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2017年9月13日 (水)

広帯域アンテナアナライザ その1 構想編

 広帯域アンテナアナライザ(~60MHz)の製作を目指す。

 前回は12MHzまで発信できたが、私が移動運用で愛用するギボシアンテナは50MHzまでカバーするため、60MHzまでは測定したいのである。

 必要になる新しい技術は、2線直列インターフェース (TWI:Two-wire Serial Interface, I2C)

 それにしてもワンチップマイコンの機能の豊富なこと。これまでSPI、USARTと使ってきたが、3番目のインターフェース「I2C」に取り組むことになった。購入したクロックジェネレータのインターフェースがI2Cなのである。

 そういえば液晶ディスプレイにもI2Cインターフェースのものがあった。
このインターフェースはワイヤードORで接続した複数のI/Oを制御できるので、MCUのポートを有効に使用することができる。

 このインターフェースを使うにはワイヤードORで接続する素子の電源をそろえる必要がある。今回の場合クロックジェネレータが3.3VなのでMCUも3.3Vで動作させる。
 LCDディスプレイも3.3Vで動くものが必要だ。これまで使用してきたSC1602BS*Bは5V±5%なので、使用できない。これを機に「I2C接続LCDモジュール」を使用してみようかとも思う。

 回路全体としては、
1.クロックジェネレータを用いた広帯域アンテナアナライザ
2.コントロールはATmega168でI2Cを用いる。
3.PCとのインターフェースはUSB-USART
4.単体でも使用できるようにLCDディスプレイやロータリーエンコーダをつけたい。

 まずはI2Cの動作から使用法までマニュアルをよく読んでみよう。

2017年9月 6日 (水)

焦電型赤外線センサー実験 その1

 センサーの動作実験を目的として、Tiny13との組み合わせで次のような機能を持たせる。

1.センサーが感知するとLEDを点灯する。
2.センサー感度、点灯時間はセンサーの調整に依存する。
3.夜のみ動作し、昼は動作しない。

回路図は暫定で次のようにした。
Attiny13_irsence01

電源部はアダプターで代用し、とりあえずセンサーの動作を見てみたい。

9/13 追記
 センサー出力をダイレクトにLEDドライブTRのゲート抵抗10Kにつないだところ、それなりに人体感知し、感度や点灯時間もユニットのVRで変更できた。ここまで動くのであればMCUは必要ないだろう。折を見て進入経路に設置してみたいと思う。

2017年7月10日 (月)

新しい部品購入(予告編)

1.測定器
 今年のCQ誌1月号に掲載されていた記事の中で周波数ジェネレーターなるものの記載があった。調べてみると秋月に手頃な値段であるではないか。

 以前作成したDDSでは12.5MHzまでだったが、こちらは矩形波オンリーではあるものの200MHzまでの発生ができるとのこと。
 アンテナアナライザの測定範囲を広げたいのでチャレンジしてみることに。

2.センサー
 最近どうも我が家のバラや紫陽花の枝が知らぬ間に切られている様で、家内と不愉快な思いをしている。
 そこで対人センサーを作ってみようかと思い、焦電型赤外線センサーを購入した。
Tiny13で制御して検知〜ブザー鳴動、警告ランプ点灯をやってみたいと思う。

Dscn4857

2017年6月 2日 (金)

CTESTWIN用CWインターフェースの製作 8ストレートキー用

 先日友人のK氏がCTESTWINを使って運用する8J6VLP/6をみて、W氏が大変気に入った様なので、W氏用にCTESTWINのUSBインターフェースを作ることに。

 W氏はエレキーをお持ちですが、パドルがないのでUSBインターフェースの入力はストレートキー仕様の方が都合が良い様です。
 ストレートキー用ということは既にCWの信号が出来上がっているわけですから、CTESTWINのCW信号と合成すれば良いわけです。
 この方式ですと1チップマイコンの出番はありません。ケースも大変小さくできました。
CWジャックはエレキーが標準プラグということでしたので、標準にしました。

Dscn4739
写真の電鍵はハイモンドHK-703


 次はUSB-CWi/fパドル用。自分用に5号機を作りました。
ストレートキーもなかなかいいなと思い始めているので、パドルとストレートキーが同じポートで共用できないか検討中。

Dscn4738

2017/06/04 追記
 本日宮崎コンテストに上記ストレートキー仕様のi/fを使用してみました。
エレキーを使わずにハイモンドHK-703を用いましたが、なかなかいい感じで使用できたのではないかと思います。
 CTESTWINを用いますので、CQやRSTはi/fが、それ以外はストレートキーで対応しました。
四六時中たたいているわけではありませんので、腕も疲れませんでした。

2017/06/08 追記
 USB-CWi/f 5号機の改造:パドル/ストレートキー両用化。
プログラムを修正し、起動時ストレートキーが差し込まれていればストレートキー動作、ストレートキーが差し込まれていなければパドル動作をするように変更した。
 もう一つKeyジャックを追加することもできたのだが、ケースの中が窮屈になりそうだったのでプログラムで対応した。

2017年5月17日 (水)

FT231XS SSOPの半田付け

 さて、このブログでは一般的に使用するようになったUSBインターフェースICのFT231XSだが、実装するにはSSOPパッケージの半田付けという難関をこえる必要がある。

 以前、半田付けが難しいと言っていたが、何もしないと進歩がないので、挑戦したい人向けにノウハウを記録したいと思う。自分もまた参照したい。

1.部品調達
 FT231XS:USBシリアル変換IC @210
 SSOP20ピン(0.65mm)・SOP20ピン(1.27mm)DIP変換基板 @50
 ピンヘッダ 1×40 (40P) @35
 分割ロングピンソケット 1x42 (42P) @80

 いずれも秋月電子通商で入手できる。

2.組み立てのコツ
 変換基板に直にICを乗せてからでは、半田付けが大変難しい。半田があちこちに流れ込んでショートしてしまうからだ。スッポンでも取るのが難しい。何度苦労したことか!
 これを防止するため、今回は予備半田を行って、ICを基板に乗せたあとは一度も半田を追加しないで組み立てたところ、ショートすることなく組み立てることができた。
 予備半田が組み立てのコツとなった。

3.組み立て

(1)ICの予備半田
 半田ゴテを温め、こて先に半田をなじませてからスポンジで余分な半田を落とし、ICを裏返してこて先でなでるようにして予備半田を行う。半田が付いていないように見えるくらい薄いのがよい。

(2)変換基板の予備半田
 変換基盤を固定して、IC取り付けパターンに予備半田を行う。
銅色が半田色になるくらいの薄い量が望ましい。量が多くて盛り上がるとIC取り付け時に位置決めが難しくなったり、ICの足が浮いて半田が付きにくくなる。
 目視でショートしているのがわかるようであれば、スポンジでこて先の余分な半田を落とした後、パターンをなでるようにして余分な半田を落とす。
その後で尖ったこて先をパターン間に沿わせるようにしてショートしている半田を取り除く。
※写真では見やすい様にSOPを見せているものがあるが、SSOPでも同様。以下同じ。
Dscn4724
(3)ショートチェック
 ICを取り付ける前に、隣り合ったパターン間で半田ショートしていないかテスターでチェックする。
ショートがあったら(2)の方法でショートしている半田を取り除く。
ここでショートしているとICを取り付けた後でショートを取り除くことが困難なので、念入りに行う。
Dscn4726

(4)ICの位置合わせ
 ICの足が20本均等にパターンに収まるように両手の指で位置決めをする。

 位置が定まったら左手で(左利きの方は右手で)ICを押さえたまま、1ピンに半田の先端を押し当ててパターンに半田付けを行う。ここで半田を足してはならない。
 ICの位置に問題がなければ、左手はそのままに続けて20ピンを同様に半田付けを行う。
Dscn4725
 1,20がうまくついたようであれば、同様に2,3,19,18も付けてしまう。
端っこのピンは横からでもこて先を当てられるが、2-9,12-19のピンはそうはいかない。
これらは丁寧に足の向いている方向から、半田ごての先端をパターンの上をゆっくり滑らすように足に当てて、パターンと足を温め、その熱で半田を溶かす。

※試しに1-2,2-3,20-19,19-18のショートチェックをしてみよう。ショートがなければなかなかいい線いっていると思う。
Dscn4727
(5)残りの半田付け
 次に反対に持ち替えて、10,11,9,8,12,13を半田づけしていく。
予備半田以外では半田を足してはいけない。
 目視でショートがなければ残りも同様に慎重に半田づけしていく。


(6)ショートチェック
 隣り合ったすべてのピンに対してショートチェックを行う。
Dscn4727_2
ショートが見つかったら、ICの下かICより外側か調べ、外側ならばこて先で半田ブリッジを取り除く。
 ICの下ならば厄介だ。カッターの刃先でショートブリッジを切り落とす。

 どうしてもわからない場合は、ICを取り外してやり直す。しかし、何度もこて先を温めると細いパターンが剥がれ落ちてしまうこともある。
 自信のない方は変換基板は少し余分に手配しておくと良い。
(7)導通チェック
 次にパターン(ランド)とICの足が繋がっているか、テスターでチェックする。
導通がないときは半田が天ぷらになっている可能性が高い。足を少し押すと導通があるときは天ぷらなので、再度こて先を当てて導通させる。
Dscn4728
 テスターの片方はランド1つに対応できるが、もう片方をICの1つのピンに正確に当てるとは難しい。私の場合は、一つ手前のピンとの間において安定させて導通チェックを行っている。
<例>
1-1,10-10,11-11,20-20 これらは1:1で確認出来る。
 2ピンの場合は、2-1,2。 3ピンは3-2,3の様に。
説明しにくいがこうすることでICがわのテスターピンは一つづつ滑らす様に移動しながら導通チェックができる。
Dscn4730
(8)ロングピンヘッダの取り付け
 IC取り付けが終了すれば変換基盤にピンヘッダを取り付ければ終わりなのだが、ピンヘッダが傾いてしまうと面白くないので、相手方の基板に先にロングピンヘッダをとりつけ、ピンヘッダを挿し、変換基板を乗せて傾きが目立たないところで半田付けを行う。
Dscn4731_2

(9)ピンヘッダの半田付け
 ピンヘッダを温めすぎると土台のプラスチックが溶けてしまうので、半田付けの際にはロングピンヘッダに差し込み、熱を少しても逃がせる様、形が崩れない様にして半田付けを行う。
Dscn4732
 ピンヘッダが終わったら、ロングピンヘッダも半田付けを行う。
両方共半田が付いた状態になると、引っ張って取り外しができる様になる。

3.動作チェック
 最後は動作チェックだ。
(1)PCの認識
PCのUSBポートに接続して認識するか確認する。ドライバはFTDI社のVCPドライバを参照のこと。
PCのOSにあったものを使用する。
COMポートを指定して他のポートと重ならない様にする。

 うまく認識しないときは、ICの足が天ぷらになっていることがある。再度コテを当てて天ぷらをなくすとともに、半田ブリッジを作らない様に慎重に行う。

(2)アプリケーションの動作確認
 HamLogや、CTESTWINのリグコントロール機能やCW送出、PTT、FSKなど、うまく動作するか確認する。USBの認識以降は組み込んだ回路によって動作が決まるので、こちらも念入りにご確認願いたい。

4.なかなか便利
 変換基板にピンヘッダをつけたので、動作確認の際、変換基板と周辺回路との切り分けができる様になった。いろいろ作るときに重宝している。
Dscn4733
 ↑なかなか綺麗に仕上がった。

2017年5月10日 (水)

JCC4604垂水市移動

 4月23日、車を使わない移動運用に挑戦してみた。
移動先は鹿児島県内でも比較的人気の高いJCC4604垂水市。

 鹿児島からは錦江湾を隔てて向こう側。フェリーを使うには運賃が高いし、陸路を行くにはちと遠い。
 しかし、人間だけなら往復¥960 。しかもフェリー利用者の場合、港の駐車場が無料。

 そこで次のプランを考えた。
1.鴨池港まで車で荷物を運ぶ。駐車場は無料。
2.人間だけ往復運賃¥960で荷物をフェリーにのせ、垂水港で下船。
3.垂水港のすぐ近くにある公園を運用場所にする。
4.電源はバッテリー、アンテナはギボシアンテナ(7M〜28M)、リグはIC-706(10W運用)
5.PCは使用せず、メモリーキーヤーでCWを出し、ログは手書き紙ログ。
6.昼食は弁当+水筒。トイレは公園トイレ(比較的きれいだった)

以下、移動レポート。
 忘れ物をしても取りに帰ることができないので、前日中に入念に荷物を点検。
Dscn4622_2

荷物をバッグに詰め込む。
Dscn4624

アンテナをブルーシートで包み、バッグの後ろに固定。
総重量約25Kg。
Dscn4623

駐車場から2Fのフェリー乗り場まで階段を上るのがしんどかった。
エレベーターは駐車場とは反対側のバスターミナル側にしかないのだ。
しばしフェリーの中で船旅を楽しむ。

フェリーを降りて、近くの公園の東屋に設置。
Dscn4626

アンテナはこんな感じです。
Dscn4627
Dscn4625

東屋からは垂水のフェリーターミナルと、バックに桜島が見えます。
Dscn4631

 地元の方が東屋で休憩されたり、シャトルゴルフをされたりであったが、こちらはヘッドホンとCWなので、みなさんに迷惑もかけなかったと思う。

コンディションもまあまあで、10Wにもかかわらず結構呼んでもらえた。7M,10Mで昼食をはさみ3時間半ほどしたところで、リグの電源が突然ダウン!

 バッテリーが切れたのだ。
交信途中だったので、少し間をおいてパワーを落とし、相手局を呼んだらまだ聞いていらっしゃったようで、無事交信成立。

 そのあとは撤収にかかり、フェリーで帰途につきました。
陸路だと高速を使って2時間近く運転するところ、フェリーの中でまったり過ごすことができたので、疲れも少なかった。

移動運用は楽しい!

2017年4月 7日 (金)

ジャイロ入門 その1やってみよう!

 ジャイロがロボットや人工衛星などの姿勢制御に使われているのは随分前から知ってはいたのだが、部品が安価なのでどんなものか使ってみようと思う。

圧電振動ジャイロ ENC-03RC/D(2個入) ¥200

 角速度が加わるとコリオリ力が発生するという原理を応用した角速度センサ。
出力はVref,OutでこれをOPアンプで増幅してMCUなどの入力とする。
 まずは感触をつかむために、OPアンプによる増幅回路の出力をシンクロスコープで観察してみることにしてみよう。

2017年3月20日 (月)

赤外線リモコンの制御 3.DCモーター制御

次はDCモーター制御にとりかかる。

1.DCモーター制御IC
 制御ICには正負反転も可能なTA8428K(S)を使用。IN1,IN2の制御で前進・後退ができる。
ここで制御信号にPWMを与えるとパルスのデューティーによって駆動力が変化できるという方式だ。うまくいくだろうか。

2.ダミーロードによるプログラムの動作確認
 駆動電圧ははじめ5Vを使用し、モーター駆動電圧が思ったとおり得られるか調べるために、ダミーロードとしてLEDを駆動してみる。
 予定通りPWMのデューティーによって明るさを変えることができ、また電流も逆方向へ流すこともできた。

3.DCモーターの駆動
 いよいよDCモーターを接続し、赤外線リモコンを押してみる。動いた!

あり?ほかのボタンが効かない。とめることができない。LEDではうまくいったのに。
シンクロスコープでモーター波形を見てみるとスパイクノイズが目いっぱい発生している。それはそうだよね。モーターと制御回路の電源を別にするとうまく制御できる。モーターのノイズが制御回路の誤動作を引き起こしていたのだ。

 カットアンドトライで試してみた結果、モーターの電源部にLCを挿入、さらにモーター出力にCを挿入すれば誤動作が起きなくなった。
Atmega168p_dcm001

4.動画はこちら
https://youtu.be/BQsqEs0nlbk

 前後左右、ターン、速度制御などできるようになった。

今回使用した機構部品は、
TAMIYAの ツインモーターギヤーボックス ITEM70097**840

リモコンは SONYのオーディオシステムRM-S550リモコン
オーディオ用のリモコンでは操作性がよくないので、JOYスティックを使用したいところだ。

実験は続く

2017年2月11日 (土)

赤外線リモコンの制御 2.割込みによるLCD表示方法の変更

LCD表示では前回コマンドの処理時間を見計らって次のコマンドを送る必要がある。

 初めに作ったプログラムではまだタイマー割込みを学ぶ前だったので、ディレイルーチンを用いて処理時間間隔を空けていた。
 これまで作ったいくつかのプログラムのデバッグ中にLCD表示のディレイルーチンが主処理のタイミングを狂わせ、うまくいかないことが幾度となく発生している。
 今回赤外線リモコンでも割込みを多用しており、影響が出たので対処の必要性に迫られた。

 そこで、ディレイルーチンの使用を抑えてLCD表示ルーチンが主処理に与える影響を抑えるために、割込みでコマンドの発行間隔を空けることにした。

 デバッグを重ねること「ん」回。ディレイルーチンを使わずに表示できるようになった。
タイマー間隔はコマンドの処理時間を考慮して2msとした。カーソルが動いて目がちかちかするのでカーソル表示をオフにすると、表示が落ち着いた。

 いまは何度も繰り返し表示指示を送っているが、データが更新された時だけ指示を送ればよいので、表示プログラムをもう少しブラシアップしたい。

2017年2月 8日 (水)

赤外線リモコンの制御 1.基礎動作確認編

回路図を組んで基礎動作の確認を行った。
Atmega168p_dcm001
 回路自体は難しくないが、いろいろな機能を組み込もうとすると、各ポートで得意分野があるのでこれを活かすように振り分けてやる必要がある。

 今回の機能は次のものを割り当ててみた。左上から、
1.赤外線センサー INT0でパワーダウンスリープ中の割り込みも受付可能。
 内部タイマー1でパルス幅を測定し1/0を判定する。
2.USARTインターフェース PCと動作条件や測定結果などをやり取りする予定。
3.正確なタイマー割込み用に32.768KHzクリスタル発振子を取り付ける。
 タイマー2と併用して今後RTCへの応用が期待できる。
 クリスタル両端のコンデンサーはMCU内部容量でまかなうため不要。
4.モータードライブ タイマー0のA,B出力を用いて左右モーターをPWMで駆動する予定。
 前進後退用にポートを割り付ける。
5.センサー用にアナログ入力ポートを2個準備。
6.デバッグ用にLCDを接続。
7.オンボードプログラム用にコネクタを接続。

 いまのところ基礎動作確認ということで32.768KHzクリスタル発信と、赤外線センサーの受信プログラムを作ってみた。
 赤外線リモコンには昔使っていたソニーのミニコンポ用RM-S550。測定してみると12bitで現在の家電協フォーマットとは異なるシンプルな作りだが、今回のような基礎実験には、もってこいであった。
 受信も安定して12bitを捕らえられるようになり、あとは家電協フォーマットに拡張すればよいのであるが、どうせ個人用であるから、ソニー製品が誤動作しないように多少変更して、このまま簡単なフォーマットのままでもよいかもしれない。

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