K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA 最終基板で I2C をデバッグしてみた [AKC]
K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA 最終基板で I2C をデバッグしてみました。
1.I2C scanner での動作確認
Arduino IDE に付いてくる I2C scanner でアドレスを確認します。
無事に読めています。
2.Hello, World! の繰り返し表示
Hello, World! を繰り返し表示するスケッチで I2C の通信状況を確認します。
〔信号品質の確認〕
以前よりだいぶスパイクの量が改善されています。I2C バスに入れたダンピング抵抗の値を色々と変えてみましたが、あまりスパイクの大きさに変化がありません。なのでダンピング抵抗の値は 22Ωで固定しようと思います。
〔プロトコル解析〕
USB オシロスコープのプロトコル解析機能で見てみました。
ちゃんとデコードできています。
通信全体をズームして確認してみましたが、特に問題はありませんでした。
これで K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA 最終基板での I2C デバッグは終わろうと思います。
1.I2C scanner での動作確認
Arduino IDE に付いてくる I2C scanner でアドレスを確認します。
無事に読めています。
2.Hello, World! の繰り返し表示
Hello, World! を繰り返し表示するスケッチで I2C の通信状況を確認します。
〔信号品質の確認〕
以前よりだいぶスパイクの量が改善されています。I2C バスに入れたダンピング抵抗の値を色々と変えてみましたが、あまりスパイクの大きさに変化がありません。なのでダンピング抵抗の値は 22Ωで固定しようと思います。
〔プロトコル解析〕
USB オシロスコープのプロトコル解析機能で見てみました。
ちゃんとデコードできています。
通信全体をズームして確認してみましたが、特に問題はありませんでした。
これで K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA 最終基板での I2C デバッグは終わろうと思います。
QRP 送信機用通過型電力計 QPM-01 にサイドカバーを付けました [AKC]
QRP 送信機用通過型電力計 QPM-01 にサイドカバーを付けました。
JL1VNQ OM が頒布している「QRP 送信機用通過型電力計」に JH4VAJ OM が頒布しているサイドカバーを取り付けました。
サイドカバーはほぞ継で組み立てるようになっており、ほぞの部分を仕上げる必要があります。
まず 組み立てる長辺側のカバーにあるほぞ穴と組み合わせる短辺側のカバーを決めて、ほぞ穴に合うようにほぞの突起をヤスリで仕上げます。突起の根元の直角と他の部分の平面をヤスリで微調整して仕上げます。
あとは BNC コネクタのスプリング・ワッシャーとナットを外し、上下カバーのネジを緩めてサイドカバーを嵌め込みます。BNC コネクタのスプリング・ワッシャーを入れて、ナットで仮組し、上下カバーのねじを締めて、仮組のナットを締めれば完成です。
〔完成写真〕
〔各面の写真〕
40年前、新卒入社で入った会社で「すっぽん嵌め合わせ」の研修に苦しんだ。未だにほぞ継は下手の見本になってしまった。「反省だけなら猿でもできる」と言われそう。
JL1VNQ OM が頒布している「QRP 送信機用通過型電力計」に JH4VAJ OM が頒布しているサイドカバーを取り付けました。
サイドカバーはほぞ継で組み立てるようになっており、ほぞの部分を仕上げる必要があります。
まず 組み立てる長辺側のカバーにあるほぞ穴と組み合わせる短辺側のカバーを決めて、ほぞ穴に合うようにほぞの突起をヤスリで仕上げます。突起の根元の直角と他の部分の平面をヤスリで微調整して仕上げます。
あとは BNC コネクタのスプリング・ワッシャーとナットを外し、上下カバーのネジを緩めてサイドカバーを嵌め込みます。BNC コネクタのスプリング・ワッシャーを入れて、ナットで仮組し、上下カバーのねじを締めて、仮組のナットを締めれば完成です。
〔完成写真〕
〔各面の写真〕
40年前、新卒入社で入った会社で「すっぽん嵌め合わせ」の研修に苦しんだ。未だにほぞ継は下手の見本になってしまった。「反省だけなら猿でもできる」と言われそう。
KiCad を使ってアクリル・カバーの DXF / PDF ファイルを作る [KiCAD]
K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA での縦振れ電鍵サポート [AKC]
今回、K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA 版では縦振れ電鍵のサポートを有効にしています。
縦振れ電鍵での入力でも LCD ディスプレイにキーヤーが認識したコードが表示されます。
これでストレート・キーの練習をしているのですが、なかなか正しく認識されません。
う~ん、キーヤーにも LID と認定されている。(´;ω;`)
認識したコードの表示の動画です。
再生できない場合、ダウンロードは🎥こちら
縦振れ電鍵での入力でも LCD ディスプレイにキーヤーが認識したコードが表示されます。
これでストレート・キーの練習をしているのですが、なかなか正しく認識されません。
う~ん、キーヤーにも LID と認定されている。(´;ω;`)
認識したコードの表示の動画です。
再生できない場合、ダウンロードは🎥こちら
K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA の基板を組み立てました [AKC]
先日届いた、K3NG キーヤー V3 Arduino MEGA 最終版の基板を組み立てました。
今回、I2C のラインに入れるダンピング抵抗の値を実験的に変えられるように半固定のポットに変えて組み立てています。今回のパタンで最適な抵抗値が見つかったらば、固定抵抗に置き換える予定です。
組み立てた後で Arduino Mega の基板を付けて、一通りの動作確認を行いました。
ダンピング抵抗は暫定的に 22 Ωに調整しました。特に通信エラーは起こしていないようです。パドルとストレート・キーの動作も問題なく、リグも4台を切り替えながら使えています。
次は上側のアクリル板を発注してそれらしい形にしようと思います。図面は KiCad のデータから作れそうなので、それで発注できればと思います。
〔配線が終わった基板〕
〔動作確認中の基板〕
今回、I2C のラインに入れるダンピング抵抗の値を実験的に変えられるように半固定のポットに変えて組み立てています。今回のパタンで最適な抵抗値が見つかったらば、固定抵抗に置き換える予定です。
組み立てた後で Arduino Mega の基板を付けて、一通りの動作確認を行いました。
ダンピング抵抗は暫定的に 22 Ωに調整しました。特に通信エラーは起こしていないようです。パドルとストレート・キーの動作も問題なく、リグも4台を切り替えながら使えています。
次は上側のアクリル板を発注してそれらしい形にしようと思います。図面は KiCad のデータから作れそうなので、それで発注できればと思います。
〔配線が終わった基板〕
〔動作確認中の基板〕
QCX-SSB PA 回路の電源を単電源OPアンプとトランジスタにしてみた(その4)動作波形を追加 [SDR]
QCX-SSB PA 回路の電源を単電源OPアンプとトランジスタにしてみた、その4です。
E級増幅の拡大波形を追加しました。
いろいろとググっていたら、東芝さんのサイトで東芝製トランジスタの spice モデルを提供してくれているのを見つけました。さっそく組み込んだところ、何の問題もなく使えています。
それで再度、表題のシミュレーションをしてみました。今度は発振現象は起きません。
〔回路図〕
〔シミュレーション結果〕
下段が PWM 信号とトランジスタのエミッタ電圧、中断が BS170 のドレイン電圧と負荷抵抗の電圧、上段が出力パワーの計算値です。
前回のような発振現象は起きていません。
う~ん、東芝モデルが良いのかどうか分かりませんけど、一安心です。
ただし、使っている旧リニアテクノロジーのオペアンプが1個500円以上もする高価な物なので、一般的なレールツーレールのオペアンプで大丈夫かを試さないといけません。
トランジスタは1個100円ぐらいで買えそうです。
追加
E級増幅の様子が分かるように時間軸を拡大したものです。
ゲート電圧とドレイン電圧で BS170 がスイッチング動作をしている事が分かります。負荷抵抗の電圧と電流の位相が合っています。ドレイン電流は立ち上がりと立下りでエッジがなまっていますが、Off で電流がほぼ流れていません。
E級増幅の拡大波形を追加しました。
いろいろとググっていたら、東芝さんのサイトで東芝製トランジスタの spice モデルを提供してくれているのを見つけました。さっそく組み込んだところ、何の問題もなく使えています。
それで再度、表題のシミュレーションをしてみました。今度は発振現象は起きません。
〔回路図〕
〔シミュレーション結果〕
下段が PWM 信号とトランジスタのエミッタ電圧、中断が BS170 のドレイン電圧と負荷抵抗の電圧、上段が出力パワーの計算値です。
前回のような発振現象は起きていません。
う~ん、東芝モデルが良いのかどうか分かりませんけど、一安心です。
ただし、使っている旧リニアテクノロジーのオペアンプが1個500円以上もする高価な物なので、一般的なレールツーレールのオペアンプで大丈夫かを試さないといけません。
トランジスタは1個100円ぐらいで買えそうです。
追加
E級増幅の様子が分かるように時間軸を拡大したものです。
ゲート電圧とドレイン電圧で BS170 がスイッチング動作をしている事が分かります。負荷抵抗の電圧と電流の位相が合っています。ドレイン電流は立ち上がりと立下りでエッジがなまっていますが、Off で電流がほぼ流れていません。
LTspice XVII に東芝製トランジスタのモデルを組み込んだ [Simulation]
LTspice XVII に東芝製トランジスタのモデルを組み込んでみました。
東芝はこちらで PSpice、LTspice のトランジスタ・モデルを提供してくれています。
そこで小信号と中程度のパワー・トランジスタのモデルを幾つかダウンロードして組み込んでみました。
手順は、トランジスタ・モデルの Zip ファイルをダウンロードして、中に入っているシンボルファイルとネットリストファイルを LTspice のライブラリにコピーします。
具体的に 2SC3076 を組み込む場合は、2SC3076.asy ファイルを \sym フォルダにコピーし、2SC3076.mod ファイルを \sub フォルダ内にコピーします。
すると LTspice の中で次のように使えるようになります。
東芝はこちらで PSpice、LTspice のトランジスタ・モデルを提供してくれています。
そこで小信号と中程度のパワー・トランジスタのモデルを幾つかダウンロードして組み込んでみました。
手順は、トランジスタ・モデルの Zip ファイルをダウンロードして、中に入っているシンボルファイルとネットリストファイルを LTspice のライブラリにコピーします。
具体的に 2SC3076 を組み込む場合は、2SC3076.asy ファイルを \sym フォルダにコピーし、2SC3076.mod ファイルを \sub フォルダ内にコピーします。
すると LTspice の中で次のように使えるようになります。
QEC-Match Delta Loop Antenna [Antenna]
QRP Quarterly Vol.61 No.4 October 2020 に JP1QEC OM の QEC-Match Delta Loop Antenna の記事が出ていました。
これは並行ビニール・コードを使って、デルタ・ループ部と Q マッチ・セクションを一体で作り、ループ部の角度を 60 度にしてマッチングさせるようです。60 度のデルタ・ループ・アンテナの入力インピーダンスが 200 Ωになり、並行コードのインピーダンスが約 110 Ωになる事を使ってマッチングさせるとしています。
Q マッチは 1/4 波長の伝送線路を使ってマッチングさせます。
その時の関係式は Zq^2 = Zo * Za です。ここで、
Zq: マッチング用の伝送線路インピーダンス
Zo: リグ側のインピーダンス
Za: アンテナ部のインピーダンス
よって
Za = 110^2 / 50 = 242 Ω
になるようにアンテナ・エレメント側のインピーダンスを調整できればマッチングが取れます。
デルタ・ループ部は▽の形にし、上辺の長さを変えて下側の挟み角を変えてエレメント部のインピーダンスを 242 Ωに近づければ良いようです。
この場合、ケーブルの短縮率と同調周波数が決まっていれば並行コードの長さが決まるので、調整時にエレメントの長さ調整は必要なく、上辺の長さを変えるだけで済みます。
面白そうなので、一度試してみようかと思います。
記事では6mのアンテナでそのまま2mでも使えるとあります。
ならば 145MHz でアンテナを作れば 435MHz でも使えるはずです。
145MHz の場合、記事の式を使うと
全長 L : 1.44m
Q マッチ : 0.34m
となります。
今度、ホームセンターで並行コードを買ってこようかと思います。
これは並行ビニール・コードを使って、デルタ・ループ部と Q マッチ・セクションを一体で作り、ループ部の角度を 60 度にしてマッチングさせるようです。60 度のデルタ・ループ・アンテナの入力インピーダンスが 200 Ωになり、並行コードのインピーダンスが約 110 Ωになる事を使ってマッチングさせるとしています。
Q マッチは 1/4 波長の伝送線路を使ってマッチングさせます。
その時の関係式は Zq^2 = Zo * Za です。ここで、
Zq: マッチング用の伝送線路インピーダンス
Zo: リグ側のインピーダンス
Za: アンテナ部のインピーダンス
よって
Za = 110^2 / 50 = 242 Ω
になるようにアンテナ・エレメント側のインピーダンスを調整できればマッチングが取れます。
デルタ・ループ部は▽の形にし、上辺の長さを変えて下側の挟み角を変えてエレメント部のインピーダンスを 242 Ωに近づければ良いようです。
この場合、ケーブルの短縮率と同調周波数が決まっていれば並行コードの長さが決まるので、調整時にエレメントの長さ調整は必要なく、上辺の長さを変えるだけで済みます。
面白そうなので、一度試してみようかと思います。
記事では6mのアンテナでそのまま2mでも使えるとあります。
ならば 145MHz でアンテナを作れば 435MHz でも使えるはずです。
145MHz の場合、記事の式を使うと
全長 L : 1.44m
Q マッチ : 0.34m
となります。
今度、ホームセンターで並行コードを買ってこようかと思います。
MFJ-9232 MINI LOOP TUNER を使ってみた [QRP]
アンテナのダウンサイジングの一環として、MFJ-9232 MINI LOOP TUNER を導入してみました。
毎年 大型化する台風に地域のアンテナに対する目も厳しくなりつつあり、アンテナのダウンサイジングを考えています。その一環として、MFJ-9232 MINI LOOP TUNER を導入してみました。
このチューナーは挿入箇所がループの下側になるので、使い易そうに思い、手に入れる事にしました。
〔特徴〕
取説からの特徴の抜粋です。
一番下の「Indoor Use: Perfect for portable operation or antenna-restricted locations. Sets up quickly in apartments and motel/hotel rooms.」に心惹かれました。無線機のある部屋の窓枠が全周で7mあるので、ここにループを取り付けようかと考えています。
〔外観〕
〔内部〕
ループに並列に入るポリバリコンで大まかな同調を行い、シリーズに入るポリバリコンでマッチングと同調周波数の微調整ができます。
〔設置風景〕
近くの公園でダイワのランディングポールに横の支柱を取り付け、菱形にループを張りました。
下部にチューナーが入っています。
〔調整〕
チューニングノブで同調周波数を合わせ、マッチングノブでマッチングと同調周波数の微調整を行います。ここではアンテナ・アナライザーで追い込みました。
KX3 を繋いでワッチしてみると、3、4、5エリアの局が聞こえました。強く入感する局を呼んでみましたが、空振りでした。内蔵バッテリーの QRP では厳しかったです。
〔ワイヤの長さ〕
これを見ると、7MHz で約7m、3.5MHz で約 19 m なので、窓枠1周と3周で達成できます。
ここはギボシで長さを切り替える事を考えようかと思います。
部屋を片付けたらループを張ってみる予定。片づけが....
毎年 大型化する台風に地域のアンテナに対する目も厳しくなりつつあり、アンテナのダウンサイジングを考えています。その一環として、MFJ-9232 MINI LOOP TUNER を導入してみました。
このチューナーは挿入箇所がループの下側になるので、使い易そうに思い、手に入れる事にしました。
〔特徴〕
取説からの特徴の抜粋です。
一番下の「Indoor Use: Perfect for portable operation or antenna-restricted locations. Sets up quickly in apartments and motel/hotel rooms.」に心惹かれました。無線機のある部屋の窓枠が全周で7mあるので、ここにループを取り付けようかと考えています。
〔外観〕
〔内部〕
ループに並列に入るポリバリコンで大まかな同調を行い、シリーズに入るポリバリコンでマッチングと同調周波数の微調整ができます。
〔設置風景〕
近くの公園でダイワのランディングポールに横の支柱を取り付け、菱形にループを張りました。
下部にチューナーが入っています。
〔調整〕
チューニングノブで同調周波数を合わせ、マッチングノブでマッチングと同調周波数の微調整を行います。ここではアンテナ・アナライザーで追い込みました。
KX3 を繋いでワッチしてみると、3、4、5エリアの局が聞こえました。強く入感する局を呼んでみましたが、空振りでした。内蔵バッテリーの QRP では厳しかったです。
〔ワイヤの長さ〕
これを見ると、7MHz で約7m、3.5MHz で約 19 m なので、窓枠1周と3周で達成できます。
ここはギボシで長さを切り替える事を考えようかと思います。
部屋を片付けたらループを張ってみる予定。片づけが....
QCX-SSB PA 回路の電源を単電源OPアンプとトランジスタにしてみた(その3) [SDR]
QCX-SSB PA 回路の電源を単電源OPアンプとトランジスタにしてみた(その2) [SDR]
QCX-SSB PA 回路の電源を単電源OPアンプとトランジスタにしてみた [SDR]
ARRL からオークションで落札した本が届いた(目次を追加) [Other]
QCX-SSB PA 回路の電源を LM317 にしてみた [SDR]
QCX-SSB PA 回路の電源を理想電源にしてみた [SDR]
LTspice で QCX-SSB PA 回路の電源を理想電源にしてシミュレーションしてみました。
振幅 2V、オフセット 2.5V の 1kHz サイン波を振幅信号とし、それを 2.5 倍にする理想電源を作り、7MHz の方形波で Gate ドライブされる BS170 のドレイン電圧を変化させるシミュレーションをしてみました。
〔シミュレーション結果〕
波形は3段に分かれており、下段が入力信号と BS170 へ供給される理想電源の電圧です。中断が BS170 のドレインと RF Out の波形、上段が RF Out のパワーの計算値です。
〔グラフの拡大図〕
〔出力の FFT〕
やはり PWM で出力される振幅情報をちゃんと PA 回路の電源電圧情報に変換できればちゃんと信号が出てきます。
振幅 2V、オフセット 2.5V の 1kHz サイン波を振幅信号とし、それを 2.5 倍にする理想電源を作り、7MHz の方形波で Gate ドライブされる BS170 のドレイン電圧を変化させるシミュレーションをしてみました。
〔シミュレーション結果〕
波形は3段に分かれており、下段が入力信号と BS170 へ供給される理想電源の電圧です。中断が BS170 のドレインと RF Out の波形、上段が RF Out のパワーの計算値です。
〔グラフの拡大図〕
〔出力の FFT〕
やはり PWM で出力される振幅情報をちゃんと PA 回路の電源電圧情報に変換できればちゃんと信号が出てきます。
µSDX PA 回路と QCX-SSB PA 回路の LTspice シミュレーションによる比較 [SDR]
µSDX PA 回路と QCX-SSB PA 回路を LTspice でシミュレーションし、比較してみました。
1kHz のサイン波を変調信号とし、7MHz の方形波でドライブされる BS170 に変調をかけます。
本来は周波数と振幅を同時に変えて直接 SSB 波を作るのですが、ここでは動作の確認のためにこうしています。
波形は3段に分かれており、下段が入力信号と BS170 へ入る信号です。中断が BS170 のドレインと RF Out の波形、上段が RF Out のパワーの計算値です。
〔QCX-SSB PA 回路〕
サイン波を振幅 2V、オフセット 2V で駆動しています。
サイン波を振幅 1.5V、オフセット 1.5V で駆動しています。
〔µSDX PA 回路〕
サイン波を振幅 2V、オフセット 2.5V で駆動しています。
サイン波を振幅 1.5V、オフセット 1.5V で駆動しています。
どちらも振幅を変える仕組みのリニアリティが悪いように見えます。また、µSDX PA 回路の方がパワーが出ない結果となりました。
1kHz のサイン波を変調信号とし、7MHz の方形波でドライブされる BS170 に変調をかけます。
本来は周波数と振幅を同時に変えて直接 SSB 波を作るのですが、ここでは動作の確認のためにこうしています。
波形は3段に分かれており、下段が入力信号と BS170 へ入る信号です。中断が BS170 のドレインと RF Out の波形、上段が RF Out のパワーの計算値です。
〔QCX-SSB PA 回路〕
サイン波を振幅 2V、オフセット 2V で駆動しています。
サイン波を振幅 1.5V、オフセット 1.5V で駆動しています。
〔µSDX PA 回路〕
サイン波を振幅 2V、オフセット 2.5V で駆動しています。
サイン波を振幅 1.5V、オフセット 1.5V で駆動しています。
どちらも振幅を変える仕組みのリニアリティが悪いように見えます。また、µSDX PA 回路の方がパワーが出ない結果となりました。