いい数値を出している。音速は気温に左右されるのだが今の気温が20度ぐらいと標準的なことや、セラロックを使ってそこそこのクロック精度であるということが元にあるが、HC-SR04の精度はかなり良いようだ。

意外と正確なHC-SR04距離センサ

意外と正確なHC-SR04距離センサ

HC-SR04関係ファイル一式を公開(2014/10/12追記)

HC-SR04関係ファイル一式を整理して公開した。
HC-SR04はスイッチサイエンスでも取り扱ってるようで入手は容易になってる。製作に必要な部品も少ないので簡単に組み立てることができると思うので自由に使ってもらいたい。

HC-SR04距離センサ関係ファイル一式"HC-SR04距離センサ関係ファイル一式"をダウンロード