QRPな自作の日記　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　
ATS-3Bの回路図と製作した基板　　　　　出来上がったマイコン部


TI製マイコン用ライター（基板はマルツで売ってた：回路はトラ技）


今日は、ATS-3Bのマイコンが書き込みできるかやっていました。
突然、ATS-3Bとは何ぞやと思われるかもしれませんが、当局の自作に大きな影響を与えたキットを出し続けられている、KD1JV Stevenさんの最新作です。（下記URL参照ください）

http://kd1jv.qrpradio.com/

当局は、その最初の作品であるATS-1を購入し、組み立てましたが後は眺めているだけでした。
最近、氏のページを眺めていて良く見るとデジタルレディとなっているではありませんか！
要するに、ATS-3BはPSK31などに対応しているのです。
YahooGroupにはATSのGroupもあり、ここでATS-3Aのデジタル対応が実験され、ATS-3Bにつながっています。
ここでは、回路図、マニュアル、F/Wなど必要なものは全てアップしてあります。
先に検討した、DDSによるPSK31の実験は中身を良く理解しないで、とりあえず考え方のみを理解し、独流でやってみてそれなりにうまく行きました。
しかし、PSK31のS/Wとの連携部分はTI製のマイコンで、かつアセンブラで書かれているためにさっぱりわからず、自分なりに独流でやってみましたが、今ひとつうまく行きませんでした。
そこで、トラ技にTI製のマイコンを特集した号があるのを思い出し、ライターやツールの使い方等を一通り眺めて、ATS-3Bに実際に使われているマイコンを入手して、焼きこみと動作確認を行ってみました。
実際に動きを見ながら勉強しようという算段です。
TI製のマイコンは初めてであり、このツールは非常に使いにくい（なじめない）です。
デバッグモードで、マイコンにプログラムを書き込むことになっているのですが、エラーが出てうまく行きません。
付属のCD-ROM（トラ技1月号）のライターS/Wではどうかと思ってやってみたら、今度はファイル形式がうまくありません。
また、ツールに戻って、出力ファイルの形式と思われるところを探し出して、Intel形式を選び、出力して、今度は、なにやらエラーも無く書き込みが完了したようです。
早速、SWを押すと、SideToneから音が出て７SegLEDから周波数が表示されるではありませんか！
パドルをつないだら、ちゃんとエレキーとして動作しています。
OKです。書き込み成功です。
KD1JVさんのようにSMDパーツで小さくは作れませんが、このマイコンで同様のCW TRXを作ることも可能になって来ました。
とりあえず今日は、ここまでで満足する結果となりました。

　　　　　　　　
　
とりあえずの実験で、マウスの中身をセロテープで止めるなどしてエンコーダーが実現できるか行いましたが、今日は、必要な部分だけを取り出して、実際に使える形まで組上げて見ました。
マウス用のIC無しで、ロータリーエンコーダーが実現できるか心配でしたが、結果は大変うまく行きました。
ばらしたマウスで使用したのは、フォトダイオード（送信側、受信側）その部分の基板、その基板を固定している付近のマウスのケース、エンコーダー用のホイールです。
フォトダイオードのみを使用しなかったのは、回転させた時の位置あわせなど機構的な所で苦労したくなかったからです。
結果は、大変簡単にロータリーエンコーダーが実現できました。
オシロでの観測では、位相のずれたパルスが綺麗に出ています。
チャタリングも無いようです。
正確に数えたわけではありませんが、ホイールの穴は70個ほどありましたので、4倍速カウントで280パルスとなります。
オシロでは、早くまわした時に1mSほどのパルスが出ていましたので、マイコンではこれより早く読まないと正確に追随できないことになります。
ダイオードに流す電流は、ダイオードの仕様が全くわかりませんが1KΩの抵抗で電流制限しました。特に問題なく動いています。
最大5mA、おそらく3mAほどの電流だと思います。
さて、次はフライホイールです。
これを使った自作機ができるのはいつのことやら？？？？？

シャフトの部分だけ検討が終わったメインダイヤルメカですが、最終目的はロータリーエンコーダーを回すことにあります。
最初は、秋月の24パルスのエンコーダーをギアで倍速以上にしてまわそうと思って試してみましたが、やはり、回転数アップの方向は重たくなります。
そこでギアの歯を利用してフォトインターラプタで光式エンコーダーを作ろうかと考えていましたが、京都の田舎ではフォトインタラプタが意外にも手に入りません。
走行考えているうちに時間がたってしまったのですが、ふとしたことから、ローカルさんにメカニカルマウスにはインタラプタが使われていることを教えていただき、そうだと思い出して実験を実験を始めました。
最初は、インタラプタだけを使用して作ろうと考えていましたが、マウスは、元々ロータリーエンコーダー機能で出来上がっているわけで、部品を活用しようと考えました。
数えたら、ざっと70個の穴があいたエンコーダー用のホイールが付いています。4倍速でカウントすれば280パルスとなります。
丁度いいではありませんか。
早速、マウスをケースごと切り離し、先日作ったメインダイヤルメカにセロテープでつけてみました。
GOODです。
オシロで見る限り、パルスのチャタもありません。
今度の休みにでも、必要な部分のみ切り出して先に進めて見たいと思います。

　最近、海外のサイトで、KD1JV Stevenさんが設計されたATS-3 マルチバンドCWTRXを使ってPSK31の運用を実現する記事を見つけ、非常に気になっていました。
　それは、当局の自作するTRXのTX部分は、氏の設計がベースになっており、DDSも同じアナデバのAD9834、マイコンはAVRを使用しており、同じようにできるのではないかと思ったからです。
元々、ここ数年の自作の目的はPSK31の耳のいいTRXを作ることにありました。だいぶ遠回りしていますが.....。
　しかし、具体的にどうしてるのか？、PSK31のS/Wとどうインターフェースしているかなど、具体的な記事は見つかりません。
ATS-3の回路図は、入手していましたので、これから察するに、H/Wは何も手を加えず、S/Wだけでやっているように思えました。
　それならばと思い立ち、最近作った7MHz CW TRX「神護」をベースにPSK31対応のマイコンを検討してみました。

　PSK31は、BPSKとQPSKがありますが、S/Wが簡単だろうとBPSKに絞って見ました。BPSKは、信号の位相が180°反転するだけです。つまり、DDSの位相レジスタを制御すれば何とかなると考えました。
　PSK31に関する文献はそれほど多くなく、やっと見つけた日本語の文献から、32mS毎に"0"で位相反転、"1"で位相反転無しだということがわかりました。
　次は、Varicodeというやつです。これは、海外のサイトで定義されたVaricode表が簡単に見つかりました。
　後は力づくです。「神護」のマイコンはATTiny26で2KBしかありません。クロックも内蔵OSCを使用します。従って、仮に信号ができたとしても、受信側でちゃんと復調できるか？、クロックが悪いのか、S/Wが悪いのか判断が付くのか心配でした。
　昨日の夜から、今日一日、あ〜でもない、こ〜でもないと試行錯誤を繰り返し、やっとの思いで復調できる信号が完成しました。
　BASICで、内蔵OSCで、自分のコールサインが復調されるのをみて、久々に感激しました。AVRとDDSとBASICでのPSK31用送信エンジンの完成です。「神護」のH/Wは一切いじっていません。つまりバラモジもない単なるCWTXです。
　あとは、PSK31用のPC S/Wとのインターフェースを考えれば、非常にシンプルなTXが出来上がりそうです。
　StevenさんのATS-3も基本はCW TRXですので、同様のもののエンジンができたことになります。
　最終的に、TRXに仕上げるにはまだ時間が掛かると思いますが、久しぶりに有益な検討ができました。
　写真は、「神護」から送信されたPSK31の信号をIC706で受信し、PSK31用のS/Wである"PocketDigi”を使用して復調の様子を写したものです。

　秋月のロータリーエンコーダーは非常に安いので使いでがありますが、クリックが付いているため24パルスでしか使えません。クリックがはずせれば、4倍の96パルスでも使用することができます。
構造的には、非常に簡単な仕組みとなっていますので、写真のように中を開けて、クリック用の金具を押し付けるだけでクリックはずしができます。元に戻すことも可能です。

　　　　
最初の状態　　　　　　　　　　　　　　　軸を支点にドライバでこじる

　　　　
4箇所ともこじった状態　　　　　　　　　上下を分割した状態

　　　　
上部のでべそがクリックをつくる　　　上部を全体に押し下げる

手前の接点用のブラシには触れないように注意ください。

後は、元に戻します。いかがでしょうか？簡単ですね！
回転の粘りは、CRCを少しだけ軸に吹きかければスムースになります。但し、かけすぎるとグリスが飛んでがたがたになりますので、少しずつ調子を見ながらやるのが良いでしょう。

　今日はいつもとちょっと違うものを検討していました。メインダイヤルのメカです。
　最近の自作品にはDDSを使用することが多くなりましたが、周波数の可変にはロータリーエンコーダーを使用しています。簡単に手に入るエンコーダーには秋月のものがありますが、軸ガタがあり、1回転24パルスで、4倍速でカウントしても96パルスまででした。
　メーカー製のリグは、軸ガタもなく、回した時の重量感がぜんぜん違います。1回転あたりのパルス数も多いようです。
　以前から、このメーカー製の雰囲気を自作で実現できないかと考えておりましたが、今日は、その事前検討を行ってみました。

　軸ガタを防ぐには、ベアリングを使ってシャフトを固定すれば解決するだろうとは思っていましたが、問題はベアリングの固定の位置合わせでした。
　今回は、ホームセンターで見つけて購入していた鉄製の穴あきプレート（￥50/枚位）を2枚合わせにして一機に穴を開けてみました。穴は、マルチ径のドリルを使用して段付穴にして10mm径のベアリングの穴位置合わせも行いました。（今回はベアリングは瞬間接着剤で固定しました）これで、何とか軸ガタも無く、スムースに回るダイヤルシャフトが完成しました。シャフトには6mm径の真鍮棒を使用しました。
　2枚のプレートの間にフライホイールの相当するものを取付けて回転時の重量感を出す予定です。
　ロータリーエンコーダーは、ギアを介して取り付けて1回転あたりのパルス数を200、400あたりにしたいと思っています。
　実現するのはいつのことやら？？？

　　　　　
鉄製穴あきプレート　　　　　　　　　　　センター穴を開けた様子

　　　　　
マルチ径ドリル　　　　　　　　　　　　　　段付穴の様子

　　　　　
ベアリングを固定した状態　　　　　　　真鍮棒のシャフト

　　　　　

　ブログでQSOの紹介をするのは、本当に久しぶりです。この間、全く無かったかというとボチボチありました。ようは、サボっていただけです。
　でも、今日は久しぶりに30分で纏めて6局のQSOをさせていただきました。今日は、珍しく0エリアが比較的開けており、0エリアが2局、1エリアが1局、2エリアが1局、3エリアが1局、7エリアが1局でした。内、2エリアは2文字コールのQRPなOMさんでした。
　使用したリグは、「鞍馬�U」、12V動作で5W、アンテナはベランダに建てた、12mH短縮垂直ツエップライクアンテナでした。
　もう少し、コンディションが上がれば、1HourQRPAJDも可能かもしれません。
　各局さんQSOありがとうございました。

先週は、￥120のATTiny2313と10個￥100の７SegLEDを使用した6桁周波数カウンタを製作しましたが、今週は、これを発展させ自作のトランシーバー等に搭載して使えるようにIFシフト機能を追加してみました。
その結果は、だいぶ以前に製作した7MHz CW TRX「善峰」に接続して確認してみました。
「善峰」は、VXOやBFOの信号出力を取り出すようにできていませんでしたが、今回追加しました。
信号の取り出し口にはRCAのピンジャックを使用し、VXOとBFOの信号をSWで切り替えて出力できるようにしました。
また、ケーブルには、TRX側から周波数カウンタの電源が取り出せるように、Cカットして電源重畳としました。



IFシフト機能は、まずTRXの信号出力をBFO側にして周波数を計測します。



この状態で、周波数カウンターのIFシフトメモリーSWを押します。



これでシフトするIF周波数が記憶されます。



次に、TRXからの出力信号をVXO側に切り替えます。
これで、IFシフトした分の周波数が補正されて、周波数表示されるようになります。

　　　

補正前のVXO周波数　　　　　　　　　補正後のVXO周波数　

この機能により、どんなIF周波数のTRXでも、周波数が測定できる範囲であれば補正をかけた周波数表示が可能になります。
「善峰」のようなVXOタイプのTRXで周波数表示をするには、非常に便利な周波数カウンターとして仕上がりました。
課題は、ATTiny2313のプログラムメモリーが2KBと小さく、基本機能しかプログラムできなかったことによる制限です。
VXOの周波数が受信周波数に対し、＋IFなのか、−IFなのか、また、BFOがLSBかUSBかなのかについては、プログラムで書き換える必要があります。
最初に設定すれば、後は使わない機能ではありますが、プログラムメモリ容量が足りなくて汎用性は失われています。
4種類のプログラムを用意して選択して書き込めば用は足りますが。


ISPでプログラム書き込み中の様子


回路図

7segLedFrequencyCounterIFShift071007.pdf
プログラム（PDF）