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ＰＩＣ電子工作
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| 私の家には情報通信研究機構（ＮＩＣＴ、コールサインＪＪＹ）の発射する標準電波（４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ）で修正する電波時計が何台もあります。さきの東日本大震災では、福島第一原発事故の影響で、福島局（４０ｋＨｚ）の職員が避難を余儀なくされ、停電も手伝ってか電波が停止してしまいました。わが家では６０ｋＨｚの九州局は遠くて受信できず、当然電波時計が狂いました。こんな時には、昔からあるＮＨＫラジオの時報がやっぱり頼りになります。（民放は時報をあまり流さなくなったし、テレビはデジタル化で時報が消えた） これは、もともと人里はなれた無人の気象観測システムの制御用に開発したもので、できるだけシンプルで、消費電力が少ない（電池で長期間作動する）ものをめざしました。ＰＩＣのスリープモードを最大限に活用し、ソフトウェアで時計を実装します。ラジオは簡単で消費電力が少ないミツミのＬＭＦ５０１というＩＣを用いたストレート受信機です。夜間混信の多い地区では実用性に難がありますが、私の住む地域ではＮＨＫ第１、第２とも高山中継局の出力が１ｋＷと強い（なぜか民放の３局は１００Ｗ）ため、十分な受信感度が得られました。雑音に強くするにはＮＨＫ−ＦＭのほうが良いのですが、回路が複雑なのと周波数安定度を高めるのが難しいので、あえてＡＭのストレートラジオで挑戦してみました。今は福島のＪＪＹも復旧していますが、せっかく高い受信料を払っているＮＨＫですから、出している電波は最大限活用したいという魂胆もあります。第１放送、第２放送どちらでもよいのですが、私の場合はメンテナンス時を除き２４時間、放送している第１放送を選びました。しかし５００ｋＷの大電力局（札幌、秋田、東京、熊本）や、３００ｋＷの大阪局が昼間安定して受信できる地域にお住まいのかたは、莫大な電力を使っているのにほとんど誰も聞いてくれないラジオ第２放送を利用するほうが、電波の有効利用の点からもよろしいかと思います。 原理は簡単で、毎時５９分４５秒になるとラジオとトーンデコーダ（ＬＭＣ５６７）に電源が入り、時報の最後の「ポーン」 の音（８８０Ｈｚ）をＬＭＣ５６７で検出、これをＰＩＣに送り０秒に合わせます。８８０Ｈｚが検出できればすぐに、検出できない場合にも０分１５秒にはラジオとＬＭＣ５６７の電源を切ります。ＰＩＣ自体も普段はスリープモードに入っており、１秒おきにタイマ１割り込みでウェイクアップし、時計、タイマの処理が済んだらふたたびスリープモードに戻ります。こうして電池の消費を極限まで押さえて長時間動作を実現します。 |
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| 手始めに、１２Ｆ６２９で時計を作ってみた３２７６８Ｈｚの時計水晶を外付けしＴＭＲ１のクロックとした。表示器はなく時刻はシリアルデータで出力している。時刻合わせは１個の押しボタンのみで行う。 プログラムはＰＢＰのＣＤに付いていたサンプル集を参考にした。 （写真をクリックすると拡大します） |
ラジオの部分はジャンクの基板で間に合わす予定だったが、見てくれの点から新規に作ることにし、サンハヤトの ＩＣＢ-８６Gに全回路を載せた。 中央のＩＣが時報音の８８０Ｈｚ検出用LMC567。右のソケットにＰＩＣが入る。ラジオ部はまだ組んでいない。567の調整は、ＡＦ発振器で８８０Ｈｚを発生させてこの段階で行っておくとよい。 |
組みあがったところ。単３、２本で１年以上動作させるのが目標。制御出力は毎時１０分おきにパルスを出す。音が聞けないと調整できないのでイヤホンジャックが設けてある。上部にバーアンテナ。１局専用なので同調はオレンジ色のトリマＣを用いた。 ご覧のように回路はとてもシンプル。その分ソフトに負担がかかっています。 写真をクリックすると拡大します |
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ＮＨＫの時報音を録音ソフト「SoundEngine」に読み込ませ、波形？表示させたところ。 57、58、59秒で４４０Hzが０．１秒づつ、０秒から ８８０Hzが２秒間持続し、その後１秒で減衰していくのがわかる。 本当は４４０Hzの３回も判定に加えるとよいが、回路が複雑になるので、最後の８８０Hzのみをトーンデコーダ ＩＣ、ＬＭＣ５６７で検出することにした。バイポーラ型のＬＭ５６７（ＮＥ５６７）は消費電力が大きく、５Ｖ以上でないと動作しない。 Ｃ−ＭＯＳタイプのＬＭＣ５６７はＬＭ５６７と違って源発振を１／２分周しているので注意が必要だ。 なお、５６７の発振は矩形波で、ＡＭラジオにノイズを与えるので、部品配置には注意すること。 ＰＩＣのクロックは内部発振（４ＭＨｚ）で、ノイズはほとんど問題ないレベルだった。 |
| 回路図はこちら（ＪＰＧファイル） |
| ＜プログラムの動作＞毎時、２の付く分（０２，１２，２２，３２，４２，５２分）の０秒にＧＰ１から１秒パルスを出力します。 （黄ＬＥＤ点灯）ジャスト０分を避けたのは制御対象機器の出すノイズが時報の受信に影響を与えないようにするためです。 |
