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

達成感

こんな小さな設備でも・・・

 毎日無線の交信を楽しんでいる。さまざまな方とお空でお会いしているのだが、思い出深いのは結構苦労して交信できた時のことが多いようだ。厳しい状況の中でやっと繋がった喜び、達成感である。

 先日、奈良県宇陀市の移動局と繋がった。何回も呼び掛けてやっと繋がった交信である。アンテナを自作していて、直径70㎝ほどのループにしたアンテナの実験である。MLA(マグネットループアンテナ)という大変に小さなアンテナなのだが、より簡易にしたらどうだろうと取り組んできたものだった。輪にしたアルミ線にキャパシタを接続し使用する周波数に共振させる。そこにトロイドコアを介して給電する仕組みである。この時に使った周波数が7MHzで波長は40mになる。それを70cmのループから放出しようというのだから効率が良いわけがない。それでも、この形式のアンテナはそこそこ実用になると言われている。

 WSPR(Weak Signal Propagation Reporter)という仕組みがある。弱い信号で自分のコールサインや発信場所を示すグリッドロケータ、送信出力などを定められたプロトコルで送信すると世界中に配置された局が受信をしてそのデータをネット上の掲示板に返してくれるものだ。常時コンピュータによって動作しているのでアンテナの性能を確認することなどに使われている。私もこのシステムに実験中の小さなアンテナから電波を出しどの程度飛ぶか確認をさせてもらった。14MHzでの結果では2W程の出力で台湾やUSAのカルフォルニア、ユタなどから、国内では北海道からのレポートがあり、8000kmほどは飛んでいることがわかった7MHzではコンディションが開けていなかったようで、町田市や兵庫県三田市からのレポートであった。ともかく、こんな小さなアンテナからでも電波は出ているようである。

 さて、宇陀市の移動局への呼びかけだが、呼びかけをすれども他の強力な局の陰に隠れてしまうようで返信がもらえない。他の局が呼びかけていないタイミングを狙わなければならない。呼び掛けている局がいないと思ってコールするが、他の局へのコールバックがあったりする。当然、相手局の聞こえているのはこちらとは違うのだ。ひたすら呼びかけを繰り返す。するとサフィックスの一文字を繰り返して”?”が送られてきた。どうやら私の呼びかけが聞こえたようだ。こちらのコールサインを繰り返す。二文字わかってくれた。さらに自局のコールサインを送信する。QSBという信号が大きくなったり小さくなったりする現象があるのだろう。伝播が強くなる時に信号が届いてくれればと願う。そしてやっと私のコールサインが相手に伝わり、信号強度などのレポートを交換することができた。相手局に大変な手間を取らせてしまったが達成感のある交信であった。

 商業通信ではこのような非効率、不安定な通信は排除されてしまうが、アマチュアは技術的興味、自然条件への興味などからこうした交信も楽しませてもらえるのだと思う。不確実性への挑戦から達成感を味わうのもアマチュア無線の醍醐味と言えるだろう。

とっても簡易なMLA

モノバンド簡易MLA

 100円ショップのDIY素材売り場で見つけたアルミ線(3mmφ210cm)でも結構電波が飛んでくれた。工作が簡単で手軽に使えるMLAを作るにはもってこいの素材である。

 MLAのエレメントは大きな電流が流れるよう、太くて通電性がよいものが使われる。太い同軸線の編祖を利用したり、銅パイプを使ったものが多い。これらを使うと剛性があるので丸い輪を形作るのに適してもいる。しかし、私のようにQRPでのみ使用する場合にはアルミ線のようなものでもMLAとして使うことができる。通常の電線と違ってある程度の剛性があるのでこれ自体で丸い輪を形作ることができ、なにより軽量で手で曲げ整形できる柔らかさである。そして通電性も期待できる。

 このアルミ線を使って移動運用で使うMLAを作った。コンパクトにまとめるため、給電部とキャパシタ部を一つのケースに収め、そこにBNCコネクタを取り付けたものである。アルミ線をケースに接続する部分はRCAコネクタを使っている。RCAプラグのピンの径を測ってみるとほぼ3mmΦであった。これならアルミ線をコネクタにそのまま差し込んで使えそうである。試してみると若干がたつきがあるが、アルミ線の先を少し波打つように曲げることで導通を確保することができた。移動運用などの短時間での使用なら使えそうである。ケースの両側にRCAコネクタを取り付け、輪にしたアルミ線を左右から差し込めば完成である。

 天井から垂らした紐にアルミ線の輪の頂点付近を吊して動作確認をしてみた。キャパシタは最大260pFのポリバリコンを使っている。アナライザーで測ってみると7MHzから28MHzまでどうにか使えるSWRに整合させることができていた。給電部のFT37-43トロイドコアに6ターンのリンクコイルを使っているので高い周波数ではSWRが少し高めである。それでもほぼSWR2ほどの整合が得られる。10MHzや14MHzではSWRはほぼ1の値である。

 実際にどの程度使えるか試した。QRPではCQを出しても応答してもらえることは少ないので、聞こえている局を呼ぶことにする。この日は高いバンドが開けていなかったので7MHzを使った。VN4002というキットから作ったリグで、出力は2Wほどである。1時間ほどの運用で2,7,0エリアの局と交信することができた。相手局はほぼ599であったがもらったRSTは419、579、599などで強力に届いているわけではないようだ。それでもこんなコンパクトなアンテナで2W出力ということを考えると、よく飛んでくれたという思いである。
 気をよくして、もっと簡易なものを作ることにした。モノバンド仕様で調整のいらないものである。ポリバリコンをトリマーに代え、よりコンパクトにしたものである。これなら、移動先などでアルミ線をループ状に伸展し差し込めばすぐに運用できる。撤収も簡単である。

  纏めると写真のように掌に乗るくらいのコンパクトなアンテナである。製作も簡単で、部品代も数百円でできる。QRP限定ではあるがGoBagの中に入れておくには丁度良いのではないだろうか。

Photo Book 2

庭の花たちのアルバムを作ったのだが・・・

 Photo Bookを作った。これまでもいろいろなテーマで作ってきたのだが、今回は2022年春、我が家の庭で咲いた花たちをテーマにしたものである。だが、このアルバムを数年後に開いてみる時、どんな思いを湧き上がらせるのだろう。

 崩れ落ちた建物、原形をとどめないほど破壊された街。人間が抗うことのできない自然災害への備えをしなければならない時、このようなことが起こった。歴史から自らの過ちを学んできたはずなのに。21世紀になってもこのようなことが起こるとは思ってもいなかった。人間はこれほどまでに愚かだったのかと暗澹たる気持ちになる。悲惨な状況の中でがれきの中からアルバムを探し出し、見入っている人の姿が報道された。3.11のときの情景と重なって心が締め付けられる。
 アルバムは記録である。その記録が記憶を蘇らせてくれる。人への思いやその時の状況が心に蘇るのだ。
 
 コロナ禍で外出がままならず、食料を買い出しに行く以外出掛けることを自粛していた。小さな我が家の庭が行動領域になっている。個人的にもさまざまなことがあり庭の手入れも満足にできなかった。ほとんどの植物が冬枯れの荒れた状態になっていた。それでも寒さが薄らいで来るに従い徐々に緑が復活し、花を咲かせるようになった。それぞれの植物が花を咲かせるのは一時である。その一番輝くときに出来るだけ写真に収めるようにした。精一杯の輝きを見せてくれる命の姿をしっかり受け止めておきたかったからだ。花々の輝く姿はパワーを与えてくれるように感じるのだ。
 
 庭の草木に春が訪れ、芽吹き、蕾が膨らみ、花開いている。輝くその姿を写真にしたのだが、素直に花を愛でる気持ちになれなかった。その可愛さや美しさを心から受け入れる余裕がないのだ。
 抗えない自然に対してなら諦めもつく。人間の愚かな行いによって引き起こされた出来事には諦めでは片付かない気持ちがある。何とも空しいのだ。より豊かな安心して暮らせる社会を目指して世界は努力してきたはずである。さまざまな個性を持った花たちが咲き誇る世界を目指したはずだ。猫の額ほどの小さな我が家の庭に咲いた花たちのアルバムは人間の世界の醜い状況とあまりにもかけ離れている。

 一刻も早くこの状況が収まり、心から花々を愛でることが出来る世界に戻ることを願わずにいられない。

NO WAR. NO INVASION.
Нет войны,  Нет вторжения       
没有战争。 没有入侵

EFHW整合器

ホジホジ工作で49:1トランスフォーマー

 ネットで安価なBNCコネクタを見つけた。10個で754円である。一方がオスのBNCになっていて他方がスクリューで留めるターミナルになっている。実験時の仮止めなどの用途が多いのだろうが、私はこのターミナルに銅線を取り付けてV字型のダイポールアンテナとして使っていた。とても簡易なアンテナだがそこそこ使うことができた。丸めれば掌に収まってしまうコンパクトなアンテナである。

 このコネクタを眺めていて、内部の配線はどうなっているのだろうと思い分解してみた。樹脂でモールドされているのでホジホジと穴を開けたのだ。どうやら各端子間はワイヤーで繋いであるようで、それぞれの端子を見つけることができた。
 せっかく端子が見つかったので、これを何かに利用しようと考えた。BNCのコネクタとターミナルの間にトランスフォーマーを入れればEFHWの整合器にできる。エレメントを繋ぐだけでアンテナとして使えそうである。これまでさまざまなEFHWに取り付けて実績のある49:1のトランスフォーマーを使うこととする。FT37-43の小さなトロイドコアに2T:14Tの巻き線で作ることにした。

 BNCコネクタのGND部分にハンダ付けする部分だけは30Wのハンダごてでは熱量が不足しうまく作業できず、60Wのもので予備ハンダを行った。端子の周りが樹脂で囲まれているので手早くハンダする必要がある。
 組み上げて周りを熱収縮チューブで覆って完成である。ただし、強度のことを考えるとホジホジした穴はエポキシ樹脂などで埋め戻しておいた方がいいかもしれない。
 4.7kΩの抵抗を取り付けて測定してみるとインピーダンス変換が行われていることが確認できた。ただしHFの低い周波数帯では余りよい値ではない。10MHzから上ならば使えると思われる。

 大変コンパクトなトランスフォーマーである。ターミナルがついているのでワイヤーへの接続も容易だ。ただし、QRP用と考えた方がよいだろう。GoBagの片隅に予備として入れておいて、手近にあるワイヤーを繋げばEFHWとして動作させることができる。
 EFHWの半波長のエレメント長は【エレメント長(m)=142.5÷周波数(MHz)】で計算できる。これは短縮率を加味しての簡易的な計算式だが便利に使える。14MHzのエレメント長を計算しこのトランスフォーマに取り付けたところSWRがほぼ1:1になった。  9:1変換比のトランスフォーマーに替えればロングワイヤー対応のものにすることもできる。広い場所で長いワイヤーを伸展する場合に活躍すると思う。

 安価な部品なので躊躇なく分解することができるが、細かくホジホジするのはなかなか大変だった。それでも、もの作りのおもしろさを味わうには手頃な素材である。

バグは最後の最後に見つかる

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思わぬところにバグは隠れている

 トラブルシューティングの話である。不具合の原因を探して試行錯誤するのだが、なかなか見つけられず、諦めかけたころやっとその原因を突き止められることが多い。長い道のりの最後の最後になるのだが、見つかることでその作業が終わるのだから最後になるのは当たり前だ。しかし、気持ちの上では「最後の最後」という感じがぴったりする。やっとたどり着いたという思いなのだ。
 
  今回はEFHWのチューナーを改造してコンパクトなMLAを作ろうとしたことに始まる。7MHz専用で100pFのトリマーに120pFのキャパシタを抱かせたものを使った。キャパシタ部と給電部、それにエレメントも一つにまとめてしまい、アルミ線のエレメントはぐるぐる巻いて小さくまとめられるようにしようと考えた。元のチューナーにSWRのインジケータが組み込まれていたのでそれも活用する。ケースはそのままに、配線などを変更して組み上げた。改造をして想定通りの動作をしてくれたのだが、動作が不安定であった。しっかり整合するときもあれば整合点が見つからなくなることもある。どこかで接触不良か干渉を起こしているようだった。
 バグ探しの始まりである。
〇目視による点検
〇ピンセットで接続箇所をいじりながら触診
〇テスターでの導通検査
〇ハンダ付け不良を疑い、全ての個所に半田ごてを再度当てる
〇BNCコネクタの不良ではと、コネクタを交換する
〇アルミ線の接続箇所をビスで止めていたのでその接続箇所をヤスリがけして均す
〇SWRのインジケータを組み込んでいるので、その影響かと考え、回路を取り外す
キャパシタにトリマーを使っていたのでその不良かと、トリマーを交換する
〇アルミ線を留めるターミナルの接触不良を疑い、別のものに交換する
〇給電部のリンクが弱いのではないかと疑い、線材を変える
〇配線間の干渉があるのではと疑い、配線をいろいろ動かず

 簡単な回路で最初から作る以上の作業をしたのだが原因が見つからない。あち残るのはエレメントである。エレメントは一方をケースにビス止めで取り付け、他方はターミナルへ取り付ける構造としている。その取り付けにはY字型の金具を使っている。アルミ線の被覆をはがし圧着ペンチで締め付け、念のため隙間を埋めるようハンダ付けしてある。この箇所の接触不良を疑い、取り付けをやり直した。アルミ線の塗膜を取るためヤスリがけをしていたのだが削り跡が荒くなっていた。滑らかになるよう削り直し、もう一度ペンチで締め付けハンダ付けをした。よくハンダが流れるよう60Wのコテを使った。
 結局、この作業で不具合は直ったのだ。圧着端子でも接触面が荒れていると不具合が出やすい。また、当初のハンダ付けは30Wのコテを使ったのだがハンダが流れにくかったようだ。圧着端子とアルミ線の間が密着くするようにし、更にハンダを十分流れ込ませる必要があったのだ。

 簡単にすぐできる改造のつもりで始めた工作だが、バグがなかなか見つからず一日がかりの作業になってしまった。試行錯誤を繰り返し、気になるところをつぶしていった。結果は思わぬ作業ミスが原因だったと分かったのだが、やれやれと言う思いである。ともあれ、「十分にものづくりを楽しめた」と考えることにしよう

Re メイク

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EFHWチューナーを一体型MLAにリメイク

 モノづくりは楽しい。アイディアが閃いて作りたいものが決まると、どのような仕様にしようか、どんな材料を使おうか、仕組みはどうするか等々いろいろ考える。使う部品や素材を集めて作り始めるが、一筋縄ではいかないことが多い。思い通りに動いてくれることの方が稀である。パズルのようにさまざまな方向から検証し、バグを一つ一つ潰していく。その過程を楽しむのがモノづくりだ。
 しかし困ったこともある。作る過程を楽しみ、その完成した達成感を味わうと、また作りたくなるのだ。成功体験は蜜の味である。もう一度味わいたくなるのだ。そうして、作ったものが溜まってしまう。
 狭い部屋の中、置く場所にも困るのだが捨てるにも忍びない。そこで、以前作ったものをリメイクしてモノづくりを楽しむことにする。

 今回片づけたのはEFHWのチューナーである。トラップを付けたマルチバンドのEFHWでは周波数を変えるごとにチューニングが必要で、チューナーをいろいろ工夫していた。しかし、トラップの調整をしっかりすることでトランスフォーマーによって給電点のインピーダンスを整合すればバンドを切り替えても調整することなく運用できることがわかり、そちらへのシフトしてきたところである。もうEFHW用のチューナーを使う機会も少なくなるだろうと処分することにした。
 このチューナーにはポリバリコンとコイル、SWRのインジケーターが組み込まれている。これを活用して出来るものはないかを考えた。そこで思いついたのがMLAである。キャパシタ部と給電部を一体化したものを作り、動作することを確認している。なかなか便利だったので手軽に使えるMLAのコントローラーに改造することにした。
 コイルは別のコアに交換し、配線を変更することで容易にリメイク完了である。SWRインジケーターもそのまま組み込んだが、MLAの場合整合が急峻であるため、SWRが高いことを示す赤LEDがほとんど点灯しっぱなしでSWRが下がったことを示す緑LEDが一瞬点灯するような動作になる。このままでも使えないことはないが赤の表示が煩わしい。逆転の発想でパワーが出ているとき緑LEDが輝きを増すように回路を変更した。キャパシタを調整し整合が取れると緑LEDが点灯する仕組みである。
 エレメントには100円ショップで3mmΦのアルミ線(2.1m)を入手し7MHz~24MHzで整合が呂れることを確認した。しかし、3,5MHzでは整合が見つからず、アルミ線を2本繋いでエレメントとし、ポリバリコンに200pFのキャパシタを並列に入れることで整合点を見つけることが出来た。関連記事
 この簡易なMLAは効率は望むことは難しい。しかし、3.5MHzでは夜間に数局と交信できた。7MHzや10MHz、14MHzでは多くの局と交信することが出来ている。「こんなもので電波が出てくれるだろうか」という興味を掻き立ててくれるのも自作の楽しさである。

 まだまだ片付けなければならないものが山積みである。断捨離はの道はまだ遠い。

「タ」は夜明けの空を飛んだ

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「タ」は何と読むのだろう?

「タ」は夜明けの空を飛んだ 岩井三四二  集英社文庫 2022.2.25第1刷

 書名の「タ」はなんと読めばいいのか迷った。漢字なのか、カタカナなのか。漢字ならば”ゆう”、”ゆうべ”だろうか、”セキ”、”ジャク”なのだろうか。読み方がわからなくては検索して図書館や書店で探すにも難しい。読み進めるうちに最終盤でわかるのだが。

 1894~95の実験でグリエルモ・マルコーニが無線を使って通信できることを示し、無線の有用性に注目が集まった。それ以前の1864年にジェームス・クラーク・マクスウェルによって電磁波の存在が理論的に示されていた。1888年ハインリヒ・ヘルツの実験で電磁波の存在が確認さた。そして、実際に有線ではなく無線によって遠隔地間で信号の伝達ができたことからその応用への期待が大いに高まった。この物語はそのような時代背景の中、日本海軍での無線電信の開発を題材にした歴史小説である。

 この小説を読むまでは木村俊吉、松代松之助、外波内蔵吉などの名前は知らなかった。1640年代にはモールス符号による通信が実用化され徐々に電信網が拡大し、大陸間にも海底電線が敷設され商業運用が行われていた。しかし、船舶においては一度港を離れてしまうと通信手段がなく、近距離であれば手旗や灯火による通信、また信号旗による情報伝達に頼るしかなかった。マルコーニの大西洋横断無線通信成功のニュースは有線によらずとも通信が出来ることを示し、海軍にとっては重要な意味を持っていたようである。
 木村俊吉は研究者として歩んでいたが海軍将校であった兄の伝から無線機の開発に携わることになる。科学雑誌に掲載された無線電信機の一枚の図面をもとに逓信省の松代技官の手助けを得ながら試行錯誤の中で戦艦に搭載する無線機を開発する。当時の電波は今でいう減衰波で、火花放電によって生ずる帯域幅の大変広いものだった。インダクションコイルによって高電圧に昇圧された電気を放電球同士の間で放電させることで生成していた。受信は金属粉をガラス管の中に閉じ込めたコヒーラ管を用い、リレーを介して電波の断続を検知し紙テープに出力する仕組みだったという。またアンテナは高い櫓から垂らした線を用いていた。これらをたった1枚の図面から組み上げ改良していった様子は読んでいて引き込まれる物語だった。ものづくりの醍醐味が書かれている。
 海軍の船舶にこれが装備されれば、陸上や船舶同士の連携を取ることが出来、戦力が飛躍的に向上する。日露戦争が始まりそうな状況の中、日本海軍にとっては無線装置を装備することは急務であり、大国ロシアを前にして日本の生き残りを掛けたものだった。緒戦でロシアの太平洋艦隊を抑え込んだが、次にアフリカ大陸を回って迫ってくるバルチック艦隊を迎え撃つことになる。その日本海海戦で無線機を艦載した成果が試された。対馬沖で哨戒していた信濃丸から発せられた単文字暗号が勝敗を決するカギとなったという有名な話に結び付くのだった。

 戦争は避けなければならない。戦争には反対だ。しかし、戦争によって技術が進歩してきたこともあった。技術に善悪があるわけではない。その使い方が重要なのだ。無線についての理論がまだまとめられていなかった時代、機器を改造し、より遠くまで伝播するアンテナの形状を手探りで探っていたという記述などアマチュア無線の在り様と相通じるものがあるように感じた。技術は破壊をもたらすものではなく、人々に幸福をもたらすものであるべきだと思う。NO WAR. NO INVASION.

Нет войны,  Нет вторжения       

没有战争。 没有入侵