UIAPduinoに移植？

UIAPduino　LCD　欧文・和文・数字・記号デコーダー

　Arduino UNOでモールス習得支援エレキーを作ったのだが、Arduinoは豊富なライブラリーと多くの情報がありスケッチの作成は割合容易だった。OLEDを使って表示させようとしたときフォントの収容に思いの外メモリーを使うことがわかった。UNOの2kBというSRAM容量の中にいかに収めるか模索しながらだったがどうにか収めることができた。SRAMの使用率が大きくなるとコンパイルをしたときアラートが出されることを初めて知った。機能を限定しデバイスの制約をギリギリのところでクリアした。元の計画ではスクロール表示モードも組み込む予定だったが無理だった。一文字表示だけに限定したのはこのメモリーの制約のためである。
　フォントをLCDに内蔵されているものだけにして組み上げたスクロール表示の装置は必要なフラッシュメモリーは非常に少なく使用率は50%を切るほどだった。つまり16kBでも収められる大きさである。それならFlashメモリー16KB、SRAM 2kB のUIAPduinoに移植できるのではないかと安易に考えたのだ。
　ところがUIAPduinoで動くようにスケッチを書いていくと思わぬ壁にぶつかった。UIAPduinoは32-bit  RISC-V MCU CH32V003 というデバイスを使っている。RISC-VはARMなどとは全く別の仕組みなのだ。開発環境としてArduinoIDEを使うことは出来るのだがUNOなどで使っていたライブラリーは使うことができない。UNOで使っていたスケッチはそのままでは動かないのだ。単にピンなどの設定を変えれば移植できるのではという淡い期待はすぐに跳ね飛ばされてしまった。UAIPduinoで同じような動作を実現するための試行錯誤が続いた。
　16kBという容量があれば大丈夫だろうと考えていたのだが機能を盛り込むとコンパイルをの過程でことごとく容量オーバーのエラーになってしまう。削れるところを探し、別のアルゴリズムを試しながらこの容量に収まるようにスケッチを書き替えていく。やっとコンパイルが通ったと喜んで動作確認をすると思い通りの動作ではない。

　ArduinoIDEではなく別の開発環境を使って直接機械語で組めばよいのだろうが、私にはそこまでの技量はない。　新しいデバイスと親しくなるための過程であると割り切っていろいろ悩みながら取り組んでやっとUNOと同じような動作をするスケッチになった。

　LCDの表示ができる。欧文、和文のモード切替ができる。パドルで入力するとそれをデコードしてLCDに表示する。入力がなくてもスクロールは止まらず入力時のスペースを確認することができる。欧文、和文、数字、記号をデコードし、文字テーブルに無い入力のときには”＊”を表示する。ポットによって速度設定ができリアルタイムでLCDに表示する。ほぼ期待通りの機能を組み込むことができた。しかし、一部実現できなかったところがある。パドル入力のフィーリングである。パドル操作のタイミングをどう判断するかという部分で微妙なずれがあるのだ。ゆっくり一文字ずつ入力する時には問題がないが、文字と文字の間隔が短点3つ分より短くなった場合入力が無視されてしまう。これを解消するには音を出したりLCDに表示したりするとは別のルーティンでパドル入力を監視することが必要なのだがそれが出来ていない。タイミングを合わせてさまざまな動作をするというのは難しい。大きなシステムにすれば可能なのだろうがこのデバイスでは無理だった。対応策についてご教示いただければ幸いである。
　移植と簡単に考えていたのだが実際には途轍もなく困難な作業だった。

交信の醍醐味

小さな無線局で交信にチャレンジ

　交信をしていて夢中になってしまうことがある。どのような話をするかという中身ではなく、交信ができるか否かという単純なことに夢中になる。微かな信号、ノイズに埋もれながら信号があることはわかっても解読できない。浮き沈みし時々解読できる信号。その局が交信をしている相手局のシグナルはしっかり読み取れるのだが、狙っているその局の信号がなかなか読めない。それでもワッチを続けているとその局のコールサインがわかってくる。所在地も受信できた。移動運用の局のようで仮設で運用しているのだろう。アンテナが不安定なのかもしれない。電離層など伝播状況も安定せず受信はなかなか厳しい。フワーと信号が浮き上がってくることがある。伝播状況がめまぐるしく変わっている。聞こえるようになったところですかさず呼びかける。こちらの信号に気づいてはくれたようだが私のコールサインは取れていないようだ。繰り返し呼びかける。コールサインの一部を取ってもらえた。繰り返し送信する。数回のやりとりでレポート交換までこぎ着けた。交信の成立である。微かな信号に全神経を集中しての交信だった。
　商業通信と異なりアマチュア無線は確実性をあまり重視しない。コンディションやロケーション、また相手局とのタイミングなどさまざまな状況の中で交信できることを楽しむ。状況が厳しければ厳しいほど熱くなるのだ。達成感というのだろうか。アンテナが風に揺れることもある、電離層は刻々と変化する、伝播経路もどんどん変わっていく。その中でたまたま届いた電波によって繋がる交信である。何度も何度も信号を繰り返し送り、受信を重ねる。相手のコールサインとRSTのレポートを交換するという、通常なら数秒で終わってしまう交信を厳しい状況の中で集中して取り組むことで達成したときの喜びが大きくなる。
　コミュニケーションツールとしての電波を使わせてもらってのアマチュア無線で、交信の中身ではなく交信すること自体に重心を置くのは邪道かもしれない。しかし、無線通信の黎明期、火花から発生した電波をコヒラー管で検出し電波が来ていることを確かめることで通信をしていたことに思いを馳せ、私と同じように粘り強く微かな信号に付き合ってくれている局が居る。その相手局を思いながらの交信は趣深いのだ。
　十人十色、十局十色、さまざまな楽しみ方があるアマチュア無線である。それにしても私のような楽しみ方にお相手くださる局に感謝である。大きな心でハムライフを楽しむ方々に恵まれていることを幸運に思う。Viva　ハムライフ。

一文字表示モールス符号デコーダー

モールス符号習得ガジェット

　以前、モールス符号習得支援として紹介したキーヤーである。一文字だけの表示で役に立つのかという疑問への説明をしたい。このガジェットは対象を相当狭く絞っている。モールス符号の習得は結構難儀なのだが、その過程でこのようなものがあればという習得の一過程での仕様を想定している。モールス符号とはなんぞやということから知識としてAはトツー、Bはツートトトと覚えるときには符号表を片手にひたすら暗記することになるだろう。昔はカードの表裏にAとトツーを書いておき一枚ずつ捲りながら覚えたものである。しかし、知識として符号を覚えても実際の通信では役に立たない。モールス符号の音から文字への変換は瞬時に行うことになるからだ。音を聞いて記憶を検索しその音に対応する文字を思い出すというプロセスでは遅いのだ。聞こえたモールス符号を点と線で書き取り、後から符号に変換するような作業が必要になる。モールス符号の音がすぐ文字に変換できる能力が必要だ。
　赤ちゃんが言葉を覚えるプロセスと同じように耳から入ってくる音とその意味を結びつける回路を脳の中に作っていかなくてはならない。繰り返し音を聞くことでその音の特徴が記憶に残りそれに対応するイメージを想起できるようになっていく。トツーという音が入ってくると同時にAが想起されるようになる。この修練には実際に音を聞きながら文字をイメージすることの繰り返しが必要である。

　これまでモールス符号による暗語や平文の音を聞き、それを文字として書き出していく練習が多く行われていた。何度も繰り返して聞いているうちに聞き取れなかった文字が徐々に聞き取れるようになり、すべての文字が聞き取れるようになっていく。初めはゆっくりしたスピードでその音源を聞けば、「この音は何だったかなぁ」と考える時間を置くことができた。
　しかし、モールス符号を音の塊として捉えるようにすれば、実際に交信で使われているくらいの速さのモールス符号でもその音の塊と文字のイメージを結びつけることはそれほど難しいことではない。要は繰り返し聞いてその音に馴染んでいくことである。その時に役立つだろうと作ったのがこのガジェットである。

　長点と短点の長さは３：１，長点・短点の間のスペースは１というモールス符号の要素はエレキーで実現している。パドルの操作には多少の練習は必要だろうがこの操作で長点、短点の組み合わせはできる。アルファベットと数字、若干の記号の符号と同じパターンの入力があった場合にはそれに対応する文字が表示される。符号表以外の組み合わせの場合には”＊”（アクタリスク）が表示される。知識として覚えたモールス符号をパドルから入力すればそれが音として聞こえ、文字として表示される。パドルの操作に慣れればゆっくりしたスピードでなくても良いと思う。受信機から聞こえてきたくらいのモールス符号の速さで繰り返し音を聞く訓練を繰り返すことで音と文字が結びついていく。

　このガジェットは製作が容易である。写真にあるようにいくつかの市販モジュールと部品を結ぶだけだ。ArduinoNANO、0.96インチOLED、ポリマー電池、充電制御モジュール、ステレオジャック、ピエゾスピーカー、可変抵抗器、ノブ、スイッチがすべてである。ArduinoNANOに書き込むスケッチが必要な方には私のサイトから連絡いただければお届けできる。

　アマチュア無線の電信を使った交信は奥が深く楽しいものだ。CWにチャレンジしてみようと思われる方にこのガジェットが役立ってくれれば幸いである。

　　　　　　　　　　　　　　XRQTechLabのページ

UIAPduino

CW Decorder

　UIAPduino Pro Micro CH32V003というマイコンボードが話題になっている。USB接続のオープンソースCH32V003開発ボードで、Arduino IDEやch32funに対応。USBホスト保護ヒューズを備えており、CH32V003のHIDデバイスを実証できるとのこと。数ミリ四方のとても小さなマイコン CH32V003はとてもそのままで工作に使えないが、一枚のボード上に周辺回路を含め入出力の端子、書き込みのためのUSB-Cも設置してあるのは有り難い。ボードは17,7×33×3.2（実測）という小ささで、底面はフラットになっている。　　

　何よりも有り難いのは開発にArduino IDEが使えると言うことだ。UIAPduinoの公式ページにあるURLからボード情報をIEDのボードマネージャーに導入することで使えるようになる。書き込みには一手間が必要だった。リセットボタンを押したままUSBを接続しボタンを放すと書き込みモードになると言う仕様なのだ。この機能はボードの設定で変更することができるという。スケッチ例のLチカもすんなり実行することができた。UIAPduinoのボード上にLEDが実装されている。
　CH32V003は2KB SRAM, 16KB Flash、Up to 48MHz system main frequencyという仕様でローエンドデバイスという位置づけで機器の組み込みやちょっとした測定・表示・作業などに使えそうである。また、このボードはオープンソースで非常に安価に提供されている。教育などでの使用も想定しているのだという。
　このボードをどのように使おうかと探っている中でモールス符号のデコーダを製作されているサイトに出会った。キミヲさんのR16 Frendship Radioというページで、とんでもない機能をこのボードに搭載している。市販されている3つのボードをつなぎ合わせるだけで、マイクから取り入れたモールス符号を欧文も和文も文字にデコードするという。回路図が公開され、書き込むデータもダウンロードできる。さすがにArduinoIDEでの開発ではなく開発環境はVisual Studio Code＋PlatformIO＋ch32funを使われたとのこと。ファームウェアはZipファイルで提供され、その中にあるflash.batファイルをダブルクリックすることでUSB-Cを通して書き込むことができる。
　示されていた回路図のように各ボードを繋いだ。そして電源を入れると写真のようにモールス符号がデコードされた。ArduinoIDEでライブラリを使ってのコンパイルではOLEDに表示させるだけでSRAMの半分以上を使ってしまい、動作に必要なメモリーが足りなくなってしまうのだが、複数の機能に加え表示も詳細でなめらかな動きを実現できている。開発者の技量に脱帽である。
　UIAPduinoはArduino　IDEでの開発ができるのだがすべてのライブラリーを使えるわけではない。いろいろと制約はある。だが手軽に試行錯誤ができるのは楽しい。どのような動作をさせたいかというアイディアを見つけ出すことが大事なのだ。それをどう組み込むかを考えていくのがおもしろい。このボードがどのように広がっていくかを期待したい。　

モールス符号習得支援キーヤー

モールス符号で語と語の間隔を意識した習得を

　モールス符号を自動で生成するエレクトリックキーヤーは初期の頃はCRによる時定数を利用して１：３の短点と長点を生成していた。その後ロジックICが広まり論理回路として符号の生成が行われるようになった。ワンチップマイコンが使えるようになるとプログラムで符号を生成し、メモリーを使って文字列も収納できるようになった。さらに最近ではより高性能なマイコンが普及し高機能を搭載したエレキーになっている。
　電鍵を繋いで電信を送るのが通例であったトランシーバーは、最近ではほとんどがマイコン制御になりエレキーの機能がトランシーバーに内蔵されているのが当たり前になっている。電鍵の端子に繋いでいた外部接続のエレキーの出番はなくなった。

　エレキーの活躍する場はその正確なモールス符号を生成するという機能を活かし、教育場面で見いだせそうである。モールス符号習得支援エレキーである。
　モールス符号の習得では様々な方法が提唱されてきたが、要は耳に入った音の塊を文字として、語として聞き取れるように耳を慣らすことである。符号を覚えると言うことの先に身につけるという大きな壁があり、それを乗り越えるには符号の音を聞き慣れて文字が浮かんでくるまで修練する長い道のりが必要なのだ。そのような場面で役立つエレキーとしてパドルから入力すると音と文字が出る仕組みを考えた。間違えた入力すると”＊”が表示され注意を促すようにしている。スピードは10WPMから動作し、自分の習熟ペースによって速度を上げられるようにした。モールス符号はゆっくりならば解りやすいのではなく、ひとかたまりのリズム・音として受け入れることで解るので、ある程度の速さの方が身につけやすい。

　もう一つのエレキーを作った。スクロールバージョンである。一つ一つの符号がわかってきたら一文字ずつではなく語として意識する必要がある。スペースが重要なのだ。文字間は短点３つ分、語間は７つ分となっている。これを意識して符号の流れを聞いたり打ったりする。それを可視化するためデコードした文字をスクロールして表示することにした。通常のエレキーでは入力がないとスクロールが止まる仕組みが多いのだが、この装置では入力がなくても一定の速度でスクロールが続く仕組みにした。入力がなければ空白の表示が次々に流れ表示が消えてしまうのだ。語として連続した文字が表示され、語と語の区切りでは一つ分の空白ができるようにパドルを操作する。スペースを意識するための機能である。

　容易に製作ができるよう、少し旧式になってしまってはいるが安価で入手しやすいArduinoUNOを使っている。いくつかの部品を接続するだけで機能する。
　一文字表示のキーヤーは見やすいようにOLEDを使った。しかし、フォントを収納するために大量のメモリーを使ってしまいアルファベットと数字を入れるだけで満杯になってしまった。そこで内部にフォントを持っている1602LCDを使ってスクロール機能を搭載したもう一つを作ったのだ。こちらには欧文、和文、数字、記号を搭載している。<ENG> と<JPN>の切り替えはボタンを押す毎に切り替わる。

　作るのはおもしろいのだが出番のなくなってしまったエレキーだが、活躍できそうな機能を搭載して製作したものである。CWのおもしろさに触れてくれる方が増えてくれることを願っている。

　　　　　　　XRQTechLabの製作ページ

お手軽パドル進化型

ジャック・プラグに直付けのパドルです。

　アクリル板の撓りを利用したパドルを作ってきた。通常、パドルは金属のレバーをバネや磁石の力で押し戻す機構が使われているのだが、これをアクリル板が曲げられても元に戻ろうとする粘性を利用して機構を作った。バネのように強さの調整は難しいが板の厚さや幅、支点からの距離などを調整することで適度の撓りが得られる。押されて元に戻るだけなので振れ留めを付ける必要もない。簡単な機構でパドルの機能を得ることができる。
　接点に関してはビスなどの金属部品同士が接触する機構では接触不良やチャタリングの発生が懸念されたが、実際に試してみると多くのエレキーにはそれらを補正する機能が組み込まれており、誤符号になることはほとんど起こらなかった。打鍵感覚と言うところでは心地よい感触を得るためには特殊な金属の接点を使う必要があるようだがここでは目を瞑っている。
　アクリル板工作なので金属製や大理石を使ったパドルのような重量は望めない。机上に置いて操作するのではなく手で握って操作する形態となる。移動運用などの一時的な使用を想定している。

　スクイーズ操作のできるダブルレバーのパドルではレバーを向かい合わせて設置する。当初はしっかりした基台の上にキューブ型のスペーサーを利用してレバーをビス留めしていた。接点部分にもビスを取り付けてスペーサーなどで受ける仕組みを使っていた。機構は頑丈にビスなどでしっかり固定するべきという意識が強かった。
　しかし、アクリル板の工作に馴染んでいくうちにビス留めではなく接着でもいいのではないかと思うようになった。アクリル素材は二塩化メチレンなどの溶剤で短時間で溶着できる。しっかり固定することが容易にでき作業効率がとても良いのだ。また。接点の取り付けについてもプラスチックの柔軟性を利用して素材にタップを切り直接ビスをねじ込むやり方のアイディアをいただいた。細いより線をビスと一緒にねじ込むことで端子として使えるのだ。
　こうしてアクリル板を利用したパドル作りが徐々に進化してきたのだ。その中で気づいたのが一つ一つのパドルにコードを取り付けて無線機と繋がなくてもいいのではないかと言う発想である。パドル自体にジャックやプラグを取り付けておき、接続コードと分離するのだ。パドルの交換を無線機から外すのではなく手元のコードからパドルを外す仕様である。
　ここからパドルの2つのレバーを支える部分にジャックやプラグをそのまま使うという発想が出てきた。ジャックやプラグの側面にアクリル板を取り付け、光硬化型のレジンを流し込んで固定する。その側面のアクリル板を基台に貼り付け、レバーも貼り付ける構造である。ジャックやプラグの端子からヘッドとリングの配線を細いより線で出しておきレバーのビスと接続。GND端子にはラグ板をハンダ付けしておき、それを基台のタップを切った穴にビス留めする。基台に取り付けたGND側のビスは高さ調整のためナットを噛ませたりワッシャーを挟んだりした。レバーのビスの先と基台に取り付けたビスの頭が接点となっている。
　基台にGNDの接点を設けずジャックやプラグのGND端子自体を接点として使う機構も試したのだが、接点間隔が狭いためレバーを押したときレバーの動作と一緒にGND端子自体が動いてしまい動作が不安定だった。

　基台の長さが30mmほどのコンパクトなパドルになったのだが安定して保持するのが難しい。しっかり握れるようにカバーを付けた。1mm厚のアクリル板をホットガンで熱し成型したものである。こうすることでしっかり摘まめるようになり操作が安定する。カバー部分にテフロンテープを巻きづけて滑り止めとした。

　簡単な工作で実戦でも使えるパドルに進化した。アクリル板を切って穴を開けて貼り付けるだけの簡単な工作である。試行錯誤しながら作り上げていく過程が楽しい。お手軽パドルを楽しんでみてはいかがだろう。　

                    XRQTechLabのページ

もの作りチャレンジ 1mm厚のアクリル板でパドルを作る

100× 50× 1mmのアルミ板でパドルを作る

　アクリル板の工作では2mmや3mm厚のものを使うことが多い。しっかりとした厚さがあるので接着が容易で、構造も頑丈なものが作れる。しかし、切断や折り曲げなどは大変である。
　1mm厚という薄いアクリル板が手に入った。額縁のガラスの代わりやフォトフレームや書類などを収納するケースなどに用いられるもののようである。薄いためナイフでも切断することができる。アクリルとしての性質はそのままなので接着も溶剤を使って容易だ。これを使ってこれまでは厚い板で作ってきたパドルを作ってみることにした。
　1mmの厚さはパドルのレバーで適度の弾性を得るために使ってきたものだ。より強度を求める部分はこの板を貼り合わせて厚みを得ればよいと考えた。パドルの構造はこれまでのものと同じにする。基台は厚みがほしいので3枚を貼り合わせる。レバーの接点の部分は2枚を貼り合わせて接点のビスを取り付けるタップを切る。ステレオジャックの取り付けは薄い板を基台に接着するときアクリルの罫書きで出た滓を用いて補強する。
　100mm×50mmのアクリル板から部材を切り出した。簡単に切り出せると思っていたのだが、割れやすいのだ。少し力を加えただけで折れてしまう。しっかりアクリルカッターで切り込みを入れておく必要がある。はさみで切るには厚いのだ。熱することで成型することはできるのだが思いもよらない変形をしてしまう。柔らかくなるのを見極めるのが難しい。U字型に成型してステレオジャックを挟み込むことを考えていたのだが、その形にすることができず断念。両側をアクリル板で挟む形状に変更した。カバーの成型は熱し方を加減しながら木片で挟み込むようにして形を整えた。平面を保持するのが難しい。柔らかくなるとすぐに丸まってしまうので難儀した。

　組み上げて運用してみる。接点の間隔はビスを調整することで好みの状態にできる。レバーに適度の弾力がありスムーズにモールス符号を出せる。しかし、レバーは30mmほどの板を2枚継ぎ合わせ、重なった部分に接点のビスを取り付けているので指で操作する部分は1枚になっている。この部分を補強するために熱収縮チューブを被せたのだが多少撓るようだ。心許なく感じる。レバーは弾性を調整する部分を除いて2枚重ねにする方がよさそうだ。それ以外は十分使い物になりそうな出来上がりである。

　掌の中に収まってしまうほどコンパクトで軽いパドルを１枚のアクリル板から作ることができた。1mm厚とは言っても互いに接着して形作ってしまえばしっかりしている。素材の性質を見極めながら対応を工夫すればもの作りが楽しめる。自作のパドルでの交信も一興である。

　　　　　　　XRQTechLabのページ