XRQ技研業務日誌

ものづくりを楽しんでいます。日々の暮らしの中に面白そうなものを探しながら

Classical Bands TrapEFHWアンテナ

5Bands TrapEFHW

 

 (tr)uSDXには通常のバージョンの他にクラシカルバンドバージョンとハイバンドバージョンがある。収納されているLPF(ローパスフィルタ)は5つなので、どのバンドの組み合わせでLPFを付けるかによってバージョンが異なる。プログラムには予めそれぞれのバージョンが組み込まれていて、メニューのBand Configから選択できるようになっている。私はクラシカルバンドのバージョンを作った。
 エンコーダースイッチをダブルクリックすることでバンドが順に切り替わり、エンコーダーによる周波数設定のレンジが1kHzに自動的に設定される。つまり目的の周波数に迅速に移動できる。おおむね目的の周波数に移動したらレンジを500Hzや100Hzに切り替えて運用できる。容易にバンドを切り替えられるのは便利である。しかし、同時にアンテナもその周波数に適応するもの切り替えなくてはならない。
 マルチバンドで使うアンテナで便利なのがMLAだ。キャパシタを調整することで多くのバンドで整合を得られる。しかし、なかなか効率の良いものにするは難しい。私の作ったワイヤーMLAでは交信はできるが効率はいまいちだった。そこでより効率の期待できるワイヤーアンテナを作った。切り替えをしなくても、1本のアンテナで復数の周波数で整合がとれるように工夫したアンテナである。私はEFHW(終端給電半波長アンテナ)を使っているが、これにトラップを取り付け、マルチバンド化している。 (tr)uSDXのクラシカルバンドバージョンでは3.5MHz、7MHz、14MHz、21MHz、28MHzに出ることができる。1本のアンテナとして纏めると結構長いものになる。そこで、分割できる仕様にした。28MHz~14MHzまでの本体部分と7MHzを付け加える部分、そして3.5MHzを付け加える部分である。さらに3.5MHzの付加部にはローディングコイルを入れることで短縮化を図った。こうすることで全長26mほどのアンテナになっている。
 トラップ部分についてはLとCの並列にした場合の最適な値を計算してくれるサイトがあり、そこで得られた定数をトロイドコアの巻き数を計算してくれるサイトに入力してトラップとしての定数を得た。しかし、これは計算上に値であり、実際にはかなりずれが生ずる。そこで、しっかり目的の周波数で最大のリアクタンスになりトラップとして機能するかを測定しながら調整した。トロイドコアの巻き方の粗密を変えたり、状況によっては巻き数を増減するか、キャパシタンスの値を変更する作業である。ほしいキャパシタンスの定数値を得るためには複数のコンデンサを並列に入れる方法を使った。
 エレメントを分割するため、ギボシ端子を使っている。トラップと一体化して雌のギボシ端子を取り付け、本体側に近い端は雄のギボシ端子を取り付けてある。7MHzを運用する場合には3.5MHzの部分は必要ないので取り付けず、短く伸展することができる。
 しかし、接続においてそのままギボシ端子だけでは伸展したときのテンションで抜けてしまうおそれがあるので、この部分にプラスティックの結束バンドを噛ませてある。雄のギボシ端子の側をこの結束バンドに結びつける。トラップ側のエレメントは結束バンドに結びつけて熱収縮チューブで固定した。   TrapEFHWの製作

 QRPながら5バンドに出ることができる(tr)uSDXである。この機種は回路上の制約なのか近隣の周波数に強力な局があると抑圧をまともに受けて受信できないことが起こるが、のんびりと手軽に楽しむにはなかなかおもしろいと思う。

(tr)uSDX

アクリル板でケースを作った

 QCXはHans Summerさんが教育用にデザインしたキットで、工作が容易で実用になる性能を備えたモノバンドトランシーバーである。その後継機種でケースも一緒に頒布され、より小さくなったのがQCXminiだ。このminiキットを組み立てると一つ基板が残ってしまった。よくよく調べてみると、それはこの機種を改造してSSBも運用できるようにするための追加基板だった。
 QCXは数値演算方式という、マイコンによって回路を簡略化する構成であったので、プログラムを改造することでSSBなどの他のモードにも対応させることが可能だったのだ。これはuSDXと呼ばれ、さまざまな試みがフォーラムで盛んに議論されていた。いろいろな国の人々がフォーラムに参加し、幾つもの製作例が公表されていった。回路やプログラムがオープンソースとなっていたので多くのアイディアが集まった。基板のデータも公表されていたので、誰でも製作することができた。しかし、実際に自分だけのたった一つを作るために基板を発注するのは大きな壁であった。
 そのような中で DL2MANさんとPE1NNZさんから(tr)uSDXというキットが頒布されることになり、組み立て済みのモノも販売された。5バンド仕様で80m、60m、40m、30m、20mバンドをカバーしていた。私もこのキットを入手し組み立てたのだが、いじっているうちにRF基板を壊してしまった。どうしたものかと考えあぐねていたとき、RFボードのハイバンド版とクラシック版が頒布されたことを知り、さっそくクラシック版を入手した。これは80m、40m、20m、 15m、10mバンドのモノである。基板は同じなのだがローパスフィルターの定数が異なっている。
 プログラムにはそれぞれのバージョンが組み込まれていてメニュー8.7 Band Configからクラッシクバージョンを選択することができた。また、基板には終段Trが実装されていて、リレーとコイルそして接続端子をハンダ付けするだけで組み上げることができた。 メニュー1.4からバンド選択すると80m、60m、40m、30m、20m、18m、15m、12m、10mの9バンドを選択することができた。ローパスフィルターは5バンド分しか実装していないのにである。試しにそれぞれのバンドで送信出力を測ってみた。リチウム電池3本でおおむね12Vの電源をつないだ。(スプリアスについては測定していない)
  80m : 2.7W        60m : 1.2W        40m : 2.7W
  30m : 1.7W        20m : 3.2W        17m : 2.2W
  15m : 1.6W        12m : 1.6W        10m : 1.9W
と言う結果だった。受信はそれぞれできているようだった。(エンコーダー2回クリックのバンド選択ではLPFを取り付けている5バンドを循環する)

 後日、DL2MANさんがYoutubeでクローンが出たという動画を出していた。ネットでは本家と並んで販売されていた。ケースが黒である他は外見は全く同じに見える。アップグレードで8バンド仕様だそうだ。だが、このアップグレードバージョンはDL2MANさんの知らないうちに出されたモノだという。

 私はCWしか出ないのでこの機種をA1A限定で認証を得て設備の仲間入りをさせた。メーカー製のトランシーバーとは比べようもないが、このリグは掌に載るような小ささで、マルチバンドで、そこそこの性能で交信することができる。ハイバンドが開けてくればもっと移動運用で活躍する機会が増えてくるだろう。 
              

ドップラーセンサーライト

市販のセンサーを活用して

 RCWL-0516というドップラーセンサーを大手通販サイトで見つけた。100円ほどの安価なモジュールなのだが、なかなかしっかりした機能を搭載しているようだ。このモジュールは常に電波を発していてその反射波を監視している。動くものがあるとドップラー効果で波形が乱れることを感知するセンサーである。電波なのでケースに入れても電波を通す素材のケースなら開口部を設ける必要がない。本来はその出力をマイコンなどで処理をして使うもののようだが、単純にライトのon/offに使ってみる。この出力はonになった後2~3秒でoffに戻るのでちょっとしたセンサーライトとして機能しそうだ。

 使う部品はLEDとトランジスタ1個、そしてケースとして単3電池4本用のケース、単3乾電池3本、そしてこのRCWL-0516モジュールだけである。LEDは白色のものでも点灯させることができるが、黄色のものの方が明るく点灯するようだ。LEDは2個を並列にして使った。単3件電池4本用のケースを電池3本で使うように改造する。1つの端子を取り去り、+の端子を移動するだけである。取り去った1本分のスペースにモジュール等を組み込んだ。モジュールとトランジスタ、LEDは空中配線で大丈夫だった。
 電池ケースにLEDが顔を出す穴を開けるのがちょっと面倒だが、この穴を利用して回路とモジュールを固定する感じで組み上げた。作業時間は30分も掛からない。

 センサーモジュールの仕様では探知範囲が7mあると言うが、周りの状況に影響されるので数mというところが実用的だろう。アンテナ面を探知したい方向に向けておけば、ものが動くことで反応し、LEDが点灯する。そして2~3秒後に消灯する。明かりというよりも警報的な意味合いになる。このモジュールにはCDSを取り付けるパッドが設けられていて、ここにCDSを取り付けると暗くなったときだけ動作させることができる。今回は開口部を設けないケーシングというということで周囲の明るさに関係なく動作する仕様になっている。

 センサーライトというと赤外線を感知して動作するものが多いが、このドップラーセンサーは生き物が発する赤外線でなくとも物が動くことで反応する。つまり風などで物が動いても反応する。従って使う状況によっては頻繁に点灯することもあるわけである。それを考慮して赤外線式のものとの使い分けが必要である。
 モジュールに簡単な回路を組み込んだだけだがその動作を確認できた。実験としての装置だが、これでも室内などではちょっとした案内灯として設置するという使い道がありそうである。部屋に置いているが、暗い部屋に入るとLEDが点灯し、暗いながらも部屋の状況がわかる。地震発生時などで不意に停電が起きたとき、物や人が動けば自動点灯するのでパニックにならないよう助けになるのではと考えている。
 単三乾電池4本のケースに組み込み、簡単に作れる安価なセンサーライトである。

謹賀新年2023

祈 平穏な日々

 どうにか新しい年を迎えられたことをありがたいと思う。だが、心から祝う気持ちにはならない。第8波の広がりを見せているコロナ禍がなかなか収まる兆しを見せず、世界中がウィズコロナへの対応を余儀なくなっている状況で、昨年2月、愚かな出来事が起きてしまった。破壊と損耗しか得られない侵略である。戦火の拡大を防ぎ、早く愚かな行いをやめさせるべく世界中でさまざまな取り組みが行われているが、なかなか収めることができていない。
 
 落ち込んだ気持ちで迎えた新年であるが、現状を変えていくのは人の力である。
 これまで私が心に抱いていた、「人は過去の過ちから学び、よりよい社会を目指し前進している」という人智への尊厳が脆くも崩されてしまった。だが、そういう今だからこそ、改めて前を向かなければいけないと思う。人間はさまざまな課題に対して知恵を出し合い解決への糸口を見出して来たではないか。人間の愚かさを自覚しつつ、前に進んでいこう。

ポケットMLA

扱いも簡単で手軽に持ち運べるMLA

 以前、伸縮ホイップMLAを作ったことがある。その際伸縮ホイップを固定するのに悩み、結局ケースに入れて固定した。そのため結構大きくなってしまい、携帯に不便だった。もっと小さく纏めることができないかいろいろ考えていたのだが、根本部分で折り曲げることができる伸縮ホイップを見つけた。これならば平らな板の上に取り付けても扇状に広げることがことができる。そこでポケットに入るくらいコンパクトなMLAを作ってみた。
 伸縮ホイップは伸ばすと65cm程になる。これを二辺としてホイップの先端同士を銅線で結ぶことで周囲が2mほどのトライアングルを形作ることができる。これまでの実験からこのループに260pFのポリバリコンを接続すれば7MHz以上のバンドで整合が得られそうである。
 ホイップの先端部に導線を接続する方法だが、前回はミノムシクリップを使った。簡単な方法だったが、いちいち取り外したり付けたりするのは面倒である。ホイップの素材がステンレスで作られているのでハンダ付けは難しい。そこで、先端部を同軸ケーブルの編組で包んでしまい、その上から熱収縮チューブを重ねて固定した。その編組に銅線をハンダ付けする方法を試みた。チューブで押さえているだけなので強い力には弱いのだが、通常の使用には耐えられる接続をすることができた。
 給電部はトロイドコアを介したリンクコイルを使った。SWRを下げるために、このコイルの巻き数は周波数帯によって変える必要があるが、主に使う低い周波数用で作った。FT37-#43のコアを使い、6ターンである。この巻き数で7MHzから14MHzまではSWRはほぼ1に近い値が得られた。より高い周波数で使うなら巻き数を減らす必要がる。<製作記事>
 実際の運用ではこのMLAをどのように設置するかが問題となる。これまでアルミワイヤー等を使ったMLAでは上から吊す方法が多かった。このMLAの場合、基台が下にあるのでこの基台を机の上などに置けるようにすれば設置が簡単である。そこで、脚を付けることにした。手元にミニ三脚があったので、これを取り付けるナットを基台に接着剤で貼り付けた。持ち運びをするときにはを三脚を外しておけばコンパクトになる。
 掌に載るサイズのMLAに纏まった。設営、撤収も容易である。両側の伸縮ホイップを伸展すれば完了する。リグに接続して受信ノイズが最大になるようキャパシタを調整すれば運用できる状態になる。コンパクトなアンテナであり、効率はよくないがロケーションや伝播コンディションに恵まれれば、そこそこ交信はできるだろう。
 後日、7MHzで新潟市の移動局と交信でき、RSTは449だった。弱いながらも電波は飛んでくれているようである。
 MLAはループと同一平面の向きに指向性があると言われている。実際、ループの向きを変えると受信強度が大きく変わる。運用しながら相手局からの信号が強くなるようループを回すのはこのポケットMLAならば簡単にできる。また、この指向性を利用して近隣の機器からのノイズから逃れるのも容易だ。
 QRPと小さな設備で運用したとき、たとえ1局しか交信ができなくても「こんな設備でよく電波が飛んでくれた」と満足感が得られる。これもアマチュア無線の一つの楽しみ方と言えるだろう。

/P

小さな無線設備でどこまで届くのか、実験

 アマチュア無線コールサインに続けて移動地などを示すために符号を付加することがある。例えばJA1〇〇/1のように、関東総合電機通信局管区の移動局であることを示す場合である。海外ではアメリカ本土の局がW1〇〇/KH6のようにプリフィックスを付加して、ハワイに移動して運用していることを示すために使われている。
 海外ではその国内で移動運用する場合には/Pという符号を使うことが多いようだ。PはPortableの略で移動運用局を示す。しかし、日本では国内局同士での交信では先の例にように数字を付加して移動運用局であることを示すことが多い。”/P”というのはあまり使われていないようである。私はこの”/P”を使うことがあるのだが、次のような意味合いで使っている。
 普段の運用は敷地内に伸展したEFHWのアンテナやロングワイヤーのアンテナを使い、商業電気から取った電源で交信している。しかし、コンパクトな設備を使ってどの程度運用ができるかを実験したいとき、この”/P”を使うのだ。例えば、部屋の中でパソコンの机の脇にアンテナを立てかけ、リチウム電池を電源に運用する。またある時には庭先にテーブルを持ち出し運用する。機材をポシェットに収めて郊外に出かけ、自然の中で運用することもある。こうした仮設の設備での運用であることを示す”/P”である。
 最近嵌っている実験はMLAという小さなループ状のアンテナから2~3ワットの出力でどの程度交信できるかを試すことだ。数十mもの波長を直径1mにも満たないループに乗せるので効率は良くない。相手局が強力な電波を送ってくるときには受信は出来るのだが、こちらから相手の局に届くような信号を送ることは容易いことではない。届いたとしても当然微かにしか聞こえないであろう。こちらが通常の設備ではない運用をしていることを判ってくれて相手をしてほしいという気持ちからの”/P”なのだ。自分勝手な願いではあるのだが、アマチュア無線の面白さの一つとしてお付き合いいただければという思いである。

 アマチュア無線は偶然性を楽しむものでもあると考える。電波を通じて見知らぬ人と繋がり交信ができる。宇宙のさまざまな条件が絡み合う伝播状況によって思いもよらない遠距離まで電波が到達する。たまたまその時間にその周波数を聞いていた局と交信ができる。電離層などの時々刻々の変化の中でたまたま強く聞こえてきた時に受信をしていた。などなど再現性が低い、偶然につながったということを楽しむのである。

 ”//P”の使い方としては法的な解釈などを含めてご指導いただかなければならないこともあるかもしれないが、アマチュア無線の楽しみ方としてこのような実験も大事にしたいと思う。
 ログブックに1局も記載できない日もよくある。日によっては数局と交信できてにんまりすることもある。これからもハムライフで不確実性を楽しんでいきたいと思う。

 

CPR訓練支援

CPRタイミング指示発信器

 コロナ禍で長い間実施できなかった避難拠点訓練が行われるようになった。訓練は地域の防災力を高めるために年に数回は行われていたのだが、ここ数年は人々が集まることができず中止になっていた。ワクチンの接種も進み、感染者数が減少傾向になってきたことから、対面での訓練が行われた。起震車での体験や消火器を使った初期消火訓練、煙ハウスの体験、また、救命救急のCPR(胸骨圧迫心肺蘇生法)・AEDの取り扱いの訓練などが行われた。

 CPR・AEDの訓練を手伝ったのだが、参加される方はほとんどの方がこれまでに訓練を経験しているため、この訓練はもう一度思い出してもらうという意味合いが強い。今回は隣国での群衆雪崩による痛ましい事故が起きたばかりであり、救命処置への関心が高かった。身体が圧迫されることで呼吸ができず心肺停止に陥ってしまうことの反面、心室細動の状況になったとき胸骨圧迫という外からの圧迫で蘇生を試みるということへの関心が集まったのだろう。
 避難拠点訓練と言うことで、それぞれのブースでの訓練は短時間になる。CPR・AEDのブースではレサシ(訓練用の人体模型)を使って胸骨を圧迫する堅さを体験すること、圧迫するタイミングが毎分100~120回であることの体験に重点を置いた。
 この100~120回というタイミングを以前PICで製作した機器で提示したのだが、メトロノームと同じで、近くにタイミングを示す音があるとわかりやすいようだった。音とLEDの点滅に興味を持たれた方から質問を受けた。どういう仕組みか、どこで売っているのか・・・など、そこで私のホームページを紹介して見てもらうようにした。
 この装置、製作してから既に10年近くになるのだが、まだまだ現役で使えている。そこで、更に改良できないかという興味が湧いてきた。普段の使い方を見ると毎分110回ほどのパルス状の音が出るだけでよいようである。機器をもっとシンプルなものにできないか。
 そうして試作したのが写真のものである。CR2032のケースの中にピエゾ素子を入れ、PIC12F675 はケースの外側に貼り付けたものである。スイッチを入れると「ピッ、ピッ」という音が出てくる。他の機能はすべて省いてある。ただ、省きすぎたのか、音がとても小さい。昔、調律をするときに音叉を叩いて耳元で聞いていたような感じである。音を大きくする回路は必要なようだ。
 楽しんでいる電子工作が実際の場面で役に立つというのは楽しい。次も何か役に立つものを作りたいものである。