2021年08月09日

Pocke TATOR マスト取付アダプターU

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小型のアンテナを気軽に回せるようにと作った Pocke TATORですが、マストへの取付はマストに沿わせてU型ホルダーでねじ止めして固定するようになっています。
しかし、実際の移動での運用とか、ベランダへの取付取り外しとか、もう少し簡単に取り付けられるようにならないかというご要望もいただいていました。
それで作ったのが、マスト取付アダプターです。これは、ホームセンター等で売られている塩ビ管を組み合わせて作ったもので、マストの上から被せてネジで絞めて固定するものです。
これの製作資料は、pocke.tech サイトに掲載いたしました。

pocke.tech/wp-content/uploads/2021/07/Pocke-TATORマスト取付アダプター.pdf

実際にこの資料を参考に製作されたOMさんがおられ、製作にあたって質問もありましたが逆にアイデアもいただき、製作されておられる間に、足元に転がっている残材料でもっとシンプルな構造にできないかと試作をしてみました。
しかし、見つけた残材料がVP65管だったのでマストに取り付けるには少々径が太いなあ!という印象でした。
今日になって、残材でVP50管を見つけこれで作れないかと検討してみて出来上がったのが、Pocke TATOR マスト取付アダプターU です。
Pocke TATOR本体の塩ビ管がVU65なので、アダプターもVP65管という既成概念でいたのですが、VP50管なら、スマートなものが作れます。
問題は、VP50管のキャップにPocke TATOR本体を取り付けるネジが入るかどうかでしたが、なんとぴったり入ります。

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強度的にも問題なさそうでした。
これにより、VP65管から50管に変換するインクーザという部品が削除できます。
最初のアダプタは、制御用のケーブルを通す穴を開けて横から出していましたが、マストとの間には十分な隙間があるので、そのまま下から取り出すことにしました。

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また、マストに固定するネジとナットは、専用のホルダーを作って取り付けていましたが、VP管の内側にナットをボンド付けし、ホルダーも省略しました。
こうして1号機が塩ビ管部品が5種類だったのに対し、2号機は2種類のみとなりました。
これで重量的にもだいぶ軽くなりました。(680g → 420g)
また、塩ビ管の切断も必要でしたが、25cm管(ジョイフル本田では売っていた)を使用すれば塩ビ管の切断もなく、加工は穴あけとボンド付けのみです。
更に、OM局にいただいたアイデアでマストへの固定はネジ部分だけで押さえるのではなく、当て板を使って面で押さえる方法で、上側にネジを渡して当て板をぶら下げておく方法でした。
これは良い方法だと材料を探してOM殿と同じアルミの板材もあったのですが、目の前に100均で買って使っていた20cmのステンレススケールがあり、ぶら下げる穴も開いていますし、長さもぴったりでした。

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このスケールは重宝してずっと使っているので改めて購入しますが、取り急ぎ使ってみました。
こうして出来上がったのが写真のようなシンプルな2号機です。

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左 1号機、中 試作2号機、右 2号機(Pocke TATOR取付状態)

もし、これから作られる方がおられたらこの2号機をお勧めします。資料を作る予定はありませんが、1号機の資料とこの写真を参考にしていただければと思います。
使用する塩ビ管材料は、VP50キャップとVP50管(25cm)とネジ類です。

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2021年07月20日

ギアモーター到着(顛末)



お陰様で、小型ローテーター「Pocke TATOR」は手持ちモーターが全てはけてしまって追加注文をしました。
中華製なわけですが、沢山注文すれば安いわけではなく、数量と送料との関係でみると8個単位が一番個数単価が安くなります。
それで、これまでも8個単位で注文していたわけで、今回も8個単位で2社に発注しました。
今回は新しい仰角ローテーターも検討しているので、その2社に二日空けて更に8個ずつ注文していました。
合計32個の注文になります。

IMG_4106.JPG 写真上のトレイの左側が先に到着した8個
9個あるのは、以前調達した1個

これからが顛末の始まりです。(大したことないですが)
この2社は、これまでも注文していた2社で今まで何のトラブルもありませんでした。
価格は少し違うのですが送られてくるものは同じもので、トラブルがあってもどちらかが来ればいいやというリスク回避です。
どちらも、注文したら翌日には発送準備完了、発送の連絡が来ます。今までは約2,3週間程度でどちらも品物は到着していました、
今回も、2社ともに、また二日空けた注文も翌日に発送連絡が来ました。
ところが、1社の最初の8個は、すぐにトラッキングが可能になり輸送進捗が見えるようになりましたが、先に送ってくれた1社の次の8個と、もう1社の8個×2は10日たっても、トラッキング番号は表示されていますが、トラッキングもできませんし、表示は、発送がペンディングされているとなっていました。
到着予定期限にはまだ時間はありましたが、一応「発送がペンディングなっているけど、どうなっているの?」と質問すると、すぐに「調べるから待って!」と返事がきました。
それから、3,4日ほど音沙汰もなく、先行出荷された8個は無事に到着しました。これは、今までと同じもので、動作確認もOKでした。
そこで、再度「どうなっているの?」と質問すると、「在庫が切れて新たに生産していた。今日品物が出来上がったのでFeDexで送る」と連絡が来ました。
蕎麦屋の出前のような回答でしたが、FeDexで送るというのは驚きでした。しかし、FeDexのトラッキング番号も送ってきています。
翌日にはFeDexでトラッキングができるようになりました。
しかし、品物の発送地はいつもと違って温州となっていました(確かいつもは蘇州)。
さすが、FeDexです。上海経由で翌日には成田について、江東区に運ばれ翌朝には日本郵便にて配達されました。FeDexは国内配送は日本郵便と提携しているんですね!
到着は、到着予定期限の翌日でしたので立派なものです。発注から3週間ほどでした。
2社に発注していましたが、残りの8個+8個×2=24個は一つの梱包で送られてきました。

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梱包はしっかりしていましたが、中のモーターはバラバラになっていました。

要するに注文したショップは違いましたが、やっている人は同じだったということです。遅れのフォローをしていた時の回答でだいたいわかっていましたが。リスク回避になっていません!
さて、到着した品物ですが、今までの分を含め先の8個とは、形はほぼ一緒ですがラベルなどが違っていました。

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一応、全数の動作と、一個だけですが蓋を開けて中身の確認をしました。
ギアの構造は、これまでと同じでした。グリスのつけ方は今までと同じですが、種類は違っていました。

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ラベルの表示から、生産日は2021/7/12となっていましたので、これまでの経緯からすると嘘は言っていなかったようです。催促しなかったらFeDexで送ってくれたかどうかは?ですが。
そういう目でラベルを見ると、先に送られた8個は、2019/11/9生産、手元に残していたその前の物は2018/9/17生産の物だとわかりました。(気にしてなかったです)
色々なギア比があるので過去に生産していた在庫が本当に切れたのでしょう!
いずれにせよ、このギアモーターはA37RG(37が径)という標準型の一つなので、大きさ、取付などには問題はなさそうです。
と言うことで、調達に一番時間がかかり、値も張ってリスクもあるギアモーターを32個も調達しましたので、モータードライバ、マイコン、表示器、その他構造部品の調達も始めて次の頒布の準備をしたいと思います。方向角、仰角を作ると3Dプリンタの製作だけで3.5日ほどかかりますので、頒布は当分先だと思いますが。

Aliでもそれなりにフォローすれば親切な対応をしてくれるショップもあるんだなと思いました。
最近AMAZONでは2回返金してもらってます。(いずれも中国からの発送品ですが、違った型名のセンサーが載ったボードでした)



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2021年07月02日

Pocke TATOR 取付アダプターの製作

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 おかげ様でPocke TATORをお使いいただいている局長さんも増えてきましたが、思いもしない使い方を含め色々な形でご活用いただいており嬉しい限りです。
 そうした中で、もう少し設置を簡単にできないかというご要望もあり、取付アダプターを作ってみました。
ベランダ用のBSアンテナなどを取り付けるポールとか、移動用の三脚ポールとかにチョンと乗せて取り付けるようにしたものです。
 Pocke TATORの標準的な取付は横側にポールを固定する方式になっていますが、若干片持ちになっていることもあって、今回のアダプターは本体の底面に用意していた3個のナットを活用する方法としました。
 その製作資料は、Pocke Tech の頒布品ページ(下記URL)にPDFを掲載しました。
ホームセンターで売っている塩ビ管の部品を使った安価なものになっています。ご参考になればと思います。

 http://pocke.tech/sell/pocke-tator/
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2021年06月14日

Pocke TATOR 衛星自動追尾

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Pocke TATORは、簡易型小型ローテーターで、小型のアンテナを回転させるのに都合がよく、自分用だけではなく、ご希望の方にまだ少数ですが頒布させていただきました。
元々は、自宅ベランダに144MHz、430MHz、1200MHzのヤギあたりを上げたいな〜という思いから自作したのですが、(いまだにアンテナが完成していませんが)、実際に頒布してみると衛星通信の追尾に使いたいとおっしゃられる局長さんが数局おられました。
衛星通信は、CQ誌などで知識としては知っていても、やったことも聞いたこともありませんでした。
幸いにも、いつもお世話になっており、またPocke TATORを使っていただいているJK1LSE OMが衛星通信を始められ、情報としてPocke TATORでアンテナを回し始めたが、限られた時間の中で衛星は移動するので回転操作をしながら、ドップラー効果で変動する周波数を追いかけながら、CWを打つのは忙しすぎるということをいただきました。
それで検討を始めたのが自動追尾で、最初の検討が、CALSAT32という衛星軌道計算ソフトが対応しているローテーター制御方式での検討でした。
http://blog.toshnet.com/article/188441950.html

もう3か月以上も前になりますが、一応制御ができることは確認できました。
しかし、I/FにPINICとかのH/Wが必要になり、もう少しスマートにならないかな〜と考え出来上がったのが今回紹介する PockeTATOR 衛星自動追尾機能です。

Pocke TATORは、Arduinoを使って回転角制御をしていますので、追尾しようとする衛星の、方向角、仰角がわかれば、PockeTATORをダイレクトに角度制御できます。(今は方向角だけですが)
何とかならなかな〜と、衛星の軌道計算ソフトである CALSAT32 のマニュアルを読んでいると、PCのレジストリにこれらのデータの書き込みがされていることがわかりました。

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CALSAT32の作者にデータをシリアルで吐き出してもらえないだろうかとか、こちらの都合のいいことを考えたりしましたが、このレジストリのデータを読み込んで、Pocke TATORのコントローラーにデータを送り込めば制御はできる!筈と、PC上で動くプログラムは作ったことがないにもかかわらず検討を始めました。
PC上で動くプログラムは、もう20年以上も前にVBとかDelphiとかかじり始めたことがあったのですが、即座に挫折してそのままになっていました。明確な目的がなかったことも要因の一つかもしれません。
兎にも角にも、今回はレジストリのデータを読み取って、USBを経由してシリアルで吐き出すという、明確な目的があり、何とかなるだろうと始めました。
まずは、開発言語です。VBがいいだろうと思ったものの今はVisual Studioという統合開発環境で開発するようになっており、これのインストールから始めました。最新版は、2019です。
そして、次は、レジストリのデータの読み込み方法です。
最近はネットに多くの情報がアップされており、検索してすぐ見つかりました。これが一つではなく色々な方法で、何種類も記載されています。と言っても、手元になにも参考書がない状態ではさすがにどこから手を付けていいものかわからないので、参考本を買ってきました。それに、レジストリからデータを読む参考プログラムが書いてあった逆引き大全(たった1ページの記載なのですが)も!
僅か数行のプログラムでレジストリのデータを吸い上げることができました。
次は、シリアルへの掃き出しです。
ところがVisual Studio 2019には、シリアルのライブラリが見当たりません。サイト検索もしたのですが、見つけることができませんでした。2017には、ライブラリがあるようです。
面倒くさいと思ったものの、2017のインストールしなおしです。今度はシリアルのライブラリが見つかり、シリアルへのデータの掃き出しの検討を始めました。数値データ、文字データなどの型変換をやりながらなんとか、吐き出すことができるようになりました。
コントローラのArduino側のソフトも追加開発が必要ですが、同時に開発するとどちらに問題があるのかわからなくなるので、まずはPC側の掃き出しを作り、思っているようなデータが掃き出されているのかの確認をTeraTermを使わさせていただき、もう一台のPCで確認作業を行いました。
これらの変遷を経て出来上がったのが CALSAT32toCTL というPC上で動作するソフトです。

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PCからのデータは、USBシリアル変換器を介して、Pocke TATORのコントローラーに送り込まれます。
接続は、PCからのTx信号とGNDのみです。
コントローラーには、3.5mmのステレオミニジャックを追加し、PCからのTx信号だけではなく、Rx信号も受けられるようにしました。接続は、100均などで売っている3.5mmステレオミニプラグ付きケーブルが使用できます。

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CALSAT32のでもモードを使用して、追尾している状況を録画したのが下記映像です。
アンテナは、模擬アンテナが取り付けてあります。



Pocke TATOR側に追加したのは、3.5mmステレオミニジャックとソフトウェアの追加変更のみです。
PC側はCALSAT32のインストールとCALSAT32toCTLのインストールにより、シンプルな接続で、目的の衛星の自動追尾ができるようになりました。
この機能は、次回からのPocke TATORの頒布品からは組み込まれた状態で行う予定です。
既に頒布したものへの対応は、ご要望のある方に個別対応したいと考えています。
実はこの機能は3月後半に出来上がっており、当局のサボりで紹介が遅れました。
この間、先にご紹介した JK1LSE OM殿には試使用していただいており、既に約1000QSOを超える実績を上げていただいております。大変忙しい衛星通信で、アンテナの回転が自動になり役立っていると言っていただいております。
JK1LSE OM殿は、144MHz 4エレ八木と、430MHz8エレ八木を屋根裏に設置されており、その様子をBLOGで紹介いただいております。ご参照ください。

http://honda.way-nifty.com/pocky/2021/03/post-76f10f.html

なんとこの設置では、Pocke TATORのポールを延長され144MHzは水平、その上に430MHzが乗っかる縦設置となっています。
Pocke TATORは横の力に対する支点が短いので、ポールの延長は無理としているのですが、アンテナのバランスを取り、屋根裏設置ということで風もないことを理由に自己責任(元々頒布品に保証はないのですが)で行ってもらってます。アンテナ重量からは、回転力は十分にあるかと思います。
今回の衛星追尾は、方向角のみなので仰角方向でも変化する衛星に対して、JK1LSE OM殿は、アンテナに15°の仰角を持たせて設置されています。OM殿によれば、15°〜 30°くらいがいいかなとのことでした。
さすがに天頂は通過時は苦しいかな〜とのことですが。

この仕様の追加により、Pocke TATORも使用の範囲が広がったと喜んでおります。
何せ初めてのPCソフト開発も合わせて、実使用の中ではまだまだ問題点が残っているのではないかと思いますが、そのあたりはご愛敬ということで!
CAS-4A、4B、4Cは連続してやってきますが、この時に回転角が異常になったことがありました。
各衛星ごとに一旦追尾を解除して、再度追尾をすれば問題はないと思うのですが、当局はまだ実際に衛星通信を行っていないもので!すみません。

謝辞:今回の衛星追尾機能の追加に際して、JR1HUO OM殿製作の衛星軌道計算ソフトウェア Calsat32 を使用させていただきました。JR1HUO OM殿には、これの使用と、連携したソフトの開発、そしてBLOGなどでの紹介などについて快く、ご承諾いただきました。大変ありがとうございました。

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2021年06月02日

六線用ラックの製作

ラックのみ.jpg

機材が増えて、置き場所に困ってきたので、手持ちの材料を使ってラックを作ってみました。
図面などはなく、イメージだけで作った割にはよくできたと自己満足です。
無線ではなく、六線用です。

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こうやってまとめるとF社が多いのに気づかされます。
posted by ja6irk at 17:59| Comment(1) | TrackBack(0) | QRP-HomeBrew

2021年02月27日

衛星自動追尾コントローラ検討

CALSAT32 コントロールパネル2.jpg   CALSAT32 コントロールパネル.jpg
CALSAT32は、JR1HUO OM殿製作のソフトです。

先日、仰角ローテーターのプロトを作り動かしてみましたが、やはり衛星軌道計算アプリに連動して衛星を自動追尾する機能を実現しないとせっかくの能力が活かされないと思いました。
しかし、当局はWindous等PC側で動くアプリケーションソフトに関してはからっきしダメで、自力でなんとかしようにも、何から手を付けたらよいのかさえわかりません。
たまたまではありますが、衛星の軌道を計算してくれるソフトを検索して最初に見つけたのが「CALSAT32」というものです。なんと、このアプリには、市販のローテーターを自動で駆動する機能が搭載されています。
この機能を使って何とかできないかと、検討を始めてみました。
その結果、やっとI/Fが動き始めたのですが、紆余曲折があったので備忘録として記録を残すことにしました。
まずこのCALSAT32から自動追尾をするためのI/Fとして設定されているのが
 @ PICNIC
 (秋月で販売されてた、製造元は、TryState すでに生産終了)
 A USB-FSIO
 (PICによるHIDデバイス。製造元はKm2NetInc 現在も入手可)
このいずれかが必要であり、このI/Fとローテーターとの接続は、
 回転角:0〜5V のアナログ電圧(ローテータからの出力)
     入力角度と電圧範囲は設定可
 回転方向制御:左/右、上/下のスイッチ制御
     (オープンコレクタによるスイッチ)
つまり、ローテーターコントローラーは、アンテナが向いている方向(左/右、上/下)の角度を0〜5Vの範囲で出力し、左/右、上/下の制御するスイッチ入力を持てばいいということになります。
勿論、CALSAT32に接続する@orAのI/F機能も取り込めればいいのですが、まずはI/Fを使って動かせるところまでを検討することにしました。

まずI/Fです。PICNICと聞いて、もしかして持っているのでは? 引越しで捨てたかと思いつつ探したら、出てきました。なんと初代です。20年くらい前? おそらくネットワークを介して何か制御できればと思い買ったのでしょう! 記憶からは、サンプルソフトを動かして終わったような?! PCのソフトを作れませんからね!
説明は、第二世代でやられているので動くのかどうかよくわからなかったのですが、まず初代のPICNICを動かすところから始めました。
なんと2001年1月号のトラ技に解説記事があり、これも自炊したPDFがあったのでこれを参考にやってみました。
PICNICの操作
 @ JP2をショートして BootstarapModeで起動する
  (RS232Cで制御できるようになる)
 A RS232Cは、ストレート接続
 B 秋月のUSB-RS232C変換ケーブルはPL2303を使用しており
   Win10ドライバをメーカーサイトからダウンロードし、
   インストールしないと動かない(偽物対策らしい)
 C 9600ボー、8bit、1stopbit、ノンフロー
 D TeraTermなどで、シリアル接続、起動すると 
   PICNIC> が出る
 E help 下矢印2 で操作ヘルプ
 F cofig 下矢印2 で現在の設定値
 G データの変更は 小文字でヘッドレター = 設定値
   ex. i=192.168.1.15 下矢印2  :IPアドレスの設定
      l=1 下矢印2       :液晶表示 #はいらない

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PICNICのLAN接続
 @ JP2のショートを外して、ノーマルモードで起動
 A 初代PICNICは、PCとTCP接続ではなく、UDP接続
 B PCのLAN端子とPICNICの接続は、
   直接の場合クロスケーブル(動かなかった?!)
   HUB経由の場合、ストレートケーブル
 C 接続状態の確認は、PICNICに設定したIPアドレスに
   PINGで確認
 D PICNICの液晶表示では、ex.192.168.001.050 となり、
   PINGはこれでOKだが、CALSAT32のコントロール設定に
   このまま入力すると動かない。通信タイムアウトとなる。
 E CALSAT32のIPアドレス欄には、ex.192.168.001.50 と入力すると動作する。

これで、PICNICに入力された方向を示す電圧の値が表示される(何も入れてないので0V)
コントローラーで、方向を指示するボタンを押すとPICNICのそれに相当するビットのLEDが点灯する。

IMG_3692.JPG

ここまで確認できれば、あとは、ローテーターコントローラー側の方向を示す電圧が出せるようになれば
とりあえず自動追尾が可能になると思われ、第一次の検討は完了としました。

蛇足:CALSAT32は、追尾する衛星の方向角、仰角をリアルタイム(数秒置き?)でテキストを吐き出しており、この値をUSB経由シリアルで流せるような中間アプリを作れれば、PICNICなどのH/W I/F無しで、コントローラーでUSBシリアルケーブルだけでダイレクトに角度制御できるようになるのですが、PCアプリを作れないので、まずはH/W I/Fを介して電圧制御、接点制御でトライしてみます。
 もう一つ見つけたKSATという軌道アプリの追尾ソフトは、このKSATから吐き出されたテキストデータをもとにPICNICを制御するコントロールアプリになっているようです。
KSATは、JH3RKB OM殿製作のソフトです。

posted by ja6irk at 18:50| Comment(0) | TrackBack(0) | QRP-HomeBrew

2021年02月21日

仰角ローテーター検討(プロト1)

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いつもお世話になっているOMさんが、衛星通信にトライされGPだと厳しいのでそれ用のヤギを作ってできれば仰角も制御できたらな〜!とささやかれてました。
簡易型ローテーター(Pocke TATOR)を頒布させていただいたときに衛星用に仰角も回せればというご要望もいただいたことがあったのですが、これを実現する構造のイメージができなかったのでそのままにしていました。
その時は、ギヤモーターでシャフトを直接回すことのイメージができなかったのですが、更にギアをかませればできるのではないかと考えてみました。
しかし、それを実現するにもシャフトがスムーズに回転するためのボールベアリングのようなものが必要になります。勿論、ベアリングは購入できるわけですが、20mm、25mm程度の径の物への対応となると高価ですし、重たくなります。
3Dプリンタが活用できないかと考え、ボールには以前購入していたパチンコ球を使用してみることにしました。
普通のベアリングは、外径と内径があって、内径にシャフトを通す穴が開いています。
ボールはどうやって入れるのだろうかとか、試行錯誤の結果、内径はなくしてシャフトが直接当たる形状にして、ボールはサンドイッチ状に挟み込む構造としました。
これが思いの外うまくいって、最初の設計がそのまま活きています。

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シャフトには、アンテナへの影響がないようにエリアポールという害獣対策用のFRPポールの20mmの物を使用することにしました。

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ベアリングを支える筒はいつもの塩ビ管です。外径48mmのVU40が丁度使えるサイズでした。

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このポールがうまく回せるか、ギアも印刷して実験したのでが下の動画です。



この結果をベースに、ギアモーター、ベアリングシャフトを固定するベースを設計し、3Dプリント(なんとこれが6時間もかかる)、組み立てて、頒布したPockeTATORに乗せて回してみたのが下の動画です。



片持ちで2m用の3エレヤギアンテナ(ダミー)を回してみたのですが、思いの他よく回っています。
ここまで来て、アジマス回転は従来のPockeTATORを使用しましたが、これもギアをかませて一体感のある形状にできるのではないかと、仰角ローテーターの形状を縦に使って組みあせたものを作ってみました。
ベアリングも縦方向を支えるためのスラストベアリングが必要になり、先に作ったベアリングをベースに設計し、作ってみました。VU管の下側に装着したスラストベアリングが下の写真です。

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黄緑の部分がスラストベアリングになっています。ボールは同じパチンコ球を使っています。
アジマス回転ギアは、仰角ローテーターの下側に貼り付けました。

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ポールに取り付けた様子

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2m3エレと70cm6エレ(ダミー)を搭載した様子





実際に回転させてみた様子です。
最初のプロト機としてはうまくいっているのではないかと思いました。
しかし、頒布しているPockeTATORは、基本強度を塩ビ管に持たせているのと比較して、今回のプロト機は、ベアリング部は別として構造的に3Dプリンタで作ったベースが強度の基本になっています。
見た目だけでなく実際も強度的には課題があるなあという印象です。
回転トルクは、1:4のギアを追加していますので、ギアが強度的に持つのかは別にして上がっていると思いますが。
コントローラーがPockeTATOR用を使っているので1/4しか回転できず現在90度までですので、ソフトの改良が必要です。また、電線も2本のLANケーブルを接続していますが、できれば一本にしたいと思っています。
これから勉強しなければいけないのですが、衛星追尾ソフトと連動して回転させるインターフェースソフトの開発も必要です。
あらかじめ何点かプリセットしてステップごとに回転させる方法だとスタンドアローンででもできますが、ルートの度にプリセットが必要ですし、せっかくなら自動追尾にしたいところです。

強度の問題だけではなく現在は基本機能のみですので、丸裸の状態ですし、どういう風にケーシングするかも考えなければならないです。ベースとギア、ベアリングで約20時間のプリント時間も課題です。
ケースまでとなると、あと何時間かかるのか?

完成までは遠い道のりのような気がします!






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2021年02月08日

高精度病 再び!

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前に高精度病に掛かったのは2014年ころだったようです。
この病から解放されるのに1年ほどかかりましたが、実はこの直近の1年ほど再びお付き合いをさせていただいてました。と、言っても完全にはまったわけではなくあくまでもお付き合いです。
前回の様子は、このブログで紹介していましたが、

http://blog.toshnet.com/article/102455817.html
http://blog.toshnet.com/article/104543388.html
http://blog.toshnet.com/article/109203991.html
http://blog.toshnet.com/article/170983229.html
http://blog.toshnet.com/article/171220100.html
http://blog.toshnet.com/article/171729612.html
http://blog.toshnet.com/article/173628397.html

実は、当局の前の会社の後輩がこのブログをきっかけに自分もやってみたい、但し同じことをやるのではなく自分の知恵を入れた形で実現したいとやり始めたようで、ある程度形になってから、こんなの作ってみたけど性能の評価できませんか?!と突然申し入れがあったのです。
彼は、現役のエンジニアで組み込みマイコンのプロなのですが、コンセプトを聞かせてもらって面白そうだと思い自分もやってみることにしました。ちょうど1年ほど前です。
一応、やるのはいいけど、どんどん深みにはまるし、基準器が欲しくなるし、測る道具も欲しくなるし、奥は深いよ!と忠告をしたうえでスタートしました。引越しもしましたし、間は空きましたが、結局1年経過しています。

結果としては、とても素晴らしいものができたと思います。
しかし、彼は、
@ ダブルオーブンのOCXOとして、評判のいい当局も使用しているMORIONのMV89を入手
A 結果としてHP 53132(高性能周波数カウンタ)を入手
B 開発の手助けに200MHz帯域4cHデジタルオシロを購入
C ルビジウムも入手
という結果になってしまっております。
10mHzを追っかけるのならそこそこでできると思いますが、無謀にも100μHzを追っかけたかったようで、結果としてはまってしまったようです。

肝心のコンセプトですが
@ 通常100μHzを制御しようとすると周波数をカウントするのに10000秒(約2時間47分)かかるところを
  1/10の1000秒(約17分)で制御する
A @を実現するのに、最新式の32bitマイコンSTM32F411を使用する(動作クロック100MHz)
B GPSのPPS信号のカウントのみならず、位相情報も比較して制御する(よく理解できていません)
C 制御した結果として推定周波数を表示する
というものです。
ダブルオーブンのOCXOやルビジウムであっても外気温の変化などによって周波数は動きます。
3時間近くも、100μも動かないことはあり得ません。
従って制御周期が短くなれば、それらの補正制御も緻密になるだろうと考えました。
それによく理解できていないのですが、位相も見て制御するというのも面白いなと思いました。
また、推定発振周波数が表示できるのも面白いと思いました。
この推定周波数表示の妥当性が確認できれば、いちいち基準クロックを持った周波数カウンタで測定する必要もありませんし。
唯一気になったのは、1/10の時間で制御する手段として、マイコンの中に入っているPLLによって制御された100MHzのクロックを基準にするというところでした。
つまり、このPLLのジッターで100μHzの制御には無理があるのではないかということです。
半信半疑の部分もありましたが、とりあえずやってみることにしました。

回路図をもらって、それを蛇の目基板に組んで、ソフトも送ってもらって自分で焼いてとりあえず動かせる状態を作って、毎日毎日、吐き出されるログをTeraTermで読み込んでsのデータを送り返して、まず彼と当局の試験機が同じようなレベルになるように追い込んでいくところからのスタートでした。
理解しようという意識が低かったこともありますが、吐き出されるログデータの数値の意味は今もわかっていません。勿論、推定周波数とDACデータくらいはわかりますが。

2021/2/7 15:32:14, 43.86, 2048, 10000000.00010, 241330, 3935, -105, -378, 1604, 4,11, 43.82, 43.87,
2021/2/7 16:06:23, 43.84, 2048, 10000000.00006, 241326, 3919, -65, -357, 1046, 1,18, 43.84, 43.89,
2021/2/7 16:40:30, 43.56, 2048, 9999999.99998, 241326, 3891, 11, 72, 912, 1,18, 43.56, 43.85,
2021/2/7 17:14:38, 43.25, 2048, 10000000.00003, 241326, 3888, -35, -304, 663, -1,21, 43.24, 43.56,
2021/2/7 17:48:47, 42.73, 2048, 10000000.00004, 241326, 3887, -48, -324, 858, 0,20, 42.73, 43.25,
2021/2/7 18:22:56, 42.55, 2048, 10000000.00002, 241325, 3871, -28, -205, 785, 2,22, 42.55, 42.73,
2021/2/7 18:57:05, 42.35, 2048, 10000000.00006, 241323, 3863, -65, -602, 620, 1,20, 42.35, 42.55,
2021/2/7 19:31:14, 42.27, 2048, 10000000.00001, 241323, 3846, -18, -170, 636, -2,20, 42.26, 42.35,
2021/2/7 20:05:23, 42.11, 2048, 10000000.00006, 241319, 3852, -64, -558, 662, 2,22, 42.10, 42.27,
2021/2/7 20:39:34, 41.88, 2048, 10000000.00003, 241311, 3834, -34, -239, 836, 2,19, 41.88, 42.11,
2021/2/7 21:13:41, 42.08, 2048, 10000000.00017, 241295, 3817, -171, -751, 1311, 2,22, 41.86, 42.09,
2021/2/7 23:30:20, 42.33, 2048, 10000000.00005, 241275, 3752, -54, -481, 654, 3,19, 42.33, 42.62,

入れ替え実施したルビジウムGPSDOのログサンプル



途中で、OCXOの温度データも取るようにして温度変化の影響を見たりしながら追っかけて行きました。
だいぶ変動が少なくなってきましたが、時々数mHzほど表示周波数が飛びます。
しかし、ルビジウム基準の周波数カウンタで見ていてもそんな飛びはありません。
推定周波数の算出のところに問題というか、課題があるのではという議論をしてきました。

そうこうしているうちに、GPSモジュールの性能によってこの辺りに違いが出るのではないかということになり、それまではU-BLOXのM6を使用していましたが、秋月で販売されているみちびき対応のがいいということになり入手したのですが、当局はなぜか2個もつぶしてしまいずっとM6で評価していました。
そのうちM8がいいのではなり、Aliに頼んだら中華製互換品のATGM332Dというのが到着し、これが意外とよくて今までM6だと衛星が5,6個だったのが10個以上場合によっては15個も捕捉でき飛び現象も一気によくなったとのこと、当局にも送ってもらい、またDACも当初は手持ちにあったNEC製の16bit版を使用していましたがBBのPCM5102 32bit版も送ってもらい入れ替えました。
確かに安定度は増しましたが、当局の場合はまだ少し飛びの現象が残っていました。
同時に、当局はATGM336Hという百斗も受信できるというGPSモジュールを手配していて、到着して入れ替えてみるとなんと、20以上普通に25個くらい、最大30個の衛星を捕捉できているではありませんか。
更に安定度が増したのは言うまでもありません。

ここまできたら、これまで基準器として使用していたルビジウムを信号源として制御していた前に作ったルビジウムGPSDOの制御を入れ替えてみたくなりました。
基準をいじることに懸念はありますが、基準の性能が上げられそうならぜひやってみたいと一気に組み立ててみました。勿論、今までの制御基板にすぐ戻せるようにI/Fは合わせて作りました。
実験の様子です。この状態でログを取ってみると実に安定しています。

F7B90C7F-5C06-497D-ABB7-3C2CB9EE1F11.JPG

これは入れ替えるしかないと考え、これまで16文字2行だった液晶が20文字4行になるのでケース加工も必要となりますが、入れ替えを実施しました。

C0478EFF-678A-4344-84DC-11F66CAACC8F.JPG
入れ替えて実装した内部

IMG_3597.JPG
これまでの制御基板 8bitマイコンでDACはPWM方式
GPSモジュールも当時aitendoで仕入れた初期の物

こうしてダブルオーブンのOCXO、ルビジウム 両方動かしているのが最初の写真です。
写真では、ルビジウム信号源GPSDOを基準クロックとして、ダブルオーブンOCXOGPSDOの周波数をカウントしています。
この推定周波数表示は、10μHzまで表示しています。確からしさは知る由もないですが慣れてくるとこの桁が気になり始めます。完全に高精度病です。測る手段はセシウム信号源しかありません。

中華製を含め、雑誌の製作記事など多くのGPSDOがありますが、JA9TTT 加藤さんが製作されたトラ技のGPSDOを除いて1mHzレベルの安定度を評価した結果を掲載したものはなかなか見当たりません。
勿論、そのレベルの必要性がどこにあるのかという点においては、おそらくないと思いますが、当局を含め一般的に中古レベルで手に入れられる測定器、ルビジウム、ダブルオーブンのOCXOなどで実現できる限界と思われる性能(周波数精度と安定度)が得られる、この方式は素晴らしいと思いました。
回路は簡単ですし、ALIで手に入るGPSモジュール、DAC基板、マイコンボードで再現性は高いと思います。
残念ながら、信号源であるダブルオーブンのOCXO、もしくはルビジウムは結構高価ですし、なかなか手に入らなくなっていますが。

まだまだ評価は続くと思いますが、懸念されたPLLの問題も心配することもなかったようで、十分実用になる、この素晴らしい方式を考え作ってくれた後輩に感謝したいと思います。

最初に書きましたように、当局はいまだに原理を理解できておりません。いわれるがままに模倣して作って評価しただけです。
あまり表にしていないようですが、本人の許可をもらいましたので、詳細(まだ纏めがないですが)は作者のサイトをご参照ください。

http://triode.dip.jp/honkytonk/2020/06/electronicworks/gpsdo10mhz_1.html



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2021年02月04日

終端型パワー計の製作

IMG_3582.JPG

先日、中華製ダミーロードの修理を行いましたが、見ているうちにせっかくだからパワー計を組み合わせてみたくなりました。
それというのも、AKCメンバーのOMさんがダミーロードにメーター型のパワーメーターが一体化されているものをお持ちで、いつ見てもいいな〜と思っていたからです。
お持ちの物は四角型ですが、当局が修理したものは丸形です。
これに合うラジケータを探してみたら何とか使えそうなものが見つかりました。
それなら作るしかないと、とりあえず現物合わせでステップバイステップで始めました。
まず、電力検出部です。基本的にはFCZ研究所で発売されていたQRPパワーメーターと同じ回路を採用しました。
基本的にというのは、使用しているメーターが違うので測れる範囲が違うだろうということで、現物合わせで進めたからです。

IMG_3576.JPG  

この検出部に、メーターと半固定VRとスイッチを組み合わせ、まずバラックの状態で測定範囲を決めるために定数の検討をしてみました。

IMG_3577.JPG

このダミーロードはもともと5W用ですのでヒートシンクは小さいのですが、先日の修理でダミー抵抗は30W用を使用したので、短時間なら大丈夫だろうと20Wまでの測定範囲としました。
ローパワー側は、最大0.5Wとして、それぞれ、センターが2.5W、0,1Wと通常使う範囲としては適当に良い測定範囲が得られました。
メーターの目盛りも作成して、元の目盛りの上に貼り付けました。

IMG_3580.JPG

次は、ダミーロードとドッキングするケースです。
最近は、3Dプリンタを活用しているので、今回も3Dプリンタで現物合わせで寸法を測って3DCADでエイヤット図面を書いて、まず第一回目の出力をしました。
20分ほどで設計した割には結構うまくいっていて、ダミーロードとの篏合の部分のストッパの位置の寸法を間違えていたのを直して2回目で完成させました。

IMG_3581.JPG

出来上がった終端型パワーメーターです。

IMG_3583.JPG   IMG_3584.JPG

とりあえず出来上がったものの、先日の結果では、430MHz帯でも十分使えるダミーロードでしたが、検出部分を無理やりつけたので、その影響が気になるところでした。
そこで先日を同じようにリターンロスブリッジで測ってみました。

IMG_3585.JPG  IMG_3586.JPG

案の定、430MHzが大幅に悪化し、-14dBほどしか取れていません。144MHz帯は-25dBほど取れていますので十分使えそうです。
チューニングすればという思いもありますが、144MHzまで使えればいいやと思い終了としました。
FT-817に接続して測ってみましたが、バンド間での表示の差もほとんどなく仕上がってました。
メーターは若干小さいですが、かねてより願望であったパワーメーター付きのダミーロードが手に入りました。





posted by ja6irk at 19:07| Comment(0) | TrackBack(0) | QRP-HomeBrew

2021年02月02日

ダミーロードの修理と特性比較

IMG_3548.JPG

以前、5Wの中華製ダミーロードに間違えて50Wを加えてしまって破壊してしまっていました。
50Wのダミーロードもあるのですが、手軽に使うには大きすぎでした。

IMG_3570.JPG

壊れてしまった5Wのヒートシンクだけでも使えないかと思案しておりましたが、コネクタを取り外す方法がわかりませんでした。
ねじ込みなのか、圧入なのか、接着なのか、わかれば対応法もあるだろうと思ってはみたもののわからずじまいでそのままになっておりました。

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先日、お世話になっているOMさんが、同じような構造の通過型のアッテネータを過大入力で焼損したようだとのことをツイッターで報告されており、ばらし方わかりませんかとお尋ねしたら、すぐにトライしていただきねじ込み型であることが判明しました。
それではと、改めて見てみると当局保有のダミーロードには回すための掴みしろがありませんでした。
結局、どうせコネクタ部分は壊すのだからとドリルで穴をあけ、回すためのひっかけを作って回してヒートシンクから外すことができました。

IMG_3540.JPG

コネクタの外側はどのようにはめ込んでいるのかわかりませんでしたが、これもドリルで数個の穴をあけて周りを切り取って無理やり外しました。

IMG_3544.JPG

破損したダミーロードチップです。よく見ると薄くはがれていました。断線でした。

IMG_3568.JPG

コネクタは、N型から当局が標準で使っているBNC型に変えました。
どういうつけ方にするか悩みましたが、もともとのベースをやすり掛けし、接合面を平らにしてBNCの各座と半田付けで結合しました。

IMG_3545.JPG   IMG_3546.JPG

取り替えたダミーロードは、おそらく数十年前に秋月で300円で2個購入していたものです。1個は終端型のパワー計に使って、残っていた1個です。

IMG_3547.JPG

さらに各座のネジ穴と、ヒートシンクをネジでとも締めしようかとも思いましたが、結果としてやらなくても大丈夫だろうとそのままにしてあります。
お陰で、コンパクトで使い勝手のよさそうなダミーロードが復元できました。
使えるようになると、どのくらいの周波数まで使えるのか気になりましたので、図ってみることにしました。リターンロスブリッジを使っての測定です。
どうせ測るならと、手持ちのダミーロードをすべて測ってみました。

1) 今回改造した5Wダミーロード
2) 中華製50Wダミーロード
3) 市販50Ω1Wと称するBNC型ダミーロード
4) 昔、LANの終端に使われていたと思われる1Wダミーロード
5) おそらく1200MHHzハンドブックか何かに乗っていた自作QRPダミーロード
6) 酸金150Ω抵抗を並列接続したダミーロード(ひげアンテナ)

の6種類です。以下結果を写真で示します。

1) 今回改造した5Wダミーロード
IMG_3562.JPG   IMG_3548.JPG

2) 中華製50Wダミーロード
IMG_3560.JPG   IMG_3561.JPG

3) 市販50Ω1Wと称するBNC型ダミーロード
IMG_3553.JPG   IMG_3554.JPG

4) 昔、LANの終端に使われていたと思われる1Wダミーロード
IMG_3556.JPG   IMG_3557.JPG

5) おそらく1200MHHzハンドブックか何かに乗っていた自作QRPダミーロード
IMG_3555.JPG   IMG_3552.JPG

6) 酸金150Ω抵抗を並列接続したダミーロード(ひげアンテナ)
IMG_3558.JPG   IMG_3559.JPG


測定に使った基準ダミーロードはHP製の高級品ですが、リターンロスブリッジは、中華製の安いものです。
従って、測定値そのものの精度の信頼度は高くありませんが、比較という点においては十分参考になる結果だと思います。

IMG_3563.JPG

リターンロスが20dBでVSWRは1.222ですので、この辺りが使える範囲かなと思い見てみると、LAN用終端と酸金抵抗ダミーロード以外は、430MHzまでは使えそうです。
中華製の50Wは3GHzまで使えることになっていますが、測定系の問題もあり判断が難しいですが、今回の測定範囲は1.5GHzまでとしましたので1.2GHzでも使えることになります。
1200MHzハンドブックか何かで作ったQRPダミーロードもうねりはありますが、1.2GHzでも20dBを確保しており使えるものかと思いました。(昔、スミスチャート表示するインピーダンスアナライザで測定したときはもっといい値だったと記憶しています)
酸金ダミーロードは、144MHあたりまでが実用範囲かと思います。

ついでに、自作アンテナアナライザーの校正用に作った、100Ωと150Ωのダミーロードの特性を図ってみました。

100Ω
IMG_3564.JPG   IMG_3565.JPG

150Ω
IMG_3566.JPG   IMG_3567.JPG

それぞれ、はぼ10dB、6dBとなっており、周波数特性もフラットで思いの外使えるものになっているなと改めて感じました。BNCコネクタで最短で対称形にチップ抵抗を配置した構造が功を奏しているのかなと思いました。

以上、備忘録としてまとめてみました。
posted by ja6irk at 14:11| Comment(2) | TrackBack(0) | QRP-HomeBrew