マイコン制御の鋸歯状波でスイープ発振

２０１８／０８／２０（月曜日）　晴れ


パルスゼネレータから出力されるパルスを２進カウンタで計数しその２進コードを
抵抗ラダー回路で鋸歯状波に変換してみた。
この鋸歯状波はとてもきれいな波形だった。
この鋸歯状波をバリキャップに加えてスイープ発振回路を動作させてみた。
うまくスイープ発振してくれるかどうか、その確認はＳＤＲドングルとＳＤＲ＃や
ＨＤＳＤＲのソフトウェアで確認した。

何とかスイープ発振していることは確認ができた。
しかしパルスゼネレータのパルスを計数し、ラダー回路で鋸歯状波に変換すると
カウント０から最大カウント、そしてまた０から最大までカウントする・・・を
繰り返すので鋸歯状波も０から最大までを繰り返している。

スイープ発振回路も鋸歯状波の出力に従って低い周波数から高い周波数を繰り返し
て発振し、その周波数範囲は相当広いものになる。
ＳＤＲドングルはこの広い範囲の周波数の電波を受信してＨＤＳＤＲなどのソフトウェアで
ＰＣディスプレイにスペクトラム表示などをおこなうのであるが、スペクトラムを表示
する範囲は狭く（ＨＤＳＤＲは最大３ＭＨｚ、ＳＤＲ＃のそれは１ＭＨｚばかりである）
スイープ発振回路が発振したその、ほんの一部を表示するだけで、しかも、ほんの一瞬だけ
しか表示されない。
次のスイープが始まってまた同調周波数がやってくるまで待つのだが結構時間がかかる。
これを早めるためにスイープ周期を早めるとＳＤＲが反応しなくなってしまう。
結局スペクトラムをはっきりと見えるようにするにはゆっくりスイープにしなくてはならず
休み休みのスペクトラム表示になってしまう。

それを解決するには指定した回数から計数を始め、指定した回数でまた元に戻って
指定した回数から計数を始めるようなカウンタが必要になる。
これを純然たるハードウェアで実現するのは結構大変だ。
コンピュータを使えばわけはないだろうが、コンピュータだけあっても用はなさない。

「コンピュータ。　ソフトがなければただの箱」

ソフトウェアが必要なんだ。　これは簡単には作れない。
なんだかんだあれこれ準備が必要なんだ。

ところが何の準備もいらないコンピュータがあった。
もう何十年も前に購入した「ワンボード・マイコン」　ＴＫ－８５　が押し入れに眠っていた。
このマイコンは全て手入力でプログラムが組める。
そのかわり、すべてのことを人間がしなくてはならない。
マイコンとはマシン語（コンピュータが理解できる記号）でやりとりするしかない。
ＣＥ　００　２３　　Ｄ３　８０　・・・・　だとかわけのわからない記号をメモリーに
書き込んで行く。
もうこの歳になると記憶力もほとんど０だからマニュアルを何度も何度も見直さなくてはならず
とても大変で時間がかる。
しかし苦心して入力したプログラムが思い通りに動いてくれた時の喜びは何とも言えない。

そんなこんなで苦労して指定したカウントから計数して指定したカウントで元に戻ってカウントを
始めるプログラムができあがった。


マイコンが指示したとおりの計数をして出力してくる。　それを鋸歯状波に変えてスイープ発振する。





先ずカウント０～２５５の鋸歯状波でスイープ発振をしてみる。
これはパルスゼネレータを使ったのと同じことになる。




ＴＫ－８５で計数制御したカウントでスイープ発振させたときの様子です。





ＴＫ－８５で　カウントを１つずつアップさせたときのスペクトラムの様子です。




この実験では抵抗ラダー回路は８ｂｉｔになっている。
０Ｖ～最高レベルまでを２５６段階に分割していることになる。
最高電圧が５Ｖとすると１段階あたり０.０２Ｖになる。

静的な実験データによるとこの発振回路は
１Ｖ辺り１２ＭＨｚぐらいの変化をするから０.０２Ｖでは０.２４ＭＨｚ変化することになる。
だから今回の実験ではカウントが1つ変化するとスペクトラムが大きく変化してしまうのだ。
現在８bitのものを１２bitにすれば１/４０９６（１カウント当たり０.００１Ｖの変化）に、１６ｂｉｔにすれば１／６５５３６
（１カウント当たり０.００００８Ｖの変化）にできる。
実際に抵抗ラダー回路を使う時は１２ｂｉｔ以上が必要だろう。


まぁ、これが実用になるかどうかはわからないが、いろいろ実験ができて面白かった。
いろいろアドバイスをくださったＪＡＮＪＡＮＪＡＮさん、ありがとうございました。

おもちゃオシロがまた故障した

２０１８／０８／２０（月曜日）　薄曇り


先日購入したおもちゃオシロスコープ（小型オシロ）は結構便利に使っている。
だけどやっぱりおもちゃだ。
入力モードや測定電圧範囲を切り替えるスライド・スイッチの動きが硬くてなかなか切り替えができない。
そこで爪先に思いっきり力を入れてスライドさせる。
こんなことを何度もやっているうちにスイッチをスライドさせるプラスチック製の爪が折れてしまった。
これではケースの上からはスイッチを使うことはできない。







このスイッチをスライドさせる仕組みはちょっと問題がある。
スライドさせるには相当力をかけなくてはならない。
同じような爪をこしらえて取り付けてもまた折れてしまうだろう。
最悪の場合はスライドスイッチのレバーを折ってしまうかもしれない。

スライドスイッチそのものをスライドさせるときは案外スムーズに動く。
だからスイッチのレバーを横方向に引いてやればいいはずだ。
そういう形式に改造？してみることにした。


スイッチレバーを横に引っ張るアーム。



アームを通すためのケースの側板に穴を開ける。



アームを取り付けたところ。



アームをつまんで引っ張り出しやすいようにリベットを打ち込んである。



出来上がり。



先日はこの押ボタンスイッチを押すレバー（押し棒？）が具合が悪くて改善したのに・・・・



何とか使えるようになった。



今度はスイッチをスライドさせるのがスムーズにできるようになった。
インジケータが作動しないのでちょっと不便だがスクリーンにはそれらが表示されるから
困ることはない。

余計な工作で時間を喰ってしまった。　あー、疲れたよぉー。

やっと目的どおりの動きができた

２０１８／０８／１９（日曜日）　晴れ


スイープ発振回路の実験をしているのだが、鋸歯状波発振でちょっと問題があった。
鋸歯状波は抵抗ラダー回路に２進カウンタ（８ｂｉｔ）の出力を加えて作成している。
２進カウンタにはパスジェネレータのパルスを加えて計数させている。
抵抗ラダー回路に２進カウンタの計数を入力すると直線状に変化するきれいな鋸歯状波が得られた。
カウンタは０から２５５までを繰り返して計数する。
抵抗ラダー回路は与えられたカウンタの計数出力によって電圧を変化させて出力する。
最低（カウンタ計数0のとき）は０Ｖ、最高カウント（２５５）のときはほとんど与えられた
電圧を出力する。
つまり、０Ｖから最高電圧までを２５６段階で変化させて出力することになる。

スイープ発振回路の実験ではこの鋸歯状波の電圧を小さくしたりオフセット電圧を変えたり
させたいことがあるが、パルスゼネレータからのパルスで作動させている場合はそれは難しい。
そこでマイコン（ＴＫ－８５）を使って鋸歯状波出力をコントロールしてみようと実験を始めた。

　　　　　　　　　　　以上前置き


あれこれ試行錯誤してやっとプログラムができた。
早速テストしてみたが、思うようには動いてくれない。
急いで作ったいい加減なプログラムだからね。

そこで今回は基本的なロジック構成にしてちょっと丁寧に作ってみた。
テストもなんとか正常のようだ。


久しぶりに使ったマイコン（ＴＫ－８５）。　もう４０年近く前のもの。
マシンコードをＨＥＸキーで打ち込んでプログラミングする。
低級言語の更にその上を行く“超低級言語”だが、“低級工作じいさん”のオイらにはちょうど良い。



テスト開始。　波形は手のひらサイズの超小型オシロで確認する。




グランドレベル（０Ｖ）付近から出力する鋸歯状波。　出力は低目に設定（最大まで変化できる。）



中間電圧で振れる鋸歯状波。



鋸歯状波を小さくしてみた。　これでスイープすれば周波数変化が小さい発振出力が得られるはずだ。



最大レベル付近の鋸歯状波。　



鋸歯状波を小さくしてみた。　
これでスイープすればスイープ幅が狭い、高い周波数の発振出力が得られるはずだ。



何とか鋸歯状波を変化させることができた。
あぁ、次はこれで発振回路をスイープさせてみる実験だ。　ガンバローっと・・・・

ありゃりゃ・・・こりゃ、おかしいぞ

２０１８／０８／１８（土曜日）　晴れ


ＴＫ－８５からのシグナルで鋸歯状波派生回路を制御できるようになったので
今日は設定データを記録しながら鋸歯状波の波形を観測した。


マイコン（ＴＫ－８５）に書き込んだプログラムを走らせてその指示に従って鋸歯状波の波高値、
グランド電位からのオフセット電圧が変化するかどうかを確認した。



グランド電位（０Ｖ）から最大値までを出力するとこの波形になる。
これでバリキャップを駆動すると相当広範囲の発振となる。



発振範囲を狭くした場合。　ただしこれはオフセットがグランド電位付近だから低い周波数帯の発振になる。



これは中間ぐらいの周波数帯かな？



もっと高い周波数範囲をとＴＫ－８５を操作したが波形は変化しない。
あれこれ操作しているうちにこんな波形になってしまった。





これは何か問題がある。
こんなおもちゃマイコンでもバグっていうんだろうか？
まぁ、バグには違いない。
もう一度プログラムを作り直そう。

マイコンで鋸歯状波の制御

２０１８／０８／１７（金曜日）　晴れ


コルピッツ発振回路の同調コンデンサをバリキャップにして鋸歯状波を加えてスイープ発振を
させる実験をしているが、その発振周波数の変化を確認するのが大変だ。
オイらはスペアナなんていう高級な計測器は持っていない。
そこで手持ちのＳＤＲドングルで受信してＨＤＳＤＲとかＳＤＲ＃とかいうソフトウェアを
使ってスペクトラムを確認している。
ＨＤＳＤＲやＳＤＲ＃はスペクトラム表示窓があってけっこう便利に使っているのだが
残念ながら一画面に表示されるスペクトラムの範囲が３ＭＨｚ（ＨＤＳＤＲ）とか１ＭＨｚ（ＳＤＲ＃）
の範囲しかない。
実験中のスイープ発振回路は鋸歯状波の波高値が０Ｖ～５Ｖ（最大９Ｖ）と範囲が広くて
スイープする周波数範囲も５０ＭＨｚ～６０ＭＨｚと相当広い。
３ＭＨｚの範囲はあっという間に通り過ぎてしまう。

鋸歯状波の発生はパルスを２進カウンタで計数してそのバイナリデータを抵抗ラダー回路に加えて
発生させている。
２進カウンタは０～２５５を繰り返してカウントしており、抵抗ラダー回路は０Ｖ～最大値までの
鋸歯状波を繰り返して出力する。
これを任意の数値からカウントして任意のカウント数でまた元に戻って計数を始める・・・を
繰り返させるのはハードウェアで実現するのはなかなか難しいだろう。
ソフトウェアで実現するのならわけはないことだろう。
だけどそれにはソフトウェアを組み込むハードウェア（コンピュータ）が必要だ。
今どきは数千円で入手できる手のひらサイズのマイコン（マイクロコントローラ）やパソコンもどきがある。
しかしそれは本物のコンピュータでＯＳの組込やソフトウェア開発環境などが必要で大ごとだ。

押し入れに眠っているマイコン（マイクロコンピュータ）ＴＫ－８５はＯＳだとかソフトウェア開発環境
だとかは必要ない。　すべてが自分の手入力操作でソフトウェア（もどき？）が作れて、動作させられる。
その代わりメモリーは１ＫＢだけ。　機械語（マシーンコード）を組み合わせて１６進キーボードから
メモリーに書き込んでいく。
でも、これでもコンピュータなんだから工夫次第では何でもできる。
そこで今回はこのＴＫ－８５を使って鋸歯状はのコントロールをしてみることにした。


　　　　　　　　　　　　　　　以上　前置き　　相変わらず目沖が長いです


や、や、やっ！　また大失敗だ。
マイコン（ＴＫ－８５）と鋸歯状波発生基板を接続するコネクタを作ったがソケット（ＴＴＬ・ＩＣソケット）
の取り付けが狭くてちょっと大き目のコネクタは接続できない。



苦労して配線したのに・・・　取り外してまた付け直しだ。　オイらの工作はこんな失敗が多いです・・・



配線をやり直して念入りにチェック（前回はハンダブリッジがあって修理に手こずった）。
パルスジェネレータからのパルスで駆動してみた。


パルスジェネレータのパルスで作成した鋸歯状波。　
ＧＮＤ（０Ｖ）から最大値（この場合は４．８ばかり）までを繰り返す。



カウンタは正常なのでＴＫ－８５と接続した。





ＴＫ－８５のレジスタ（８ビット）を００～ＦＦまでカウントさせて鋸歯状波を作成。
パルスジェネレータのパルスで作った鋸歯状波と変わらない。


ちょっと休憩した。
そのとき、このおもちゃオシロを少しお化粧してあげた。
用紙をマジックインキで黒く塗ってケースの下に敷いてみた。
スイッチの名称が見えななってしまったのでテプラを貼ってある。
ちょっと派手だな・・・・

今までのおもちゃオシロにお化粧をしました。　


これは００～ＦＦまでカウントしたときの鋸歯状波。　パルスジェネレータのパルスとほとんど変わらない。



開始カウントと終了カウントを変化させてみるとこうなる。


もっと計数範囲を狭くするとこうなる。



この傾斜で周波数が変化するんだから変化する範囲は狭くなる…はずです。



開始カウント数や終了カウント数の設定はいい加減にやったのでデータは取らなかった。
また明日、記録を取りながらやってみよう。