■ 電子サイコロの製作 ■


　ありふれた工作ネタですが、AVRではコンパクトに作られていないようなので、入門向けに製作してみました。


回路の解説
　
１．電源回路
　
　・ボタン電池「CR2032」 3Vを使用します。
　・消費電流は、動作時で最大22mA、停止時はATtiny13Aのマニュアルから約0.15μAです。
　　（微少の電流計を持ち合わせていないので、想定値です）

２．AVRとクロック
　
　・AVRマイコンは、8ピンの安価なAVR「ATtiny13A」を使用。　
　・動作クロックは、内臓発振器9.6MHzを1/8した、1.2MHzで動作しています。

３．サイコロの目の表示
　
　・サイコロの目は、4つのパターンの組み合わせで、6つの目を表現できます。
　　　
　・１目と６目では、電池の消費電流が大きく変わり輝度に差が出ることと、電池の消耗が
　　多くなるので、表示を3つの周期に分けてダイナミック点灯をしています。
　
　・「フリスク」のケースを透過させて点灯したいので、高輝度のLEDを使用しています。
　・LEDの穴をあけるか透明ケースに入れる場合は、電流制限抵抗（10Ω)を大きくして、
　　さらに電池の消耗を抑えることもできます。

４．動作音と起動スイッチ
　
　・圧電スピーカーで、動作中の音と、決定時の通知音を鳴らします。
　・圧電スピーカーに振動（軽い衝撃）を与えると、逆起電圧が発生しますので、これをサイコロを
　　振る（始動させる）スイッチと兼用しています。
　
　・待機中は、AVRをスリープ状態にして、電池の消耗を極限まで落としています。
　・圧電スピーカーに振動（軽い衝撃）を与えると、ノイズ状の電圧が発生するので、この電圧により
　　AVRにピン変化割り込みが発生して、スリープ状態から起動します。
　・起動後、直ちに振動の波形を約3mSの間A/D変換を繰り返し、その値を乱数としてサイコロの
　　目に利用します。
　・ブザー音と共に、LEDをサイコロ状に点灯させ、その変化スピードを落としながら出目を表示し、
　　決定の通知音を鳴らします。
　・2秒間、出目を点灯させた後、AVRはまたスリープ状態に入ります。


● （V１） 「フリスク」 ケース版 ●

回 路 図 　GIF版　ElecDiceCir.gif　(83KB) 　PDF版　ElecDiceCir.pdf　(149KB)
　
部品配置図 　GIF版　ElecDicePcb.gif　(72KB)
　
　　　注意！ この図面を使用した、いかなる損害にも責任を負いません。
プログラム 　テキスト形式 ソースファイル 　ElecDice102.TXT　(9KB)
　ＢＡＳＣＯＭ-ＡＶＲ用 ソースファイル 　ElecDice102.bas　(9KB)
　インテルHEX形式 オブジェクトファイル 　ElecDice102.hex　(3KB)
　
注意！　著作権は放棄しておりませんので、販売や配布目的での使用は絶対にしないで下さい。
　　　　　　　（記事の無断転載を除き、個人での使用は可能です。 改変、自作品の掲載、リンクもご自由に。）


　ケース
　
動画 (YouTube)

　
基板 部品面
　
基板 ハンダ面
ケース組み込み

基板とケースの加工
　
　・基板は片面 薄型(0.8mm)ユニバーサル基板を、部品配置図の寸法のように加工します。
　・ケースの高さが無いため、ハンダ付け後にピンの足を1mm以内にカットします。
　・抵抗等の柔らかいリードは、折り曲げて取り付けます。
　・LED・スピーカー・電池ソケットは、1mm以内にカットします。
　・ATtiny13A-PUは、ピンをカットするか部品面に浮かしてハンダ付けします。
　
　・ケースは、「フリスク」の空きケースを使用しています。
　・ケース内側中央にある丸い突起①は、ふたと底共に必ず
　　カッターの背などで削り取って下さい。
　　（部品があたります）
　
　・部品配置図の寸法を参照して、②の部分にスピーカーの穴を
　　あけて下さい



AVRマイコン ATtiny13Aの、ヒューズ ビットとプログラム書き込み
　
この製作では、ヒューズ ビットを工場出荷状態のまま使用しますので、変更の必要はありません。

　AVRは、ブレッドボード等でプログラムを書き込んでから基板に
　取り付けて下さい。
　 （ISP書き込み）


操作方法
　
１．電池を入れる
　
　・ボタン電池を入れると、AVRがスリープ（パワーダウン）状態に入り待機します。
　
　
２．サイコロの表示
　
　・圧電スピーカーのためにあけた穴の周辺を、「トン」と指で叩いて下さい。
　・LEDがサイコロの目を表示し始め、高速から低速に変化した後、決定した目を表示して止まります。
　・このとき、「ピッ、ピー」と出目が確定した音が鳴り、2秒後に消灯します。
　・消灯後はスリープ状態に入り、電池の消費を落とした状態で、再び待機します。








● （V２） 秋月電子 「SK-2」 ケース版 ●
　
　秋月電子で販売されているスチロール・ケース「SK-2」（外形寸 68×38×15mm）に入る大きさでプリント基板化しました。

回 路 図 　PDF版　ElecDiceV2Cir.pdf　(166KB)
　
部品配置図 　PDF版　ElecDiceV2Pcb.pdf　(455KB)
　
　　　注意！ この図面を使用した、いかなる損害にも責任を負いません。
プログラム 　ＢＡＳＣＯＭ-ＡＶＲ用 ソースファイル 　ElecDice201.bas　(9KB)
　
注意！　著作権は放棄しておりませんので、販売や配布目的での使用は絶対にしないで下さい。
　　　　　　　（記事の無断転載を除き、個人での使用は可能です。 改変、自作品の掲載、リンクもご自由に。）




　
ケース裏面
　ケース前面

ケース後面
　
　
プリント基板
　
基板 部品面
　
基板 ハンダ面


製作について
　
・回路図に記載の部品表は、部品の背が低い順に記載してありますので、この順番に取り付けて
　行きます。
　
・1/6W抵抗器は、３目 (2.54X3 = 7.62mm) ピッチで両端を折り曲げて取り付けます。 （9本）
　（向きを問わず）（1/4W抵抗器でも可）
・ダイオード1N4148は黒い帯が[K]側で、３目 (2.54X3 = 7.62mm) ピッチで両端を折り曲げて
　取り付けます。
・ICソケット8ピンは、半円の切り込みを配置図の向きに合わせて取り付けます。 （任意で取付）
・積層セラミックコンデンサは、5.08mmピッチの物が取り付け可能です。 （向きを問わず）
・圧電スピーカーは、端子の向きを問わず。
・ボタン電池ホルダーの3本の足は、成形の誤差が多いため穴と足の位置を微調整して下さい。
・LED（発光ダイオード）は、取り付ける向きが決まっています。足の長い方が[A]です。
　図面のように基板から2mm浮かして取り付けます。
　（イラックスチューブ0.7mm等を2mmに切って足に通すと、高さ調整がしやすくなります）
・LED光拡散キャップは輝度を調整するための物で、お好みで取り付けて下さい。
・ATtiny13A-PUは、プログラムの書き込みが済んだものを、 表面の丸いくぼみが1番ピンの印で
　ICソケットに挿すか直接ハンダ付けして下さい。
・ボタン電池は、必ず完成後に入れること。
　
・ケース(SK-2)を部品配置図のように加工して、組み立てて下さい。
　スチロールケースは、ドリル加工で割れやすいので注意して下さい。（キリなどでも加工可能）
・基板の固定は、ネジを使わずに両面テープでも固定できます。
　皿ネジで取り付ける場合は、ケース裏面にざぐり穴を加工します。


AVRマイコン ATtiny13Aの、ヒューズ ビットとプログラム書き込み
　
この製作では、ヒューズ ビットを工場出荷状態のまま使用しますので、変更の必要はありません。

　AVRは、ブレッドボード等でプログラムを書き込んでから基板に
　取り付けて下さい。
　 （ISP書き込み）


操作方法
　
１．電池を入れる
　
　・ボタン電池を入れると、AVRがスリープ（パワーダウン）状態に入り待機します。
　
　
２．サイコロの表示
　
　・圧電スピーカーの周辺を「トン」と指でたたくか、ケースに軽い衝撃を加えて下さい。
　・LEDがサイコロの目を表示し始め、高速から低速に変化した後、決定した目を表示して止まります。
　・このとき、「ピッ、ピー」と出目が確定した音が鳴り、2秒後に消灯します。
　・消灯後はスリープ状態に入り、電池の消費を落とした状態で、再び待機します。
動作映像


◎ このプリント基板と、書き込み済みAVRを、実費頒布しております。
　
　　● 基板・部品の頒布室 ●


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