スイッチを一個追加し、PICマイコンのソフトを増強して、「周波数ステップ」を設定できるようにしました。
このスイッチは、通常はOFFで、この場合は周波数が表示されます。
ONにすると、現在の周波数ステップが表示され、ツマミを回すと増えたり減ったりします。今のところ、1,3,5,10,25,50,75,100,125,150,175,200,250[Hz]の13種類。75とか125とか、半端な値もありますが、ま、ご愛嬌ということで。
なお、スイッチは押しボタンではなくトグルスイッチにしました。本来であれば、「押して、ロックがかかりON、もう一回押すとOFF」というのがいいんですが、手持ちに無いもので...
基板を取り付けて、テストしてみました。
下の緑色の基板は、秋月のDDS、上の基板はロータリーエンコーダとDDS基板の制御を行うものです。
DDSは10MHz台を出すように制御し、10MHzに134MHzを足した数値を、以前作ったVFDモジュールに送り、表示させます。PICマイコンのソフト部分で多少てこずったものの、何とか動作しました。ロータリーエンコーダも一応それなりに動作しているようです。
今回製作したロータリーエンコーダは、穴1個で4パルス発生するので、1回転で404パルス出ます(穴は101個)。当初、1パルスで1Hzを変化させるようにしたのですが、これだと目的周波数に到達するのにかなり回さないといけないので、1パルスで10Hzの変化としました。
受信機でDDSの10MHzを受信し、ツマミの回転でどんなふうに聞こえるか、いろいろ試してみました。
(1) 1Hz/パルスの場合、アナログVFOとほぼ同じように切れ目なく変化する感じ
(2) 10Hz/パルスの場合、階段状に変化するのがかすかに分かる程度
実際の受信機を作る場合、やはりどうしても「ステップ切り替え」は必要で、例えば「1Hz/パルス→5Hz/パルス→10Hz/パルス→25Hz/パルス→50Hz/パルス→100Hz/パルス...」のように。
ここはひとつ、押しボタンスイッチをひとつ用意し、PICマイコンでこれのON/OFFを検出し、「周波数表示モード」「ステップ切り替えモード」を実装するのがいいかもしれません。後者のモードで、ツマミを回して、希望のステップ幅を選択するわけです。
それともうひとつ、秋月DDSには出力部分に8MHzのLPFがついていますが、今回は10MHz台を出力するので、このままではうまくありませんから、別途LPFを作る必要があります。
まだまだ先は長いです。
いろいろと(穴あけの)失敗を重ねて、やっとのことで目標に近い穴をあけることができました。
卓上ボール盤を使って1mmのキリで穴を101個あけたのですが、最初の数枚はなかなかキッチリとした穴があかなくてブルーになっていましたが、いろいろと工夫して、何とかここまでこぎつけました。
で、2つのフォトインタラプタの位相調整をしているのが、下の図です。
位相合わせは、円盤の右上に見えるフォトインタラプタ基板の固定ネジを緩めて基板をチョットだけ回転させ→オシロで様子を見て→またチョットだけ...を繰り返すわけなのですが、これだけ穴の数が多いと、ほんのチョットでも位相のズレは相当なものになりますから、調整には根気が必要でした。
ツマミを時計方向に回すと、このようになります。
ツマミを反時計方向に回すと、こんな感じになります。
上下の波形で、線の太さが異なるのは、シロウトならではのご愛嬌ということで(笑)
もう少し頑張れば、ONのタイミングを中央に合わせられそうですが、今回はこれでヨシとします。OFF期間の長さの様子から、穴数はもっと増やしてもよさそうです。例えば、105→113→125...のように。
下の図は、円盤を正面から見たところです。
秋月で売っていたフォトインタラプタを用いて、信号の様子を見てみました。結果は惨憺たるもの。
(1) フォトトランジスタの出力が一定しない
これは、円盤に開けた穴が、円盤の中心から微妙にズレており、ある部分ではドンピシャで光が通るけど、それ以外の部分では少ししか通らない、という違いによって、出力が一定しないという現象が発生している模様。
(2) 位相の調整ができない
これだけの穴数になると、位相調整は位置的に非常に微妙なものになりますが、今回組んで見た状況では調整ができません！ 何か、別の手段を考える必要があります。
最初、フォトインタラプタの取り扱いに戸惑いました。
・LED部分には何mAくらい流せばよいのか見当がつかない
・フォトトランジスタの負荷は何Ωくらいがいいのか見当がつかない
結局、試行錯誤で「なんとなくこんな感じ」という定数を探り当て、組み立てたのですが、すぐに、冒頭にあるような問題に直面。(1)は加工精度の問題であり、(2)はメカニカルな構成の問題。アタマ痛いです。
秋月DDSをVFO代わりに用いて受信機を作ろうとする場合、周波数の設定をどうするかという分岐点が生じます。
秋月で売っているロータリーエンコーダを使うのが最も手っ取り早いのですが、ここはひとつ、動作しなくなったＨＤＤの部品を利用して、ロータリーエンコーダを作って見ようと思います。
さっそく、ＨＤＤをバラして、モーター部分と円盤を取り出し、フォトインタラプタのための穴を開けることにしました。今回は、360度で100個の穴をあけます。
自作の型紙ツールで型紙を作り、穴あけ準備完了！という状態が、下の画像であります。
左上の部分にある細いリード線は、「目盛り」にあわせるためのもので、右下の基板の黒でマークされた部分にドリルを突っ込んで、100個の穴をあけるというわけです。穴を開けたら円盤をまわして、次の目盛りにあわせ、穴をあけてまた次の目盛りにあわせ...をひたすら繰り返すのであります。
やはり、手作業での加工では精度的に満足のゆくものになりませんでした。しかし、取り出した円盤はあと何枚かあるので、「練習」して最も出来の良いものを採用したいと思います。
それにしても、これだけデカいと、普通のお弁当箱シャーシのフロントパネルには納まらないので、シャーシを「縦」に使うことにし、従来「天板」である部分をフロントパネルに見立てて、取り付けたいと思います。
ツマミをつけるとこんな感じになります。
何しろシロウトの加工なので、このツマミをぐりゅ～んと回すと、センターが合っていないのがバレバレです。でも、往年のＦＭチューナーのツマミのように、惰性でくるくる回ってくれるので、狙っているところを満たしていると言えます。
アルミ板の台座の大きさは、100mm×100mmです。このアルミ板の後ろに、秋月DDSと、ロータリーエンコーダ制御用のPICマイコン基板を取り付ける予定です。
HDDには強烈な磁石と、芸術的な巻き方のコイルも使われています。
これらを用いて、Sメーターを自作するというのも一興かもしれません。しかし、形状的におおきすぎるので、チョット無理があるかもしれません。コイルがついている部品は「ヘッド」と呼ばれている部分であり、本来、この部品の先端部分が、円盤に記録された信号を読み取るわけです。
取り出した磁石を、ただちに「冷蔵庫マグネット」に転用するのは簡単ですが、ネオジム磁石はかなり「もろい」という性質があるので、次の出番があるかもしれないという状況においては安全な場所(クレジットカードに被害を及ぼさないような)に保管しておくのがよいのかもしれません。
実は、ロータリーエンコーダに転用できる部品はまだあります。上の画像の、銅色のコイルの右側に丸いものが見えます。これは、ヘッドを動かすための「軸」なんですね。ネジ止めだったり、Ｏリングで止めていたりますが、「中心はネジを貫通させて固定できる」、「周囲は自由に回転する」という機能がある部品であるため、ロータリーエンコーダ以外にも例えば、糸掛け式ダイヤルの構成部品としても使えるかも知れません。画像としてはこんな感じです↓↓↓
ミニ電力計をバージョンupしました。
メーターはオペアンプ(LM358)のボルテージフォロワで振らせるようにしました。また、メーター側にVRを取り付けて、測定範囲を拡大しました。
オペアンプの搭載により、電源が必要になりましたので、「チョット足りないかなぁ」と思いつつ、単4×2を投入しました。電池ホルダは持っていないので、ハンダでくっつけて直列接続にし、余ったリード線で基板にくくりつけてあります。電池交換が、かなり大変です(笑)
電源の搭載にあたって、電源スイッチとパイロットLEDは必須だろうと考え、取り付けました。
また、前回までの目盛りの振り方について、大きな勘違いをしていたので、それを直しました。dbmは電力から算出しますが、電力の計算に使う電圧は実効値で計算するわけです。ところが、メーターを振らせるための整流回路は、コンデンサインプットなので、その電圧は「最大値」になるわけです。このあたりの整理がうまくいっていなくて、穴にハマってしまったというわけです。
例えば、15dbmの位置(角度)を調べるために、直流安定化電源を用いて電圧をかけるとします。何Vかければいいでしょう。
15dbmなので、10の(15/10)乗mW、すなわち約31.6mWということになります。では、50Ωの負荷では何V? E=√(P*R)なので、√(31.6mW*50)≒1.26[V]になります。
当初、「じゃぁ、直流1.26Vをかけて調べればいいんだ」と思ったんですが、よーく考えて見ると、ここでの1.26Vというのは「実効値」なのであり、その√2倍の電圧をかけないといけません。つまり、1.78Vなんであります。
間違っているかもしれません...
144MHz帯を19MHzに変換するクリコンを作りました。
あれれ！！？
この間作った125MHzの局発モジュールはどうしたの？？？
「あれはアレ、これはコレ」であります。ご覧のように、FCZコイルがまったく無くてT37のトロイダルコア4個と、FB-801-43を4個使っています。トロ活の回路をそのまんま流用して作りました。
下半分が125MHzの局発で、easyな測定(50Ωで終端してそこから1N60＋103(0.01uF)による半波整流をやって、103の両端の電圧を測る)によれば、15.3dbm出ていて、周波数は違うものの、「トロ活」通りの結果となりました。
左上の部分は144MHz帯のRF増幅をやっていて、「トロ活」に出ているLマッチ＋共振回路が、前後で頑張っています。真ん中になるのはVHF用の3SK35GR。「トロ活」では3SK70というUHF用のものを起用しているのですが、手持ちが無かったので...
右上の部分は混合をやっている部分で、DBMが構成されています。ここで用いているダイオードが正体不明なやつで、ン十年前に100本袋で買ったもの。一応、当時の私の文字で「ショットキー」と書かれているので、それを信用して使ってみました。「トロ活」では、平たく構成する(1×4)ではなく、もっと立体的な(2×2)例が載っていますが、マチガイを少なくするために、あえて平たく組みました。
いきあたりバッタリで組み立てたこのクリコン、動作確認してみました。クリコンに適当なリード線を「アンテナ」と称して取り付け、出力は104を介して(103は在庫が尽きた)FT-747のアンテナ端子へそのまま接続。
我がPCは144MHzの電波を出しているので、まずこれを確認。チョット弱いけど(DBMの出力をそのままつないでいるためか?)、ちゃんと信号の存在が確認できました。
本来の目的である144.1～144.5の「SSB」はどのように聴こえるかを試してみたかったのですが、「ナンチャッテ空中線」ではいかんともしがたく、仕方ないので、消防関係の電波で確認してみました。この電波は「ナンチャッテ空中線」でもS9以上で入感するため、テストにはうってつけなんですが、ラジオじゃないから「いつでも電波が出ている」というものでもないので、その確認には忍耐(?)が必要でしたが、ちゃんと受信できました。
NFはどのくらい？ などという鋭い質問には技術力欠如のため回答することができません。「信号が受信できてヨカッタ、ウレシイナ」というレヴェルのドシロウトですから、どうかそのへんはご勘弁ください。
DBMの位置関係が不満なので、左下に引越しさせ、局発の出力には一応BPFを取り付け、IF出力は「トロ活」にあるようにもう少しナントカし、コア関係を固定し、ケースに収めてから、「このモジュールは一応、完成」、としたいと思います。
次は、IF段の検討であります。バカデカイ部品であるところのクリスタルフィルタをどうやって保持するのがよいか、悩みどころです。さらに、「そろそろシャーシのこともちゃんと考え始めないとイケナイ」という機運が高まっております。今回の「受信機」も、ロータリーエンコーダーは自作しようと思っており、その円盤の大きさを許容できるシャーシでなくてはいけません。
いろいろと検討を繰り返しまして勘違いや誤りを修正した結果(あくまでも自分だけの思い込みの世界で)、現在はこんなふうになりました。一番下の目盛りは、「角度」を示します。これだけは、「等間隔」ですね(笑)。
とてつもない計算マチガイをやらかしているかも知れず、いまだに心配です。10dbmと10mWの関係って、これでいのだっけ？ 電力(10mW)をPとすると、
10[dbm] = 10・log(P/1mW)
ということになるなので、
1 = log(P/1mW) = log(10) = 1
すなわち、
10^1 = P/1mW
ということなので、
10 ^1 × 1mW = P だから、 10mW = P なので、10dbm=10mW
何となく、合っているかも???
同じように、7dbmと5mWがほぼ同じに見えるので、同じようにやってみると、
7[dbm] ≒ 10・log(5mW/1mW) = 10・log(5)
7/10 ≒ log(5)
0.7 ≒ 0.69897
なので、何となく合っているような気がしますけども...
計算には詳しくないので、結果に関する自信はほとんどありません。
さらに、文字盤においては、5dbm > 3mW に見えるので、これまた怪しい計算をしてみて、「5dbm>3mWの電力換算」 なら一応一安心ということで計算すると、
5[dbm] ＞10×log(3mW/1mW) = 10×log(3)
5 > 4.7712
なので、見かけ上はツジツマが合っているように思えます。
0dbm と、1mWが一致しているように見えるのは「お約束」ですから当然ですかね。
それにしても、数十mW程度の電力を、ラジケーターとシロウトの回路で推測するのは精度的に無謀なことなので、「単なる大小関係比較器」と割り切って、使ってみたいと思います。
高価な「校正済み電力計」と比べて、精度と趣が「あからさまに」異なるメーターなんであります。
ちなみに、測定したい電力の周波数は125MHzであります。 この周波数に対しては、「かなりいいかげんなことをやっている」という自覚はありますが、諸般の事情により「理想」には接近できず、遠巻きに見守るような感じです。
局発の出力を「おおざっぱに」測定すべく、簡易電力計を作ろうを思った次第であります。
しかし、手持ちのジャンクとしては、「往年のオーディオ装置から取り外したVUメーター」があるのみ。
いくらなんでも、VUメーターでは電力を表示するにはチョット...ということで、目盛りを付け直しました。
アプローチとしては間違っているかもしれませんが、「電圧・角度」を測定し、50Ωでの「電力」に換算し、さらにdbm単位に換算して、目盛りを書いて見ました。一応、ソフトを作って、プリンタで印刷して、貼り付けました。
しかし、実際の測定は未実施で、なにしろアッテネータを作らないといけません。
目盛りは3段になっていて、見てのとおり、最上段は「直結」、次は「3dbのアッテネータ経由」での目盛り、その下は19dbのアッテネータ。
19dbなんて、ずいぶんハンパな値ですけども、50Ωパイ型のアッテネータの場合、62.64Ωと220.01Ωで作れるので、E24というリストに照らして、ま、こんなもんかなと。
明日は実際に局発の出力が何dbmなのか、測定したいと思います。
