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2021/09/22

学習RPN電卓キットを組み立ててみました(加筆あり)

今年の正月から自作RPN電卓をいそいそと作っていました。この記事を、札幌でIchigojamなどを使ったICT教育に取り組んでおられるNPO法人nextdayの方が見て作られて、子ども達の教材にしたいと連絡を頂いたところから、電卓キットの開発に協力させて頂きました:
学習RPN電卓 – nextday programming kids

開発されたキットを送って頂き、組み立てたのがこちらです:
Nextday1
左側のスイッチでRPN電卓モードとIchigojamテンキーモードを切り替えられるようになっています。電卓モードは私の作ったSCIモードを基本としていて、部品の定数を見直したようです。画面はLCDだけでなくOLEDも使えるようなパターンになっていますが、OLEDは少々問題がありそうです(後述)。なお、私はテンキーモードの動作は確認していません。

Nextday2
裏側は、こんな感じ。私が作ったものはLiPo電池タイプLR44x3タイプでしたが、nextdayさんのはCR2032x1です(LCD駆動電圧はノーマージン)。

Nextday3
部品はチャック付きビニール袋へ小分けにして入っていました。注意書きが微笑ましい。

Nextday4
入っている部品は、未実装基板・3Dプリントのボトムカバー(基板に隠れてます)・レーザー加工のトッププレート・LCD・プログラム済ATtiny85&ソケット・電池ケース・タッピングねじ+スペーサー・スイッチ・端子・コンデンサ・抵抗でした。電池は付いていません。

Nextday5
この回路をキットにするには抵抗の種類が多いのが難点だと思っていたのですが、nextdayさんはテーピング品のテープをカットしたところへナンバリングしておられました。きめ細かい!
なお、私が抵抗の種類を減らすためにマージンを犠牲にして5%カーボン抵抗をE3系列で使っていたところ、nextdayさんは5%のE12系列で計算して、さらに1%の金属皮膜抵抗を使っておられます。これならマージンには相当の余裕ができます。(2021/09/22 18:10書き換えました。以下、以前の記述)nextdayさんは1%金属皮膜抵抗のE12系列を使っておられます。これならマージンに余裕ができるだろうと思ったのですが、抵抗値の計算が私の使った方法と違うようで、どの程度のマージンになっているか分かりません。参考に、表の右に手書きで18key・1%・R1=4.7k・E12の結果を書いておきました。

組み立ては、基本に従って背の低い部品からはんだ付けしていきます。但しLCDは傷つけるおそれがあるので後まわし。今回の場合は抵抗(間違えないように気をつけて)→ピンヘッダ→コンデンサ(C3は寝かせます)→スライドスイッチ→ICソケット→タクトスイッチ→LCDの順番にしました。LCDは裏返すと浮いて傾くので、弱粘着のマスキングテープで仮留めしてからはんだ付けしました。基板のGND端子がサーマルランドになっていたので、熱容量の小さい細いハンダごてでも楽にはんだ付けできました。
カバーを付ける前に、ATtiny85を挿して電池を入れて動作確認しました(なお基板のはんだ面を触ると誤動作します)。
無事に動いたので、フロントカバーの保護シートを剥がし、スペーサーとタッピングねじで組み立てて、完成です。ここでボトムカバーと電池カバーが干渉して少し焦りました。ぴったり付くようになっているようです。
組み立て所要時間は、1時間ちょっとでした。

ところで
上で書いたOLEDについてですが、OBONOさんという方がnextdayさんの基板のキー部分を使ってArduino制御のOLED表示を試したところ、ノイズがかなり乗ることが分かりました。
私も一緒に検討させて頂いたのですが、どうやらOLEDとキーを同一ポートにするとノイズが取り切れないようです。
なお、OBONOさんご自身が作られたRPN電卓では電池から直接OLEDとキーに電源供給しているのでノイズ等の問題は無いようです(DPZの記事を書かれた斎藤さんの電源周りの回路は不明ですが、おそらく同じ)。

Nextday6
最後に、手元にあるRPN電卓の集合写真を撮っておきました。hp製品の中で、nextdayさんの格好いい白と、私のビタミンカラーが異彩を放っていますね。

なお、nextdayさんのキットは一般頒布も考えておられるということですが、いまは世界的な半導体不足でATtiny85などが手に入りにくいそうです。
また、DPZの記事を元にしたRPN電卓が秋葉原のショップで買えるようになっています:
ホビーRPN電卓 - 世界最小サイズの逆ポーランド電卓

まさか2021年にもなって、こんなにRPN電卓のバリエーションが出てくるとは思いませんでした。とても楽しい&嬉しい。
以上、参考になれば幸いです。

パドラッパ from MacBook Air (2017)

【2021/09/22 18:10追記】
・抵抗ラダーの計算方法について、nextdayさんの確認が取れたので修正しました。
・OLEDについては、nextdayさんでも問題が確認でき対処検討中ということです。アイデアを伺ったところ、なんとかなりそうでした。

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