BS21 Lab の製品 - RaspberryPi 用 漢字 LCD シールド - 組立て方法

19/dec/2013 新規
23/dec/2013 更新

＜添付部材の一覧＞

以下の部品がそろっている事を御確認ください。
万一、不足している場合は、ｉｎｆｏあっとまーくｂｓ２１−ｌａｂ．ｃｏｍ (スパム対策で全角文字にしてます) まで、御連絡下さい。

名称記号型番メーカー個数コメント
(1)基板 (W70.5mm×L48.3mm)---BS21LAB-B011弊社製1個基板厚 t=1.2mm
(2)LCDLCD1SG12832A1Sunlike製1個幅66.0mm×高さ26.0mm, +5V 専用
(3)レベル変換IC (SOICタイプ,8ピン)U1PCA9306DNXP製1個3.3V と 5V の TWI用レベル変換IC
(4)制御用IC (DIPタイプ,28ピン)U2ATmega328Atmel製1個専用ファームウェア書き込み済み
(5)ICソケット(DIPタイプ,28ピン)U2---不問1個どちらか片方のみ添付されています。以下の写真では、両方ありますが、実際は片方のみです。
ICソケット(DIPタイプ,14ピン)U2---不問2個
(6)トランジスタQ12SC1815不問1個
(7)積層コンデンサC1〜C30.1μF 程度不問3個
(8)電解コンデンサC410〜100μF 程度, 耐圧 6.3V以上不問1個
(9)半固定抵抗VR101100Ω不問1個LCD バックライト調整用
(10)半固定抵抗VR10310kΩ不問1個LCD コントラスト調整用
(11)抵抗 (1/4W)RB115Ω不問1個茶緑黒金
(12)抵抗 (1/6W)R21kΩ不問1個茶黒赤金
(13)抵抗 (1/6W)R1, R310kΩ不問2個茶黒橙金
(14)抵抗 (1/6W)R6200kΩ不問1個赤黒黄金
(15)3連DIP SWDIPSW3---不問1個
(16)ピンヘッダー 20ピン------不問1本
(17)2x13ピンソケット------不問1個RaspberryPi 本体と接続する為
(18)プラネジ (M3×10mm)------不問2個
(19)プラナット (M3)------不問2個
(20)プラスペーサ (2.4mm高)------不問2個
(21)取扱説明書---BS21LAB-011(P1)弊社製1枚

※ 基板は"有鉛"タイプですので、御注意下さい。
※ U2 は、最大耐圧 +6V ですので、これを超えない様、御注意下さい。
※ ICソケットは 300mil幅 28ピンタイプが１ヶ、もしくは 14ピンタイプが２ヶ、のどちらか片方のみ添付されています。
※ VR101 と VR103 は、まったく同じ色・外形です。側面に 101、103 と書かれていますので、それで見分けてください。

基板(表) LCD 2x13ピンソケット 抵抗５個 プラネジ・ナット・スペーサ その他の部品 ICソケット(どちらか片方のみ)


＜前準備＞

組立てに際して、以下の工具が必要となります。適宜、ご準備ください。
  1. 半田ごて
  2. 半田
  3. ニッパー
  4. ラジオペンチ
  5. テスター ※通電確認に使用します。ショートしていると音が鳴るタイプがよろしいでしょう

また、以下の工具等があると、作業がやり易くなると思われます。

  1. 安全眼鏡 ※百円ショップで315円で売ってるヤツでOKです
  2. 仮止めテープ (マスキング・テープ) ※粘着力の弱いテープ。ホームセンター等で売っています
  3. 半田吸い取り器
  4. ピンセット
  5. リードベンダー ※抵抗などの足を曲げる道具
  6. IC ピンそろえ器
  7. 5V 電源 ※新品の電池３本〜使い古しの電池４本でもOK (新品４本だと、簡単に +6V 超えてしまうので注意)
工具1 工具2 リードベンダー 安全眼鏡 電池４本

なお、半田付けの方法や、工具等の取り扱いの方法につきましては、各種雑誌やインターネット上に数々の紹介がありますので、ここでは割愛させて頂きます。


＜組立て＞

以下の手順にて組み立てると、きれいに組みあがると思います。 無論、必ずこの通りに組み立てなければならない訳ではありませんので、適宜、アレンジしてください。
なお、万が一の為にも、作業中は安全眼鏡の着用をお勧めします。

また、IC は静電気に弱いので、体に溜まった静電気を放電させてから作業開始してください。


１．ピンヘッダーの切断：
ニッパー等で 16ピン×1 と 4ピン×1 に切断してください。

ピンヘッダーの切断


＜基板裏面＞

２．U1 の取り付け
唯一の表面実装部品です。８ピン SOP タイプで、足の間隔は 1.27mm （DIP タイプの半分）です（本当はこれも DIP にしたかったのですが、DIP 版が製品として存在しません）。
取り付け向きに注意してください。基板の "U1" と書かれた所に、IC の "NXP" ロゴが来るようにします。
※ 半田付け時の写真は、撮影に失敗してた（ライティングが悪くて刻印が全然読めない）ので、完成後に取り直した写真で御容赦ください。
U1の向き


＜基板表面＞

３．抵抗 R1〜R3, R6 の取り付け
1/6W の小さいのが、全部で４ヶ有ります。カラーバーも見分けづらいので注意してください。
特に R2（1kΩ：茶黒赤金）と R1,R3（10kΩ：茶黒橙金）は、３番目の帯が"赤"か"オレンジ"かの違いだけなので、不安ならテスターで抵抗値を確認した方が確実です。
R6（200kΩ：赤黒黄金）の取り付け場所だけ、基板の端にあります。
R4,R5 と書かれた箇所は、何も取り付けなくてもOKです。
抵抗４個
※ 取り付けの向きはどちらでも構いません。小生は、入力側もしくは高圧側にカラーバーの先頭が来る様に取り付けています（時々間違えてしまいますが）。

４．抵抗 RB1 の取り付け
こいつだけ 1/4W なので間違える事はないでしょう。写真では 22Ω（赤赤黒金）になってますが、backlight が若干、暗かったので、製品には 15Ω（茶緑黒金）のが付いてます。
RB1抵抗

５．ICソケットの取り付け
ICソケットのくぼみをシルクに合わせる様にしてください。14ピンタイプが２ヶの時も、同様にしてください。
14ピンタイプが２ヶ

６．C3 の取り付け
ICソケットの間に潜り込ませます。ソケットから頭が出ないようにして下さい。後で IC を取り付け様とした時に、干渉してしまいます。
C3 取り付け

７．半固定抵抗 VR101, VR103 取り付け
まったく同じ色・形状なので注意して下さい。側面に 101, 103 と書かれていますので、それで区別してください。
半固定抵抗２ヶ

８．DIPSW3 取り付け
逆さまに取り付けても電気的には問題有りませんが、かっこ悪くなるだけです。
DIPSW によっては、若干、基板から浮くかもしれません。その場合、裏の黒いモールド部分を見ると、出っ張っている部分があるので、 そこをニッパーで切り取れば、基板に平坦に取り付けれると思います。
※ 以下の写真、ちょっと失敗して、反時計回りに若干回った状態になってしまいました。（作っている時は、そんなに気にならなかったのですが、写真で見ると、んー、回ってるなぁ、という気分に。）
3連DIPSW

９．電解コンデンサ C4 取り付け
電解コンデンサには極性が有ります。＋のシルクに合わせてください。
C4 取り付け

１０．トランジスタ Q1 取り付け。
トランジスタは向きがあるので、注意してください。
トランジスタ2SC1815
※ トランジスタの足ですが、リードベンダーで、以下の様に成形すると、取り付けが容易になります。
2SC1815 足の成形

１１．タクトスイッチ S1 （付属してません）取り付け（任意）
ATmega328 のみを Reset するスイッチです。RaspberryPi 本体には何ら影響しないので、付けても付けなくても構いません。

１２．RaspberryPi 用 2x13 ピンソケットの取り付け
本シールドを RaspberryPi に装着・脱着する時に、一番ストレスがかかる場所ですので、しっかりと半田付けしてください。
2x13 ピンソケット 取り付け

１３．C1, C2 取り付け
基板裏から、逆さまに取り付けます。そうしないと、後で LCD と干渉してしまいます。
向きはどちらでも構いませんが、写真の様に "104" が見るように取り付けると良いでしょう。
※ 基板設計時に一番、悩んだ箇所です。基板の表面では、どうやっても場所が確保できなかったので、こういう変則的な手法になってしまいました。 こういう手法が気持ち悪い場合は、代わりにチップコンデンサ（付属してません）を取り付けてください。
C1,C2 取り付け

１４．汎用出力ピンの取り付け（任意）
汎用出力４点を使用したい時は、ピンヘッダー 4ピン×1 を取り付けます。汎用出力を使用しない場合は付ける必要は有りません。
プラネジと汎用出力ピン

１５．LCD にピンヘッダー取り付け
LCD に、ピンヘッダー 16ピン×1 を半田付けします。ブレッドボードに挿しながら行うと良いでしょう。
LCD+ピンヘッダー

１６．LCD 取り付け
プラスペーサとプラネジで固定してから、LCD1 を半田付けします。
※ プラネジは所詮プラスチックなので、余り力を入れて締め付けると割れてしまいますので、注意して下さい。
LCD取り付け

１７．+5V 印加して LCD が表示されるか確認
まだ文字は表示されず、'■' が表示されるだけです。何も表示されない時は、コントラストVR103を調整してみてください。
通電確認

１８．ATmega328 挿入
IC のくぼみが、シルクに合う様に装着してください。
※ IC ピンそろえ器を使うと、装着しやすくなります。
ATmega328を装着

１９．再度 +5V 印加して LCD に文字が表示されるか確認
今度は文字が表示されるようになるはずです。約１秒間隔で、２行目１桁目の 'V' が大文字⇔小文字、に切り替わり続けます。
DIPSW3 を切り替えて（Reset か電源再投入して） I2C アドレスが変わったり、backlight が ON/OFF される事を確認します。
通電確認

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