2018万年準備中のブログアマチュア無線とくに長波(136kHz)帯運用の実戦記とマイコンプログラミング、電子工作などを中心にイベント頒布情報(2020.2.7更新)技術的応談のポリシー(2018.5.23更新)2018年1月24日水曜日CentSDRキット製作しました(その3、番外編^^;)というわけで無事に動作したCentSDRですが、組み立て最初のほうでやらかしてしまったマイクロUSBコネクタの本格的補修を行いました。ファームウエアインストールを含め完成するまでは暫定的にコネクタの上をスズメッキ線を這わして基板に縛り付け、各端子を極細UEWや配線リードの切れ端でつないでいました。これで剥がれるリスクはかなり減りますが、線1本で固定しているためコネクタの着脱などでコネクタがずれて端子の接触不良が生じてしまいやはりよろしくありません。一本縛り付けるとより安定すると思いますが、それでも完全には安定せず細いパターンがこれ以上剥がれてしまう恐れから根本的に実装しなおすことにしました。コネクタにスルーホール用の足がついているものを探してみると、aitendoに目的のものが見つかったので充電用のICなどのパーツを合わせて取り寄せてみました。ピント合っていませんが^^;手前にあるコネクタが足付きのマイクロUSBコネクタです。ひっくり返すと前後2本ずつ計4本の足が見えます。これでしっかり安定して取り付けられそうです。そこで、オリジナルのコネクタを除去してPCBのコネクタ部分をフラックス洗浄液できれいにして状況を確認します。USBの5本のピンのパッドはすべて剥がれていて、1から3ピンから延びるパターンも剥がれ、特に3ピンのパターンが短くなってしまっているという結構悲惨な状況でした。1~3ピンから延びるパターンの端を一番短い3ピンに合わせてカッターの刃先を使って切り揃えます。大体揃ったところでレジストを刃先で削り銅箔をあらわにします。元のコネクタの位置に新しいコネクタを装着するとコネクタのピンとパターンが離れてしまい細いUEWでピンと対応するパターンを繋げなくてはならなくなり、不安定要素が残ってしまいます。そのためコネクタのピンとパターンがしっかり重なるような位置までコネクタの装着位置をずらします。その位置にコネクタを合わせて、4つの足をはめ込む1mm径の穴をピンバイスで開けます。コネクタ周辺は裏面もベタアースだったので他のパターンに干渉しませんでした。コネクタのピンとパターンが合うことを確認します。ぴったりでしょ?穴をあけてコネクタを装着しずれがないことを確認したら、穴の周りのレジスタをはがしてハンダ揚げをし、内側にコネクタが移動した分鑢で大胆にPCBを削ります。下準備が整ったところで、新しいコネクタを差し込みまずは外側からハンダ付けして固定してからピンとパターンをはんだ付けします。先にピンとパターンをハンダ付けしてしまうともしもの拍子でコネクタが外れてパターンがまた剥がれてしまっては目も当てられないので^^;はい。これでばっちりコネクタが装着できました!あとはコネクタにケーブルを差し込んでみて左右のPCBをもう少し削って形を整えます。数ミリ内側にオフセットしてしまいましたが、先の暫定的な処置に比べれば安心感が格段に違います。コネクタの抜き差しの際はほんと気を付けましょう。いうわけで、たぶんまだ続く。電子工作2018年1月23日火曜日CentSDRキット製作しました(その2)CentSDR製作の続きです。前回3.3V電源部とVCTCXO装着を行いました。VCTCXOはメーカーがわからずデータシートを探せませんでしたが、4つのランドの中心からなるべくずれないようにしてランドの縁から少しずつハンダを流し込み、裏のパッドにハンダ付けします。一気に流し込むとランドからハンダがあふれて上蓋にショートしてしまいます。ルーペでよく観察して問題なければ電源を入れて右上の出力端子にオシロスコープのプローブをあてて波形を観察します。26MHz,1Vp-p前後の矩形波が観察されればOKです。次にSi5351AとSTM32F303CBT、CodecチップのTLV320AIC3204を装着します。パッケージの外にピンが出ているSi5351AとSTM32F303CBTについては、ピンピッチは狭いですがヘッドルーペをうまく使うとそれほど苦も無く装着することができます。装着方法はネット上でもしばしば見かけますが、私のやり方はランドがハンダレベラー処理されていればフラックスを多めにランドとデバイスのピンに塗り付け、デバイスのピンとランドの位置を合わせデバイスの上から片方の手の指で押さえて固定し、コテ先をピンの上にあてレベラーのハンダで装着していきます。レベラーのハンダが不足気味の場合は一旦すべてのピンを装着してから、追加のハンダをピンの一列ごとに盛りハンダ吸い取り線で余分なハンダを除去すると確実にきれいに装着することができます。最後にフラックス洗浄剤で余分なフラックスを除去してきれいにします。次はTI製のオーディオCodecチップTLV320AIC3204の装着です。このチップはVQFNというパッケージで表面実装XTALなどと同じようにピンは外に出ておらず、すべてデバイス底面のパッドになっていて側面にわずかに顔を出しているというものです。VQFNパッケージの装着は初めてなのでCentSDRの組み立て資料に記された手順で装着しました。下準備としてチップのパッドすべてにハンダ揚げを行い一旦ハンダ吸い取り線できれいに拭き取ります。フラックス除去剤できれいにしてからボードの装着部位とデバイスのパッドにフラックスを塗りデバイスを装着部位に正確に合わせます。この時シルク印刷の白丸とマーカーをわせるわけですが、パッケージのマーカーがフラックスや除去剤の影響でわかりにくくなります。そこでまずデバイスをひっくり返して下の画像のようにデバイス底面中央の大きな四角いパッドの1角が欠けているのを確認します。データシートを見ると、これがマーカーと一致するので欠けた角をPCBの白丸マーカーに合わせます。四辺ずれがないように確認してデバイスを上から指などで押さえて固定し、わずかに見えるランドにコテ先をあててパッドと対応するランドをハンダ付けします。ここでもレベラーのハンダ量が少なめの場合、ルーペでパッドとランドのずれがないことを確認してから1辺ずつ追加ハンダを盛ってハンダ吸い取り線で拭き取るという作戦を行います。再度ルーペでショートなどないかどうか確認します。基板の裏の穴からもハンダを流し込み装着完了です。ここで、いよいよファームウエアをインストールする作業に入ります。ファームウエアのソースコードはGitHubで公開されています。V2機能を利用してインストールしました。インストールした後は、確認のためまずSi5351Aの出力をオシロスコープで確認します。上に局発出力、下にシステムクロック8MHzが見えます。そのほかCentSDRに接続したUSBケーブルを稼働中のPCにつなげるとシリアル通信ポートとして認識されます。これで山を越えたので、あとは残りのパーツを一気に装着し改めて電源を入れます。いうわけで無事完成です。ヘッドホン出力にスピーカをつないでも音量は十分で、SSBも手持ちのTECSUNのラジオよりずっと安定して受信できます。ついでに、VNシリーズのように透明アクリル板を上下に挟んでみました。これでひとまず完成ですが、USBコネクタ部分の改修とLiPoバッテリー充電回路の実装も必要なパーツが揃い次第予定しています。ファームウエアのビルドができるようになったらソフトウエアもいじってみたいと思います。電子工作2018年1月22日月曜日CentSDRキット製作しました(その1)Elecraft社のKX3,KX2をはじめ、最近ではCortex-M4搭載のSTM32マイコンを搭載したSTM32-SDRやmcHFなどが手が出せる値段で手に入るようになり注目されています。前では信号処理をPCに任せたタイプのSDRが主流でしたが、バンドスコープやウオーターフォール機能は大変魅力的であってもハイエンドタイプ以外ではレイテンシや安定性に少々問題があって実用性がいまひとつでした。このリアルタイムな信号処理をCortex-M4搭載マイコンとオーディオCodecチップ、I/Qミクサ、もしくはFPGAを使ったDDCの組み合わせで済ませられるようになり、さらに小さく実用的で魅力的になっています。いままでPICマイコンを使ってきましたが、そろそろSTM32マイコンも使えるようになりたいと思い立っていろいろと本やらネットを徘徊していたときにみつけたのが、タイトルにあるCenSDRキットでした。前置きはこのくらいにして、CentSDRはTT@北海道さんが開発されたスタンドアロンSDRレシーバキットです。TT@北海道さんのサイトはこちら回路構成はTT@北海道さんのサイトに詳しく解説されていますが、アナログI/Qミクサによるダイレクトコンバージョンで、オーディオCodecチップTLV320AIC3204によるADC/DACとSTM32F303CBT6によるディジタルフィルタ、復調、FFT、コントロールが行われています。ユニークなのは、局部発振とシステムクロックをSi5351Aの1チップでまかなっているところです。基準発振にはVCTCXOを使用していて、STM32のDACで周波数の微調整が行われており、どのように調整が行われているのか非常に興味深いです。いうわけで、キット頒布開始のうわさを聞きつけて早速頒布をお願いしました。冬の北海道からクリックポストで到着しました。クリックポストは安くて追跡付きで便利ですね。VNシリーズでは箱の厚さがある程度ありポストに入らないケースがあるため、今のところ対面渡しの形式が安心かなと思いますが検討してみたいところですね。表面実装部品がほぼすべてで台紙に丁寧に貼り付けてありました。回路図を見なくてもシルク印刷された部品番号にあわせて装着すればOKです。(2箇所番号の入れ違いあるので注意)キットに付属していないSi5351Aとロータリーエンコーダ、カラーTFT液晶モジュールを別途入手しておきます。キットに同梱されている部品のパッケージはいずれもかなり小さく実装にはルーペ必須です(ROGANなので)。私はヘッドルーペを駆使して実装しました。部品お確認後組み立て資料に書いてある組み立て手順に沿って部品を実装していきます。実装で難しいだろうと思っていたのはVQFNパッケージのオーディオCodecチップです。実際に手間取ったのはマイクロUSBコネクタとVCTCXOの実装でした。最初に電源周り(USBコネクタ、電源スイッチ、電圧レギュレータ)を行いましたが、装着後電圧確認のためテスタ棒をあてようとしてUSBコネクタを引っ掛けた拍子に基板のランドとともにコネクタがはがれてしまいました。簡単にはがれてしまいます。コネクタの着脱も慎重に行うようにしなくてはいけません。当座こんな感じでリペアしました。これだけだとまた簡単に剥がれてしまうので、コネクタの両側にピンバイスで小さな穴を開けてスズメッキ線でコネクタを覆うようにしました。それでも微妙に動いてしまって接触不良となるので後ほどしっかり取り付けるような方法を考えます。コネクタには余計な力を加えないようにすることと、装着するときには裏のホールにもしっかりハンダを流し込んでコネクタを固定することが肝要です。電源関係が問題なければ、次はVCTCXOの装着です。U3(本来はU7)とシルク印刷されたところにVCTCXOを装着しますが、4つの四角いランドのちょうど中央になるように装着することが必要です。ずれて装着してしまってためか、最初なかなか26MHzの信号が現れず焦りましたが、一度VCTCXOを外しランドをハンダ吸い取り線を使って切りに余分なハンダを拭き取り、フラックスを塗布してVCTCXOを再装着します。フラックスが乾かないうちにちょっとずつランドにハンダを送り確実にVCTCXOの端子を半田付けします。これで26MHzの信号を確認できて次の工程に進みます。ミーティングの今年最初の会に出席しました。昨年末工作王をいただきトロフィーとメダルを預かったので、今回会場に到着し、まずはトロフィーとメダルを返還しました。画像はありませんがその月の工作王となった場合、工作タイトルとコールサインを帯にマジックペンで書いてトロフィーの取っ手にくくりつけます。ツインテールのように見えるトロフィーにくくりつけられたおびただしい数の帯が歴史を感じさせます。もって私の工作王のタイトルは、もちろん『赤鬼と青鬼』で決まりです(なんのことやら・・・笑)しかし誰も気がつかなかったようでしたが・・・(泣)それはさておき、年初から参加各局の出し物に興味津々で拝見しました。その中で気になったモノをいくつかピックアップしてみます。PCBに基板発注して実装されました。RCはリードパーツを使用しながらも小さいサイズにきっちり納まっていました。もって、基板の傍にある小さなスタンドはUSB接続のライト付マイクロスコープで、PCのディスプレー上に綺麗に拡大画像が映し出されていました。実装作業は肉眼のほうがやりやすいですが、基板のブリッジや装着不良のチェックには非常に便利で有用だと感じました。本体はペン型で場所もとらないので非常にスマート。これは欲しいと思いました。これは同じくJQ1SRN局の作品で通称『デカテン』という28MHzのFMハンディ機です。通称どおり本当にデカイんですが、ちゃんと手に持って運用できるサイズになっています。ロッドアンテナを装備しLCD画面も大きくバンドスコープも実装されているという、多機能であり完成度も高いです。これの7MHz版を製作開始されたということで、完成が楽しみです。次はJA1VRL局の作品です。5.7GHz帯用のBPFとおそらく1.2GHzから持ち上げるための局発用のBPFです。ベースのキャビティは真鍮板をカットして組み立てられています。中のエレメントは銅パイプでしょうか。調整用ビスには3mmネジ、ナットを使用していると思われます。これを拝見していると、自分もだいぶ前に1.2GHzのトランスバーターを作ったときの事を思い出しました。モービルハム誌を参考にしたと記憶していますが、キャビティは薄い銅板をハサミで切って組み立てました。それらを使ったトランスバーターで数局でしたがQSOできてうれしかったです。GHz帯測定も可能なスペアナが手に入ったらマイクロ波の自作もまたやってみたいものですね。小さなキャビティですが、綺麗に製作されています。これは5.6GHzのトランスバーターですね。残念ながらトランスバーター本体の内部は見ることはできませんでした。次に、あのCRK-10やKN-Q7キットなどを国内頒布されているJL1KRA局から。SSB/CWトランシーバーの完動品です。状態は非常に綺麗で受信感度も現在のリグと遜色はなく、スプリアス基準がクリアできれば現役で運用できそうです。これが出た当時私はまだ中学生くらいだったでしょうか、とても欲しかったのですが小遣いではなかなか買えない値段でした。ピコシリーズも良いのですが、このSB-21やSB-2Xという2mのリグのデザインがすごく格好良くて、欲しくてたまりませんでした(結局手が届きませんでした・・・)。リグの性能は日進月歩で、小型オールマイティなFT-817が6,7万円で手に入るご時勢ですがいまだにこのミズホのリグは魅力が薄れませんね。懐かしい気分に浸れたところで、最後に参加者に配られた小袋に入ったキットをご紹介します。これ、なんとJL1KRA中島OMお手製の超ミニ電鍵キットです。部品を使用した、簡単なのに立派な縦ぶれ電鍵キットになっています。マニュアルも良くできていて、シンコー電機のおばちゃんの写真も掲載されていて楽しいです。部品もスイッチの部分の固定用テープや台座の穴も開いていてキットとして作りこまれており、とても勉強になります。立派な縦ぶれ電鍵ですよね!台座の裏にマジックテープを貼って机か無線機のボディーに固定できれば、実用的に使えます。VNシリーズのお供にぴったりかも(笑)というわけで、参加各局どうもありがとうございました。いったミーティング実際に参加すると楽しいし、刺激になるので自作派のみなさん一度参加してみてはいかがでしょうか。電子工作2018年1月9日火曜日2018年になりました(遅みなさま、あけましておめでとうございます。本年もどうぞよろしくお願いいたします。昨年暮れに発症したA型インフルエンザも落ち着きようやく体調が戻ったところで、まず最初の工作を。モノは昨年暮れクリスマス直後にインドから届いたμBitXというHFマルチバンドなSSB/CWトランシーバキットです。持つちょっと変わった構成です。キットの内容はこんな感じです。約15センチ四方のメイン基板と右はArduinoNanoを乗せたコントロール、発振部(Si5351A)、LCD表示器、配線材やボリウム、エンコーダ等々小物部品が詰まった小袋とシンプルです。基板はすでにコイル含めてすべて実装済みでケーシングと配線のみユーザが行うというスタイルです。ハンダ付け大好き人間にとってはちょっと物足りない感じもしますが、コントロールのソフトウエアのコードがオープンなので組み立て後のソフトエア開発など十分楽しめそうです。といわけでまずはケース探しから。メイン基板が比較的大きめなので、ケースもやや大きいものが必要です。手持ちのケースを物色してみたら、ぴったり行きそうなケースを見つけました。プラスチックケースですがメイン基板がすっぽり入って丁度よさそうです。aitendoで売っていた計測器っぽいスタイルのケースで何とはなしに買ってそのままにしていました。プラスチックなので、シールド用に内側を導電スプレーで塗装したほうがよさそうですがまだ実戦で使うわけではないのでとりあえずケーシングを施すことにしました。フロントパネルはこんな感じに。電源スイッチとマイクコネクタを新たに取り付けてより無線機らしくなった感じです(自画自賛)。マイクも手持ちのTAKACHI製の小型プラケースを使って、マイクとPTTスイッチだけでなく、スピーカーとコントロール用ボタン2つ付けてみました。スピーカーとマイクは高粘度の瞬間接着剤で固定しています。このケースはふたを閉めるときにねじが不要なので使い勝手がとても良いです。ステンレスメッシュをマイク前面に張り付けていかにもそれっぽさを演出してみました。最終的にこんな感じでまとまりました(まだちょっと配線が残っていますが)。7MHzのアンテナにつないで早速ワッチしてみました。バンド外でおそらく内部発振のスプリアスが所々で聞かれますが感度は十分でしょう。AGCがついていないので強力な信号が入ると音割れしますが、復調音など特に問題なさそうです。後ほど定量的にチェックしてみようと思います。送信はダミーロードをつなげて市販のリグで聞いてみても変調は素直で、変な回り込みは見られず無調整でも結構よさそうです(ファイナルのアイドリング調整は改めて確認したほうが良いと思います)。送信のほうもスプリアスなどのチェックを後日実施しようと思います。ソフトウエア的にはよくできていますが、周波数ステップの可変部分が今一つ、EEPROMへの周波数データストックが未実装(スイッチを入れなおすとデフォルトの周波数に戻ってしまう)などなど気になる箇所がいくつか見られます。GitHubにコードが公開されているのでmodifyしてみようと考えています。それにしても109USDという破格でこの内容は凄いです。