戦闘機のような車のフロントガラスに映り込むデジタルタコメーターを作ってみました。
ピーカンの天気ではさすがに見づらいですが、曇りの日なら十分に視認できます。
夜は逆に明るすぎて支障があるので、ライトを点けると自動で減光するようにしています。
車種ごとの配線の引き出し方等、車体側に関する質問にはお答えできかねますのでご了承ください。
ＬＥＤが４８個、７セグメントＬＥＤが４個とI/Oの数が多いので、さすがにワンチップArduino１個では制御できません。
ＬＥＤはＮＪＵ３７１４Ｄという１２ビットシフトレジスタを４個使用してデータを４８個分シリアルに送り、ストローブ信号をローにすることでシリアルに送ったデータがＬＥＤに一度に反映されます。ＬＥＤをクリアしたいときはクリアー信号をローにすれば一瞬でＬＥＤが消えます。
シフトレジスタに書き込む方法ですが、高位ビット（ＭＳＢファースト）から順次送信しますが、データポートをハイかローに設定してクロックを一度ハイにしてすぐにローにすることでシフトレジスタに取り込まれます。これを４８回繰り返した後、ストローブをローにしてＬＥＤに反映させます。
７セグメントＬＥＤには７４ＨＣ４５１１を使用してＩ／Ｏを節約しています。ＡＢＣＤの４ビットデータバスで数字（「０」〜「９」）を表示します。幸いなことにラッチイネーブル（ＬＥ）信号があるので、ＬＥをハイにした時点でその時のデータバスの値が保持されます。
７セグメントＬＥＤの下２ケタは「００」固定です。分解能は１００ＲＰＭ単位となります。（バーグラフＬＥＤは２００ＲＰＭ単位）
夜になると眩しすぎて支障があるので、自動で減光させます。イルミネーション信号はカーナビのところに来ています。アルパインのサイトで検索できます。
私の車種ですとイルミネーション「オン」で＋１２の信号がきますので、１０ｋΩと４．７ｋΩで電圧を分圧して取り込んでいます。
もしイルミネーション「オン」で１２Ｖ⇒０Ｖになる車種の場合、スケッチの９５行目の「if(digitalRead(illumi) == HIGH){」を「if(digitalRead(illumi) == LOW){」に変更すればいいです。
また、１２Ｖではなく５Ｖの場合は１０ｋΩと４．７ｋΩの抵抗分圧しているところの４．７ｋΩをハンダ付けしないことで動作します。
| 部品名 | 型番 | 数量 | 購入元 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 丸ピンＩＣソケット（２８Ｐ）［３００ｍｉｌ］ | 2227MC-28-03 | １個 | 秋月電子通商 | P-01339 |
| 丸ピンＩＣソケット （２０Ｐ） | 2227MC-20-03 | ４個 | 秋月電子通商 | P-00031 |
| 丸ピンＩＣソケット （１４Ｐ） | 2227MC-14-03 | １個 | 秋月電子通商 | P-00028 |
| ピンヘッダ （オス） １×４０ （４０Ｐ） | １個 | 秋月電子通商 | C-00167 | |
| ７セグメントデコーダーＩＣ（６個セット）[CD4511BPWR] | CD4511BPWR | １セット | ThinkAboutPCB | TSSOP |
| 2012型チップ抵抗100Ω（1セット50個） | RC2012J101CS | ２セット | ThinkAboutPCB | 2012 |
| 2012型チップ抵抗器 3.3kΩ(1セット10個) | RK73B2ATTD332J*10 | １セット | マルツ | 2012 |
| チップトランジスタ２ＳＣ２７１２（５０Ｖ１５０ｍＡ）（４０個入） | 2SC2712-GR | １セット | 秋月 | I-00761 | 高輝度青色７セグメントＬＥＤ表示器ＯＳＬ１０５６１−ＬＢ カソードコモン カソード共通接続 | OSL10561-LB | ４個 | 秋月電子通商 | I-04107 | 三端子レギュレーター ５Ｖ１Ａ ＮＪＭ７８０５ＦＡ ５個入 | NJM7805FA | １セット | 秋月電子通商 | I-00161 | 放熱器（ヒートシンク）２５ｘ２４ｘ１７ｍｍ | １個 | 秋月電子通商 | P-05151 | カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） １／４Ｗ３３０Ω （１００本入） | RD-25TJ331 | １セット | 秋月電子通商 | R-25331 | カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） １／４Ｗ４．７ｋΩ （１００本入） | RD25S 4K7 | １セット | 秋月電子通商 | R-25472 | カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） １／４Ｗ１０ｋΩ （１００本入） | RD25S 10K | １セット | 秋月電子通商 | R-25103 | 絶縁型ラジアルリードタイプ積層セラミックコンデンサー１０００ｐＦ５０Ｖ±５％５ｍｍ１０個入 | RD15N102J1HH5L | １セット | 秋月電子通商 | P-03111 0.001uF | 積層セラミックコンデンサー０．１μＦ５０Ｖ (２５個入) | FK28Y5V1H104ZN006 | １セット | 秋月電子通商 | P-06165 | 電解コンデンサー１００μＦ２５Ｖ８５℃（ルビコンＰＫ） | 25PK100MEFC5X11 | ２個 | 秋月電子通商 | P-03122 | 汎用小信号高速スイッチング・ダイオード １Ｎ４１４８ １００Ｖ２００ｍＡ（５０本入） | 1N4148 | １セット | 秋月電子通商 | I-00941 | セラミック発振子（セラロック）コンデンサ内蔵タイプ １６ＭＨｚ | CSTLS16M0X55-B0 | １個 | 秋月電子通商 | P-00525 |
| ＡＶＲマイコン ＡＴＭＥＧＡ１６８Ｐ−２０ＰＵ | ATMEGA168P-20PU | １個 | 秋月電子通商 | I-03033 |
| １２ビットシリアル−パラレル変換ＩＣ ＮＪＵ３７１４ | NJU3714 | ４個 | 秋月電子通商 | I-03708 |
| 【TC74HC14AP】HCMOS-IC | TC74HC14AP | １個 | マルツ | |
| 高輝度青色チップＬＥＤ ２０１２サイズ Ｌ−Ｃ１７０ＬＢＣＴ （１０個入） | L-C170LBCT | ５セット | 秋月電子通商 | I-00697 |
| 三端子レギュレーター ５Ｖ１Ａ ＴＡ７８０５Ｓ | TA7805S | １個 | 秋月電子通商 | I-06312 |
| 放熱器（ヒートシンク）２５ｘ２４ｘ１７ｍｍ | １個 | 秋月電子通商 | P-05151 | HUD型車載デジタルタコメーター基板[HUDT001] | HUDT001 | １枚 | ThinkAboutPCB |
↓これが基板の表面
↓これが基板の裏面です
最初に７セグメントデコーダーＩＣの「CD4511BPWR」を取り付けます。取り付け前にパターン面にフラックスを塗っておきます。私は大洋電機製のＢＳ−６５Ｂ（マルツ購入）のフラックスを使っています。
次にＩＣを乗せ、位置合わせをします。ＩＣには方向性があります。ＩＣの一番ピンはＩＣ上に丸いくぼみがあるところです。それをシルク印刷の丸印と合わせます。この位置合わせを正確に行っておかないと、後々の修正に苦労します。パターンからはみ出ないように正確に合わせて下さい。
位置合わせが終わったらどこか一か所に仮りハンダを盛ります。ピン間がショートしていても構いません。
そして反対側のピンをすべて盛り盛りハンダを乗せます。
仮りハンダした方のピンもすべて盛り盛りハンダを乗せます。
次にハンダ吸い取り線で余分なハンダを吸い取ります。私は太陽電子の「ＣＰ−２５Ｙ」を愛用しています。フラックスが吸い取り線に含まれているので、ハンダ吸い取りが綺麗にできます。
７セグメントドライバＩＣのハンダ付けが終わった様子。
７セグメントＬＥＤを基板に挿入します。小数点の丸とシルク印刷の丸印が合うよう方向を合わせます。
次に基板をひっくり返して、７セグメント用の１００Ω表面実装抵抗をハンダ付けします。
７セグメントＬＥＤが上になるようにして、左側の二つの７セグメントＬＥＤをハンダ付けしますがパターンは↓のようになっています。
実は↓のように表面実装抵抗をハンダ付けするのが正解です。すみません、パターン設計ミスしました m(__)m
パターンミスを修正するのですが、まず７セグメントＬＥＤをすべてハンダ付けします。
その後、↓のように表面実装抵抗の片側を７セグメントＬＥＤにハンダ付けし、もう片側をリード線の余りなどで↓のように各表面実装抵抗を接続・ハンダ付けします。
７セグメント４桁分のハンダ付けの様子。３．３ｋΩの表面実装抵抗と２ＳＣ２７１２もハンダ付けします。
続いて表面にひっくり返し、まずバーグラフ用チップＬＥＤの電流制限抵抗である１００Ω表面実装抵抗をハンダ付けします。一番左から200RPM、400RPM、600RPM、800RPM、1000RPMです。1000RPM単位だけは目立つように縦に２個配列します。
↓１００Ω表面実装抵抗４８個がすべてハンダ付けされた様子。
↓続いて青色チップＬＥＤ４８個をハンダ付けします。チップＬＥＤは方向性があり、見づらいですが小さな緑色のマーキングをしてあるほうがカソードで写真で見て下側がカソードになります。
↓残りのパーツをハンダ付けした様子。３端子レギュレーターの放熱板はハンダ付け後に取り付けようとすると干渉して取り付けられない場合がありますから、放熱板を付けた状態で３端子レギュレータをハンダ付けして下さい。
１２ビットシフトレジスタと７４ＨＣ１４は写真では直接ハンダ付けしていますが、心配な方はソケットを使うといいでしょう。
あとは車への取り付けですが・・・
・「＋１２Ｖ」を車のキーをアクセサリーポジションに回したときに入る電源に接続して下さい。私はシガーソケットから取りました。バッテリーから取ると車が止まっているときも点灯してしまいます。
・「ＧＮＤ」を車の適当なボディーアースに接続して下さい。
・「illumi」をカーナビのところに来ているイルミネーション信号から取ってください。（アルパインのサイト参照）
・「RPM」を回転数信号から取って接続して下さい。わたしは こちら のサイトを参考にしました。
ブートローダー書き込み済みのワンチップArduinoを用意してメイン基板へ実装します。
次はスケッチライタとの接続ですが、５Ｖ系のシステムですので、スケッチライタも５Ｖに設定します。Ｊ１を２−３番ピンショートして５Ｖに設定します。
あとはスケッチを書きこめば完成です。スケッチはArduino1.0.5で書いています。
・デジタルタコメーターに関する資料はすべて こちらのホームページ に入っています。
・スケッチはArduino-IDE1.0.5で作成しています（2013/7/31現在）。
・私の車（ストリーム初期型）ではエンジン回転数のパルスは3000回転で100Hzです。４気筒４サイクルエンジンですので、エンジンの軸が１回転する間に２パルス出ているようです。
気筒数が違う車や２サイクルエンジンではスケッチ内での計測間隔が異なります。正常に表示されない場合はスケッチ１５行目の「#define RPMCOUNT 11240 //(3000RPM:100Hz)」の「11240」の数字を調整してください。
例えば、実際の回転数より２倍に表示される場合は、11240を5620に変更すればいいです。
・ワンチップArduinoのブートローダー書き込み方法、スケッチの書き込み方法はこのHPの「ワンチップArduino作成用ブートローダー＆スケッチライタ」を参考にしてください。
