100円ショップのデジタル温度計にバックライトを追加して車載用に改造してみよう♪ (その2)

デジタル温度計にバックライトを追加して車載用に改造してみよう♪ (その1)の続きです。

ここで点灯テストしてみます。
試作では背面から照射する方式も試したのですが、発光具合があまりよろしくなかった事と、何よりスペースを無駄に大きく取って大型化してしまった事から、一般的な側面照射方式を採用します。

今回の光源には5mm×7mm×2mmサイズの角型フラットLED(青)を1発のみ使用します。

先ほど加工を済ませておいた透明アクリル板の側面(短辺)中央1箇所からLEDの照射光が透過する部分をだけを除いた四辺と、LED側の表面(磨き傷をつけていない無加工の面)にも1.5mm程度の幅でカットしたアルミテープをLED取付側に貼ります。
磨き傷を付けた裏面にはとりあえずアルミテープを貼ってみました。

そしてテスト点灯したのが画像で示した様子です。
LEDから離れた場所まで光が行き渡っていますが、LEDの発光点に近い箇所はどうしても若干目立ちます。
それと磨き傷、アルミテープ地も丸見えで、このままではあまりに見た目がよろしくありません。

そこで次の工程で磨き傷を目立たなくするためにちょっと細工を施します。

用意するものは100円ショップでも買える白色で不透明な塩ビファイル×1つと、コンビニやスーパー等のレジ袋です(汗
物によって透明に近いものから不透明に近いものまで色々ありますが、試行錯誤してテストした結果、今回はダイソーの半透明で白っぽいレジ袋が最適な結果でした。


まず磨き傷を付けた裏面に貼ったアルミテープは一旦剥がして、代わりに白色で不透明な塩ビファイルを透明アクリル板と同サイズにカットして裏面に貼り付けます。
そして光が透けないように、さらにその下へアルミテープを貼り付けます。
もし白色で不透明な塩ビファイルが無ければアルミテープで遮光はできるので、白い紙で代用しても良いと思います。

次にダイソーのレジ袋であまりシワの入っていない部分を透明アクリル板と同じサイズにカットして、表面に乗せます。
両面テープを使って貼り合せたり、ウィンドウフィルムを貼るように中性洗剤を使って貼ったりする必要もありません。
これも試行錯誤した結果からですが、何らかの方法で貼り合わせても、却って見た目が悪くなるだけでした。

わかりにくいですが、ここで画像で示したように、上下方向の各2.5mm幅をレジ袋の表面からアルミテープを貼って、シワを伸ばしながら透明アクリル板の裏側へ巻き込むようにして貼り合わせます。
アルミテープの代わりに白色のカッティングシートや透明なテープでも代用できると思いますが、アルミテープの方がしっかり貼り付く事と、形状を保持する意味でも有利だと思います。

レジ袋の上からアルミテープを貼る際は、後ほど液晶パーツと合わせた時の仕上がりに影響するので、曲がったりしないよう丁寧に真っ直ぐ貼るようにしましょう。

尚、うまく貼れる自信があれば、各所に分けて貼ったアルミテープを1枚物にカットして貼っても構いません。

次に非難しておいた透明パーツへフラットケーブルの取扱いに注意しながら慎重に液晶と基盤のパーツを組み付け直します。

そして各パーツを貼り合わせた透明アクリル板を、先の工程でレジ袋を固定するために表面に貼ったアルミテープの幅である、上下各2.5mm幅の箇所を利用して、透明もしくは半透明な両面テープを貼って液晶側の透明パーツへ貼り合わせます。

液晶側の基盤は絶縁を兼ねた厚手の両面テープをボタン電池取付面の反対面に貼ってから、透明アクリル板のパーツへ貼り付けて固定します。
この際、液晶と基盤をつなぐフラットケーブルは気持ちたるみを持たせるようにして、極力フラットケーブルが透明パーツの範囲からはみ出さない位置に貼り付けるようにします。

試作テスト段階の画像なので、透明パーツが接着されていなかったり若干見た目が違いますが、大まかには画像のような形で組み上がります。


とりあえず透明アクリル板に関する作業は一旦完了し、次はLED回りの作業へと進みます。

画像のようにLEDの固定と電源関係の配線を兼ねて、汎用のユニバーサル基盤をカットして、それにLEDを固定します。
LEDの固定には、遮光も兼ねてアルミテープを貼ります。

尚、LEDと基盤の間に、先の加工で透明アクリル板の裏に貼った白い不透明の塩ビファイル板の厚みに応じて、現物合わせで高さ調整用のスペーサーを挟み込みます。
今回は基盤を貼る両面テープの厚み+透明アクリル板に貼った白い不透明塩ビファイル+アルミテープetcの厚みが概ね2mm程度になったので、LEDの長さを幅として、基盤の横幅いっぱいの寸法で細長い形でカットした棒状の2mm厚透明アクリル板をアルミテープで遮光して挟み込んでいます。


最終的には他の部品と一緒にハンダ付けするので、強度面の心配を気にする必要はありません。

今回は105円で買ったサンハヤトの汎用ユニバーサル基盤を用いましたが、無理に基盤を使用する必要はないので、アクリル板をカットして流用する等しても良いと思います。

ここも試作段階の画像を流用したので見た目が若干違いますが、組み付け済みの液晶+基盤と透明パーツへLED固定用の基盤を両面テープで貼り合わせて固定すると画像のような感じになります。

次にLED関係の配線と、今回の目玉のひとつである温度計への電源供給をボタン電池から置き換えるための部品を組み付けます。

画像にある配置はあくまで例として、もっとスマートな配置があれば各自で工夫してみてください。

電源供給ケーブル、サーミスタの延長ケーブル共に各自の必要性に応じて長さを決めれば良いと思いますが、とりあえず今回は電源供給ケーブルを500mm、サーミスタ延長ケーブルを1000mmで作成しました。
サーミスタの延長について、極性は無いので、絶縁だけはしっかり行った上で配線さえ繋がっていれば問題ありません。

標準ではLR44型のボタン電池(1.5V)にて電源供給を行っていますが、
今回はバックライトへの供給電源を利用して抵抗による分圧回路を用いてDC+1.5Vを作り出し、それを温度計の電源として使います。

具体的には温度計への電源(DC+1.5V)を今回はDC+5.25Vの入力電圧から、3kΩと1.2kΩの抵抗を使って分圧します。


分圧回路の計算式

出力電圧 = (入力電圧 / R1+R2 )×R2

なので、これを今回の場合に置き換えると……

入力電圧 = DC+5.25V
出力電圧 = DC+1.5V
抵抗R1 = 3kΩ
抵抗R2 = 1.2kΩ

(5.25V / 3kΩ+1.2kΩ)×1.2kΩ = 1.5V

ちなみに入力電圧がDC+5.25Vである理由については後ほどの工程で明らかになります。

手描きなので見難いと思いますが、回路としては画像のようになります。

注意点として、もしバックライトをもっと明るくしたい場合にLEDを増設する時は、入力電圧が5.25Vなので、色青・白色・緑色といったLEDの場合は順電圧が3.3V前後のものがほとんどであるため、5.25V＜6.6V(3.3V×2)な理由からCRDの数を節約しようとLEDを直列に2発以上繋ぐことは出来ません。
したがってどうしてもLEDの数を増やす場合はLED×1に対してCRD×1のセットで並列に繋ぐようにしてください。

用意しておいたスタンプのフタに配線を通すための穴をφ3mm程度で2箇所あけておき、そこから配線を通してフタに収めます。

今回は取付に自由度を持たせるために、フタの角面に穴あけを行いました。
これにより底面、背面のどちらの面で取り付けても配線を逃がせるようになります。

配線を通す際に、ケーブルが引っ張られて抜けたりしないようにループを作っておくと良いですよ。




(その3)へ続きます。