そんなのナンボのもんじゃい、と開き直ってみる。自分から何らかのアクションを起こす。ダメもとでやってみる。行動しないと、前に進めません。ICの下に隠れたパターンが追いにくいのなら、ICを全部はずしてしまえば、見通しがよくなります。半田吸い取り機がなかったら?いちいち吸い取り線や、「スッポン」で抜くのは大変です。(証明終わり)・・・ではいけません。できない理由を並べるのではなく、できる方法を考えます。冒険野郎マクガイバーになりきってみましょう。(実際のマクガイバーは疑問のある事もやっていたが作り話ですから)ひとつの方法、ICのピンを根本からニッパーで全部切ってしまう。残ったピンは、半田を暖めながらピンセットで取り除いてしまえばいい。これなら普通のハンダゴテがあればできます。(根本というのはパッケージの根本です。基板側ではありません。パッケージの根本のほうが切りやすい)復元の必要がなければ、これで十分です。復元の必要があっても、ごくありふれたTTLやC−MOSのロジックICだったら、安いからピンを全部切って捨ててもかまいません。それはいつでも必ずしも許されるとは限りません。借りた物をコッソリ解析する時(笑)なんかがそうですね。よその商品サンプルを借りたけど、今日の夕方に返却しなければならないというときです。解析されたくないから、貸したくないし、貸しても短時間だと言われて借りたわけだ(爆笑)。参考にしたい部分があって、絶対調べたい。ゴニョ・・・)主にPICなどのワンチップマイコンを利用した装置なら、それを中心にして回路を追うのがやりやすいでしょう。基板上のほかの回路、たとえば電源回路なんかは分かり切っているから、使っているデバイスを控えておくぐらいで、たいていの場合は深く追う必要はないです。いえば、導通テスターの製作記事をいくつか見ると、小さい抵抗値の差を判定できるものがあったりしますが、もしかすると基板の解析用に考えたのかもしれませんね。専用の導通チェッカーが無ければ、アナログテスターを使います。デジタルはダメか?反応が遅いからダメです。触れた瞬間に針が振れるアナログでなければなりません。デジタルは、数字がだんだん0に近づいていって、やっと、ピー、ですもんね。ピーとなるやつじゃアナログでもダメですよ。0Ω(超電導ではない)が読めなければならない。微妙な時があるからね。それが不便だから、さっき書いたような導通チェッカーがあるのだと思う、というわけです。アナログテスターを抵抗レンジにして、横目でにらみながら、かたっぱしからパターンを追ってみましょう。■回路の読み取りと、回路図の起こし方とにかく基板のパターンを丁寧にたどっていって、まずは、部品同士の接続関係を明らかにします。その時のメモは、見た目には汚くても正確な情報が記録されればヨシとします。清書するのは、あとで良いです。回路図の形にならなくても、ネットリスト、つまり接続関係がわかる表でも良いです。IC何番の何ピンから、抵抗R何番のどっちのピンとコンデンサC何番のピン、といった具合に、同じ接続関係にある(同一信号線上の)信号ごとに書き連ねていきます。パターンが長くて、たどりきれなくても、必ず、同じ信号にあたるものは一度で全てたどりきってしまわなければなりません。同じところを2回たどらないように、ある大きいIC(ワンチップマイコンとか)の1ピンから順番にたどるようにルールを決めたり、終わったところのICのピンや、パターンに印を付けます。終わってからアルコールで洗えば落ちます。細いパターンがギッシリ並んで、長く走っているパターンを1本ずつ追うのは、目と神経が最高に疲れますが、目を充血させながらも根性で追っていきます。データバスにつながっているデバイスのように、だいたいわかりきっている場合は楽です。出力ポートに74HC273がたくさん使われているけど、バス側は3・4・7・8・13・14・17・18の順番でD7〜D0に対応しているな・・・というのが分かれば、しめたものです。半分は終わったなと、ニヤニヤしながら、一気にチェックを済ませましょう。テスターで各々のICのピンを当たった方が早いでしょう。漏れがないようにします。ICの形を、いちいち描くのが面倒だったら、データシートに載っているICの図面をコピーして切り貼りしましょう。一例として、東芝の汎用ロジック(74HC等)のデータシートがちょうど良い感じです。これは、あるメーカーのパチスロの主基板の回路図を起こしたもので、その一部になります。こんなふうに、ICの形を切り貼りすれば、手間が少しは減って、楽ですよ。パチスロは全然やらないし分からないけど、何かメーカー仕込みがあるんじゃないかとか言う奴がいたので、地道に回路図を起こすところから始めたんじゃなかったかと思います。5年以上前のことなので忘れましたが・・・・。パチスロの主基板なんかは、解析が簡単な方です。それには理由があります。一言でいうと、「規制」のためです。DIP部品のみを使うことになっています。表面実装部品はダメです。大きい部品だけになります。基板は、両面板までとなっています。パターンの引き方も、だいたいきれいに揃っているのが多いです。見通しの良さが求められているのかもしれませんね。パターンが追いやすいのです。あとは、コネクタに空きピンがあってはいけないとか、色々細かい決まりがあります。過去に、悪い事をしたメーカーが多かったかもしれませんね。その対策としてあれこれ条件をつけられたのかもしれません。詳しくは知りませんので、念のため。ところで、さっきの図は、IC同士のつながりを示しただけに過ぎないでしょう。次の段階として、動作を理解するということが必要になりますよね。そこで、必要に応じて、ゲートレベルの回路図に書き直したりします。これは、パチスロのスタートレバーからの入力部分を抜き出したもので、実測波形とあわせて、回路動作を追ってあります。この回路から先につながっているカウンタがラッチして、レバーを叩いた瞬間の乱数値を保持する仕組みですね。謎をときほぐしていくわけです。〜入門編(片面基板)〜以前にバラして遊んだものですが(0034をご参照下さい)、いまも現役で使っています。「もう」じゃなくて「まだ」かな。放射能シールがイカす。私は新製品にあまり興味がないし、物持ちが良くて、自分で修理または予防処置を施すので、新しい物を買わずに済んでいます。基板の半田割れを予想して、半田付けをやり直しておいたので、なかなか故障しません。こんな安物、長持ちさせてどうすんだよ、とケチを付ける奴に一言いうよ、うるさい。「○○が壊れた」、「△△が寿命なので買い替えた」などと、よく故障する人がいますが、何でそんなに壊れるのだろうかと思います。電源電圧が異常なのか?謎ですね。我々、専門家には想像のつかない事態もあります。下宿のバーサンが、テレビが壊れた、というのです。症状を聞くと、うつらない、といいます。難しそうだな、と思いながら工具を持って行ったら、単に、よそに住んでいる息子が持ってきたテレビが、地元のチャンネルに合ってなかっただけで、設定し直したら解決しました。(そして、長崎市内はチャンネルが少ない)でも、うつらない以上は、「壊れた」と言うのだろうと思います。別の人ですが、壊れた、買い替えたい、というので、とりあえず調べに行ったら、アンテナ線がはずれていただけ。家具を移動した時に抜けてしまったようです。ほら、これが原因でしたよ、と説明しても、いまひとつピンと来ていない様子でした。言ったけど、これ以上、説明できることはありませんでした。ほとんどの家電製品は、片面プリント基板を使用しています。多く発生する故障のひとつが「半田割れ」です。私たちは、半田が柔らかい金属であることを知っています。温度サイクル(冷えたり暖められたり)や、荷重によるストレスで金属疲労を起こしヒビが入ります。大型の抵抗などの半田が割れることが多いです。上の写真をよく見ると、微妙に、円を描くようにスジが入っていませんか?これがハッキリしてくると、容易に動くようになります。部品をゆさぶると、グラグラはずれてしまいます。テレビだったら、叩くとうつったりうつらなくなったりします。これは片面基板の宿命でもあります。穴を大きめにあけてありますから、部品のリード線は、ほとんど半田だけで固定しているようなものです。その半田は、柔らかく、もろい金属です。半田の量によっても寿命が変わってきます。家電品はコストダウン最優先ですから、どうしても片面基板を使うことになります。それが寿命を決める一因にもなっています。半田付けは宇宙開発の現場で活躍している職人が手作業で行えば、まず、半田付けと基板に関する故障は限りなく少なくなるでしょう。テレビの寿命なんか、10年どころではなくなります。ものすごく長持ちします。そんなテレビは、とても気軽に買える値段ではなくなるでしょう。いうテレビがあっても良さそうですけどね。テレビのロールスロイス、いいじゃありませんか?半田槽でいっぺんに半田付けしたほうが、仕上がりがきれいだから信頼性も高いかというと、絶対そうとは言えません。個別の部品の温度条件まで細かく考えていないからです。単純に言うと、大きい部品の半田付けには加熱時間がかかります。小さい部品は短い時間しか必要としません。大きい部品に合わせるために、小さい部品は余分に加熱されることになります。高い技能を持った職人が、手作業で半田付けするのが信頼性は高いです。片面基板なら安くなるかと単純に思ってはいけません。産業機器の基板を作っている基板工場に、片面基板を発注しても、想像していたような安さにはなりません。エポ両面基板と、大差はありません。いうと、民生品の片面基板は金型で穴をあけるからです。外形の切り出しも型です。いっぺんに、ポンとあけてしまいます。産業機器の基板工場では、いちいちドリルであけます。外形はルータで切り出します。これはガラエポ基板でも同じ工程です。秋月電子のキット、昔の奴はユニバーサル基板みたいに全部の穴があいているプリント基板だったでしょう?あれは、おそらくユニバーサル基板と同じ穴あけの型を使うことで、コストダウンをはかっていたと思います。基板の素材は、たしか紙エポでした。型で抜く、と書きましたが、もちろんそのための型代が必要です。それが100万、200万かかったとしても、民生品は生産数が多いですから、割り算すればそれほどでもなくて、生産効率と時間を考えたら安いです。実家にあったトリニトロンのテレビは、半田が最初から薄くて、よく故障しました。全ての箇所に半田を盛り直したぐらいです。本当に大変な作業でした。これがまさにソニータイマーと呼ばれる現象の原因じゃないかと個人的には思っています。ちなみに、テレビのフライバックトランスなど、特に耐久性と安全性が要求される箇所にはハトメを打ち、補強してあります。火花放電が起きたら・・・火災の原因になることがあるからです。炊飯器の内部を見てみましょう。米をといで、あとはタイマーを仕掛けるだけになっていますね。元に戻せなかったら、もったいないですよ。農家出身だから、米を粗末にすることは遺伝子が許しません。茶碗に米粒をひとつも残さず食べるのが当たり前なんです。好き嫌いが多いくせに、という奴、だまれ。(米だけは残しません)炊飯器がダメでも、ナベで炊けばいいけどね。ほかにも方法は色々あります。テクノロジーに染まってはダメです。核戦争などで、こういったテクノロジーが不意に失われる時があるかもしれません。そんな時に困りますよ!さて、まずは「パネル基板」です。これは本体の正面に付いている、操作・表示部の内側に入っている基板です。でかいICが付いています。これは三菱のワンチップマイコンです。データシートが入手できないか、以前に分解した時から探していますが見つかりません。4ビットだろうとは思います。こいつが火加減をしてメシを炊いているんだな。4ビットのくせになかなかヤルじゃないか。毎日のようにお世話になっている。私が起きる前から、カチッ、カチッ、とリレー音を響かせてメシを炊いているから、こいつに足を向けて寝られない。さっきの写真の上側に見えていた水色のやつ、セラミック発振子だろ、こいつをクロックアップしたら、メシが早く炊けるな。クロックアップしたら、時間が短くなるから生煮えになると思います。やってみないと確かなことは言えないけれど。さっきの写真の基板パターンをご覧になって、どうでしたか?ちょっと見た目には複雑に見えますが、やってみれば、意外にどうって事はありません。片面ですもん、楽ですよ。両面をたどらなくていいから。1枚の基板は、底面にあります。これは主に電源と、パワー系の制御をする基板です。右側のほうが黒ずんでいるのに気づきましたか?これは、発熱部分に特有の現象です。発熱によって基板が変色します。安いベーク基板だから顕著にあらわれるんですが、ガラエポ基板でも変色はみられますよ。熱が出そうな抵抗がいっぱいですね。なんで熱が出るか?そもそも、なんで小さい抵抗がいっぱい並んでいる必要があるのか?それを、回路図を起こしてから読み解きます。その抵抗部分の裏面を拡大しました。最初に述べた、予防処置は、ここにも施してあります。半田割れが発生しやすい部分の半田付けをやり直し、半田を盛り上げています。古い半田の上にそのまま盛り上げるんじゃなくて、面倒でも古い半田を除去してから、新しい半田を流します。古い半田は変質していると考えてください。上の写真のパターンを見て、どうですか。抵抗たちは、直列につながっているようです。複数の抵抗に、発熱を分散しようとしていますね。抵抗の下に穴があけてあります。して、設計思想をも読みとる眼力を持つようにします。このような構成になっているのか。見た物をそのまま受け流すんじゃなくて、素朴な疑問をもち、それらをひとつずつ明らかにしていってください。「パネル基板」と「電源基板」との間は、たったこれだけです。フラットケーブル1本だけです。これ以外の配線はありません。この中には、当然、電源とGNDは含まれているけど、温度とかヒーター制御の信号とかもあるのでしょう。7本で、しかも1本は空きピンですから実質6本しか使っていません。考えたら、単純なものです。ヒーターをON/OFFするのと、温度の監視だけでしょう。ここから切って、別の基板をつないで制御をハイジャックしても良いですね。PICにメシを炊かせたらいいんですよ。アメリカ生まれのアメリカ野郎に、米を炊かせる。ついでにμIPサーバを組み込んで、LANにつないで、炊飯予約とかをやらせる。Webカメラをつけて、世界中から、うちの炊飯器にメシがどれくらい残っているか見えるようにするとかね。ハッキングされて、米をセットしていないのに炊飯スイッチが勝手に入るとか。冗談はこれくらいにして、炊飯の制御信号が単純だとわかったから、ここから信号を取り出してデータロガーにつなげば、炊飯パターンをパクることはできるでしょう。ワンチップマイコンのROM吸い出しができなくても、外部からの推定ができるというわけです。いろんな条件について調べなければならない。暗号化LSIの解析で、消費電流の変動パターンから内部動作を推定してクラックするってのがあって、それに対して、暗号化LSIを作る側も、その手が使えないようにするための設計手法を研究している、ってのがありますけど、面白いですね。炊飯の場合、米の量と水温と、水の量などがパラメータですけど、ちょっと思いつきですが1合とか2合とかの線にピッタリ合わせなくて、中途半端に水を入れたらどうなると思います?あるいは、たくさん入れすぎたらどうなりますか?この炊飯器って、水をたくさん入れるのが、「おかゆ」を炊くときの条件です。正面の操作パネルで「おかゆ」モードにしてから炊飯ボタンを押すんですけどね。じつは、一度も試したことがないのです。なんか、メシの炊きそこないがグチャグチャになったから、無理矢理、おかゆモードを付け足したんじゃないだろうなと妄想したりしています。おかゆ、まずいイメージしか浮かばない。おかゆなんて、私にとっては病気で具合が悪い時の、まずい味しか思い浮かびません。食欲がなくて、何を食べてもまずい時に、何か食べなさいと言って、ムリヤリ流し込まれるやつです。