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

ボトルキャップでタッチパドル

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ペットボトルのキャップにタッチパドルを入れました。

 

 ペットボトルのキャップはさまざまな色があり、ただ捨ててしまうのはもったいなく思える。だんだん溜まっていきリサイクルに回すのだが、いつも何か利用できないかと考えている。
 ネットでは「一部を切り取ってカード立てにする」とか「並べて熱をかけコースターを作る」「マグネットピンにする」「切り抜いてカラフルなボタンにする」などいろいろ工夫している取り組みが散見された。「植木鉢にしてミニミニ多肉植物の寄せ植えを作る」という信じられないようなことをしている人もいた。

 これまでもこのボトルキャップを活用して、コイルを収納した9:1トランスフォーマーやSWRインジケーターなどを作ったが、今回はタッチパドルを作ってみた。キャップを眺めていて、2つのキャップを直接綴じ合わせることもできるのではないかと考えたのだ。キャップの中に回路を入れ、その両側をタッチパッドとする仕組みである。回路的にはこれまでいくつも作ってきたものと同じ、CMOSのロジックICを使ったものである。指を通して流れるごく微弱な電流を利用してキーヤーを駆動する。冬など皮膚が乾燥してくると電流が流れづらくなり、多少信頼性に欠けるところがあるのだがコンパクトに作ることができる。そして機械的な部分がないので壊れにくく、どんなところに押し込んで持ち運んでも大丈夫という特徴がある。
 キャップを2つ合わせると幅が28mm程になる。親指と人差し指で操作するのに不都合はない。ただ、他方の手でこれ自体を支えなくてはならないので、両手が塞がれてしまう。机上での落ち着いた運用やコンテストでの多忙な運用ではなく、野外での移動運用でなら十分使えるだろう。メインパドルではなく、サブパドルと位置付けて装備の片隅に入れておくのもよいと思う。

 さて、出来上がってみると、なかなか可愛い。キャップは色を遊べるのがいい。気に入った色の組み合わせで作るのが面白い。キーヤーに接続して運用すると小気味よく符号を送り出してくれる。加齢とともに失われていく肌の保水性はまだ失われていないようだ。 当初心配していたキャップ同士の接合だが、ホットグルーを両方のキャップの内側の周りに塗布し、2つを合わせると接着できた。案ずるより産むが易しである。ホットグルーなので取り外しも容易であり、気分で色の組み合わせを変えるのも面白い。ほんのわずかなリユース、リサイクルだが日常を楽しんでいる。

NVIS動作

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地上高が低いのでNVIS動作?

 電波の伝播経路には直接波、電離層反射波、山岳などの回析波、ダクト反射波、流星痕反射波などさまざまな経路があるようだ。今通信している電波がどのようにつながっているかは想像するしかないが、さまざまな経路を辿っていることは間違いないであろう。実際、信号がエコーになって聞こえてくる場合があり、電離層と地上の間で反射を繰り返し、最短距離で届いた電波と地球を逆回りした電波とがわずかな時間差で聞こえることもあるという。
 さて、我が家のアンテナだが、地上高5m程の高さに設置している。これまで漠然とダイポールと同じような指向性で電離層反射で通信ができていると考えていた。しかし、NVISという伝播の仕方があることを知って、少し様子が違うのではないかと思えてきた。
 アンテナは地上高によって打ち上げ角が変わってくる。ダイポールなどのアンテナでは1/2λ以上の高さに伸展したとき、本来の指向性が出てきて、それより低い地上高の場合には打ち上げ角が高くなるようだ。すなわち地上高が低い場合、真上近くに向かって電波を打ち上げるようになる。この性質を使った伝播をNVISというのだそうだ。
 Near Vertical Incidence Skywaveという垂直に近い向きに電波を打ち上げ、電離層によって真下近くに反射させることで、近距離間の通信を行う方法である。もともとは短波を使った軍事関連の通信で近距離での不感地帯を解消するために使われたという。
 あえて地上高を低くし、打ち上げ角を大きくして行うNVISなのだが、私の場合、諸事情から高いアンテナが上げられず低いアンテナになっている。そのため、EFHWアンテナであっても横方向への伝播よりも上空への指向性が出てしまっているようだ。そう考えると、国内との通信が主であり、遠くの海外局との交信は稀なのも納得できる。
 打ち上げ角は波長に対しての地上高から決まってくるので、高い周波数では波長が短くなることから、アンテナの実際の地上高が低くても打ち上げ角はそれほど高くない。私の5m高のアンテナであっても21MHzや24MHzの場合には低い打ち上げ角になるようである。7MHzや3.5MHz、1.9MHzではNVIS動作と考える方が良いようだ。

 電離層反射ということで相手局との中間辺りの上空に電離層が現れれば通信ができると考えてきたが、アンテナの打ち上げ角という視点から考えると、どうも違うようだ。真上の電離層が変化することで、聞こえる局が時間とともに北海道から九州に移ったり、近畿が強くなったり、関東が全く聞こえなかったり、フェージングで信号強度が大きく変動したりするなど複雑な要素の中で起きていると考えられる。
 電波がどんな経路で2つの局の間を繋げてくれているのかは想像するしかないが、宇宙と地球という営みの中で、その時アマチュア局同士を偶然に結び付けてくれたことを想いながら交信を楽しみたい。貧弱なアンテナからもそれなりに電波は飛んでくれる。どんなルートで相手に届いているのかを想像するもはおもしろい。

缶バッジを作った

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A1CLUB M1 メダル画像

 A1CLUBという電信をこよなく愛する仲間の集まりで、どれだけ多くのクラブ員と交信したかをカウントする企画がある。その数が100局を超えるとチーフの称号が与えられ、1000局を超えるとマスターの称号が得られる。できるだけ交信の機会を増やしクラブ員と出会うことを目指してきたが、なかなか数が増えなかった。QRPで貧弱なアンテナ設備では電離層がうまく電波を反射してくれる自然の条件に頼るしかなく、カウントは伸び悩んでいた。電波が飛びやすい場所に移動して運用するのも一つの方法だが、なかなか出かける機会がもてない。どうすれば交信数が増やせるか考えていたのだが、周波数帯が異なればそれぞれの交信をカウントできると言うことを知り、貧弱な設備ながらもいろいろな周波数帯で運用するようにした。そして、やっとM1(マスター1)の称号を得ることができた。C(チーフ)称号を得てから何年かかっただろう。クラブではすでにM4という4000局以上のカウントを得ている方もいるのだ。

 クラブ事務局からM1称号のメダル画像をいただいた。長い間の努力の結果なので嬉しい限りである。これを何か形のあるものにしたいと思った。とりあえず、缶バッジにすることにした。
 缶バッジは近くの写真屋さんで作ったことがあった。画像データーを持ち込むと缶バッジとして仕上げてくれる。しかし、その写真屋さんはご時世の写真離れの影響で撤退してしまっている。ネットを探していると100均ショップで「缶バッジ製作キット」が売られているということがわかった。何人もの方がその製作法を紹介していた。簡易的な方法だが安価にできそうである。さっそく、近くの店を回ってみるがどの店も置いていないという。ネットの情報でも品薄で入手が難しいとのこと。別の方法を探すしかない。
 缶バッジを作ってくれる業者はたくさんあり、数がまとまれば安価に製作できる。しかし、最低でも30個は作らなければならない。これでは自分だけの1個だけの缶バッジを作るのには向いていない。いろいろと探すうちに、1個からでも作ってくれる業者が見つかった。料金は安くはないが手が出せないほどではない。画像を送り、料金を振り込んで、数日で届いたのがこの缶バッジである。
 こんなおもちゃ・・・と思われそうだが、これが趣味の世界である。たった一つの自分だけの記念品。他に人には何の意味もないものでも、私にとっては貴重な物なのだ。
 目標があることで一日一日を生き生きと過ごすことができる。次のM2(クラブメンバー2000局との交信)を目指してハムライフを楽しんでいきたい。

計算の面白さ

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トラップEFHWの長さを計算で導く

 もちろん、百ます計算のように計算をすること自体の面白さではない。モノを作っていくとき、試行錯誤をしながら進めていくのだが、それが予想通りに進められた時の面白さである。
 トラップを使った3バンド対応のEFHWアンテナを作った時のことである。20m、30m、40mバンド対応という仕様を考えた。20mと30mのトラップを作ることになる。Kits and Parts dot Comというトロイドコアを販売しているサイトに、トロイダルコアと巻き数などの関係を計算してくれるページがある。このページを利用させてもらい、周波数とキャパシタの値を入れて巻き数を計算する。今回はコンパクトに作りたかったのでT37#6というコアを使った。14.06MHzで68pFとすると25回巻けばよいことがわかる。10.13MHzの場合は120pFで26回巻くことになる。
 エレメントの長さはこれまで製作したときのデータからとりあえず、10.1m=2.7m=3.83mとして組み立てた。トラップの仕様が前回のものと異なるので、当然、この長さは要調整である。アンテナを伸展して測定してみる。それぞれのバンドの近くで整合点が見られるが最良点はだいぶずれている。
 まず、20mバンド。最良点の位置を探ると13.45MHz付近となっている。この時のエレメント長は10.1mであるので目的の14.06MHzに動かすためには
λ×f=300という波長と周波数、速度の関係から波長と周波数は反比例の関係になっているはずである。従って 13.45×10.1÷14.06 から9.66mという値を得た。10.1-9.66から44cm短くすればよいことになる。短くして測定すると14.06MHz付近でSWRが1.1になっていた。
 同様に30mバンドでは最良点が10.31MHz付近になっていることから
(9.66+2.7)×10.31÷10.13 で12.58mにすればよいことがわかった。そこで
12.58-9.66-2.7 から22cmエレメントを伸ばすことにした。これも測定してみると10.13MHz付近でSWRの最良点になっていた。
 最後は40mバンドである。測定すると現在の状態では最良点が7.67MHz付近になっている。エレメントの長さが足りないようだ。そこで
(9.66+2.7+022+3.83)×7.67÷7.01から 17.95とすればよいことがわかった。17.95-16.41で1.54mを継ぎ足すことにした。測定でも7.01MHz付近でSWRの最良点を確認できた。 ものづくりは試行錯誤で課題を解決していくのが醍醐味だが、こうして計算で求めた値が思い通りの結果を出してくれた時、面白さを感じる。理論はそうなっていると言ってしまえばそれまでだが、こんな些細な場面でも達成感が味わえるものである。

Old Gadget

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昔作った測定器

 タイムスタンプを見ると2006とあるので、もう14年も前の作品である。KD1JV Steveさんの発表された回路でNorcal Qrp ClubからTuner Upperという名称でキットが発売された。水晶発振子を使って発振したRF信号をインピーダンスブリッジに供給する。そのブリッジの一つにアンテナ回路を接続し、ブリッジの3つの抵抗は50Ωとしておく。アンテナのインピーダンスが50Ωになるとブリッジが平衡してブリッジの交差した部分の電流が流れなくなる。これを利用した測定器だ。
 電流が流れなくなる部分にLEDを入れておけばアンテナのインピーダンスが50Ωに近づくにつれLEDの明るさが減り、平衡した状態で消えることでアンテナのインピーダンスを50Ωに合わせる表示器となる。
 その後、Jackson Press HarberからTenna Dipperという回路が発表された。これは発振周波数を可変にしたもので、いくつものバンドでこの測定ができるようにしたものだ。
 今では主流になっているアンテナアナライザーも同様な仕組みで、表示がグラフ化されて大変わかりやすく使い勝手が改善されている。

 埃をかぶっていたTuner Upperを持ち出してきた。MLAの調整に使えるか試したのだ。測定の仕組みは昔も今も大きくは変わっていないので、もちろん、使うことができた。MLAの場合、同調点が大変に狭いので、LEDの輝きでそれを見つけるのは容易である。MLAのキャパシターを大きく動かして、LEDの変化を確認し、大まかなところを見つけておく。その付近でゆっくりキャパシターを変化させ、LEDが消える位置を探す。言葉で書くと長くなるが、ほんの少しの手順で同調点を見つけることができる。
 この昔の測定器はSWR計を使ってトランシーバーから電波を出して調整するよりも、微弱な電波で測定することができるので、ほかの方へ迷惑をかけることが少ない。コンパクトな測定器なので携帯にも便利である。技術がどんどん進んで、日々新しい製品が生まれているが基本的な原理は変わっていないことが多い。マニュアルに首っ引きで新しい製品を使うよりも、身の丈に合った中身のわかるものを使い、自分なりのスピードでアマチュア無線を楽しんでいく。そんな道もあってよいのではないかと考えている。

 それにしても昔作った機器が部屋の中を占領している。断捨離をしなければならないといつも思っているのだが行動に移せない。「身体が動くうちはもう少し」と、言い訳が続く・・・・・。

QRP QSO

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QRP QSO QSL

 

 QSLカードが届いた。JARL(日本アマチュア無線連盟)から二月ごとに届く交信証である。無線を使って交信をしたことを互いに確認し合うために交換する。アマチュア無線大自然の伝播を介したものなので、不安定な交信が多い。相手のコールサインと信号強度などのレポート(RST)が交換できれば交信が成立したものと見なされる。その証明が交信証なのだ。
 届いたカードの中で目に留まるものがあった。QRPの実験をしていた時のものである。海外から購入したキットを組み立てたトランシーバーで、水晶発振子を使った、単一周波数のダイレクトコンバージョンのものである。出力は電池2本で概ね0.8W程度出ていた。このリグで交信しようとCQを出したのだ。アンテナは地上高約5mのEFHWという20m程のワイヤーの端から給電するタイプであった。
 そのとき、応答してくれた方から届いたQSLカードである。そこには小さな字でびっしりとそのときの状況が書かれていた。南アルプス市の方で、私と同じように小電力での運用で0.5Wと書かれている。アンテナの図も描かれていて、地上高33Ftのダブルバズーカというものだという。給電部が工夫されたダイポールアンテナのようだ。
 さすがにQRP同士の交信が厳しくて、交信は成立したものの詳細についてはその時点ではよく解読できていなかったとことで、すべて録音して何度も聞き直して、書き起こしてくれていた。1分30秒ほどの交信だったようだが、ここまで記録してくださったことに感謝である。
 QRPでの交信では、相手の方に微弱な信号を読み取っていただかなくてはならず、大変のご負担をお掛けする。しかし、その微かな電波でも相手に伝わり何らかの意思の伝達ができたときの喜びは大きい。微弱な信号ゆえ、無視されることも多いのだが、お相手くださる方がこの喜びを理解してくれ、伝播の面白さを共有してくださることを感謝したい。

 モールス符号もそうだが、アマチュア無線には自己鍛錬の要素がたくさんある。興味あることに対して、追求し、試行錯誤し、学び、工夫し、訓練し、経験を積んでいく。人間の持っている力をより高めていこうとする面白さがある。ある意味、自己実現への道なのかもしれない。
 一枚のカードを読みながら、相手の方も同様な思いでアマチュア無線を楽しんでいらっしゃるだろう姿が窺えた。チャレンジ、それはエンターテインメントでもある。

これだけで交信できる?

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Go Bagの中身、これだけで交信できる?

 

 以前のブログでGo Bagのことを書いた。必要な機材を一つにまとめて運用するスタイルである。いかに最小限の装備にするかが大事なので、アンテナのマッチングについては受信ノイズを最大に調整するということで、機材には含めていなかった。しかし、実際に運用しているとMLAでははっきりと整合点が探れるが、ロングワイヤーなどではどこが整合点なのか解りづらいことがあった。相手の信号は聞こえているが、こちらからのシグナルは相手に届いていないようで、なかなか応答をもらえない。QRPでの運用なので微弱な電波なのだが、さらにアンテナから効率よく放射されないのだ。
 QRPだからこそ、整合をしっかりとる必要がある。アナライザーを使えば、グラフ表示されるのものもあるので、調整が容易にできる。しかし、アナライザーを装備に加えるのは嵩張りすぎる。もっとコンパクトなものが必要である。
 整合の状況を見るのにはリグ側から見て、アンテナのインピーダンスが50Ωになっているかを見るブリッジ回路を使う方法と、アンテナへの進行波と反射波の様子を見るSWR計を用いる方法がある。
 ブリッジ回路の場合、リグとアンテナの間に挿入したままでの運用は損失が大きくなる。SWR計の方が損失が小さいようだ。運用していてアンテナ系にトラブルが起きてSWRが急に上がってしまうような場合でも警報装置として役に立つ。簡易的なSWR計をコンパクトに製作して装備に加えることにする。
 出来上がったSWR計は親指の先ほどの大きさで、収納したアンテナ線の間に割り込ませればバッグの中に入れることができる大きさである。実際にアンテナの整合をやってみた。受信ノイズが一番大きくなるところにチューナーを調整し、送信機から電波を出す。この電波を出さなければならないところが他局への迷惑になる恐れがあるのでデメリットである。その周波数を誰も使っていないことを確認し、短時間で調整を行う。チューナーのダイヤルを回して赤のLEDが最小輝度になるところを見つける。最初は赤と緑のLEDが点灯している状態だが調整をしていくと赤が消え、緑が明るく点灯するところが見つかる。
 受信ノイズの最大点を探しての調整よりも数段容易に調整ができるようになった。最小限の装備での運用を目指しているが、この計測器は必要だと思う。もう少し収納スペースに余裕があれば赤のLEDをデジケータに変更したSWR計が使いやすいかもしれない。
 写真はGoBagの中身を示したものだが、写真の左上がすべてを収納したGoBagとアンテナポール、その下がチューナーの後ろ側で、各バンドでの整合するダイヤルの位置をメモしている。右側がSWR計である。
 これだけで交信ができるとは必ずしも言えない。なぜなら、HFでの交信は電離層などによる伝播条件に大きく左右されるものだからである。コンディションに恵まれれば、こんな小さな装備でも交信を楽しむことができる。