2015年11月21日土曜日

アクティブノイズキャンセラー製作

HFローバンドを運用する場合、私のような都市部に住んでいる者はノイズに悩まされる場合が多いみたいです。私の局の場合も例外ではなく、日によって違うのですが酷いときは7MHz帯だと常時S9程度の強度でノイズレベルがあります。

強い局は何とか受信できても弱い局はノイズに埋もれて聞こえないか、非常に聞きづらいです。

何とかならないかといろいろリサーチしてみたところ、クラブのOMからは、送信用アンテナと受信用アンテナを切り替える方法があるとのこと。ペディション等でも7MHzで運用する場合、受信用は14MHzを使う場合があるとのことです。

DX用の高級トランシーバは受信アンテナ端子と送信アンテナ端子が別々についてるみたいです。
が、私のはついてませんでした。

なので、この場合送受信でアンテナを何らかの方法で切り替える必要があります。

リレーを使って切り替えることを考えたのですが、どうせ自作するのだったら、単に切り替えるだけではもったいないのでネットで探した、アクティブノイズキャンセラーを受信側に組み込んでみることにしました。

製品としてはMFJ-1026なんてのがありますが、高価で手が出ません。

完成写真です。酷い配線ですが公開します。


真ん中の基盤が、受信用アンテナ(ノイズ用アンテナ)の位相変換回路、90度と180度の変換ができるので組み合わせると360度位相調整ができます。この信号を送信アンテナからの信号とミックスして特定の位相の電波だけを減衰してしまおうというものです。

左の基盤はノイズ用のプリアンプでノイズレベル調整用です。
右は、ミックスし減衰した信号の増幅用プリアンプです。

左右のプリアンプは同じ物で、トロイダルコア活用百科という本のP162に出ている、広帯域小信号増幅器の回路そのままです。

ノイズキャンセラーの回路は、
こことかここに掲載されている物を作ってみました。

トランシーバーとの一緒の写真は、


配線間違いや、半田付け不良でなかなか動作しなかったのですが、今日やっとまともに動きました。

こんな感じです。



最初はOFF(送信用アンテナで受信)途中でパチンと音が聞こえるのはスイッチを切り替えた音でパチンが聞こえるたびに切り替わってます。

このテストは送信用アンテナは15mHのダイポール、ノイズ用は10から28MHのマルチダイポールで5mほど離れた場所にあります。

信号自体も弱くなってる感じもしますが、ノイズはうまく消えて聞きやすくなってると思うのですが?
ひょっとして、マルチダイポールだけで聞いても同じだったりするかもしれません。今度いろいろ試してみます。

この装置は回路やリレーのために12Vの電源が必要ですが、リレーがOFFで送信アンテナ側にしています。そうしておけば12Vが来なくなったときにはOFFになり送信用アンテナに切り替わって送信機保護になるかな?との考えです。

現在は手動切り替えですが、手動で切り替える場合は、忘れると保護装置が働いて電波が出ないか送信機が壊れるかこの回路が燃えるかの危険がありそうです。なのでこれとは別にPTT制御のシーケンサーを今製作中で、将来のリニアアンプ接続時の対応も考えて、アンテナが送信用に切り替わってからリニアがスタンバイ状態になり最後に送信機が送信し始めるようにタイムラグを設けて、キーやパソコンのPTTと連動させることを考えています。

2015年7月4日土曜日

直流電源ラインフィルターの製作

買った無線機が壊れました。しかも3回続けて。原因ははっきりしませんが、メーカーが言うには直流安定化電源からの高周波の回り込みではないかとの事。

他の機械をつないでいても壊れないので原因としては納得いかないですが、メーカーに言われるととりあえず電源を交換してみるしかないです。

今まで使ってきたのは、ラジコンのLIPOの充電用に買った海外製の12V~18V可変で60Aの電源です。壊れたといって送信用の終段FETが飛ぶだけで他は正常に動いています。

確かにノイズは大きく特に7MHZ以下では小さな信号の局はノイズに隠れて聞こえません。ですが送信機を壊すほどの高周波が出ているとも思えません。

電源を変えるといってもこれしか持っていないので、買うしかないですが、無線用はどれも高いです。30A位のものの定価は4万円を超えています。といっても実売は1万5千円程度ですが。

で、テストだけなら何とか安くあげられないかといろいろ調べると、こんなのが売ってます。



http://www.dena-ec.com/item/210718976?aff_id=ckk

2980円です。しかし、買ったはいいけど使い物にならないと困るのでクラブの方に聞くとやはりノイズがひどくて使い物にならないそうです。

私は、ラインフィルターをかましてノイズを抑えて使えないかなと考えていたので、すでにこんなものを手配してしまっていました。

http://www.ddd-daishin.sakura.ne.jp/ddd/59-dnf-30k/index.htm

それが今日届きました。せっかくなので作ってみます。


完成形です。この極太の線をトロイダルコアに巻きつけるのに苦労しました。ちょっとゆるくまくと入りきらないので最後はドライバーをてこに使ってぎっちり巻いてやりました。

せっかく苦労して作ったので効果を見てみたいです。

ところで、電源は同じくらいの値段でスイッチングではなくトランスで変圧するタイプの電源があったので結局それを使うことにしました。といっても無線機は修理に出たまままだ帰ってきてませんが。

話を戻して、効果の測定ですが、高周波検知用にこんなものを作ってみました。


パッチンコアに細い同軸を一回巻きその両端をBNCコネクターの端子にはんだ付けしたものです。
これを電源ラインに挟んで、周波数分布を簡易スペアナで見てみることにしました。

まず、電源OFFの状態。


レンジは0から30MHZとしました。これに比べて

まず、ラジコン用の電源です。


低い周波数でノイズが多いみたいです。

では、トランス式の電源に交換してみると


やはり電源の違いは大きそうです。しかし、まだノイズがあります。

で、これに自作したフィルタをつけてみます。

結果は、


なんじゃこれ?まったく効果がありません。同じです。

ん、まてよ、そうです。このテストで電流を流しているのは、無線機がないのでラジコン用の充電器です。

測定の様子です。


ひょっとして電源からのノイズではなくこの充電器からのノイズではあるまいか?

で、測定端子とフィルターを入れ替えてみました。こんな感じ


この時のスペアナの表示は、なんと、電源を切っているときと同じでした。(記録するの忘れた)

ということはこのトランス式電源からも、ノイズ発生源にかましたフィルタもノイズはかなり軽減されているということです。

ちょっと高かったけどなかなかいい買い物をした気がします。

2015年6月14日日曜日

ヘリの置き場所

今まで、床に並べて置いてあったのですが、もともと狭い部屋が一層狭く、しかもクアッドが追加されたので置き場所に困るようになって来ました。

今回大掃除のついでにヘリの置き場所も工夫してみました。

鴨居ある部屋だとスキッドを引っ掛けて壁にぶら下げてる人をよく見ますが、私の部屋には鴨居がありません。で、フックで代用させることにしました。

しかし、ロフトなので壁が途中から斜めになってます。

で、こんな感じ



マイクロヘリはぶら下げ式、ゴブリンだけは大きいので柱付けにしています。

開局しました(JI1LVH)

申請中だった局免許がおりました。6月9日付けです。
100W局なので固定局です。神奈川在住なので今までのJA3のコールサインでは固定局申請できませんでした。

これで、JA3VZN(50W移動局)とJI1LVH(100W固定局)の二つのコールサインを使い分けることになります。

不便かな?

LVH局のリグは最新の八重洲FT-991です。




免許人の住所は同じ神奈川県ですが、常置場所が、現住所と大阪の実家とで違ってます。

現在JA3VZN局は144,435の周波数帯だけの免許なので、リグを追加してHFまでの免許にするのと、当初の目的だったラジコンFPVに使う5.8GhzのF8Wを変更申請します。
現在ICOMのD-STAR機ですが、こちらのリグも八重洲のFT817NDを追加変更します。5Wではつまらないかな?でもこの機械はいろいろ遊べて面白そう!

また、どちらの局もパーソナルコンピュータ変調(デジタルモード)が使えるようにも変更申請します。

これまでは、総務省の電子申請LITEで申請したのですが、次回のVZN局の変更はTSSの保証認定が必要なので時間がかかりそうです。

2015年6月5日金曜日

アンテナアナライザーの製作

久しぶりの更新です。ゴールデンウィークで遊びに行ったり、それが祟ってか、原因不明の高熱で入院したりでなかなか更新できませんでした。

前回、144グランドプレーンを作ってから、更に色々アンテナ製作したのですが、どれもパッとしません。

144Mhz4ele八木

28Mhzダイポール

7Mhzローディングコイル付短縮バーチカル

等です。

パッとしないのも当たり前で、MMANAでシミュレートしてそのまま制作して何も調整していません。というか、調整のための測定器を持っていません。

市販品を探すと安くて3万円高いのは10万円くらいしてます。一度調整したらあまり出番がなさそうなのでこんな金額は払えないなと思いながら、ネットを調べているとアンテナアナライザーの自作の記事が目について、まったく面識がないのに厚かましくもメールでプリント基板を分けてもらえないかとお願いしてみました。かなり前の記事だったので多分もうないだろうとダメもとでお願いしてみたところ、わざわざ探して送っていただきました。


JR1GDY様 有難うございました。

大元は、CQham radioに載っていたこの記事です。実際の製作はJR1GDY氏のブログにまとめてあるので参考にしながら製作しました。


それからすごく時間がたってしまったのですが、部品集めや、そもそもインピーダンスとは何ぞやなんて勉強しながら制作していたので時間がかかってしまいました。インピーダンスについては勉強の甲斐なくいまだに良く解っていませんが。

で、めでたくこのほど完成しました。



前出のJR1GDY氏のに比べるとかなり大きいです。

しかし、少し改良?(改悪かも)もしてみました。変更点は、

1.周波数カウンターの組み込み

2.インピーダンスの複素数値の読み取り

です。

しかし、電子工作というのは、配線などを行うのに比べてケースに穴を開ける作業が一番時間がかかりめんどくさいです。

1.は液晶表示の周波数カウンターが中華製で安く手に入ったので途中で変更しました。



最初は、上の写真のように周波数カウントが可能なマルチテスターをつなげて周波数を読み取るという仕様でしたが、屋外で作業する時にはちょっと不便そうなので変更しました。

変更前は、周波数変更用のダイアルが正面にあったのですが、これをサイドに移してその部分にカウンターを組み込んでます。


余計な穴が開いてますが、部品を取り付けようと思ってあけたら、内部で干渉して取り付かなくてそのままにしているためです。そのうちパテで埋めようと思います。

2.は必要かどうかわかりませんが、ポリバリコンをVRと直列に入れてリアクタンス成分がどのくらいあるかが分かるようにしてみました。アンテナが共振している=リアクタンスが0で純抵抗成分のみになるというようなことがどこかに書いてあったので共振しているかどうかが分かるようにしてみました。

内部の写真です。これで動作するかなというようなひどい配線です。



ポリバリコンの容量が260pFなので、アンテナ側に100pFのコンデンサを直列に入れています。


これでポリバリコンも100pFでディップすればリアクタンスは0のはずです。

変更箇所の設計図です。



校正は、ダミーロード(多分リアクタンスは0のはず)をつないでディップする点を100pFとマーキングして、この点が共振点としています。といってもリアクタンス値が直読できるわけではなく、有名な公式のX=1/2πfCで計算しなければなりませんし、肝心のCの値は適当な手書きの目盛から読み取ることになるのですが。

トロイダルコアは、手巻きしたのですが、コアの穴の大きさが小さくビニール被覆線では巻き切れなかったのでポリウレタン線のバイファイラー巻としました。


下に写っているのは、CQ誌の仕様で巻いたものです。

バイファイラのときの信号をオシロで見てみると


17.5Mhzのときの波形です。正弦波ではないですが、なんとなく良さそうです。こんな酷い作り方でアンテナの調整ができるかどうか疑問ですが、ダミーロードをつないだところ、なんとなく50Ω、ポリバリコン100pF近辺でディップするので何とか使えそうです。

とにかく、完成したのでJR1GDY氏に報告せねばなりません。

2015年5月8日金曜日

GP製作編

前回の記事で、変形GPを設計しましたが、なぜあんな変な形にしたかというと、

給電部分の防水のためにCDケースを使うためです。そのためマイナス側は6mmアルミパイプです。


CDケースの裏の中心部分にコネクターを付けて固定用の4本のビスをCDケースに貫通させます。と同時に中心部分に穴をあけてプラス側の端子を通し、ケース中央の筒状の部分のサイドに穴をあけて半田付け出来るようにします。

裏から見たところです。


もうお分かりの通り、設計でグランド(カウンターポイズ)部分の形状が途中で折れ曲がっているのはCDケース部分は斜めにすることができないからです。

プラス側は、前回製作したトラップコイルを6mmアルミ丸棒の途中に挟み


ネジで留めます。


アルミ棒に穴をあけるのは想像以上に大変でした。全てハンドパワーです。


完成形です。


CDケースの上下の取付は防水のためにシールしました。乾くまでビニールテープで仮止めしてます。

マストへの取付は、うまい方法が見つからないのでぶら下げ式としました。



ぶら下げ式なので、マストの最上段は木製です。

って問題なく完成形まで行ったように書いてますが、実は実際ぶら下げたのは144のシングルバンドGPです。

トラップコイルを付けると144のSWRが下がりませんでした。
これだとSWRは1.2以下です。

設置当初は室内アンテナでは全く聞こえなかったものが少し聞こえるようになって満足してましたが、そのうち慣れてきて冷静になるとやはりあまりよく聞こえません。ビッグパワー局か高い地上高のハイゲインアンテナを使っている局は入感するのですがその相手局が聞こえません。

もともと144はオンエア局が少ないのかもしれませんがいたって静かです。

で、次の手です。

以下次号

2015年5月7日木曜日

開局準備3・・・アンテナの製作

まず手始めに、144mhzのアンテナを作ってみることにしました。

しかし、色々NETを調べているとMMANAというアンテナのシミュレーションソフトと、Coaxial Trap Designというどちらもアマチュア無線家が作成したフリーのソフトがあることがわかりました。

前者は、アンテナの材質やディメンジョンを入力すると、インピーダンスや指向性ゲイン等をシミュレートしてくれます。後者は同軸ケーブルをトラップコイルとして使ってマルチバンド化が可能なソフトです。

この二つのソフトがあればマルチバンドのアンテナが理論上作れてしまいます。

という事で方針変更、430MHZと144MHZの2バンドGPを作ってみることにしました。

当然波長は144の方が長いので430で使う場合は、アンテナ長を電気的に短くする必要があります。

アンテナの途中にコイルとコンデンサーの並列回路を入れて430MHZに共振させそれ以上先に430MHZの高周波電流は流れ無くすればいいという考え方です。

で、早速計算させてみました。


共振周波数は、中心の435MHZ、コイル直径1cm、同軸径3mm(1.5D2Vを使います)、1.5D2Vの単位当たりの静電容量101pfを入力すると、

答えは

巻き数1.03回と出ます。

ん!
.03ってどうすればいいの?これはカットアンドトライしかなさそうです。

で、作ったコイルが、


なんだかどれも同じに見えますが、黒い塩ビパイプに巻いたコイルが435MHZに共振しました。

これは、トラッキングジェネレーターを使ってスペクトラムアナライザーで確認します。


ん~、これで良いのか良く解かりませんが-16DBの減衰があります。

次にGPの形状です。

普通に作ると周囲の影響は無視するとアンテナの理論インピーダンスは37Ω程度だそうですから50Ωの送信機と同軸で給電するときはインピーダンスマッチングが必要になります。

これを形状で何とかならないかMMANAでシミュレートしてみます。

グランド部分の角度でインピーダンスが変わるというのをどこかで読んだので、こんな形状を考えてみました。


で計算結果は


結果の通り、430.1で51.9Ωリアクタンス分があるのでSWRは1.28となってます。
144は43Ω前後ですがリアクタンス分が低いのかもう少しSWRは低いです。

以下 次号 製作編です。

2015年5月6日水曜日

TRICOPTER・・・新たな展開

何をやってもうまく行かないtricopterの背面モード。モーター破損のまま放置してましたが、ここにきてRCGを見ていると、cleanflightというコンフィギュレーションソフトがあるのを発見!

FCBの中でマルチwii系のハードに適用できるファームらしくデモにクアッドが簡単にロールをやっているところが紹介されてます。CC3Dやmultiwii、CC3D、naze32となんでも来いです。

で、さっそくうちのNAZEにも適用してみようとトライしてみましたがファームを受け付けません。

考えられるのは、NAZE32の純正ではなくHK製だという事ですが、ひょっとしてこのファームなら背面できるかも、との期待から機体の修理をすることにしました。

とりあえずは250racerっぽく飛んでくれることを期待して、ローターはカーボンの6-2です。モーターは前回と同じく2300KVを付けてみました。



まずはちゃんと飛んでくれるのを確認してからです。

2015年4月27日月曜日

土手に激突&突然の墜落 250FPV

オート飛行がうまく作動するようになって快調に飛んでくれている250ですが、オートはうまく行ったらそれ以上やることが無くなって、この頃はACROモードで低空での高速八の字旋回飛行を楽しんでます。

先週末は風が強くなかなかコントロールが難しかった中、高度2m位でできるだけ速く飛ばそうと練習中でしたが、田圃と飛行場の段差に高速で激突。

この時はGPSユニットを止めているネジが取れただけですぐに復旧。続けて飛行させていると、突然異音と共に墜落しました。

回収して確認すると、モーターがマウントからもげてます。マウントに固定するビスはそのままモーターに残っているのでマウントのビス穴が度重なる墜落で大きくなり飛行中に外れたみたいです。

回収のままの状態





250クラスは運動性がよく結構ACROモードでのマニュアル飛行も面白いです。しかもAPMを搭載しているので姿勢が分からなくなったらLOITERモードに切り替えればその場で安定してホバリングしてくれるので安心感があります。

この機体は完成形に近づいたので、これ以上手を加えることはやめて、もちろん修理はしますが、今後は壊れたままのTRICOPTERの修理を行いたいと思います。

あ、前後が見分けられにくいのでLEDの数を増やす改造だけはしようと思ってます。

2015年4月25日土曜日

開局準備・・・その2 CWパドルと練習機の製作

自分の部屋はロフトで、1階の居間と吹き抜けでつながっている関係で、音は丸聞こえです。無線で話してると、まるで独り言を言ってるようで頭がおかしくなったのかと思われてしまいます。

で、運用はCWを中心にしようと思ってます。といっても全く経験がなく相当練習が必要だと思われます。

昔は「縦ぶり電鍵」という所謂一般に思い浮かべるキーしかなかったのですが、


これは、3000円で買った練習用キーですが、値段はピンきりでです。

この頃は電気仕掛けでダッシュとドットが自動で打てる機構が送信機に備えられてます。

ダッシュとドットはどう打ち分けるかというと、左右に動くキーで左がドット右がダッシュ(好みで反対もあり)で打ち分けます。

既製品は非常に格好も良く物欲を掻き立てられますが、高い!下の写真は5万円くらいします。



で、これも自作することにしました。

一番難しそうなのは回転部分です。が、部屋を見回すと使い古したラジコンの部品が沢山ころがってます。

何せラジコンヘリは回転部分の塊ですから。

最初に目を付けたのは、テールのトルクチューブのコーンギアボックス、ダブルベアリングで回転機構を作るのにはもってこいです。しかし、材質がアルミのため半田付けができません。

良く調べるとアルミ用の半田もあるみたいですが、あいにく手持ちがありません。

次に目を付けたのはスワッシュプレートです。CCPMなので3本アームが出ています。一個を操作用、他の2本をダッシュ、ドットの接点用にすれば行けそうです。

で、試作したのがこれ。


家具補強用のアングルを組み合わせて接点を作りました。鉄のクロームメッキなので半田が使えます。戻りはばねを使いました。

しかし、ここまで作ってから、lambicという打ち方があることが解かりました。これは左右両方のパドルを同時に使うとドットとダッシュが交互に打てる機能です。なので既製品のパドルは左右独立で2個パドルがあります。

で、最初から考え直しです。

結局角ナットを上の写真のアングルに半田付けして回転軸を作り、長さが足りない部分はカーボンプレートで延長したものを2本作って、それぞれ独立で動くようにしました。


接点はスワッシュ利用のものを流用です。2mmのビスの先端に銅線を半田付けしました。

このキーパドルの戻りは、磁石の反発を使ってます。100均で買ったネオジム磁石です。これをカーボンプレートに接着して完成です。

見栄えは悪いですが操作性はなかなかです。

次は練習機の製作です。

2015年4月24日金曜日

開局準備

なんとか、合格できたので、申請期間中に開局準備です。

RIGはさておき、電波はアンテナが命です。が、HFの場合、ネットを見てると短縮GPが手軽に設置できてよさそうなのですが、感度はあまり良くないみたいです。

頑張ってダイポールを上げようかと思ってますが、7Mhzのフルサイズは家の敷地をはみ出してしまいます。それにマルチバンドにしたいので途中にトラップを入れた28,21,14,7のダイポールが目標です。

しかし、いきなり大型のアンテナの製作は自信が無いのでVHF、UHFで練習です。

色々調べると、製作するには調整がかなり重要みたいですが、そのためには測定器が必要になります。アンテナアナライザー・ディップメーター・SWR計などです。市販品は高いのは5万円以上もしてます。

で測定器も自作することにしました。

測定器からは少し外れますが、手始めにダミーロードを作ってみました。

材料は



ラジコン用サーボのケース
5D2V同軸
N型コネクター
酸化金属皮膜抵抗510Ω/5W×10本
です。

酸化金属皮膜抵抗はワット数が大きくて高周波特性が良そうです。普通のカーボン抵抗はコイル状の構造のためどうしても高周波ではリアクタンス成分のため位相がずれてしまうそうです。

同軸の両端を剥がし、抵抗を10本並列に半田付けします。オームの法則で合成抵抗は51Ωとなり、同軸のインピーダンスや送信機の出力インピーダンスとほぼ揃います。一本5Wですから10本で50Wまで大丈夫なはずです。ほんとかな?

ほんとは500Ωが欲しかったのですが、これしか売ってませんでした。SWRを144MHZで測ってみると1.2です。

ま、良いか!


これをケースに取り付けたN型コネクターに半田付けすれば完成です。


これで良いのか?

今後測定器とアンテナを順次作っていこうと思ってます。

2015年4月23日木曜日

250FPVの復調

不調の原因は振動ではないかと推定していた250FPVですが、モーターが振動の原因ではありませんでした。

悩んだ末、コントローラーを元のAPM2.5に戻しました。ケースが大きく重量もあるのでダンパーの利きが良いみたいです。

最終形です。





今までのコントローラーの変遷です。

最初はAPM2.5で最終形と同じ。

次はPIXHAWK 重すぎて飛びませんでした。




その次は、HKPILOT MINIでした。



次はCC3D これはまともに飛びましたが、GPSによるAUTO飛行ができません。


最後は、micro HKPILOT MEGAですが、軽すぎました。
 


先週最終形でオート飛行を試みました。

経路はこんな感じ。高度は基本10mで9が15m、10が20mに設定しました。
いざやってみると、何ともあっさり成功です。やはりAPMは加速度計が敏感なのか振動対策が重要です。