破裂音のするパソコン新旧交代

老体に鞭打つこと7～8年。。もうWindows XPのサポート終了がアナウンスされて尚酷使を続けたパソコン。。。

夜中に突然”パーンッ”　ケミコンの破裂音が多発するようになりました。それでも何とか動作を続けているのは電圧に直接関係しない電源ラインのインピーダンス補償用だったからかも知れない。。ビデオチップの負荷が大きくなると途端に動作が遅くなる。。。

ベアボーンキットで組上げた愛着のあるメインPCで臨終まで付き合おうと思っていましたがサブ機のノートPCが次々に昇天。。。。急遽入れ替えを決めました。

今時XPを使ってる人なんか珍しい。。。

ハイスペックマシーンを組むまでの間使えてそれ以降はサブ機になればいいのでリサイクルラップトップで十分。。。。

Dybabookが到着後　必要データの移行とバックアップを済ませ。。。旧マシーンは解体する事に

　ハードディスクをサルベージ。。。

　ATX電源のケミコンは破裂の痕跡が。。。

　CPUはキーホルダーにしてとっておく事にしました

　交代したPCは快調。。。PCってこんなにサクサク動くものだったか＾＾　オンラインで映画鑑賞もストレスなく見ることができます。。。浦島太郎状態だorz

 ラップトップやノートPCは筐体が小さく実装密度が非常に高い為熱処理は十分とは言えません。。そもそも3-4年も持てばという世界。。。

　涼しい環境は人間にもPCにも快適なはずです。。。PCクーラーを作ってみました。

　

あり合わせの材料で製作。。。12V用ファンを電圧制御で低回転できるようにしました。

 

見てくれは二の次でどうせPCの下になる。。。。　PC内部への強制押し込み用に口の狭いシロッコファンも用意しましたが使うまでも無く効果絶大でした。。

 

 

144Ｍｈｚ 2ele Cubical Quad

ＨＦハイバンドは５月～６月がコンディションのピークだったようでもうヨーロッパも余り聞こえなくなりました。。14Ｍｈｚか7Ｍｈｚにメインを移そうかと思案していたところ又本末転倒する事に熱中。。。。　暑い時期に熱くｚｚｚｚ

144Mhzはメインバンドではなく殆ど運用していません。ＳＳＢ帯では独特の雰囲気でちょっと他バンドと空気が違いますしＦＭ帯域ではちょっと聞くに堪えない有様。。。。。　コンテストとなると状況は一変するのですが。。

興味の薄い周波数帯ではありますが国際宇宙ステーションや衛星通信のダウンリンクに設定されておりかろうじて設備を維持しています。

今回、高高度の気球から微弱電波を受信するために数種アンテナを製作してみました。受信実験では上空が余り見えない位置のホイップで芳しい結果ではなかったので少し凝ったアンテナを作ることに。。。

垂直系高ゲイン（5/8λやコリニアなども）アンテナでは打ち上げ角が低く（これが無線通信ではメリットなのだが）高高度上空からの電波を受信するには適しません。となるとビームアンテナに仰角をつけるのが一番。。。

 

　すでに２エレのＨＢ9ＣＶを作っていますが受信対象の電波は極めて微弱で気球は風に煽られアンテナも動揺するようです。垂直系だけでは多くの微弱な信号を取りこぼす恐れがあるため垂直・水平成分に強いループ系を試してみる事にしました。

　ループ系は立体構造となるため使わない時は分解し畳めるように設計。。。実はコレが製作を大変にする事となりました。

3ele デルタループを先に試してみましたが分解機構の部分で接触が甘く安定して動作しません。固定アンテナとしてエレメントをビス止めしてしまえば問題はないのですが収納に邪魔です。

そこで全分解式のキュービカルクワッドを製作する事としました。キュービカルクワッドは今やアマチュアの独壇場で業務無線アンテナとしては採用されません。　八木アンテナと並ぶ代表的ビームアンテナです。その名のとおり立方体の形状のアンテナです。

ループ系の強みは垂直・水平部にもエレメントがあり多様な伝搬経路を辿り偏波面の崩れた電波にとても有効です。特に電離層の反射を用いる短波帯では同数エレメントの八木と比較して頭ひとつ飛び出た性能です。

立方体の形状から受風面積も大きく構造上製作が難しいアンテナのひとつです。

　144Ｍｈｚ帯では２エレの製作例が殆どありません。波長の短さから4-6エレが主流です。。。今回は目的の信号は極めて微弱でＳメーターや音声でピークを追いかける事が難しいため敢えてブロードな特性の2エレを選択しました。

1）　エレメント＆間隔

　　ループ系では他のワイヤーアンテナと異なり短縮率ではなく延長率を波長に乗じます。製作では諸条件が異なりＭＭＡＮＡシミュレーションのとおりいかないアンテナでもあります。製作例も見当たらない事から設計からすることにしました。給電・スタブがあるエレメントをアルミパイプとし他のエレメントはビニールコードです。

　ラジエーター（輻射器）長・・・　諸説ある中　Ｌ＝309/λで計算、300でないのは延長率で2144ｍｍで決定しエレメント間隔は0.2λ＝410ｍｍ　この理由は0.2λで2エレでは特性インピーダンス50Ωとなる為でゲインとＦＢを犠牲にしても失敗の少ない方法。。。。直接給電が可能となりますが念の為ガンママッチを採用し調整幅を大きくとりました。直接給電で問題なければ不用な部分です。

　リフレクター（反射器）長はラジエーターの3％増し。。。63ｍｍ延長し尚且つ調整スタブ（オリジナル機構）で60ｍｍ調整するよう計算・・エレメント延長は30ｍｍで所定長プラスマイナス30ｍｍの調整が効く事になります。

　何故リフレクターにスタブのような調整機構が必要なのか・・・・この長さはＦ/Ｂ比に大きく影響するために必要

偏波面について

水平・垂直両偏波に強いキュービカルクワッドですが完全ループではないのでデルタループ等と同じく給電・励震するエレメントの方向の成分が多くなります。垂直偏波を主にしたい為給電エレメントは垂直方向の一辺でこれが水平偏波主の50Ｍｈｚとなると給電エレメントは水平部となります。

マッチング回路を用いない（50Ωに特性がなっている≒エレメント間隔が0.2λ付近）場合は垂直部エレメントの中央に同軸を接続します。

2）エレメント保持機構

　厄介なのがこの製作です。。分解できるように考慮しながら。。。。

　ブームは水道パイプで直角に穴あけがとても難しい。。。Ｌ字金具でグラスロッドを十字形に保持します。穴あけに失敗すると曲がった十字形になりＶＨＦではまだ小さい誤差ですがＨＦになると目があてられないほど酷くなります。他に理由がなければＶＵＨＦでは四角い木材が製作が容易になります。

　エレメント保持の園芸用グラスロッドも細く穴あけが難しいためアクリルパイプのほうがやり易いでしょう。。要は四角形のエレメントを保持できればなんでも良い。。。。

　

3）給電部

　今回はガンママッチを採用したためエレメントの1辺をアルミパイプとし3ｍｍ銅パイプを給電ロッド、エアバリコンは15ＰＦです。。　エアバリコンは入手性が悪く高価なので10ＰＦ固定コンデンサーでもＯＫ

4）スタブ

　通常二本のロッドのショートには板状のショートバーが用いられますが今回はショートバー（パイプ）内部にバネを入れテンションが掛った状態で調整しそのまま固定できる機構を使いました。この良いところはエレメントを二つ折り収納できることと容易に調整を繰り返せる事。。。但し何かにあたっても動いてしまう欠点があります。調整位置を覚えておくと問題なく通常のショートバーでもなんら問題ありません。ループ長が最良ならなくても良いパーツ。。。

5）調整

　キュービカルクワッドは性能をギリギリまで追及するととても厄介な調整が必要です。八木アンテナと同様ＶＳＷＲ最良値が最高ゲインとなりません。。。。ＶＳＷＲとゲイン、Ｆ/Ｂ比をガンママッチのショートバーとバリコン、リフレクターのスタブで繰り返し調整し収斂させていきます。今回はγマッチショートバーを暫定位置でバリコンを回しバリコンが半分入った位置となるようショートバーを移動し収斂。

　

　当初ＶＳＷＲ8以上だったのが1.0-1.1程度に落ちました。電界強度計でバック方向の放射が最低となるようスタブを調整しまたガンママッチを調整。。。。。もうあまり大きく動かさなくても大丈夫でした。特性は図のとおり極めて広範囲な良好な特性。Ｑが低いアンテナ特性なのでしょう。。。電界強度計の簡易的パターン確認ではバック方向に放射が殆どみられません。このサイド・バックのキレがビームアンテナの魅力です。。

　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　対数表示ではありません。人体と建物の影響でパターンが対　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　象になっていません＾＾

　

　キュービカルクワッドは突き詰めるととても奥が深いアンテナです。でもあまり細かいを気にしなければ所定長のビニール線だけで直接給電できマッチング回路もスタブ無しでもそこそこ動作します。木工工作で作れるアンテナです。

　

　

 

 

折り畳み式144Ｍｈｚ2ele HB9CV

 

144Mhz帯はメインバンドではなく現用アンテナ以外のビームアンテナを処分してしまいました。。そんな後に気球からのビーコン受信実験が。。。。。orz

実験詳細は公開の許可を取っていない為割愛いたしますが高高度に上がった気球から微弱電波で送られるデジタル信号を受信するもの。。。

放球地点は静岡県。。。。当方のＡＷＸ144・430アンテナは信号源からは建物の影になる為廊下側のデュアルホイップを使いました。。。　廊下側窓枠設置のアンテナは見通しウインドウが狭く微弱電波の受信には厳しい状況です。もとより直接波を狙った設置ではなく周辺ビル群へ高出力電力をぶつける反射波狙いのアンテナではあるのですが。。。超微弱電波は建物反射では減衰してしまう。。

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少し本題からそれますが気球のデータを送信する装置は免許不要の微弱電波使用。。。

幾つかの疑問が浮かびました。、。。

1）アンテナは40ｃｍ程度のホイップのようです。詳細も取り付け法もわかりませんが1本だけの様です。。。国家試験にも出題される空中線の基礎。。からすると1/4λ（と仮定して）は接地型アンテナで大地をイメージアース（カウンターポイズ）として動作します（言い方を変えるとアース無しでは動作しません）。インピーダンスはＤＰの73Ωの1/2　36.5Ω。　車や宇宙船のような金属アースグランドがあれば良好に動作します。Ｖ・ＵＨＦハンディー機では人体や地表を静電的にアースとして使っています。　ところが高高度の気球となるとアースは機器の配線と筐体のみで144Ｍｈｚ帯としてはアース容量が不足しているのでは。。。。。？

　やはり最も軽量で目的に合うアンテナは垂直ダイポールでしょう。。。エレメント方向に主放射があるので垂直系はこのような実験には有利で衛星のような回転運動やドプラー効果も気球の場合無視できます。。微小電力であればアンテナの線径は問題とならないので同調する長さの極細のワイヤーを２本使うだけで目的は達せられます。。。むしろ市販アンテナは不適だろうと思う。。。実験主催者もこの認識はあるようですが微小電力を無駄に消費させる事は実験の結果そのものにも良い影響はないのでは。。。。。航空機搭載機器や宇宙船搭載機器はｇ単位の重量制限があるので送信電力をセーブして（＝電源エネルギーの節約）アンテナの設計に重きがおかれます。

それでも狭帯域スペクトラム拡散式のデジタルは凄い。。。30ｋｍ上空から受信できてしまうのだから。。。。

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　目的の電波は受信こそ出来たものの安定したものではありませんでした。次回に参加できるかは不明としても指向性とゲインのあるアンテナを用意して置きたいとの思いから製作することにしました。（本末転倒）

 

　ＨＢ9ＣＶとはこのアンテナの開発者であるアマチュア局のコールサインＨＢ9ＣＶが名称として使われています。歴史的に無線通信の研究と実験に勤しんできたアマチュア無線家の発明したアンテナは多く他にもＴ2ＦＤ、ＺＬスペシャル、8ＪＫ、ヘンテナ等々枚挙にいとまがありません。

ＨＢ9ＣＶは2エレメント同時位相差給電で２エレ八木アンテナよりコンパクトで３エレ八木以上の性能を示しアマチュアには人気があります。動作原理は複雑で調整が難しい部類で業務無線のアンテナとしては採用されません。その理由は高性能ながら万一の故障や不具合ではメンテナンスに手間が掛かるためと言われています。八木アンテナでも似たようなものだと思いますが。。。

さて気球ビーコンの受信に便利とする為にはあまり鋭い指向性があると信号を見失い追跡できない可能性があります。これは送信される電波が極めて微小でデジタル変調のためＳメーターやビート音でピークを確認できないからです。

主方向へのビームがブロード且つゲインがあってコンパクト。。。。やはり３エレ八木か２エレＨＢ9ＣＶあたりが良さそうです。移動運用にも便利なように折り畳み式で軽量。。分解不要なのは再調整が要らず初期に調整を済ませると後は不要になります。この観点からガンママッチよりはヘアピンマッチが便利。。。。

　ビームアンテナの威力は経験してみないと中々実感が湧きませんがアンテナは無線通信においては極めて重要なファクターで業務無線よりはむしろアマチュアの方がこの点を大事にしています。業務通信ではノイズレベルギリギリの信号など追いかける必要がないからです。アマチュアは限界にチャレンジするのは日常です。

 

マッチングとは。。。

アンテナ固有の性能を期待する時、必ずしも送受信機インピーダンスと同じくなりません。つまり50Ωのフィードラインや機器インピーダンスと整合しません。そこでアンテナ固有インピーダンスが50Ω以外では適切なマッチング回路が必用となります。この方法にも沢山種類があり、ガンママッチ、Ｑマッチ、Ｔマッチ、ヘアピンなどなど。。。。

今回はこのヘアピンマッチを試しました。。。コの字型の部分がインダクタンスとキャパシタンスを形成しアンテナ自体の持つインピーダンスと機器との整合をします。ＨＢ9ＣＶでは二つのエレメントを同時に励振するので２個必用。。。またＨＢ9ＣＶでは多少自己平衡作用があるので八木アンテナの様な平衡・不平衡問題が顕著ではありません。念の為に同軸のコネクター付近にはフェライトを挟みソータ型バランとして取り付けて置きます。。（この周波数でのトロイダルコア・バランは難しい）

二つのエレメントを同時にドライブするとお互い打消しあってしまうため位相差を与え二つの給電エネルギーが相乗的に一方向に収束するよう。。。それがＸ型に交差するクロスフェーズラインです。

 

製作は他の方の製作データを参照しＭＭＡＮＡにてシミュレーション。。。寸法を守り作ります　430Ｍｈｚや1200Ｍｈｚに比べれば楽な製作です。元記事↓

http://blog.goo.ne.jp/jo7tcx/e/eeab7f7c8d1be71beaaf1c13df9e5b4e?fm=entry_awc

心臓部はやはりヘアピンマッチング部、アルミパイプでは曲げが難しいので5ｍｍアルミ棒を使いました。バイスで固定し直角に簡単に曲がります。寸法通りに曲げるのは以外に難しく１箇所目を曲げたあとの二箇所目は寸法内で曲がる事を確認します。二つのへアピン部が同一寸法である事も重要です。

マッチング部をブームに固定する為に2ｍｍタッピングビス用1.5ｍｍ穴をあけＡＢＳ樹脂板に固定します。他に固定する方法があればそれでも問題ありません。要は電気的長さが重要

フェージングラインも5ｍｍアルミ棒で２本作ります。。電気的にはビニールコードでもＯＫですが強度保持にはアルミ棒がいいです。

今回はマストクランプを木板で作りアンテナ仰角機構を設けました。

エレメント

　参考にした製作者は伸縮ロッドアンテナを採用していましたが使用の都度長さを調整しなければならずロッドアンテナは昨今安い部品で無くなった為2ｍｍステンレス棒を採用しました。このステンレスエレメントと折り畳み機構のお陰で倒しても壊れないアンテナとなりました。。エレメント先端は怪我防止の為に調整ご保護キャップが必用です。

ステンレスエレメント先端を曲げループを作りフェーズライン、給電ラインと供締めします。

給電部。。　同軸ケーブルを直接でも問題ありません。当方はＭ型コネクターを付けました。

調整

　　組み立て後に調整できるのはエレメント長だけです。まずはＶＳＷＲ特性を測定してみます。思わしくなければエレメント長を数ｍｍ単位で調整、、ＨＢ9ＣＶでは１箇所エレメントの長さを変えるとすべてのエレメントに影響がでるのでラジエーター、反射器の順にカットアンドトライを行います。また両エレメントに差があると二相性のＶＳＷＲのトラフ（谷）が現れる事があります。

　ＶＳＷＲと共にＦＢ比と放射パターンを電界強度計で測定します。（今回は暑さのあまり実施せず。。。。）参考までにＭＭＡＮＡのシミュレーション結果を。。。

　もしここで結果が満足する値にならなければエレメント間隔なども見直す必要があります。このアンテナの構造上それは作り直しに等しい大変な作業となります。。。所詮２エレのアンテナで鋭いビーム幅や限界値に近いゲイン、ＦＢ比の追及は使用目的からしても必要でないかも知れません。。。（本末転倒）

製作に要する材料はすべて安価にホームセンターなどで揃うものばかりです。特殊なものは一切使用していません材料費も￥1000～￥1500でしょう。。。。

当方の製作ではエレメント調整なしで作りっぱなしで所定の数値がでました。寸法を守って正確に部品を作ると再現性はいいかもしれません。

　

18・21Ｍｈｚ ２バンドアンテナ

　活況なＨＦ帯。。自宅からは大型アンテナは望むべくもありません。

　移動や帰省時の運用に使えるアンテナを製作しました。シングルバンドではちょっと物足りない。。。欲張って２バンドに。マルチバンド運用にはＡＴＵも選択肢に入ります。でもエレメント自体が共振している事がより良いと信じているので２バンドＤＰを同居させます。

　1エレメント上にコイルのインダクタンスを使って分離・短縮する多バンド化の方法もありますが18・21では周波数が近く分離が難しい。。。　より簡単で帯域も広く同じスペースで張れる。　一度調整をしてしまえば2バンドをクイックチェンジできます。

 

　まずはバランの製作。。。ダイポールアンテナは対称形で平衡アンテナ、これに不平衡の同軸ケーブルを繋ぐ為平衡・不平衡の変換が必要。。。毎回疑問なのは八木アンテナでは強制型バラン、ＧＰではソータ型で決まり。。。ダイポールでは？

　

 

　強制型は伝送路トランスで平衡不平衡の変換作用。。ソータ型はいわゆるチョークで同相電流の阻止をしたりetc

ダイポールは形状からは強制型が適しているように見えますが実際設置した状況では左右エレメント周囲の状況が影響しソータ型の方が良い場合があります。完全にオープンな地形なら強制型、周囲に影響物が考えられるならソータ型と自分では判断基準にしています。

　トロイダルコア＃140-43に1ｍｍΦ　ホルマル線を5回バイファイラー巻き　これで間歇送信100ＷＯＫ　ソータ型は製作が簡単な割りに効果があります。特に接地型アンテナでは接地抵抗の改善や同相電流阻止、ノイズに絶大な効果があります。

　

　今回製作のアンテナでは扇状やエレメントを直角十字型に配す事も可能です。設置の簡便さと省スペースの関係でスペーサーを用いました。遠目にはＴ2ＦＤやフォールデットダイポールにも見えます。古いハムにははしごフィーダー。。。。。

スペーサーは古くは割り箸にパラフィンと言われた時代がありました。。。現代では想像もつきません。ホームセンターで良く売られている園芸用グラスファイバーポール5.5ｍｍΦを使いました。スペーサーの長さつまりエレメント間は広いほど多エレメントの影響が少なくなります。。。今回は20ｃｍで両端に穴をあけ針金でエレメントをバインドします。

絶縁ガイシも今回は軽量化を図るためにＰＶＣパイプで作りました。。あれって良く割れるんですよ。。。

　エレメント長は300/ｆ*0.97　少し長めにカット

2バンド同居では一方のエレメントが長くなるので終端付近はロープで延長し処理します。この方式では周波数に関係なく数バンド同居も可能です。。。

近所の公園に人が居ない頃合いをみてアンテナを展張。。。給電部にアンテナアナライザーを接続し終端の調整用ヒゲを少しずつカットし目的周波数付近に追い込んでいきます。長すぎた。。。

アンテナの調整ではアンテナアナライザーは自作ですがとても便利です。現在共振している周波数が直読でき調整の方針、つまりどの位切るのか伸ばすのか。。。2バンドでは片方調整すると他方に影響が出やすいのでこれも一度に観測しながら作業する事ができます。それも電波を一切出すことなく。。。

　実際の使用する高さにアンテナを上げると調整周波数が若干シフトします。調整はある程度これを見越してやるのがコツ。。。。

実家の庭でアンテナ張ってパラソルにテーブル。。。ビール飲みながらＨＦでＤＸハンティングの予定。。。

7Ｍｈｚ、14Ｍｈｚにこのアンテナ。。。蜘蛛の巣城だ

 

アパマンハムのＤＸチャレンジ

　アマチュア無線でＤＸとは遠い距離との交信を意味し短波帯では海外との交信の事をいいます。世界中のアマチュア局との交信を目指している人をＤＸerなどと呼びオナーロールとなる事が目標です。

　オナーロールとは決められた地域（厳密に国単位の施政区域ではない）の殆どと交信し交信証を獲得すること。世界の国は政治状況や地域紛争等で変化するためオナーロール [ honor roll]の条件はDXCCアワード保持者で未交信のentityが9以下になると与えられる称号とされています。

　この困難さは並大抵ではなく後に述べる電離層の状況や時差の問題、通信機器設備などまさしくＤＸハンティングなのです。欧米のハム達は特に困難なentityと交信するためにそのエリアに遠征しサービスを行うＤＸ　Peditionも珍しくなく数億円のビッグプロジェクトもあると言われています。航空機のチャーターや機材の運搬。。。凄い情熱＾＾

　まあ　私のようなへなちょこハムはこのような夢は望むべくもありません。アパマンハムで無線難民と呼ばれています。

太陽の恵み

　太陽活動は11年周期で極大期を繰り返し現在1955年の観測開始から第24太陽活動サイクルを迎えています。1969年にきび顔の少年時代に無線を始めてから数回の極大期を経験した計算になりますが記憶では始めた頃の思い出しかありません。その後殆ど短波帯は休止状態となった為です。

　数年前から又ＨＦ帯を再開しましたがアンテナの自由がきかないマンション住まい。。。　ビッグガンのタワーにそびえるアンテナ群を羨みながら細々と運用しています。　特にコンディションの良い時期は太平洋、東南アジア、ロシア、ヨーロッパ等と交信が可能です。2ｍにも満たない小さな洗濯物に隠れるようなアンテナでも太陽の恵みがあれば楽しむ事ができます。Ａｔａｓ-100Ａ（改）は1.6ｍながらアクティブチューニングアンテナで各バンドをワンタッチで同調させる事ができアパマンハムにはうってつけのアンテナ。。。送信電力は100Ｗ

　

　

　昨年と今年で50entityと交信しました（2012以前を除く）　

　太陽の活動もさることながら平日の運用が出来るようになった環境がとても大きいのです。。。休日はやはり大パワー、ビッグアンテナの局との競争にさらされます。。。。

 

 

ＤＸ初心者に大きな助けとなるのはＩＢＰビーコンとＤＸ　Ｃｌｕｓｔｅｒ情報です。電離層の局地的状況は予想が難しく狙ってもできるものでもありません。コンディションがオープンしていても時差で活動時間帯でなければ交信が難しい。。ビーコンプロジェクトでは自動で世界各地から電波をだしているのでＩＤを確認する事でどの地域が交信可能か知る事ができます。

ＤＸ　Ｃｌｕｓｔｅｒ情報はリアルタイムで各バンド情報があがり特定周波数で待ち受けしたりスプリット周波数（送信と受信周波数が異なる）の情報などとても便利です。　超高速モールスでもこれを見れば一目で判別がつくカンニングペーパーみたいな。。。。。。

インターネット全盛の現代で前近代的な短波通信それもアナログ通信の元祖モールスで通信する意義はどこにあるのでしょうか？

　短縮された語に込められた沢山の語彙と阿吽の呼吸、一期一会に似た不確実性の魅力。。。。

　さしあたってこのあたりでしょうか。。。。。

　サイクル24もピークを過ぎつつあり次のサイクル25は11年先。。。。果たしてアマチュア無線やってるか・・？はたまたサイレントキーで土の中かもしれませんＨｉ

　いつ楽しむんですか。。。。？　今でしょっ

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＶＹ　ＴＵ　73

 

電解メッキ・エッチングの実験

いつもやってる基板のエッチング技術に関連した幾つかの実験を試してみました。エッチングとは腐食性液体でマスクされた部分意外を腐食溶解すること。メッキとは素材に金属分子を付着させる手法。。。。

今回は幾つかの事を試すのが目的

1）エジンバラ液の処方調整

　塩化第二鉄溶液にクエン酸を配合。。処理速度が上がる＝マスク部分の耐久時間内で処理が可能、より広範囲に深く侵食などメリットが多い。　沈殿物が少なく繰り返し処理能の向上

　処方　塩化第二鉄飽和溶液400ｃｃ　クエン酸25ｇ　精製水75ｃｃ

　2））　ＯＨＰシート　感光基板製作では版下ネガ製作に専用フィルムに印刷して露光しますがこれが高価。。３枚で定価￥1800　印刷失敗の落胆たるや言い尽くせない。。。。　インクジェット印刷用のＯＨＰシートは10枚￥900　アマゾンでは送料無料だ＾＾　　ＯＨＰシートはサンドブラスト処理に感光露光で用いたが詳細は別エントリーの予定

3）レーザープリンター印刷での版下ネガ

　　これは専用感光基板を用いなくても普通基板で使える極めて便利な方法になり得る。今回は電子基板ではなくシェラカップ等へのマーキングで実験

4）電解エッチング・マーキング

　ロゴマーキング等が簡単に。。。

ネガ製作

基板製作でもロゴマーキングでも共通項は設計デザイン、ネガの良し悪しが直接出来上がり具合に影響する大切な作業　　

ジオキャッシング公式ロゴ使用に関して

　Grandspeaks社の商標使用許可認証規定に従っています

　　

印刷用に白黒反転、水平反転させレーザープリンターで印刷します。

　　

印刷面のトナーと素材を合わせてアイロンで熱転写させます。。

　　

印刷紙片の紙部分を取り除く為水に漬けふやかす。。　指で軽く擦りながらトナー部分を残す。。　この時点でトナーが剥がれたら熱転写の失敗なのでやり直す。。　しっかり熱転写できればトナーは強固に残ります。金属表面が露出するのが理想ですがやり過ぎると黒ベタ部分に”ス”がでるので薄皮程度残してＯＫ

エッチング溶液は紙を浸透するので問題ありません。

　　

マスキングし綿棒に溶液をつけて電源装置　ＤＣ3-5Ｖ　正逆反転切替　からプラス電極を綿棒に当てて処理部分を満遍なくなでる。電極が直接素材に触れるとショートする。。あくまで電解液に電流を流すのが目的

綿棒に溶液をつけながら数十秒　エッチング作業を繰り返す。。。最後に極性を反転しマイナス電極としてメッキ処理する。。。（塩化第二鉄ではステンレスにメッキはあまり黒くならず薄いグレーになる）

処理が終わったら流水で流し重曹溶液で中和処理する

　　

　

ナイフブレードへのロゴマーキング

　ナイフへの実験で使用したロゴはあくまで実験的使用で他の複製意図などは全くありません。念の為

　　

想像した以上の繊細な描写が可能です。。但しレーザープリンターのトナーの黒ベタ部分は微細な穴”ス”があり長時間の処理をするとブツブツが現れます。コピー時の濃淡調整やレーザープリンターの機種、レタッチで改善できるかもしれない。Ａ4面いっぱいのネガが10円でできる事を思えば大変優れた方式で応用範囲も広い。

　塩化第二鉄のエジンバラ液化は確かに処理速度があがり液の汚れも少なくなりました。ステンレス素材の30分溶液ドブ漬け試験では爪がかりかり引っかかる位の深彫りになりました。

　まだまだ続く実験。。。。

 

 

1200Mhzへの挑戦

1200Ｍｈｚの無線機を入手したのを機会にアンテナ製作を試みました。。。ＳＨＦ帯ともなると非常にコンパクトで机上での作業が可能。。それはまるで八木アンテナのミニチュアを作っているような感覚です。。。

周波数が高くなるほど製作の精度と技術レベルは上がりＨＦ帯のアンテナのようなラフな作り方は全く通用しませんでした。。。

　アンテナを作るためにはその性能を確かめる測定器が必要。。。図面とおり作りっぱなしではこの帯域では全く動作しません。ＳＨＦ帯の測定機は極めて高価。。。そこで今回はアンテナ調整用のＳＷＲ計から製作することになりました。。何かを作る為に作る。。。本末転倒

ＳＷＲ計も1200Ｍｈｚ帯では文面に言い尽くせない難しさがあります。配線のキャパシタンスやインダクタンスの影響が無視できない上にピックアップラインのダイオードの特性も大きく影響します。今回は1.6ｍｍＴガラスエポキシ両面基板でストリップライン式ＳＷＲ計を実験。モービルハム臨時増刊号掲載の回路です。ストリップラインは幅3ｍｍ　ピックアップラインは2ｍｍ、基板カッターで少し大きめに切り出しノギスを当てながらヤスリで整形しました。

ダイオードは入手性からシリコンダイオード1ＳＳ108を試してみましたが回路自体のＳＷＲが高くゲルマニューム1Ｎ60を特性がより近いものをセレクトして実装。。。何とか使えるように。。。さらに1Ｎ34を試したところ僅かながら特性が良かった為こちらを採用しました。表示メーターは50角では大きすぎるのでダミーロードで校正後ラジケーターを取り付け。。どうやってＶＳＷＲ値を知るか。。。国家試験にたまに出る例の公式を使います。

　秋月電子の基台付ホイップはＳＷＲ1.2でした。。。

やっとアンテナ製作に取り掛かれます。。。何をやっているんだか。。。。

web上で12エレ八木の製作記事を見つけ試してみました。

手持ち部品の関係でブームはアクリルパイプで。。。丸いパイプはエレメントを平面上にそろえるのがとても難しい。。。四角いブームが簡単だった

エレメントは2ｍｍΦのステンレスを使いましたがこれも調整時の長さ調整に手を焼くことになりました。硬くてヤスリでは容易に削れません調整の度にベルトサンダーを使うはめに。。。

同軸処理はパイプカッターで芯線を残して切ってしまう。。。

エレメント間隔はもういじれないので調整はもっぱらガンママッチのショートバーと結合容量で行います。。。いやいやこれが大変　とても根気がいる作業です。果たして動作域に追い込めるのか自問自答の繰り返し

　初めての製作するアンテナでは調整幅が広いガンママッチがお勧めです。。ＳＷＲ調整だけがアンテナ調整ではなくＳＷＲだけに囚われてしまうと苦労して飛ばないアンテナダミーロードを作ってしまう事にもなりかねません。。　当然、事前には各ディメンションやパラメーターをパソコンに入力してシミュレーションし結果を得ておきます。

 

 

試行錯誤を繰り返し。。。ＳＷＲのトラフを見つけました。。一旦手掛かりを見つけてしまえば後は最良点を探るだけです。。。

全域ＳＷＲ1.2以下を確認し終了。。。。。今までに製作したどのアンテナより大変でした

シミュレーション上はＧａｉｎ　13.25ｄＢ　Ｆ/Ｂ比17.98ｄＢ　たこ坊主のような放射パターンです。。。

早速実戦投入したいところですが無線局指定事項変更届けがまだ審査中。。。。

何度か繰り返し言っている事ですけど包括免許化が望ましいところです。。先進国の多くはすでに包括免許制度を導入し無線免許資格に見合った運用ではどんな機器を使おうが自由。。国土の狭い日本と同様のヨーロッパでも採用されています。

　お役所の御威光が薄れる。。権益が守れない理由の他にも野放しの不法無線局を増長させる等色んな理由は考えられますが。。。　違反の罰則をうんと重くし年間10-20件の見せしめ摘発をやるだけでも実現できそうな気がします。。

　新聞やＴＶで実名を晒され100万程の罰金。。。社会的信用と高額の罰金　はびこった飲酒運転の減少も反社会的風潮と認識された事もあるが実は罰金の大幅引き上げが効いています。。。。（ぼやき

　今回の２点の製作は当方の設計ではないので詳細を割愛しました。web上で検索されて下さい。製作のコツやら書ききれない部分もあるので。。。。。。。

　まるでゴーストタウンのような1200Ｍｈｚ　10Ｍｈｚの帯域もありながリピーターでたまに電波を確認する事が出来るくらいで閑散としています。。。これは50Ｍｈｚでも同じような事がいえます。。。　貴重な割当周波数の確保の為にもたまに電波だして使ってみようかな。。。。

 

追記　八木アンテナの製作では給電部エレメントの中央位置にアース点をとる必要があります。今回のようなプラスチックブームを使ったエレメント貫通式では真の中央はパイプ内にあるので全エレメントのオフセットが必要です。これは簡単でパイプ側面が基準となるよう配置するだけです。意外にも多くの製作記事で触れられていない点です。

 

430Ｍｈｚ超軽量山岳移動用八木アンテナ

もうアンテナはいくつ作ったか覚えていない。。。。全く同じものは作った記憶もない。山岳移動用と銘打つものの移動した試しがない。。。もう終わりにしようと思うのだが突然アイディアが降ったりするのです。

今回は100ｇ以下でショートバーに新しいアイディアを盛り込んでみました。ショートバーは調整後固定してしまうのが普通です。。。でもこの部分の製作は結構手間がかかり煩わしい。。エレメントを真鍮などにしてしまえば半田付けで問題は一気に解決するのですが。。。

そこでエレメント・給電ロッド間のショートバーをスプリング内臓スライド式に。。。エレメント・給電ロッド間は20ｍｍ。5ｍｍΦアルミに２本のロッドが通る穴を開け間にボールペンのスプリングをいれます。

調整作業は大変楽になりました。調整後は給電ロッド先端からの長さを記憶するかマーキングしておきます。

いつもは調整にガンママッチのエアバリコンやエアトリマーを回して一気にトラフを探し思わしくなければショートバー位置移動するやり方でしたが沢山の同種アンテナ製作からデータを得てコンデンサー部分を固定コンデンサーに置き換えました。　この結果給電ラインの引き回しが改善されより帯域の広い低ＶＳＷＲ化が実現しました。

 

エレメント固定法も単純化して押さえ込むだけとし組み立てには工具不要で給電・マッチング部分の分解が不要となりました。

ブームもアルミアングル材に変更し重さ98ｇ。。。。次の試作はブームの2分割化で分解長20ｃｍに。。。。一度くらいは山に持って行かないと。。。。。

　

 

　　　　追試される方は過去ブログの寸法図を参照して下さい

LEDライト研究。。。。。

秋月電子で＠2000のデジタル・Ｌｕｘ　Ｍｅｔｅｒが売られていて思わず購入。。何に使うんだ。。とりあえずはＬＥＤライトの明るさでもチェックする事に。。。

フラッシュライトは現在ＬＥＤが主流、、これが中々ややこしい事になっていて明るさのみで選択できない事情があるのです。。

明るさとは一体何。。。。明るさの単位はカンデラ、ルックス、ルーメン等沢山ありそれぞれ評価基準が異なりややこしい。。現在はルーメンでの表示が一般的です。ライトにはそれぞれ照射特性がありスポット、広角など一点の明るさのみで比較する事がライトの性能を評価するのに適切でありません。。ルーメンは積分球全体の光量を表示するためにライトの全体性能を評価するのに適しているそうです。。

とは言っても照射パターンで明るい暗いの感じ方は異なります。。ライトの使用目的の違いで同じルーメン数であっても評価が分かれる事となります。。。

つまり周辺への散光は必要なく遠くをスポットで照らすライトが必要な時手元周辺をくまなく照らすライトは不便で遠くを照らさないライトが表示上のルーメン値が高い事もあると言う事です。

前置きはこの辺でこのややこしい話題はさておき実際に使用に参考となるよう壁に照射しパターンを比べました。

中心から15ｃｍ　30ｃｍに測定点マーカーを貼り明るさＬｕｘを測定しました。測定距離は1ｍです。。画像は絞りを固定すれば資料価値もあっただろうけどすっかり忘れＰモードでした。。。

ＦｅｎｉｘＰＤ30　Ｈｉモード　中心が明るく周辺に2段階の明るさ境界が見えます。実際の使用でも遠くを明るく照らし近場も明るいとても使いやすいライトです。プッシュスイッチが故障しやすいのが難点、、3段階の明るさ切替の他に235ルーメン・ターボモードとＳＯＳ発光モードがあり電池の持ちと明るさのバランス、重さ大きさからも1本持って行くとしたら迷わずこれです。

Ｕｌｔｒａｆｉｒｅ　ＵＦ-Ｈ1　ＣＲ123Ａ一本のちびチャンですがとても広範囲に明るくポケットに入れて邪魔にならない。底面の磁石は便利で自転車や車の点検時に活躍しました。連続照射では30分程度しか電池が持たないのが難点　下表のlux測定でも満遍なく照らしているのがわかります。

ＳｕｒｅｆｉｒｅＧ2Ｌ　タクティカルライトとして有名で堅牢性・防水防塵性はピカイチ。明るさだけがライトの選択基準でないことを示したプロツールです。80ルーメンと中華製安物ライト程度の明るさですが安定性や故障率、ナイトミッションでは明るすぎるライトは消灯したときの明暗差で視力低下を起し易いなど様々な実証から生まれたライト。。強く細いビームと最低限の周辺拡散光で手前を照らします。強力ＬＥＤライトに慣れた人にはとても暗く感じる。。。

マグライト3ＬＥＤ　背景色が明るいのは露出の関係でライトが暗い証拠。。固定絞りにすればよかった。。。（基本だ）　　往年のミニマグを延命させる為にＬＥＤユニットに換装したものです。性能はとても及ばない

以下照射画像省略

Ｓｕｒｅｆｉｒｅがもう少し明るいデータであっても良さそうでした。。ＦｅｎｉｘＰＤ30のＭｉｄモード70ルーメンより暗い。。。これはＬＥＤの波長特性が影響しているかもしれません。。。

ＬＥＤの発光色（波長）はＬＥＤ種別ごとことなり測定センサーの周波数特性も関係します。。。

　明るいライトは確かに性能を誇示したくなるような魅力があります。。しかし明るさ（エネルギー）の代償に電池から沢山の電力が注ぎ込まれ使用時間を短くしＬＥＤの寿命も短くなります。。。

　繰り返しになりますがフラッシュライトはその用途目的によって評価選択されるべきで明るさのみを競っているのは何をかいわんや。。。。

高輝度ライト、中華リチウム、発熱。。。。アルミの密閉ボディー内で膨張したリチウム電池がどうなるかは想像に難くありませんが。。。一般的に中々この事に注意が行かない

　1本を選択するなら明るさの切替がある事。。必要に応じて切り替えれば良いので使い勝手がよくなります。最低照度モードでは数十時間の点灯が可能で災害時や山中で頼もしい存在になるはず。。。しかしながらスイッチや電子回路の搭載で故障率はそれ以外に比べ高くなるのは道理　故障の多くは熱処理不足だったりスイッチ関係です。。

使用電池の種類についても極めて奥深いものがあります。。。今回は割愛

　以下　測定結果　丸めてlux記載　中心、中心からの距離上下左右15ｃｍ　30ｃｍ　

Light	lumen	center	R15	L15	R30	L30	U15	D15	U30	D30
FenixPD30 Hi	125	2100	100	140	60	60	120	110	60	50
FenixPD30Mid	70	1130	40	80	30	30	70	60	40	30
FenixPD30Low	10	290	20	20	20	10	20	20	20	10
Ultrafire UF-H1		60	60	60	50	50	60	50	50	40
\100shop \200 9LED		50	30	30	10	10	40	20	20	10
SurefireG2L	80	660	30	30	20	20	30	20	20	10
Maglight 3LEDunit		100	40	30	10	10	40	30	20	10
Headlamp 18LED		130	60	60	20	10	40	90	20	10

USB接続充電容量チェッカーＫＩＴ

　Ｂ787バッテリー関係のトラブルに触発された訳では決してありませんがリチウム電池機器への充電状況を確認すべくＵＳＢ充電チェッカーを製作しました。

ＡｓｓｅｍｂｌｙＤｅｓｋのＫＩＴは￥1900、秋葉原三月兎などの電子部品屋さんで入手ができます。両面基板へのハンダ付けだけなので30分もあれば完成します。回路図の添付はなく画像と部品指示のみで製作するので少し違和感があり小型の抵抗コードは非常に読みにくく苦労しました（老眼のせい）。

　電流計測　1～999ｍＡ　容量計測　0.01Ａｈ～999Ａｈ　電流計測の補正用ＶＲが付いています。校正前初期状態では正しい測定値か不明です。取り説にもＶＲ位置の指定や可変範囲等の説明が一切ありません。計測器としてよりはホビーとしてのＫＩＴであると伺えます。電流値の校正で随分信頼性が高まると思うのでその内やってみる事に。。。。

　　さてＵＳＢの充電とは。。。。電流を測るだけならＵＳＢラインにコネクターを配して5Ｖラインの電流を読むだけでも事たります。しかしこのＫＩＴはリファレンス抵抗にかかる電圧から電流を検出しＰＩＣで電流表示しさらに電流と時間の積から容量を積算します。オームの法則で大変分りやすいですがＰＩＣでの仕事は結構複雑になっているようです。　容量＝電流ｘ時間ですが電池は充電が進むにつれ充電電流が減少（充電方式による）し単純に”初期電流ｘ時間”では済まないからです。バッテリーの容量測定なら定電流負荷で放電による電圧の低下からくる電流の変化を一定にして時間を計測すればいいのですがこのＫＩＴはそれ以外にも使い道があります。

　様子をみていると積算値が充電が進むにつれ増え具合がゆっくりに。。。。電流値のサンプリングを取って時間軸と共に処理しているのでしょうか？中々面白い。。。

　最初はＬＥＤディスプレイのリチウム電池の充電状況をチェックしました。これは海外製品で充電指示が”ＵＳＢで充電できる”としか記載がなく充電時間や充電が自動でカットオフされるのか不明の機器でした。

　早速ＫＩＴを介して充電してみると300ｍＡ～150ｍＡ程度を一秒ごとに変化して表示します。充電が進むにつれ電流値は減少し80ｍＡ～40ｍＡ位になった時一気に減少し充電を停止しました。どうやらこれは間歇充電、（擬似パルス充電）に似た動作のようです。連続で高電流充電よりは電池に優しいとか間歇的に電池を休ませながら高電流充電とか目的によって様々な使い方があります。ちょとマニアックな方式です。。。　とにかく繋ぎっぱなしでも機器側で自動的に充電を終了してくれる事が確認できて一安心。。。。。

　モバイル機器の充電は日常重要な事で最近の大飯食らい機器では関心事項です。外出時には充電用バッテリー持参は必須。。。。そこで電池の性能は。。。

　使用中のiPnone4SはiOS5.0以降のバージョンから充電電流が1Ａ、iPadでは1.2Ａとなっています。1Ａ充電はバッテリーへの負荷が大きくバッテリーの優劣が分かれます。

　試験１号機　ＬＩＳＩＲＥ　130（カイズ株式会社）　中華製で容量は2,200mA

                                    　　　　　　　　　　　　　出力最大　5Ｖ　1000ｍＡ

iPhone4Ｓでは電池容量　3.7Ｖ　1420ｍＡ（公称）なので充電側電池の公称容量が本当なら充電ロスを考慮して丁度１回分程度となるはず。。。

iPnoneの電池残10％から充電を開始（全く空では電池に過放電の悪影響があるため）チェッカーの充電電流は999ｍＡつまり1Ａ以上流れています。測定限界が999ｍＡ。。。充電開始後64分で999ｍＡ以下の表示をしました。さらに充電を続け84分後に充電が停止し間歇状態に。。。。これは規定電圧を割り込みiPhone側が充電を停止、負荷が切り離されバッテリーが回復しまた充電開始。。。直ぐに切れる状態でもっと軽い負荷ならもう少し充電できiPhoneではここで終了です。　バッテリーは1Ａ出力を謳っているので此処で試験は終了し積算値は1.52Ａｈ＝1520ｍＡｈでした。公称値の2,200ｍＡの70％しか容量が無い結果となります。

iPnoneの電池充電マークは８割ほど。。。残10％からでもフル充電できません。。。しかしこれは”あきばおー”の店頭に山積みされていたジャンク品で充電器付きで￥980　次の充電試験のモバブーでも触れますが充電電流が1Ａ一時間以上とワンポイント充電では充電時間が早く価格の割には使い道があります。。。

　こき下ろしたい中華機器ですが安さに負け未だ捨てられない。。。。日本の有名メーカー品でもこの公称容量という点では中々満点に達したバッテリーに遭遇出来ないことは哀しい事です。。最近ではeneloopのＡＡサイズがほぼ公称とおりだった。。。

　定番モバブー　ＳＡＮＹＯ　ＫＢＣ-Ｌ12Ｂ　3.7Ｖ　5000ｍＡｈ（公称）　1Ａ出力

5000mAｈと容量記載がありますがちょっと注意が必要です。表示は3.7Ｖ　5000ｍＡｈ　充電出力は5Ｖで3.7Ｖリチウム電池から昇圧デバイスや制御回路を通して5Ｖを作るため変換ロスが熱として生じます。この辺の表示の統一性が不透明。。。リチウム電池規格を表示しているのはむしろ正しいとも親切とも言えるが。。。

　空っぽになったモバイル機器がなく止む無く少し使ったiPnone4Sで電流を見てみると

　

　700ｍＡ程度。。。　モバブーの使用では中々フル充電にならないと感じていたのはこのせいだったか。。。使用感では前出充電池の方が充電スピードが明らかに速い。。1Ａ出力とは謳っていますが少し控えめな電流制御です。但し負荷は空では無くＫＩＴの測定精度も不確かであくまで目安となります。ＫＩＴの電流値校正が終わったら充電負荷の大きい状態で再度試して見ましょう。

このＫＩＴは楽しめました。。こき降ろす電池はないか。。。。。

【ＵＳＢ端子での充電について】

ＰＣのＵＳＢ端子からのiPone等の充電について少し触れておきます。

ＵＳＢ1.0　ＵＳＢ2.0　ＵＳＢ3.0規格とＰＣによって様々ですが多いのは2.0規格でしょうか？プロトコールは転送速度について注目されますが電流規格についてはあまり触れられていません。当時はこれほど大電流の機器の充電用など想定外だったからでしょう。

　ＵＳＢ2.0までは1端子あたり0.5Ａ

　ＵＳＢ3.0では　　　　　　　　　1.0Ａ　と決められています。

iPadの充電電流は最大1.2Ａ　iPhone iOS5.0以降では最大1Ａ以上の充電電流が流れます。でもＵＳＢ2.0規格のパソコンのＵＳＢ端子に挿しこみ充電しても充電出来てしまうことから普通に行っているのでは・・・・？

規格では最大値を保証するもので規格を越えると直ちにシャットダウンとはなりません。そこには余裕（マージン）を見込んでおり耐久性や信頼性向上を図っています。しかし恒常的に無理な負荷を掛けることは決して好ましい事ではありません。特にノートタイプでは実装密度も高く部品の焼損などでは高額な修理となります。

特にＵＳＢハブを接続して数台の携帯や外部機器の使用は何をかいわんやです。。。

　　充電にはＡＣアダプター等が適当でＰＣへの接続は充電量が多い時に限ったほうが余計なトラブルからの回避となり得ます。。。。　　　

 　ＡＣアダプターやモバイル充電バッテリーすべてに言える事ですが最大値を越えた電流への制御や保護回路が無いものは部品の焼損を起こす事によって電源供給元からの遮断をして火災やバッテリーの破裂を防いでいます。焦げ臭いや煙が出たは未だ良いほうで留守中充電機器から出火とかバッテリーが破裂とかは避けたいものです。充電器の規格にはご注意を。。。　タコ足充電はいけませんｗｗ