ブログのアクセスランキング

このブログを始めて２年１ヶ月になりますが、よく続いたものだと思っています。
また、節操もなく色々なテーマで色々なものを作ったものです。

Ｇｏｏブログの仕様が変わったのでしょうか、始めてアクセスランキングに順位が出ていましたので、記念に載せてみました。

最高で３８０１位でした。
２／２４なので、１３６ｋＨｚ送信機を載せた次の日です。
そいえば１３６ｋＨｚで検索をすると最初のページに乗っていたので、びっくりした日です。


＜＜梅＞＞さんのブログには到底及びませんが、訪問して頂いた皆様、ありがとうございます。

今後ともよろしくお願いします。

１３６ｋＨｚ ＣＷ 送信機の試作

１３６ＫＨｚバンドの話題もチラホラ聞かれるようになったので、早速送信機を作ってみました。

ジャンク箱に１３６０ｋＨｚのＣＸＯがあったので、１０分周して１３６ｋＨｚを作ります。
あとはトランジスタで何段が増幅して、共振回路に突っ込んでやればできそうです。
Ｗｅｂで調べてみると、大電流をスイッチングできるＦＥＴを駆動して１００Ｗだとかの例がありました。
ＤＣ－ＤＣコンバーターの回路とほとんど同じです。
今回は実験なので、１００ｍＷ程度を目標にしました。

回路図です。
終段の共振回路は２段として、バーアンテナから漏れる電波を受信します。


基板です。
終段はいつもの２ＳＣ１８１５パラです。


大きなフェライト板に巻いたバーアンテナです。
０．３ｍｍの線を巻けるだけ巻いたら１３．６ｍＨありました。


ケースに入れました。
電源はＬｉイオン電池で４Ｖ弱です。
出力は１５０ｍＷでました。


さて飛び具合ですが、さすがに飛びません。
１ｍ位離れたところではフルスケールですが、送信機から離れると急激に弱くなり３ｍがやっとでした。
１５０ｍＷでもＦＭワイヤレスマイク以下です。

周波数直線バリコンの試作

早速求めた曲線を使って周波数直線バリコンを試作してみます。

求めた曲線のグラフをローターのサイズの２０ｍｍｘ１２０ｍｍに変形して印刷します。
切り抜いて基板に貼り付けます。


曲線をカッターでトレースして基板に写し取りリューターで曲線をカットします。


端から上側の銅箔を剥がして行きます。


全部剥がし終わりました。


早速セットして容量を測定しました。
移動距離と容量の関係です。目論見通りの曲線になりました。
最大容量は３５ｐＦ程度で大分大きくなりました。
実際は面積当たりの容量から必要とするバリコンの容量となるようにサイズを決めなければいけませんが、今回は周波数の変化が直線になるかどうかを見たかったので、容量の絶対値にはこだわりません。
ＶＦＯのパラメタを設計し直せばこのまま使えるかもしれません。


設計したＶＦＯのパラメタを適用して、周波数の変化を計算しました。
途中デコボコしている部分がありますが、ほぼ直線に変化しています。
いい加減に銅箔を剥がした割にはいい感じです。
銅箔を無理やり剥がすのではなく、エッチングすれば精度が上がるでしょう。
バリコンの容量が設計と違いますが、あまり効いていないようで、可変範囲は１００ｋＨｚ強となりました。


いい加減な工作精度でもなんとか実用になりそうです。
あとはバリコンをスライドさせる機構ですが、昔ながらの糸かけダイヤルか、ネジを回してスライドさせる方式などがよさそうですね。

周波数直線バリコンの検討

周波数直線バリコンの検討をしてみます。まずは、ＶＦＯの設計です。

Ｆmin=50.5[MHz] Ｆmax=50.8[MHz] IF=11.06[MHz] で設計します。
３逓倍するので、ＶＦＯの可変範囲は、
ｆmin=(50.5-11.06)/3=13.147[MHz]
ｆmax=(50.8-11.06)/3=13.247[MHz]
ＶＦＯの回路例です。クラップ発振回路にします。


Ｖｃの可変範囲を0～15[pF]、ａ=10[pF]、ｃ=ｄ=ｅ=100[pF]、Ｌ=0.7[uH]とします。

共振回路のCの範囲を計算します。
ｔｃ1=ａ*ｘ1/(ａ+ｘ1)+ｂ+ｃ*ｄ*ｅ/(ｃ*ｄ+ｄ*ｅ+ｅ*ｃ)
ｔｃ2=ａ*ｘ2/(ａ+ｘ2)+ｂ+ｃ*ｄ*ｅ/(ｃ*ｄ+ｄ*ｅ+ｅ*ｃ)
Ｌ、ｔｃ1、ｔｃ2から共振周波数の範囲を計算します。
ｆ1=1/(2*pi*√(Ｌ*ｔｃ2))
ｆ2=1/(2*pi*√(Ｌ*ｔｃ1))
ここではｂを変化させて、希望の周波数可変範囲が得られるｂを求めます。
下の表の計算式で演算子＃はa#b=a*b/(a+b)でコンデンサの直列を示しています。


周波数可変範囲は１００[kHz]以上必要なので、ｂ=250[pF]とします。
周波数が１１[MHz]台と大分希望から離れてしまいましたので、Ｌを減らします。
Ｌを変化させて希望の周波数範囲が得られるようなＬを決めます。
Ｌ=0.507[uH]、ｆmin=13.141[MHz]、ｆmax=13.279[MHz]です。


ここでＶＦＯとして必要なパラメタがすべて決まりました。
ＶＦＯの設計はここまでです。

周波数直線バリコンを作るには周波数とバリコンの容量の関係を求める必要があります。
(1)式　ｔｃ=ａ*ｘ/(ａ+ｘ)+ｂ+ｃ*ｄ*ｅ/(ｃ*ｄ+ｄ*ｅ+ｅ*ｃ)=ｙとおくと
(2)式　ｆ=1/(2*Π*√(Ｌ*ｙ))です。
ｋ=ｂ+ｃ*ｄ*ｅ/(ｃ*ｄ+ｄ*ｅ+ｅ*ｃ)とおいて式を簡単にします。
(1)式をｘについて解くとｘ＝ａ*(ｋ-ｙ)/(ｙ-ａ-ｋ)

(2)式からｆを変化させてｙを求め、ｙからｘを求めます。
これでｆとｘ(バリコンの容量)の関係が求まりました。
これは既知の関数です。Ｆｖ(ｆ)とします。
この関係を満たすように容量が変化するバリコンを作れば周波数直線バリコンとなります。


ステーターは長方形とします。ローテーターは直角三角形(⊿)にして右に行くほど高くなるようにします。
コンデンサの容量は金属版の重なる面積に比例しますので、最初は重なる面積の増加が小さく、左に移動させていくほど面積が急に増加するようにします。
こうすると、周波数が高い方では容量の変化がゆっくりになるので、変化が直線に近くなります。


実際はローターの形状は直角三角形ではありません。
ローターの形状を現す未知の関数をＦｃ(ｆ)とすると、この関数を積分して得られた面積がＦｖ(ｆ)となります。
残念ながらＦｖ(ｆ)からこの関係を満たすＦｃ(ｆ)を導く数学の力はありません。

そこで未知の関数を高さが変化していく台形が集まったものと仮定して、Ｃの差分から台形の高さを求めることにしました。
そして区間を小さくしていけは未知の関数に近づきます。


C0=h0/2
C1=C0+(h0+h1)/2
C2=C1+(h1+h2)/2
C3=C2+(h2+h3)/2
・・・・・・
h0=2*C0
⊿C0=C1-C0=(h0+h1)/2
h1=2*⊿C0-h0
⊿C1=C2-C1={C1+(h1+h2)/2}-{C0+(h0+h1)/2}
h2=2*(⊿C1-⊿C0)+h0
⊿C2=C3-C2={C2+(h2+h3)/2}-{C1+(h1+h2)/2}
h3=2*(⊿C2-⊿C1)+h1
・・・・・・
以降順番に計算していきh0,h1,h2,h3,・・・を結んだものが求める曲線です。
実際に計算してみると波打ちながら値が変化しているので、平均値を採用しました。
今回は容量の変化具合を見たいので、容量の絶対値は無視して、120mmｘ20mmの長方形に曲線を当てはめてみました。


求める曲線です。
これを基板に写しとって、線の上側の銅箔を除去すれば完成です。

バリコンの試作

電子工作関連のＨＰを見ていたら、バリコンを自作している方がいらっしゃいました。
ラジオ工房　に　多田さんのエアーバリコン　が紹介されていました。
さすがにここまでの板金工作はできません。

でんきざっか製作所　では　ＣＤや空き缶などを利用して作成したバリコンとＩＣラジオ　が紹介されています。
このあたりなら作れそうなので、早速作ってみました。

まずは、コンデンサの基本とおりに金属板を絶縁物で挟みました。
絶縁物はクリアファイルのシート、金属板にはアルミテープを使用しました。
１枚でもいいのですが、バリコンらしく２枚ずつ作ってかみ合わせてみました。


それらしく出来ており、重なっている範囲を変えると容量が変化しました。
ところが、シートはペナペナなのでポリバリコンのように一定の力で押さえていないと安定しません。
と、いうことで「ボツ」にしました。

そこでシートにアルミテープを貼り付けるのはやめて、プリント基板をシート越しに対面させることにしました。
回転軸の工作は難しいので、スライドさせる方式にしました。
上にあるのがステーターで動きません。
下にあるのがローターで、絶縁シートを挟んでステーターに面します。
基板のままでは安定しないので、スチレンボードを使っていいかげんな枠を作って収めました。


組み合わせたところです。
容量は２０ｐＦ～１２０ｐＦでした。


移動距離と容量は比例しますので、ＶＦＯなどに使用すると周波数が高い方で目盛りが詰まってきます。
周波数とバリコンに必要な容量の関係は計算で求められますので、スライドしていったときの重なっている部分の面積がこの関係に合うようにすれば周波数直線バリコンになるでしょう。

移動距離と容量に関係式を定積分してやれば面積が求まりそうですが、積分ってどうやるんだっけ？
３０年以上前に習ったのですがすっかり忘れてしまいました。

可視光通信の実験 その３

電源を電池式に変えました。

受信機だけケースに入れてみました。


中身です。


送信機は適当なケースが見当たらなかったので、電池の上に貼り付けてみました。
パワーアップということで、ＬＥＤを増設してあります。


暗い部屋で実験してみました。
距離が離れると音量が小さくなりますが、可視光線なので光が見えるので方向合わせは楽です。
鏡に反射させてみたり、虫眼鏡で集光してみたりして楽しみました。
ＬＥＤは赤色の７ｃｄで波長は５６０ｎｍなので、４８０ＴＨｚのＡＭ変調の送受信機ということになります。

可視光通信の実験 その２

受信機を作成しました。
ＬＭ３８６の入力にＬＥＤをつないだだけです。


ジャンクのフォトダイオードやフォトトランジスタをつなぎ替えてみましたが、送信用のＬＥＤが一番良いようでした。
送信機にはコンデンサマイクをつけていましたが、ハウリングを起こすので、ＭＰ３プレーヤーの入力に変更しました。
１０ｃｍくらい離れたところで十分な音量で受信できました。

送信機、受信機の回路図です。


電源が１つなので、送受信機をあまり離すことができませんでした。
電池式にしてどのくらい離れたところで通信できるかテストしてみたいと思います。

可視光通信の実験 その１

可視光を使って光通信の実験をしました。

最近の白色ＬＥＤは１０数ＭＨｚ程度で変調ができるようで、ＣＱ誌に実験記事が載っていました。
ＬＥＤの信号機や照明が増えてきていますので、可視光に情報を載せてやれば光の届くわりと狭い範囲ですが通信が可能です。
たとえば、信号の位置情報などを送信すればかなりの精度で居場所が判断できたりするでしょう。
照明は既設で、場所や電源を確保する必要がありませんので、こういった用途にはもってこいです。

さて、実験ですが、最初のステップとしてＡＦ信号でＬＥＤを変調してみます。
ＬＭ３８６の出力の５番ピンには電源電圧の１／２が出ており、入力信号によって変調されていますので、電流制限抵抗を経由して高輝度ＬＥＤにつなぎます。

送信機です。


受信機は、フォトトランジスタやフォトダイオードが定番ですが、ＬＥＤに光を当てると電圧が発生するので、高輝度ＬＥＤに直流カット用のコンデンサを経由してクリスタルイヤフォンにつなぎます。

受信機です。
光通信版ゲルマラジオといったところでしょうか。


ＬＥＤを１ｃｍくらい離して向かい合わせにしたところ、受信できました。
オシロで見たところ２０ｍＶｐｐくらい出ていました。
次のステップは、受信機用にアンプを追加してみる予定です。