2018年05月06日

ダミーロードのSWR測定

以前、購入した3GHzまで使えるという中華製の5Wダミーロードを間違って50W印加してしまって一瞬のうちに成仏させてしまいました。
基本的には、QRPなので5Wのもので十分なのですが、保有のメーカー製リグは一応50W仕様なので、バンド切り替えで設定が50Wになっていると、このような事故を起こしてしまいます。
今後は、このようなトラブルを避けようと凝りもせずに中華製ダミーロードの50Wものを購入しました。
2500円くらいだったと思います。
これも一応3GHzまでの仕様になっています。
ハイパワー対応になっていると高い周波数までマッチングが取れているのか懸念され、気になっていました。
50MHzのTRXもとりあえずひと段落で、手持ちのダミーロードの周波数特性を見てみることにしました。
測定に使ったのは、先日購入していたリターンロスブリッジとスペアナです。

http://blog.toshnet.com/article/182328152.html

測定したダミーロードは、
@ 今回購入した中華製50Wダミーロード(〜3GHz)
A 手作りローパワーパワー計
B 手作りパワー計
(RF Termination from EMC Technology, Inc. 232-1051 30W、〜4GH、1.25:1)
C 手作りパワー計用ダミーロード
(1200MHzハンドブック掲載、1W)

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@ 今回購入した中華製50Wダミーロード(〜3GHz)
 1.2GHzで-23dB取れているのでVSWR<1.2
 3GHzは無理だが、1.2GHzだと使用可能
(測定方法にも問題はあるだろう)

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A 手作りローパワーパワー計
 430MHzで-8.4dBしか取れておらず、VSWR<2.25 
 144MHzまでしか使えない

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B 手作りパワー計(RF Termination from EMC Technology, Inc. 232-1051 30W、〜4GH、1.25:1)
 430MHzで-18.8dB、VSWR<1.26 
 とりあえず430MHzは使えそう

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C 手作りパワー計用ダミーロード
(1200MHzハンドブック掲載、1W)
 430MHzで-21.4dB、VSWR<1.19 
 一応検波回路実装しているのでローパワー用として使用可能であろう。
 1.2GHzでも-30dBは取れているので、1.2GHzでの使用可能と思われる。



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2018年04月30日

50MHz SSBトランシーバ3号機

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電池BOX部も搭載しました。(5/1追記)

電池BOX部は、中華製ケース(アルミの押し出し材)をアルミ用の小型鋸をボール盤で使用して必要な長さに切断しました。(結構リスキー)(5/1追記)

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非常に天気の良いゴールデンウィークです。
当局はコンテスにはほとんど参加しないのですが、ALL JAコンテストは50MHzをずっとワッチしておりました。
関東ではこのコンテストではコンテストバンド帯域一杯にOnAir局が広がり、50MHzってこんなにアクティブ局が多いんだと感心してしまいました。
自作中の50MHzトランシーバの受信テストにはちょうど良い機会だったと思ってます。
さて、1号機、2号機と試作機を作ってきた50MHzトランシーバですが、中華工場に依頼して基板を起こしてみました。ベースは2号機です。

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ケースも手ごろなものがなくて、中華製で使えそうなものを手配しました。
基板は慌てて頼んだので、部品面とはんだ面を間違えてしまい。シルクのない方に部品を挿入するという裏返しの組み立てになってしまいました。

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その他、色々と何か所か間違いもあったりして苦戦しましたが、何とか動作するところまで追い込むことができました。
ケースは、本当は電池を入れるだけの長さのが欲しかったのですが、30個以上でないと受けられないということだったので標準の100mmの長さのものをとりあえず入手しました。

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中華製V/UHFトランシーバとの比較
(2号機より少し小さくできた)

電池をどう実装するのか?これからですが、まあボチボチ仕上げてゆきたいと思います。
実機が先行して、回路図もままならない状況ですが、現状の写真だけアップしておきます。
イメージとしては、ピコ6のVXOをSi5351に変え、Ardinoマイコンで制御して表示にはOLEDを使用といった感じです。
基板は、HFから144MHzまで使えるかな!?と思っています。基板はあと6枚あるので、次にどの周波数を作るかな?と悩んでおります。
その前に、性能とソフトの詰めが必要ですが!

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2018年03月21日

50MHz SSBトランシーバ2号機

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桜の開花宣言が出たと思ったら、今日は雪が降りだしとても寒い
1日となりました。
このところ自作した50MHzのトランシーバで、ほぼ毎日ワッチを続けながら、結構50MHzもOnAir局も多く、休日には移動局も多いなと実感しているこの頃です。
先の1号機は、JG3ADQ永井OM設計のものをベースに10cm×10cm基板に入るか基板を書いて作ったものですが、FCZコイルを9個も使っており、結構コストがかかってしまいました。
50MHzのトランシーバは作ったことがなかったので、とりあえずどんなものか作ってみようと、大きさとか、最終形状とかも何も考えずに作ってしまったので、今度は、少しばかり自分なりのコンセプトを考えたものにしようと2号機を作ってみました。
考えたコンセプト
@ FCZコイルは使わずできるだけマイクロインダクタを使う
A ハンディタイプの形状を狙う(できればピコ6くらい)
B 入手しにくい部品は使わない
C 出力は1Wが欲しいが0.5Wでもいいかな!?
D 同じ基板でHF帯からできれば2mも対応できたらいいな?!

等です。
それで、とりあえず動くようになったのが写真のものです。
まだいくつかの問題もあり、十分に目的の性能が出ていませんが現状をご紹介します。(写真だけですが)

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ちょっと写真が暗いですが、表示、操作部です。1号機と同じように蛇の目基板に作りました。
1号機と違うのは、TRX部に局発などのクロックジェネレータが載らなかったのでこの基板に搭載しています。
マイコンは、5V、3.3Vのレギュレータも載っていて便利なのでArduinoNanoを使用しています。
表示には、今回は小型0.96”のOLEDを使用しました。
メインダイヤルは10Hzステップ、サブダイヤルは5KHzステップなど後の考え方は一緒です。
(要するにマイコンのソフトはそのまま流用)

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TRX部分です。写真で分かるようにFCZコイルは使用していません。その代わりトロイダルコイルを6個使用しています。T-25など小さいものを使用したので巻くのにちょっと難儀しました。
出力は1W足らずが目的なのでHF帯なら、出力のLPFなどもマイクロインダクタが使用できると考えています。
50MHzだとロスが大きいかな?ととりあえずトロイダルコアにしました。

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1号機との大きさの比較です。1号機は横型なので大きさの比較になっていませんが。

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中華製V/UHFハンディ(UV-5R)との比較です。ここまで小さくするにはチップ部品でないと無理でしょう。

バラモジには、NE612を使用しています。送受兼用にしてジェネレータ側で1個、トランスバータ側で1個です。
NE612の国内での調達は高価ですが、中国からの調達なら非常に安いです。
既に多くの612を所有しているのですが、今回さらに安いのを見つけたので購入してみました。
100個で1500円弱です。つまり、1個15円なのです。本物かどうか心配しましたが、大丈夫でした。

残っている課題はまだまだ多くあるのですが、一番問題は、何故か送信時に受信AFアンプへアンプIがあるのです。スピーカマイクの経路も検討が必要です。アース強化でだいぶましになったのですが。
出力は、0.3W程度しか出ていません。TX部のアンプの段間マッチングも検討が必要です。

1号機と違って、基板間をピンソケットで接続したのでリード線がほとんどありません(両面基板化すれば)。
性能が詰まったら、中華製基板化をしてピコシリーズのように作ってみたいと考えたりしています。
ボチボチですが。

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2018年03月04日

50MHzSSBトランシーバ

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だいぶ暖かくなってきましたが、同時に花粉が舞うようになり鼻水と目のかゆみに悩まされる季節に突入してしまいました。
一方Eスポも期待される季節です。
当局が参加しているQRPクラブでは、60周年記念でJP60という21MHzDSBトランシーバをキット化しましたが、早くも次へ向けて今度は50MHzのSSBトランシーバはどうだろうかという意見が出てきました。
まずは、このクラブのOMさんで自作機を沢山作られていうJG3ADQさんのトランシーバをベースにDDS化してみたらどうかという意見がでました。
今すぐキット化とかの話ではないですし、いきなり仕様を決める話ではないのですが、当局的には次の自作を何にしようかと思っていたところであり、50MHzは作ったことがなかったのでとりあえず勝手に作ってみました。
最終的な仕様を決めてスタートしたわけではなく、基板が安く作れる10cm×10cmのサイズにどの程度の回路が入るか、回路図も完成させずに基板設計から始めました。

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何とか、マイコンと表示、操作部以外の回路は入りました。本体側は片面基板でエッチングして、マイコン、表示、操作部は蛇の目基板に手配線して完成したのが最初の写真です。

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大量に安く購入したアクリルの端材があるので、透明ですがケースも作ってみました。
回路構成は、受信部がRF 2SK241 MIX 2SK241 IF 2SK241×2 復調 1N60×4 AF 2SC1815+NJM386、送信部は、MICamp 2SC1815、変調 SA612、MIX SA612、RFamp 2SK241、Drive 2SC2851、Final 2SC2851です。
IFのXTALフィルタは12.8MHzの7素子です。
DDSには、Si5351を使用しましたが、出力が方形波なのでフィルタリングして簡単に波形成形しました。
マイコンは、安直にArduinoNanoを使用しています。ATMega328をそのまま使用してもよいのですが、ボード上にレギュレータが入っており、12V入力で5Vと3.3Vを出力でき電源構成を簡略化できました。
表示には、1.3インチのOLEDを使用してみました。昨年作った430MHz FMTRXコンパクトアンテナアナライザでは0.96"のOLEDを使用しましたが、表示は非常に奇麗なのですが、当局的には字が小さすぎて見にくいので、1.3"のものがあることを知り、今回使ってみました。
周波数の可変には24インクリメントのロータリーエンコーダーを4倍カウントで1回転96ステップで使用しています。これでも1ステップ10Hzとしたので50MHz帯域をカバーするには4000回転以上回さなければならず実用的ではありません。
こうした場合よく使われるのが、スイッチを使用して1回転 1kHz/100Hz/10Hzとかステップ周波数を切り替える方式です。
しかし、この方式は意外と不便です。

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メインダイヤル

実際に50MHzのOnAir状況をしばらくワッチしていると、多くの局が50.195MHzとか50.200MHzとかの5KHzステップ運用されているのに気づきました。
そこで今回は、ロータリーエンコーダーをもう1個使用して5KHzステップで可変する周波数サブダイヤルを付加しました。実際に使ってみるとなかなか便利です。
更に、まだ機能組み込みをしていませんが、このサブダイヤルをスイッチで切り替えてRITとしても使えるようにしたいと考えています。
現時点、完成版にはなっていませんが、一応QSOできるレベルまで仕上がりました。
送信出力は、現時点12Vで0.8W程度です。最初、ファイナルに2SC1971を使用して1.2Wほど出ていたのですが、現在では入手も難しいですし、入手できても非常に高価です。それで出力は下がりますが(ちゃんとチューニングすればもっと出るかも)、1個30円で一応現在も入手できる2SC2851を使用しました。
そろそろ、総通の変更申請ラッシュも落ち着いたでしょうから(デジタルモードの変更は簡略化されたとの情報も公開されています)、この自作機の変更申請も出して正式運用できるようにしたいと思います。

ところで、今回2個使用したロータリーエンコーダーですが、一般的には90度位相のずれた2相パルス出力のものですが、モノによっては同じプログラム(当局が作ったもの)で動かないものがあり難儀したことがあります。

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両方ともALPS製

中身を開けてみたのが下の写真です。

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パルスを出す構造が違うのがよくわかります。
しかし、同じプログラムで動かない理由は、この構造ではありません。
ものによって、位相差が非常に小さいものがあるということがわかりました。仕様書に記載されていたので不良ではないのですが、当局はタイマー割込みで回転を見ているのでこの場合は読み落としが発生することがわかりました。先に紹介した430MHz FM TRXを作った時にこの症状に遭遇し、プログラムをハードウェア外部割込みに変えました。それでもチャタリングが多いらしく若干不満足感が残りました。
この手のロータリーエンコーダーの入手先は、秋月とか最近ではaitendo(難儀したものはここからの入手品)とかからが多いのですが、アマチュアでも入手できるようになったとは言え、まだまだ品種が限られており選択肢があまりありません。
その他通販もありますが、サーボ制御用の本格的なもの(1000パルスとか)であったり、非常に高価だったり、自作機に使えそうなものはそう多くありません。
そうした中で、今回見つけたのは「RSコンポーネンツ」です。
ここは企業向けだと思っていたのですが、意外に廉価なものから品揃えが豊富でした。
ロータリエンコーダはこちらから閲覧・購入可能です
勿論、手の届かない高価なものもありますが、1個114円のものから150種類くらいがありました。
しかもALPS製です。サイズや軸の長さなど廉価で多くの選択肢があります。
当局的にはALPS製は、タイマー割込みで問題が出たことはありませんので安心して使えます。
他の部品はまだよく見ていないのですが、意外と使える通販の一つかと思いました。
最近の製品は、マイコンで制御されていてロータリーエンコーダーの使用機会が増えてきていると感じていますので、価格と選択肢は重要なポイントだと思っています。

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2018年02月12日

1.2GHz GPアンテナ

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1.2GHzに対応できるRLBの導入に気をよくして、次のアンテナを作ってみました。
部屋に転がっていたCD(DVD、BDも同じ)の円盤を見ていたら1.2GHzのGPの円盤に使えるのではないかと思ったからです。
CDの直径は12cmです。1/2λよりちょっと長くてラジアルとして使えそうです。
CDの円盤に糊付きの銅箔シートを貼って、真ん中の穴にBNCの角座を取り付けて、心線にはラジエータとして56mmになるように3mmの銅パイプを切ってはんだ付けしました。
写真のような順番で作りました。作業時間は30分くらいです。

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銅箔シートを貼った状態

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真ん中の穴にBNCの角座を取り付け

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RLBで共振点を調整 反射波は-20dBを超えている

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測定の様子

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ハンディトランシーバに取り付けた様子

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最初の写真のRLBでの測定値(1/4λに1/2λを足してハイゲインになるようにしてみた)

1.2GHzのアンテナは小型で室内でも調整ができ意外と面白いと思いました。

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2018年02月04日

1.2GHz RLB

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1.2GHz対応の周波数カウンタの次はSWRを測定するためのリターンロスブリッジ(RLB)です。
実は、だいぶ以前430MHzのアンテナのSWRを測定するためにRLBの自作をしていました。

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サイト検索でRLBの自作サイトを調べると、100MHzくらいまでは比較的容易に作ることができるのですが(当局自作のアンテナアナライザも基本は同じ)、それ以上、430MHzとか1.2GHzで性能を得ようとすると相当なノウハウと努力が必要なことが記載されており、その時作ったものも430MHzでなんとか使えるかな?レベルのものでした。
今回、1.2GHzのSWRを測るためにSWR計もしくはRLBをどうしようかと、これまたネット検索していたら、格安のRLBを見つけました。
最初の写真のものです。送料込みで1500円しません。一応3GHzまで対応となっており、データも表示されていました。流石に3GHzで13dBほどしかありませんが、目的の1.2GHzでは20dB以上あります。
1500円ならだめでもいいやと購入してました。
結果として、とりあえず使えそうです。

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DUT(入力)オープン時の特性(1MHz〜3GHz)
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手持ち50Ωダミーロード接続時の特性
(何故か1.2Hz付近でディップが)
基準となるダミーロードはHP製 HP 909F

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50MHz、144MHz、435Mzマルチバンドホイップを測定した特性

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1.2GHzホイップを測定した特性

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今回自作した1.2GHz 8エレ八木アンテナを測定した特性

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1.2GHz 8エレ八木アンテナ

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測定の様子

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2018年01月20日

1.2GHz対応プリスケーラ

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1.2GHzに興味を持っていたのはもう40年位も前のことでしたが、残念なことに現在に至ってもOnAirしたことはありません。
2013年頃でしたか、二次用途のアマチュア無線用としては更に使用が制限されることになったようです。
最近ではメーカー製の製品もほとんどなくて運用されている局長さんも少ないようです。

そうした中で、昨年、唯一現行販売されている1.2GHz用のRigを購入され、運用に立ち会う機会があり、自作されたアンテナの小型さと、工夫が脳裏に焼き付いて気になっていました。
しかし、考えてみたら周波数を測定するカウンタも持っていません。
周波数精度病にかかった時に、HPの53131を仕入れたのですが本体のみで225MHzまでしか測定できません。
Optionボードを購入すればGHz帯も測定できるのですが、中華製の互換ボードでも8000円ほどしますし、手持ちで死蔵しているプリスケーラ(MB506)を使って作ってみることにしました。
最初の写真は、組み込んで測定している様子を写したものです。

互換ボードの写真を見るとプリスケーラの前段に広帯域ICが3段構成になっているようですが、MB506の入力感度もそれなりにあるようなので、前段アンプなしでやってみることにしました。
基板化してもよかったのですが、簡単な回路なのでPカッターで削って作りました。

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調整個所もありませんし、作って組み込んで一発で動作しました。

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プリスケーラの分周比は1/128ですが、53131の入力選択は「3」が選択でき、表示も分周比を含めたものとなっており、直読ができます。
とりあえず保有周波数カウンタが更に高機能になりました。
因みに、430MH、144MHzも測ってみましたが、問題なく測定できました。

プリスケーラ53131.BMP


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2017年12月31日

今年もお世話になりました。

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今年も12月31日の日は暮れてあと数時間で2017年とはお別れです。
部品を買い集めて整理もせず、完成もしないで次の製作を始めたり、相変わらず気の多い一年でした。
シャックの机の上は何がどこにあるかわからないくらいに散らかしっぱなしでしたが、年末ぐらいと整理整頓を始め、何とか机の上だけは使えるようになりました。
QSOのほうは、11月にパソコンのデータがすべていなくなり、昨年から開始したJA6IRKコールでのJT65、FT8のQSOデータが飛んでしまってOnAirのほうもやる気がなくなってQRT状態でした。
幸いにも、JT65の国内QSO分はQSLカードを全て送った後だったので良かったのですが、海外分は8月分までは送付済、9月、10月分のカードがなくなって追加注文をしたところでデータが飛んだので未送付状態です。
FT8は、9月からQSOを開始し、11月分までがすべてなくなりました。
幸いにもOMさんからの助言で、eQSLにデータをアップしてあったのをダウンロードしてQSOの履歴だけは復活することができました。
残りのカードの送付はボチボチやりたいと思います。
机の上以外の掃除はまだまだかかりそうです。
このまま年を越すのもと思い、ブログを書き始めました。
パソコンのほうは、少し(とはいっても5年くらい前のモデル)古いモデルを手に入れアプリを一からインストールしなおして、何とかJT65、FT8の運用ができるようになりました。
運用開始してびっくりしたのは、この2か月間で運用される局長さんがものすごく増えていることです。
CQ誌などで特集されていたこともあるんでしょうね!
古いといっても一応第3世代のCorei5搭載機種なので大丈夫と思っていたのですが、OnAirの局が多すぎで出コードが間に合いません。最新式のPCだとどうなんだろうと思ってしまいます。
QSOの勘も忘れてしまっていたのですが、昨日からボチボチと7MHzの国内で10数局の局長さんと、7、14MHでは海外の局長さんと20局ほどQSOさせていただきました。
アフリカも聞こえていたんですがゲットならず、WAC完成とはいきませんでしたが、残りの大陸はQSOできました。
流石、FT8です。

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最近は3.5MHzもにぎやかだという噂を聞いて、窓から突き出したホイップアンテナを3.5MHzも出れるように、コイルを巻きなおして何とか調整できました。釣り竿が3.5mですので、3.5から21MHzまでの6バンドをコイルのタップをワニ口でつかんで運用が可能です。
ただし、18MHは21MHzに近いせいかなかなか共振点が定まらず、今のところSWR2くらいから下がってくれていません。(前はそんなことなかったのですが)
1.9MHzは、以前実験的にやった3.5MHzのヒゲに10mほど垂直に付け足してスティルス型でそのうちやってみようかと思っています。
アンテナの調整は、以前作った小型アンテナアナライザーの基板も中華基板メーカーにオーダーして作った「TinyAntennaAnalyzer」を使って行いました。何とか使えそうです。

http://blog.toshnet.com/article/180946288.html

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小型なのと、電池が持つので使いやすいです。また、今回は、バンドモードに加え、スキャンモードを帯域毎に分けたモードも用意したので便利でした。

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年が明けたら、また運用開始したいと思います。
2018年もよろしくお願いいたします。


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2017年12月24日

AD9834基板

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クリスマスイブを迎え、今年も残り少なくなりました。
今年後半は、FUSIONやELECROWを使って、PCBEで書いた基板の製作をやっていました。
と、言っても10月の末ころに纏めて発注してみただけですが。
そのうちの一つが、アナデバのDDS AD9834を実装する基板です。
中華製のAD9850を使った基板が安く手に入った頃は、結構話題になっていましたが、最近では1000円以上していて話題も少なくなりました。
この基板はそれなりに使いやすく、当局もアンテナナライザーやAirBandRXなどいくつか実用品を作ったのですが、問題は消費電流が多いことでした。
それと比較して、AD9834は消費電流も少なく、2000年の前半の当局の自作Rigはほとんどこれを使っていました。
中華製のAD9850基板が安く売りだされて話題になってから、当局も使うことがなくなっていたのですが、こと日に入ってAD9834を安く入手できたので、基板を作ってみることにしました。
しかも、いつもお世話になっているTTT 加藤OM殿の実験で115MHzくらいまでオーバークロックできるということで、100MHzのOSCを入手してこれを搭載し、30MHzくらいまで使えるようにしてみました。
Pin配列は、中華製AD9850基板と同じにし、入れ替えを簡単にできるようにしました。
しかし、残念なのはAD9850とAD9834は制御仕様が違うので制御プログラムは変える必要があります。
基板は、10cm×10cm 10枚で500円ちょっとです。(送料入れれば2500円ほどかかりますが)

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1枚で12枚取れる設計となったので、120枚分のAD9834基板が作れることになります。
こんなにあってもしょうがないので、先日のQRP忘年会で3枚100円で頒布させていただきました。
(売り上げはクラブへの寄付です)

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今日は、その基板に実際に実装した様子の紹介です。

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AD9850基板(右側)との比較です。

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10MHzの出力信号です。

これで何を作るかは、これから考えます。(いつになるやら)

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2017年11月04日

430MHz FM TRX

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先月のQRP懇親会で中華製のV/UHF FMトランシーバモジュールなるものを紹介いただきました。
早速検索してみたが、何種類かが2,3年前から販売されているようでした。
とりあえずVHF用というのが757円と安かったので購入することにしました。UHF用は1500円弱と若干高かったのですが、何事も勉強とこれも購入しました。

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中華製のハンディトランシーバが2,3000円で購入できるご時世に、こんなものを買って意味があるのか、ないのか、わかりませんが単に技術的興味が優先してしまい購入に至った次第です。
SR_FRS1WV、SR_FRS_1WUという製品です。これは、ebayでしか購入できませんでした。DRA818というのもあります。もっと検索を続けたら、SA818というのもありました。
これらは、どれを見ても同じ形状で、同じピン配置になっています。
少ない情報ですが、制御仕様を見ると、制御できる内容が少しずつ違うようです。
このあたりでメーカー差を出しているのかもしれません。未チェックなのでわかりませんが。

モジュールの中身の詳細を知りたかったのですが、残念ながら未だ見つけ切れていません。
(ブロック図はあったのですが)
仕様書と、簡単な制御仕様は見つけられた(中国語でしたが!)のでとりあえず実験はできるだろうと思って到着を気長に待っていました。
どうせ一か月くらいはかかるだろうと思っていたのですが、なんとUHF版が10日ほどで到着しました。
手元に来てしまうと、他のことは放り出して早速検討を開始しました。
まず、制御です。マイコン制御できなければ動かすことができません。
蛇の目基板で変換基板を作って、まずPCのターミナルソフトで通信実験をしました。
このモジュールは、今は懐かしいATコマンドで制御する仕様になっているのです。したがって、ターミナルソフトで簡単に実験ができました。コマンドを送ると返事が返ってくることを確認した後、今度はマイコンで制御を試してみました。とりあえず、動いてそうだったので、TRXとしての評価基板を蛇の目基板で作りました。
430MHzのTRXが蛇の目基板で作れるのか?ということですが、このモジュールは、AFアンプ以外は全てモジュールの中に構成されているので、高周波的難しさはないのです(LPFは外付け必要ですが)。
実験基板と言っても、せっかく作るなら使えるようにと思い小型に作ってみました。
制御とAFアンプのみなので配線は0.5mmのポリウレタン線で行いました。

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とりあえずそれらしく動き出したので、回路図を作って、パターン図を描いてみました。
これまでは、自分でエッチングしていたのですが、小型に作るには2層基板でないと難しいのと、0.3mmのパターンも引きたかったので、初めての試みですが中国の基板屋さんに頼んでみることにしました。
基板屋さんとのやり取りは色々ありましたが、この基板はELECROWに頼みました。10/26に注文して、なんと昨日完成した基板が到着しました。早いです。

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早速、組み立てを行い、ケースも加工してそれらしく組み立ててみました。電池は、デジカメで使用されているNP-50タイプの互換電池(3.7V 1200mAh:600円程度)を使用しました。
充電基板は、中華製の基板で50円ほどで売っているものを使っています。これで本体のみで使用できます。

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aitendoでも売っている中華製2bandTRXと比較してみました。1bandで機能もシンプルですが小さくできたと自己満足しています。

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残念ながら、まだ申請できていませんので正式に電波は出せませんが、ダミーでのテストではそれなりの電波は出ているようです。LPFももう少し検討が必要かと思っています。
受信の方は若干ハム状のノイズが聞こえますが、中華製TRXで聞こえる電波はきちんと聞こえています。
中華製TRXはモジュールではないのですが、使用しているICなどブロック構成は全く同じですので、性能的にはほぼ同じでしょう!

今月号のCQ誌にこの手のモジュールを使用したPicoAPRS機が掲載されていて、モジュールの形名のみで保証認定が取れたと書いてあったので、そのうち申請してみましょう!






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2017年10月21日

アンテナアナライザー

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アンテナアナライザーは、ArduinoとAD9850を使用した中華製DDSをベースにしたK6BEZ OMの製作されたものが色々展開され、安価でシンプルなものが色々披露されていますが、当局も例にもれず、カラーTFT液晶とタッチパネルを組み合わせたものを製作し活用してきました。
http://blog.toshnet.com/article/175736831.html
これを活用した6Band超短縮アンテナの製作などは既にご紹介した通りです。
http://blog.toshnet.com/article/176304743.html
http://blog.toshnet.com/article/176502907.html

その後、さらに小型のものでとOLEDとSi5351を使用したものも作ったりしていました。
http://blog.toshnet.com/article/180946288.html

先日、大阪のOMさんから、自分も作りたいのでソフトを譲ってもらえないかということで申し入れをいただき、完成版ではないので自己責任で!ということで送らさせていただきました。
そしたら、なんと、あっと今に基板化され、基板を送っていただきました。それにレーザー加工したアクリルケース(UV印刷までされたもの)まで作られました。

基板を作っていただいたJG3PUP OM局のBLOGはここです。
http://pup.doorblog.jp/archives/50924441.html#comments

最初の写真は、それを組み立てたものです。当局のは、電池充電用のICの手持ちがなかったので、手持ちの充電基板を組み合わせて組み立てています。

当局の駄作ですが、活用いただいて大変うれしく思っております。
ありがとうございました。

下の写真は、これまでの3台を並べてみたものです。

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2017年09月10日

小型アンテナアナライザー

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先日アンテナアナライザーのソフト拡張行ってだいぶ使い勝手がよくなっていましたが、ebayで売っているというSi5351を使った超小型のアナライザがあるとのことで見せていただき、興味が沸いて作ってみることにしました。

http://blog.toshnet.com/article/180676102.html
今まで作って使用してきたアナライザ

Si5351を使ったアンテナナライザーの事例はたまに見かけるのですが、性能など詳細がよくわかりません。
150MHzくらいまでは信号が出せるが魅力なのですが、信号が方形波ですので高調波を多く含んでおり何らかの影響がありそうで手を付けないままになっていました。やってみて考えようと。

どうせ作るなら、信号源をSi5351に変えるだけでなく、折角、低消費電流の信号源(AD9850モジュールは100mA以上:Si5351は数mA)を使うので、表示などにも低消費電流タイプを使うなど、より少ない消費電流と小型化を狙ってみました。

表示装置は、ちょっと見ずらいかも(老眼で)と思いながら、自発光で少しはましだろうと0.96"のOLEDを使用しました。この表示器はI2C制御でポートを食わない(2本と電源アースの4本のみ)のと、パターンが楽です。
また、3.3V動作で、Si5351も3.3V動作なので、マイコンも3.3V動作させ、電源としては乾電池2,3本、または3.7Vの小型のリチウムポリマー電池が使用できないかを期待しました。
結果的には、正確に測っていませんが消費電流は20mA以下になっており、動作も乾電池2個でも十分動作していました。
最終的には、800mAの小型(薄型)リチウムポリマー電池を充電基板とともに実装しました。800mAだと計算上はつけっぱなしで40時間以上動作することになりますが、実測していません。

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出来上がったアナライザの新旧比較

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ソフトは拡張版のバンド選択機能も搭載しました

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部品実装した基板表面です

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ケースに実装した基板裏面です。充電地、充電基板も裏蓋に実装しています。
8cm×5cm×2.5cmの手持ちのタカチのケースに偶然にもピッタリ入りました。

苦労したのは、ソフトのリダクションです。特にOLEDのライブラリーはいくつかあったのですが、使用されているLSIの機能からか、OLEDの特徴なのか、ページごとに書き込みをする方式となっているようなのと、そのためのバッファでメモリエリアを使用しているようで、ライブラリの大きいのに加えて、RAMエリアも大幅に不足するという事態が発生しました。Si5351のライブラリの大きいのも手伝っています。
旧タイプのTFT液晶(タッチパネル付き)では気にもしなかったことで悩むことになりました。
変数の使い方やら、サブルーチンの工夫やら色々やってみて、何とか使えそうなレベルで実装できています。

さて、肝心の信号源であるSi5351の方形波の影響ですが、共振SWRに大きく影響することが判明しました。
事前に冷静に考えればわかることですが、方形波には高調波が含まれており、3倍が1/3、5倍が1/5、7倍が1/7.....の大きさの成分の合成で構成されています。
つまり主信号しか含まない正弦波の場合、主信号の反射波のみがSWRに影響しますが、方形波の場合、各高調波の信号周波数での反射波が足し算?となってSWRの反射波に影響してきます。
負荷として抵抗を使用した場合、どの周波数でも負荷インピーダンスは一定ですから、正弦波でも方形波でもSWRの値には影響は少ないのですが(足し算だとSWRが1以外の場合高いほど影響が出るはずだが)、アンテナなどの共振負荷の場合、例えば7MHzでSWR1のアンテナで、3倍の21MHzだとSWRはおそらく10以上、5倍だともっとそれ以上、つまり殆ど全反射に近い値となります。
方形波が完全な方形波の場合、7MHzでSWR1でも3倍波が1/3(-10dB)で全反射、7倍が1/5(-14dB)で全反射となり、足し算するとSWR3以上になります。
7MHzで共振させた疑似負荷を測定したときの値と同じような結果が得られましたので、こんなイメージかな?と思っています。(測定SWRが3より下がらない:DDS使用の旧タイプの場合1.5以下)
考え方が間違っていたらご指摘ください。
周波数が高くなると、信号源の方形波が崩れてくるので、高調波成分が少なくなるせいか、SWRの違いは小さくなる傾向にあります。
結果としては、共振点は読めるが低い周波数ほどSWRは正確な値とならないということになります。
実際のアンテナでの違いは少し小さくなる傾向でした。
比較の写真では14MHzを測っていますが、1.5(旧)と1.7(新)と似たような値となっています。
このあたりの値はいずれにせよ正確ではありません。

という結果となった、小型アンテナアナライザーですが、共振点は見れるので、実際の使用にあたっては手のひらに余裕で入る大きさと、電池寿命が長いという点でそれなりの使い勝手のあるものとして使えるのではないかと思っています。
値にこだわる方はメーカー製を購入されることをお勧めします。
因みに、一番高い部品は、リチウムポリマー電池の1300円でした。600mAのものだと1000円程度です。
大きさにこだわらず若干大きいケースを使えば乾電池でも動作が可能です。
電池を除けば、全部で2000円もかかりませんでした。
中華製DDSも最近は1000円以下で買えなくなっているので、秋月で完成基板が500円で買えるSi5351を使った小物としてはこんなものでしょうか!?


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2017年08月16日

アンテナアナライザーS/W拡張

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とりあえず動くアンテナアナライザーを記載してから1年以上が経過してしまいました。
とりあえずの作品でしたが結構活躍してくれて、6Band超短縮ホイップなどの製作に大活躍でした。

http://blog.toshnet.com/article/175736831.html#comment

http://blog.toshnet.com/article/176304743.html

http://blog.toshnet.com/article/176502907.html

とりあえずというのは、周波数スイープをするのに、スタート周波数とストップ周波数をそれぞれアップダウンスイッチで設定するという、考え方はシンプルですが、使いだすとバンド毎にいちいち設定しなければならず不便なところもありました。
最初から構想はあったのですが、バンド毎に中心周波数とスパンを選べるようにしたいと思い、重い腰を上げて作ってみました。
元々書きなぐりのソフトで1年もたっていたのですっかり忘れてしまって難儀しましたが、何とか所望のものに近いものが出来上がりました。

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電源ON時の初期画面です。

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これまでのワイドスキャンです。ダイヤモンド製のHVF5の7MHzと21MHzを1〜30MHz帯域でスイープした様子です。

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下側のボタンでスタートとストップ周波数を変えて4〜25MHzでスキャンした様子です。
これまでは、このボタンでいちいち周波数範囲を設定していました。
しかし、ある程度バンド内に追い込みができるとダイレクトにバンド設定をしたくなります。

そこで今回拡張したのは「Band Scan」という機能です。右側の「Band Scan」のボタンを押してこの機能を選択します。

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「Band Scan」ボタンを押したときのバンド選択画面です。この画面で測定したいバンド周波数を選択します。
コノアナライザーが測れるおおよその上限周波数は30MHzですが、将来の拡張を考えて50、144MHzボタンも用意してあります。

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21MHzを選んだ時の画面です。スパンの初期値は、センター周波数から両サイドに0.5MHzです。
この画面では、センター周波数を21.15MHzに設定してあります。センター周波数は50KHz(0.05MHz)ステップで上下できます。

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スパンを1MHzにした時の画面です。

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スパンを200KHz(0.2MHz)にした時の画面です。

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スパンを100KHz(0.1MHz)にした時の画面です。

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7MHzでセンター周波数を7.00MHz、スパンを1MHzにした時の画面です。

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スパンを0.5MHzにした時の画面です。

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センター周波数を7.05MHz、スパンを100KHzにした時の画面です。21MHzと比較すると帯域が狭くなっているのがよくわかります。

共振周波数からずれたところの波形が乱れていますが、現時点でその原因は追究していません。
必要なのは共振周波数だからです。そのうち検討したいと思います。
測定されるSWRの値も同様です。SWR計とほぼ同じような値ですが、絶対値は問題としません。
センター周波数のステップは50KHzですので共振点をピタリ中心におけませんが、上部にSWRの最下点の値と周波数を表示するようにしましたので、これで実用的だと思ってます。
これで、今までよりだいぶ使いやすくなりました。
次の拡張候補は、測定したスイープポイント(80点あります)をメモリに蓄え、シリアルでPCに吐き出す機能かな?!とか思ってますがいつになることやら!

<蛇足>
このアナライザは、信号源として中華製DDS(AD9850)を使っています。
クロックが125MHzですので50MHzくらいまでは信号が出せると思い、50MHzを測定してみました。

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信号が乱れていますが、おおよその共振点は見ることができました。おまけですね!



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2017年08月11日

自作機でJT65運用!

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雨の降らない梅雨が終わり、梅雨明け宣言以降ゲリラ豪雨だったりしている変な夏ですが、お盆休みに突入しました。
と、同時に今年のハムフェアの自作品コンテストに出品していた自作機が選外の結果で帰ってきました。
最近はやりのJT65を自作機で、しかもSSB機でなく送信部はCW機並みのシンプルな構成で実現したものです。
送信部がシンプルなら受信部もと、10年以上前に使って自作したことがある狭帯域FM用IC(要するにV/UHFFMTRX用IC)を使用したものにしました。
アイデアは良かったと思ったのですが、時間が足らず最後は十分な追い込みができませんでした。
それが選外となってしまったのでしょう!
評価基準が公表されていませんので、詳細は分かりませんがそのように理解しています。
まさか、動作しなかったなんてことはないだろうと早速動作試験をしてみました。
昨晩、そして本日と7MHz国内運用で1Day AJDをWorkedできました。問題なく動作はしており原因はそれ以外のようです。
国内だと5Wあればほとんど大丈夫ですね! レポートが -1dB だったりして1Wでも取れるところはとれそうです。

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自作機は7/10MHの2バンド仕様です。これが詰めが甘くなった要因だと思っています。

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送信部のフィルタは7/10MHzの切り替えなしとしました。10MHzが何とか減衰型の範囲内に収まってます。

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7MHzは極を設け、2次高調波の減衰が大きくなるように設計しました。

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受信部のIFフィルタは、JA9TTT加藤OM考案の世羅多フィルタをSSB並みに帯域を広げた設計で使用しました。

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-60dB帯域幅は約12KHzくらいでしょうか。

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ケースの中身です。
PCとのインターフェースは内蔵し、絶縁トランスも入れています。PTT制御用の232CI/Fも内蔵し、フォトカプラで絶縁してあります。

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一応保証認定も申請し、正式に運用ができるように設備追加してあります。

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表示部は、128×128ドットのカラー液晶を使用し見栄えもそれなりに良くなるようにしました。

jt657mhz.jpg
この5W機での飛びの状況です。PSKRの画面コピーです。北米、フィリピン、オーストラリアまで飛んでいる様子が見れます。実際のQSOは、提出前の短い時間でしたが北米とQSOできました。
国内は、5WでオールエリアとQSO可能でした。(今回 1DayAJD Workedしました)

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アンテナは窓から突き出した3mのホイップアンテナです。

この自作機でどこまでDXがやれるか、しばらく頑張ってみたいと思います。

肝心の送品部の機能ですが、下記のブロック図で示されるように、PCからのJT65の音声信号をマイコンで周波数カウントし、信号発生器であるSi5351の周波数を直接制御してJT65のFSK信号を発生させています。
これにより、パワーアンプはCWと同じシンプルなものが使用できます。
将来的にはE級アンプでの高効率化も可能であると思っています。

SDMTRXブロック図.jpg

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2017年07月02日

最近のDX

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先週の日曜日にアンテナを新調しました。
と、言ってもこれまでと同じ短縮型のホイップアンテナです。
これまでと違うのは、長さを1mほど伸ばしました。
これまではグラスファイバ製の2.5mの釣竿を使用していましたが、今回は3.5mのものをしました。
21MHzや18MHzあたりだと短縮率が小さく、21MHzのコイルは2回巻きしかありません。
少しでも長いほうが飛ぶだろうという期待です。
写真がそのアンテナですが、この写りでは今までのとあまり違いませんね!
肝心の飛びですが、この一週間のコンディションも手伝って18MHzでインド、中東、アフリカ、欧州とニューエンティティをだいぶ稼ぐことができました。
特にインドはこれまで一度もQSOできたことがなかったのでとても嬉しいQSOでした。
JT65での運用です。今日の夜も期待したいところです。

主なニューエンティティです。(QSO順)
A92AA:バーレーン
5Z4/DL2RMC:ケニア
VU2ABS:インド
TR8CA:ガボン
A45XR:オマーン
TF5B:アイスランド
EI7HDB:アイルランド

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2017年02月19日

4$ GPSモジュール

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1月の末(20日過ぎ)に頼んでおいたAliexpressからの注文品がボチボチ届いてます。
間に合うと思ったのですが、中国の旧正月休みには間に合わず、正月明けから出荷が始まりました。
そのうちの一つが4$で買えたGPSモジュールです。
これまでGPSDOなどで使ってきたNEO-6Mを使用したモジュールで、これまではAitendoで¥1980(今は¥2980?)とそれなりの値段の物を使用していました。
Aliexpressで売っているのも知ってはいたのですが、それほど安くはありませんでした。
今年に入ってAMAZONで1000円くらいで売っているとの情報で、直接調達したらもっと安いのではないかと調べたら、ありました。
僅か、4$です。一応アンテナもついています。しかも、PPS(パルス出力)を取り出す端子までついています。
これまではLEDのところから引き出して(改造)いましたから、改造の必要がないのはとても便利です。
これが500円足らずですから、言うことなしです。
と、言いたかったのですが、2個購入して2個とも動きません。
しかも、2個の症状が違います。
1個は、NMEAの信号は出ているようでシリアルデータが読めます。しかし、衛星を捕捉してくれません。
もう1個は、うんともすんとも言ってくれませんでした。
前者は、アンテナ端子に電圧がかかっているかテスターで調べたら、0Vでした。
ついている部品は少ないので、アンテナ周りのチップ部品のはんだをこてを当てて付け直したら、電圧が出て衛星が捕捉できるようになりました。
もう1個もはんだ付け不良だろうと、GPSモジュールのはんだを同様にこてを当てて付け直したら、こちらもちゃんと動くようになりました。

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ピンぼけですが、モジュールの端子のはんだが浮いています。

U-BLOXのアプリでちゃんと制御できるので、モジュールは本物で一応動作品だったようです。
安物買いの銭失いになるところでしたが、手間はかかったものの、4$GPSモジュール何とか使えるようになりました。
何に使うかまだ決めていませんが。

posted by ja6irk at 23:19| Comment(4) | TrackBack(0) | QRP-HomeBrew

2017年02月11日

CNCフライス その後2

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全国的には大雪の被害が出ているようですが、東京は昨日降っていたものの、比較的穏やかな天気です。
今回は、既製品のケースに加工をしてみました。
確か、タカチのプラスチックケースです。
入れるものは、アリババで調達した中華製半導体テスターです。
このテスターは安いのにすぐれもので、ダイオード、TR、FET等を自動で検出して、hfeやVf、FETの場合入力容量やゲートのスレッシュ電圧なども表示してくれます。
グラフィックLCDで回路図でピンを表示してくれるところなどもなかなかの使い勝手です。
購入したものは完成基板のみですので、今後も使っていくためにはケースに入れておく必要があります。
しかし、LCDの窓加工や、スイッチなどの位置合わせはいつも苦労するところなのですが、そこは導入したCNCを活用すれば楽にできるはずです。元々、こうした加工が目的で導入した経緯があるので、やっと目的の物を加工するところまでたどり着いたということです。
CADは、ARCADを使用しました。
前回はDXFファイルで出力して苦労したのですが、よく見るとJWWファイルでの出力もできるようになっており、それを利用しました。今回は特に不都合な点はありませんでした。
現物を金尺で測って作図したのですが、結果的にはこれが今後の課題かな?!というところです。
使用したケースは、この基板を入れるには2倍くらい大きいのですが、自作した測定器や信号源など、ほとんどこの大きさのケースを使用して大きさを標準化しています。
購入したこの基板で改造を加えたのは、テスト端子です。
元々は、14PinのTEXTOOLがついていたのですが、使い勝手が悪いので、3Pinのテスト用ソケットに交換して実装しています。

加工中の写真、加工後の写真、完成した写真を掲載します。

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写真をよく見ると、プッシュスイッチの左側に筋状の傷が見えると思います。
実は、加工後の移動時のビットの上げ方の指示が少なすぎて、引きずってしまったのです
今後のこの辺りのパラメータの設定を変えないとNGだということが分かりました。
また、よく見ると、液晶がかエースの中央にありません(左右方向)。
テスト端子も、穴位置で右側に寄っています。
この辺りが、金尺での実測精度の影響です。
ケースの絶対原点をどこにするかも、もう少し工夫が必要かと思っています。
しかし、これまでよりも圧倒的に楽に、綺麗にケース加工ができました。
ケース加工が面倒でなかなか完成品まで仕上がらなかった自作品も少しは増えそうな気がしてみました。
posted by ja6irk at 19:18| Comment(4) | TrackBack(0) | QRP-HomeBrew

2017年01月21日

CNCフライス その後

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今日は、晴れてはいるのですが風が強くて寒いです。
JT65は毎週運用しようとは思っているのですが、コンディションもすぐれず5Wとホイップではなかなか拾ってもらえません。

さて、年末に導入した廉価版中華製CNCフライスですが、少しずつ勉強しながら進めています。
大きな問題として2つあって一つずつ解決に向かって進めています。

問題の一つが、エンドミルの芯ブレです。1mmのミルだと2mmくらいに広がるほど芯ブレしていました。
入荷し、組み立てたとき見ただけで芯ブレしそうだと思ったのですが、その通りでした。
これでもブレ分を考慮してカットすれば何とか使えるのですが、基板の製作には無理があります。
原因は、ミルを取り付けるチャックにあることは見ただけで分かっていました。
モーター側に軸も、ミル側の軸も芋ねじで締めるタイプでしたの締め方で変わってしまうのです。
ちゃんとした(?)フライスのスピンドルモーターには、コレットチャックといういかにも芯が出そうなものが使用されています。
モノタロウやアマゾン、ALIEXPRESSなど色々探していたのですが、見つかるものは殆どがモーター軸6.3mmのもので、当局が購入したものについているモーター軸は5mmで合うものが見つかりませんでした。
スピンドルごと購入して交換することも考えましたが、今度はモーターを取り付ける部分の径が違っています。
廉価版というのはこういうところでケチっているのだと感じた次第です。
とは言え、と悩みながら色々検索を続け、ついに見つけました。
モーター軸5mmのコレットチャックです。

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3mmから6mmまでつかめるコレット6種と合わせて2000円ほどでした。

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勿論中華製です。日本製だともしあったとしても10倍以上の値段だと思います。
早速注文して、今回は10日もかからず送ってきました。
下の写真は、購入したコレットチャックとコレット、そして、フライスに取り付けた様子です。
実力のほどは、完璧です。1.5mmのミルで殆ど1.5mmの溝が彫れました。

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もう一つの、問題はCADを使えないことです。
CADが使えないと作りたいものが作れません。
一般的には、JWCADがフリーでかつ相当利用されているようで気にはしていたのですが、当局的には使い勝手が合わず使っていませんでした。
そうした中でCQ誌で紹介されたARCADを触ってみた時、こちらの方が使いやすそうだなという印象を持っていました。
と、いうことでARCADを使ってみました。
目的は、KX3の液晶ベゼルの作成です。
最近殆ど使っていないRigなのですが、以前、物を落として割れ目が入っていて何とか作りたいと思っていたからです。

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プラスティックの平板ですし、形状も比較的シンプルなので入門編としては適当な課題と判断しました。
割れ目の入った現物の寸法を測り、試行錯誤しながらなんとか作図は完了しました。
フライスを動かす、Gコードに変換するソフトはNCVCというものを使用しました。
このGコードを使用して試し切りをやってみましたが、外形は作図どおりになったものの穴を空けてくれません。色々やってみましたがだめです。
穴だけの図面を書いてやってみてもダメで、やはりNCVC推奨のJWCADでないとだめかと、JWCADをインストールしてやり始めましたが、やはり感覚的には全く使えず、悩んだ挙句、ARCADで書いた図面のDXFファイルをJWCADで読んで、JWCADのJWWファイルで保存して、これをNCVCでGコード変換したら、なんとうまくいきました。
角の面取りはなくなっていましたが、穴はきれいに開けてくれました。

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と、言うことで前置きが長くなりましたが、目的のKX3の交換パネルが完成し、付け替えました。
まだ試験レベルですので、材料は手持ちのプラバンを使用しています。若干BLUEの透明板ですが、結構いい感じに仕上がったと自己満足しています。
とりあえずの実用品第一号の完成報告です。



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2016年12月31日

今年最後の製作

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早いものです。もう今年も最終日になってしまいました。
11月からは、JT65の運用が中心になっていました。
当初は、それなりにコンディションも良かったのですが、このところDXだけでなく国内もあまり良くありません。
しかし、JT65のQRPで世界中とQSOできる魅力は素晴らしいと思います。
最近では人気のモードになったようで、OnAirする局が多くパイルアップがきつくてQRPだとなかなかとってくれないことが多くなっていますが。

さて、今年最後の製作物は電子機器ではなく機械加工品です。
もう何年も前から興味を持っていたCNCフライス盤ですが、11月に入ってマイコン関係だったかサイト検索している時に思いかけず見つけた、安価で、USB接続のCNCフライスの記事に当たってしまって、1週間ほど色々調べて、悩みましたが買ってしまいました。
本体だけでも良かったのですが、サイトの情報を参考に最近はやりのレーザー加工もできるようにと2500mWのレーザー付きのものにしました。

https://www.aliexpress.com/item/CNC-engraving-machine-diy-cnc-2535-aluminum-frame-aluminum-tops-new-ball-screw-spindle/32314177927.html?spm=2114.01010208.3.88.tDONMd&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_1_116_10065_117_10068_114_115_113_10000009_10084_10083_10080_10082_10081_10060_10061_10062_10056_503_10055_10054_10059_10099_501_10078_10079_427_426_10103_10073_10102_10096_10052_10107_10050_10106_10051-10052_116_10102,searchweb201603_4,afswitch_5&btsid=44c95bb8-4c51-407c-8789-0d94c6eb76aa

どう見ても同じ物が色々なSHOPで取り扱っていますが、価格はまちまちです。その中でも価格の安い上記の店へ発注しました。
この店は、多くの品物を扱っており以前から時々覗いていたお店です。
だいぶ前に興味を持ったCNCは、下記のようなものです。

https://www.aliexpress.com/item/Cheap-Price-CNC-3020-Engraver-Machine-with-24000RPM-Mini-500W-Spindle-with-4th-Axies-CNC-Milling/32267175688.html?spm=2114.13010208.99999999.360.8fROxo

これは、30cm×20cmまでの加工ができるものですが、制御がパラレルで使えるPCを選びそうだとの情報と、大きいので置き場所の問題がありそうなのと、CADも使えず、価格も送料込みで10万円程度と勇気がいる投資で、安くならないかとずっと悩んでいました。

半ば諦めていたのですが、ふとした切っ掛けでUSB制御の安価なCNCを見つけてしまって勢いがつき購入してしまったのです。
このCNCの加工サイズは24cm×18cmと小さいのですが、よく考えると自分の製作物でこれより大きいのは殆どないことに気づき十分なサイズだと判断しました。もうひとサイズ小さいのもありましたが、とりあえずこのサイズと決めました。
レーザーが無いものだとさらに80$ほど安いのですが、後で買うと100$以上してそうなので付のものにしました。レーザーの出力は500mWが安いのですが、見つけたサイトの情報では2500mW程度はないと加工が制限されそうだったので2500mWのものにしました。
USB接続ができる理由は、制御ソフトがなんとArduinoのアプリケーションとして開発されていることです。
Arduinoは少しかじっていますので、親しみがあります。
Grbl Projectという形で開発が進められており、元はMIT?
使用するマイコンはATMELのATMEGA328です。
パラレル制御のソフトはPCが加工データであるGコードを翻訳してPCから直接CNCのモーターを制御しているのに対して、Grblは、PCはGコードをUSB(232C)経由で吐き出すだけで、CNC H/Wへの翻訳はATMEGA328がやってくれます。これによってPC側はクリチカルなタイミング制御が必要なくなるのでPCを選びません。
Grbl方式は、途中翻訳しているので高速処理はできないのでしょうが、当局のようにアマチュア的に使用する分には問題がないと思ってます。(まだ使いこなしているわけではないのでわかりませんが)
使用するArduinoはUNOが多いようで、CNCシールド(H/WとのI/F基板)も多く安く売られています。
当局も、買ったCNCに専用基板がついているのに、このArduino CNCシールドも買ってしまいました。
¥584しかしないからです。買った理由の一つにモータードライバ基板の予備的意味もありました。
加工失敗でモーターに負荷が掛かってドライバ基板が壊れたら動かなくなって困らないようにということです。

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今回購入したキット付属の専用基板(ATMEGA328とUSB I/Fが搭載されている)

ArduinoUNOは持っているので、CNCが到着する前にGrblプログラムを書き込んでソフトウェアの使い方をラフにトレーニングしておきました。

だいぶ前置きが長くなりましたが、注文してからもトラブルというか、なかなか発送されなくて2週間過ぎてからいつ発送するのか?とメッセージを送り確認したりして、結局、荷物が届いたのは注文してから1か月以上たってからです。普通は送料無料の普通郵便でも3週間位で届くので、FEDEXでの高い送料を払っていることを考えると癪に障ります。発送は、注文して3週間後、FEDEX(普通国際貨物)で1週間でした。
遅れたお詫びに、切削用のキリを10本おまけしてくれましたが。

下記の写真は、送られてきた梱包です。キットなので意外と小さい荷物でした。梱包の上の比較の包みは年賀状です。

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一応、梱包の内容を並べてみました。残念ながら梱包内容リストはなく、全部の部品が入っているのかどうかは確認できませんでした。結論から言うと、不足はワッシャくらいで、主要構造物の部品であるアルミの角棒が1本余計に入っていたのと、ネジとナットはこれでもかと余計に入っていました。

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早速組立てですが、まず、電気系の動作確認を行いました。組み立ててしまってからモーターが回らなかったり、基板が動かなかったりした場合それからクレームをつけても完成させるまで時間がかかると思ったからです。Z軸は組立て済みでの納入となっていました。
写真はその動作確認状況です。事前にソフトウェアの練習をしていたので、確認は簡単でした。
X、Y、Zのボタンを押して、モーターが回るのを確認して終わりです。

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ここで問題が発生しました。1軸が動かないのです。問題の切り分けが必要です。モーターだったら厄介だなと思いながら切り分けした結果、ドライバ基板であることがわかりました。この時点で予備として買った基板は到着していませんでしたが、注文していて良かったと思いました。
動かないドライバ基板をよくよく眺めていると、なんとチップ部品が壊れています。印刷からコンデンサのようです。

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使用されているドライバのICは、A4899という有名なモータードライバICのようで、サイト検索ですぐに回路図が見つかりました。
この回路図から壊れているコンデンサは0.1uFだとわかり、手持ちのコンデンサに入れ替えてみました。
ちゃんと動き出しました。ほかに問題はなかったようです。修理完了です。
お店には、壊れた基板の写真を送って壊れてるよ!と連絡したら、今度はすぐ連絡が来て、申し訳ないとドライバ基板3枚送ると言ってきて、本当に3枚到着しました。今度は早かったです。普通郵便でしたが10日ほどで到着しました。


次は、構造物の組み立てです。あまり写真を撮らなかったのですが、最初の写真はテーブルのY軸です。組み立てた状態で、実際にモーターを回して動作を確認しながら組立てを進めました。

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組み上がった状態です。ここまで4時間位でした。

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組立てマニュアルはなく、3Dの簡易動画を参考にしますが、どのネジをどのように使うかはこの動画からはわかりません。
しかし、全体を眺めながらやってみれば何とかなりました。

サンプルソフトを使ってかまぼこ板を切削してみました。
原点の決め方とか、Y軸の動き(逆に見える。X,Y座標で考えると理にかなっている)とか、慣れない部分がありましたが、とりあえず切削できて良かったです。

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次は、自分のコールサインでも切削したいのですが、CADが使えません。CADで書いたとしても、CAMソフトでGコードへの変換も必要となり、益々、良くわかっていません。
しかし、参考にさせていただいたサイトで紹介されている、EASELという、WEB上でデザインしてGコードを吐き出してくれるソフトを使ってみました。登録が必要ですが、無償で使用できます。
文字や、四角や丸、三角などの簡単な形状の切削はできそうで、ケースの穴あけや、パネルの穴あけには使えそうだと思っています。

かっこよさそうなフォントを使ってコールサインをアクリル板に切削してみました。
何故か、フォントが全部表現できていません。この時は理由が良く解らなかったのですが、後に色々やってみて何とか全部表現できるようになりました。

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次は、レーザーです。とりあえずスピンドルモーターの代わりにレーザーユニットを取り付けて駆動するだけですが、2500mWの威力は凄いです。フォーカスもあっていない状態ですが、木板がもくもくと煙を上げて焦げてゆきます。慌ててオフにしてしまいました。
照射状態で指をだしてフォーカスを調整する勇気もありませんので、改めてやることにしてスピンドルに戻しました。

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気を取り直して、切削用の固定用台を作ることにしました。どのような台がいいのか良く解っていないのですが、3cm置きに穴をあけて裏からナットを埋め込んで、固定用のネジがどこでもつけられるものを作ってみました。
勿論製作は、このCNCを使いました。材料は100円ショップで購入したMDFの板です。デザインは、先ほどのEASELを使用しました。ネジが通る穴と、ナットを埋め込む穴を重ねて並べてゆくだけです。ネジが通る穴は板厚より深く切削し、ナットを埋める穴はナットの厚みより0.5mmだけ厚くなる深さまで切削するようにしました。あとはGコードを吐き出して、プログラムで読み込んで動かすだけです。
下記の写真は切削状況の写真です。

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出来上がったものにナットを埋め込んでいる途中です。こういう加工ができるようになると嬉しくなってしまいます。ボール盤での手作業では絶対作れません。

こんな感じでターゲットを押さえています。ネジをX、Y方向の当てにしていますが、いい按配に平行が取れており、0.1mmの平行差はありませんでした。テーブルへの取り付け時の合わせこみがポイントですが、比較的ラフにやったつもりでしたが、大丈夫だったようです。

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次にやったのが、固定台のレベル出しです(水平面出し)。
ケースの穴あけ等にはあまり問題ないのでしょうが、プリント基板の切削(やるかどうかわかりませんが)では、0.1mmの傾きがあるとパターンの溝が切れずにつながってしまうようです。銅箔の厚みは0.036mmしかありませんから、パターンの溝は0.1mm暗いしか彫らないようです。
全体(21cm×16cm)を0.5mmほど彫ってみました。
3mmのエンドミルを使用し、2時間ほどかかったかと思います。

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最初の写真が、昔、エレキーパドル用に買って使って残った黒檀にコールサインを彫ったものです。
綺麗に彫れてます。今度はパドルを切ってみようかと思ってます。前回は、金鋸とやすりで作りましたが、自由な形が作れると思うと楽しくなってしまいます。(いつになるやらわかりませんが)

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別の物を切削した後の様子です。年末に掃除するどころかゴミを沢山作り出してます。

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一応遮音もかねて簡易的に段ボールで作った箱に入れてごみの散乱を防いでいます。
音は思ったほど大きくありませんでした。

このキットには、リミットスイッチとかついていませんが、制御基板には端子がありますので、今後の課題としてつけたいと思っています。
よって実用品を作る前にやることは、まだまだ沢山ありそうです。
作りたいものを自由に作るためには、CADとCAMも使えるようにならないとだめですし。

このキットを購入するきっかけとなり、色々参考にさせていただいたのは下記サイトです。

http://jh1lhv.hatenablog.jp/entry/2016/06/03/221048

JH1LHV OM殿大変ありがとうございます。
これ以外にも色々勉強になる事が記載されてます。
今後ともよろしくお願いいたします。

申年最後の、長〜い日記でした。
来年もよろしくお願いいたします。





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2016年11月06日

JT65 PCインターフェース

早いものでもう11月になってしまいました。
ついこの間まで暑い暑いと言っていたのですが、いきなり寒い毎日です。
BLOGへの投稿も2か月以上滞ってしまいました。
この間、WSPR用の6Bandアンテナの性能アップをやっていました。
雨対策や、HiPowerでのSWR変化への対応などです。残念ながら決定的な改善策までは至っていないのですが、運用から遠ざかっており、JT65での本格運用を開始しようと準備を始めました。
リグとしてはFT-817やIC-7100があり、IC-7100はUSBケーブル1本で運用できるのであえてI/Fを作る必要はないのですが、FT-817の活用の機会を上げようとI/Fを作ることにしました。
I/Fも以前作ったものがあったのですが、小型のものが欲しくなり、再製作することにしました。

I/Fの回路は最近発売になった「QRPハンドブック」に記載されている、JA9TTT 加藤さんのものをそのまま作ることにしました。
ただし、トランスは、aitendoで購入したものですが、記事で使用されているものとは違う型名のものを使用しました。理由は¥100/個と安くかつ少し小型だったからです。
USBシリアルインターフェースは、同じaitendoの店頭で¥39/個で販売されていたものをローカルさんより分けていただいたものを使用しました。

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使用した¥100/個で購入できるaitendo販売のトランスです。

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分けていただいた¥39/個のUSBシリアルI/Fです。小型に収納するためUSBコネクタは取り外しました。

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収納するケースです。蛇の目基板を合わせてカットしました。

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出来上がった基板です。蛇の目基板に手配線です。

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USBシリアルI/F基板の取り付けイメージです。リード線を半田付けして蛇の目基板に接続しています。

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先のケースに収納した状態です。

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大きさの比較のため006P(9V)の電池と並べてみました。

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蓋をした状態です。

この状態で、しばらく運用してみました。会長に動作しています。
たまたまコンディションが良かったようで、18MHzでいきなりスイスとQSOすることができました。

しかし、このI/F基板上のUSBシリアルI/F基板を見ていて、RTSの端子のみしか使用してなく、シリアルI/Fの機能であるTxD、RxDを使っていなくて、これを使用したらCAT制御ができるのではないかと思ってしまいまhした。
更にしかし、このまま接続したのでは、せっかくオーディオ系、PTT制御をトランスやフォトカプラを使ってアース分離した意味がありません。
やはり、TxD、RxDもアース分離すべきだ!と、CAT制御機能付きのPCインターフェースを作ることにしました。
今度はせっかく作るなら、基板化しようとパターン化してみました。
オーディオ系、PTT制御系はJA9TTT 加藤さんの回路をそのまま使用しています。
CAT制御は、TxD、RxDをフォトカプラで分離しました。
全体の回路は下記の通りです。

JT65 IF20170108.BMP
Rigの端子側はFT-817のピンアサインになっています。(回路図に間違があり修正しました:11/8)
(フォトカプラのピン番号が違っていたので修正しました:`17/1/8)

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生基板にブルーシートでパターンを転写した様子です。

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エッチングが終わり穴あけが済んだ基板です。

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実装が終わった基板です。

当局はメインのPCにMacBook Airを使用しており、MacOS上のWindousでは、マイク端子が使えないことがわかりました。よって、USBオーディオI/Fを介してオーディオ接続をするのですが、いっそのことと、USBオーディオI/F基板も JT65 PCインターフェース基板に載せてしまうことにしました。

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使用したUSBオーディオI/F基板です。購入したもののケースを取り除きました。

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基板の端子部分から信号を取り出すためのリード線を半田付けしました。

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ケースに実装した様子です。

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ケースの蓋をして、006P(9V)の電池と大きさを比較しています。

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昨日、aitendoに行ったのでもう一枚の基板を作るための部品を購入してきました。
トランスだけでなく、フォトカプラ、マイクジャック、ケースなどもaitendoで購入しています。

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実装した基板の裏側です。

IMG_1033.jpg
ケースに実装した様子です。

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前後の穴あけも済ませました。まだ、ケーブルの穴はあけていませんが、この状態で、サブPC(こちらはオーディオ端子が出ていて使える)に接続して早速運用してみました。特にノイズの混入などもなく快調に動作しています。

JT65用のアプリは、JT65-HF HB9HQX EditionのJapaneseEditionというものを使用しています。
日本語対応は最近行われているようで最新版は2016年で、当局は3.5a Updateというものを使用しています。
なかなかすぐれものだと思います。
Windows10でも今のところ問題は見つけ切れていません。

CAT接続したことにより、Rig(FT-817)は電源さえ入れておけば、PCのアプリ側でバンドを切り替えればRig側のバンドは自動的に切り替わるのでRig本体を触ることなく、運用が可能です。
勿論本体側のダイヤルノブを回すとPC側の周波数表示が変わります。

CAT制御は、JT65のソフトだけでなく、WSPRアプリでも同様な運用が可能でした。
また、世に知られているRig制御アプリでも動作が確認できました。
CAT I/Fの自作もので、アース分離したものはあまり見かけなかったので自分で回路を検討して決めました。
問題点もあるかもしれませんか、個人的には何とか動いているようです。

CAT制御をするためには、2本のケーブルをRig側と接続する必要があるのですが1個作っておくと便利ではないかと思います。
なお、CAT制御した場合、PTT制御のRTS端子制御I/Fは必要ありません。RTS端子付きのUSBシリアルI/F基板は選択肢が少なく入手も気を付けなければならないのですが、RTS端子が不要だとほとんどのものが使用可能となります。
今回DTR端子を利用して、CWのキー端子の接続が可能なように回路を組み込みました。
おそらくCW関連のアプリソフトで使用可能だと思っています(試していませんが)

ここ約3週間くらいJT65での運用をしました。最初に比べて最近はコンディションが良くないのですが、最初のころのコンディションのお陰で約30局17エンティティとQSOできました。基本は5Wと2.4mしかない超短縮6Bandホイップアンテナです。

簡単なI/Fと、おそらく眠っていることの多いFT-817で、プアアンテナのアパマンハムでもQRPでDXが楽しめることがわかって喜んでいます。
あとアフリカさえとれればWACワークとなのですが。

<追加>
JT65用のアプリでJT65HF系はICOMのCI-Vをサポートしていないのですが、CAT−CI-Vコマンド変換をすれば制御できるのではないかと思ってサイト検索したら、ちゃんとありました。
Omni.Rigというものです。詳細は記載しませんが、興味のある方は検索されてください。
このお陰で、JT65-HF系のこの日本語対応アプリでIC-7100の制御を行うことができるようになりました。
機能的には片方向で、PTT制御ができるのと、Rig側で動かした周波数が表示されるだけですが(使い方を間違っているのかもしれませんが)実用的には問題ありません。インターフェースを必要とせずUSBケーブル1本で運用できるのが便利です。




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