ラズパイで使えるキャラクタディスプレイを作成する。(LCD1602AのI2C接続)【ハード編】

  Amazonで購入した格安の16×2キャラクターLCD 1602AですがI2Cシリアルインターフェースボードモジュールと組み合わせると使い勝手が良いです。

 今回はダイソーで買ったハガキケースと複数のLCDを組み合わせてディスプレイを作成してみました。

 出来上がるとこんな感じになります。16文字×2行×4個分表示できます。

用意するパーツ

以下のものを用意します。

部品個数購入元値段(¥)
LCD 1602A4Amazon189×4=756
I2C シリアル IF4Amazon159×4=636
ハガキケース1ダイソー108
ジャンパーワイヤー
メスーオス
オスーオス
メスーメス
1Amazon389
I2Cバス用電圧レベル変換モジュール1秋月電子150
L字 ピンヘッダ 1×401秋月電子50
ユニバーサル基板2×8cm1秋月電子30
M3スペーサー、ナット、ネジセット1Amazon795
ミニブレッドボード1Amazon99

★Amazonの格安電子部品は中国からの発送なので1~2週間程度でいつ届くか分かりません。
リンクしているKKHMF/EasyWordMallという業者(ブランド)は3回ほど購入していますが予定日内にちゃんと届きました。
秋月電子で購入したものはamazonでも購入可能です。

L字ピンヘッダ 1×40
ユニバーサル基板
I2C ロジックレベル変換 双方向モジュール

工作

①ケースの加工

必要な穴を開けます。
・LCDを固定する穴(8カ所または16カ所)
・ユニバーサル基板を固定する穴(4カ所)
・L字のピンヘッダへアクセスするための穴(1カ所 3mmx15mmぐらい)

穴あけは3.2mmの鉄鋼ドリル刃を使いました。六角ビットのドライバーに取り付けて使います。

LCD固定用の穴

LCDの取り付けは、できるだけ左に寄せましょう。(LCDから出るI2C端子もあるのでピッタリにはできませんが)
写真では4×4=16カ所開けていますが、スペーサーの数を用意するのが大変なので対角線の4×2=8カ所でもいいと思います。

コネクタ基板用の穴

 ②で作成するコネクタ基板に合わせて加工します。2.54mmの端子5pin分必要なので3mm×15mm程度の穴を開けます。

②コネクタ基板を作成

 外部のラズパイと接続するための基盤を作成します。私の場合は2cm×8cmのユニバーサル基盤を切って作成しました。接続に必要なのは以下の5本です。

  • VCC(5V)
  • VCC(3.3V)
  • GND
  • SDA
  • SCL


③I2Cバス用双方向電圧レベル変換モジュール

ピンヘッダをはんだ付けします。

④I2Cアドレスの設定

 4つのLCDのI2Cアドレスが重ならないようにI2CシリアルIF基板にあるA0、A1、A2をジャンパする必要があります。詳しくは下記の記事を見てください。

LCD1602Aや2004AをI2C接続で使いこなす【ハード編】

組み立て

①LCDの固定

LCDをケースに固定します。

②コネクタ基板を固定

コネクタ基板を固定します。

③ミニブレッドボードの固定

右下のスペースにミニブレッドボードの両面テープで貼り付けます。

配線

配線は下記のように行います。
SDAとSCLの順番がラズパイ及びLCDの端子とPCA9306の端子で違うので間違えやすいので注意しましょう。
LCDは以下の順番です。

  • GND
  • VCC
  • SDA
  • SCL

PCA9306は以下の順番です。

  • VCC
  • SCL
  • SDA
  • GND

注意事項

ケースの高さはギリギリです。

 今回は、後で分解できるように半田付けせずにミニブレッドボードを使って組み立てました。組み立ててみると分かりますが、ミニブレッドボードとジャンパーワイヤーのコネクタの高さがあるので、フタが微妙に浮きます。

衝撃に弱い

 ブレッドボードで配線すると、衝撃に弱いです。ユニバーサル基板を使って半田付けした方がいいかもしれません。

ラズパイで使用する場合はI2C電圧レベル変換モジュールは使いましょう。

 今回使用した格安のLCD1602Aは5V駆動なので、ラズパイのI2C端子(SDA,SCL)に直接繋ぐと壊れる可能性があります。
 直接繋いでも動くことは動きますが、電圧レベル変換はした方がいいです。

★下記の3.3V駆動のLCDを使えば電圧レベル変換モジュールは必要ありません。

応用

ラズパイZeroWHやセンサーを内蔵する

 実はこのLCDディスプレイを作成したのは2個目で、1個目はラズパイZeroWH内蔵型です。高さがギリギリなのでスペーサーは使わずにナットで代用する工夫が必要です。

 他に小さいセンサーなら内蔵できるので計測システムを構築することも可能です。
 下記の写真では温湿度センサー(DHT11)、気圧センサー(BMP280)、CdSも付けて暗くなったらバックライトをOFFになるようにしています。

 

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