JLCPCBに注文していた基板が届いたので、早速組み立てました。

JLCPCBから基板が届く

おおよそ10日ほどして、JLCPCBから基板が届きました。

ボタンパッドのくし形の形状がとても綺麗に製造されています。「FC Pad II」の文字はKiCad7.0から使えるようになったTrueTypeFontのシルク文字を使ったので、普通のベクトルの文字よりもかっこいいですね。

表面実装部品の実装

クリームはんだの印刷

それでは、表面実装部品用のクリームはんだを印刷しましょう。ダンボールの上に基板を載せます。

基板とメタルマスクに開けておいた穴に、マップピンを刺して位置合わせと固定を行います。

メタルマスクの奥側にクリームはんだを載せます。いつもは普通のオーブンでもリフローしやすい低融点鉛フリークリームはんだを使っているのですが、今回間違えて普通の鉛フリークリームはんだを使ってしまいました。

金属部分が適度にしなる、極東産機のフレキシブルパテを使ってクリームはんだを手前へ引き寄せながら印刷していきます。

このフレキシブルパテは、先端の加工精度がとても高く、メタルマスクにクリームはんだがほとんど残りません。

印刷されたクリームはんだもくっきりとした形状で、とても綺麗に印刷できます。

部品の実装

電動バキュームピック 吸着ピンセット「HAKKO394」で部品を実装していきます。

吸着ピンセットは、小さな部品でも掃除機のように吸着することができます。

部品と部品の間隔が狭くても、楽々実装できてしまいます。

ノズルには純正品ではなく、短くて位置合わせしやすいこちらを使っています。

バキュームピック用ノズル3種類セット | kohacraftのshop

電動バキュームピックHAKKO394の純正よりも使いやすいノズルのセットです

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「HAKKO394」を使うことで、ピンセットに比べてとても早く部品を実装することができます。

リフロー

熱風で庫内を均一に加熱できる、テスコムのコンベクションオーブンでリフローします。

テスコムのこのオーブンは加熱の途中でも設定温度を変更できます。庫内に高温でも測定できるK型熱電対温度計を入れておいて、目標の温度になるように温度を調節していきます。

今回は間違えて普通の鉛フリーはんだを使ってしまったので、プリヒートが150度、次に175度、217度、最後に249度と温度を変えながらリフローしていきます。

リフローが終わったら扇風機で冷却します。

部品のはんだ付け

表面実装以外の部品をはんだ付けします。まずは特殊な小型のコンデンサマイクをはんだ付け。

次にUSBケーブルをはんだ付けして、基板のはんだ付けは完了です！

ファームウェアの書き込み

マイク入力に対応した、ゲームパッドのファームウェアを書き込みます。書き込みには、以前作った書き込み機を使います。

基板単体でもファームウェアは書き込めるようにはなっているのですが、ボタンを押しながらUSBを接続しないとファームウェアのダウンロードモードになりません。以前作った書き込み機は、ボタンを1つ押すだけでダウンロードモードになり、たくさんのマイコンに書き込まないといけない場合には、手間がとても減ってとても楽に作業ができます。

CH552書き込みツールキット | kohacraftのshop

CH552マイコンの便利な書き込みツールです。プログラムの書き込みの度にUSBを抜き差しする必要がなくなります。

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書き込みと同時に、正常に認識されるか確認しておきます。

2コン用の、USB化改造基板が完成しました！

コントローラの改造

それでは、ハードオフで1500円で買ったファミコンの2コンをUSB化したいと思います。

1. コントローラ裏蓋のネジを外します(00番の細いプラスのドライバです)
2. 裏蓋を外します
3. 中に入っている基板を取り出します
4. USB化基板を、元の基板が入っていたように入れます
5. 裏蓋を載せてネジを締めます
6. 完成！

本物コントローラからUSBケーブルが生えています。

マイクが音に反応しない

そうなんです。この基板のマイクアンプには間違いがあって、音が正しく増幅されません。常に音に反応した状態(LEDが常にON)になってしまいます。大きな声を出すとたまにLEDがOFFします。

原因は、アンプの1段目と2段目の間に入れてしまったDCカットのコンデンサです。実験では入って無かったのですが、回路図を描く時に間違えて入れてしまいました。

2段目はボルテージフォロアなので、DCカットの必要がありません。

コンデンサがあることで、２段目の＋入力ピンからの微弱な電流によりコンデンサに電荷が溜まり、＋ピンの電圧が飽和し出力も飽和するという現象でした。

このコンデンサは基板に実装済みなので、このコンデンサに0Ωの抵抗を並列にはんだ付けすることで問題を解消しました。

マイクのボリュームを上げて声を出すと、音に反応してマイク部分の右下が赤く光るようになりました。マイクの回路が正常に動作しています。

遊んでみる

パソコンでも遊べますが、レトロフリークに接続しても遊べます。本物のファミコンのコントローラで遊べるので、とてもリアルですね。

HDMIキャプチャにはこれを使っています。

私はAliexpressで少し安く買いました。

Video Capture Card 4K 1080P HDMI-compatible to USB Video Game Grabber Record

ファミコンのコントローラをUSBゲームパッドにする回路が完成しました。1コン、2コンともkohacraftのShopで販売しています。

ファミコンコントローラUSB化改造キット | kohacraftのshop

ドライバ1本で誰でも簡単に改造できます。レトロフリークにも対応

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以前はAVRマイコンを使っていたのですが、CH552にすることで安く作れるようになってお求めやすくなりました。