nobcha23の日記

PICマイコンやArduinoを使う電子回路遊びを紹介します

久しぶりにARDUINOで実験をやってみようかと思います

昨年PCがクラッシュし、SSDへ入れ替えてのち、PICマイコン開発の再立ち上げから遠のいていました。ここで、ちょっと目先を変え、着手簡単なARDUINOで試作を進めててみることにしました。

 

0.昔ARDUINO互換基板を買って実験していたことがあり、その基板を出してきました。ところが、この基板のUSBシリアルはあの秋月USBシリアルでトラブったプロリフィックとかのチップであり、つなぐとインストールされる最新ドライバがだめで2014年版ぐらいの古い版を探して入れ替えないといけないとかいうものでした。以前WIN7の時は何とかうまくいったような記憶がありますが、今回はだめでした。あきらめ互換基板を買うことにしました。その後再チャレンジしたら、旧ドライバへの入れ替えでき、チビディーノ基板も戦力になりました)

 

1.アマゾンでARDUINO UNOを買った。日本の倉庫(いつも京都に自転車で行くときに前を通る巨大倉庫?から来たみたいです)からの配送だったので2日目に届いた。

Arduino互換並行輸入品 ロボットプロジェクト 開発ボード 学習ボード (UNO R3改良版)

 

2. ARDUINO1.8.12をダウンロードした。[SOFTWEAR】タブ、「DOWNLOADS」
「Windows Installer, for Windows 7 and up」「Just download]


2.1 中国製互換品なので、CH340 USBシリアルドライバをインストールした。
https://sparks.gogo.co.nz/ch340.html

3. 秋月の ATMEGA168/328用マイコンボード(I/Oボード)の基板だけ利用し、ピンヘッダをはんだ付け、基板の上にミニブレッドボードBB-601(青)を張り付けた、特製ブレッドボードシールドを作った。

これだとすごく安くでっち上げられます。

3.「きむ茶工房ガレージハウス」から”I2CLCD"関連のスケッチとライブラリーを取得。お世話になります。

4.秋月のAQM1602AをARDUINO UNOのANALOG2=SCL, ANALOG3=SDAにつなぐ。


5.スケッチのSETUPで ”LCD.Init(LCD_NOT_ICON,32,LCD_VDD5V) ; //5Vへ変更20200612”
LCD_VDD3V→LCD_VDD5Vその他メッセージも変更、無事表示出ました。

 

6.秋月のロータリーエンコーダーは割り込みを利用したBuxtronixというWebサイトのスケッチを使いました。日本語で説明ならこちら本家はこちらライブラリーはGITHUBでこちら。こちらもお世話になります。

7.両方をマージし、回して割り込みが入るとシリアルポートとLCDにSW LEFT/RIGHT
が表示されるというスケッチを作りました。ところがここでちょっとトラブル。ロータリーエンコーダのチャタリングがかなりひどいらしい?、先輩プログラムでISRルーチンの中でSERIALモニターしていたのをそのままコピペしたのがいけなかったようで、動きません。そこで、外部にプルアップ抵抗を追加したら、ずいぶん安定しました。ARDUINOの説明を読むと、attachInterruptで指定した関数にはdelay関数ダメ、シリアル通信のデータ失われるとあります。

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ARDUINOで試作再開




>|?|  (はてなダイヤリーの時からのくせで、この編集子を使ってしまいます)


// 20200614_デバッグ完了:AQM1602液晶との接続、ロータリーエンコーダー割り込み(プルアップ抵抗)
#include <Rotary.h>

// I2C接続16文字x2行LCDのテスト
// 秋月電子[AQM1602A](アイコン表示は無しです)
#include <Wire.h>
#include "skI2CLCDlib.h"

// 5x7ドットのハートキャラクタです、1で表示 0で消去
char heart[7] = {
0b01010,
0b11011,
0b11111,
0b11111,
0b01110,
0b00100,
0b00000,
} ;

char i = 0;
unsigned char result = 0;

skI2CLCDlib LCD(0x3E,16) ; // LCDのアドレス、画面カラム数16文字

/*
Rotary encoder test debug scketch
PWM/3: Rotary A
PWM/2: Rotary B
GND: C
*/

#include <rotary.h>
Rotary r = Rotary(2, 3);

void setup()
{
// LCDモジュールの初期化処理
// ICON OFF,コントラスト(0-63),VDD=5Vで使う
LCD.Init(LCD_NOT_ICON,32,LCD_VDD5V) ; //5Vへ変更20200612

LCD.CreateChar(1,heart) ; // 1番にオリジナルキャラクタを登録する

// 0ページ目、1ページ目に書き込む(0ページのみ表示される)
LCD.SetCursor(0,0) ; // 表示位置を1行目1列[00H]に設定
LCD.Puts("AIRBAND RECEIVER") ; // [00H]から書込まれる(表示する)
LCD.SetCursor(16,0) ; // 表示位置を1行目16列[10H]に設定
LCD.Putc(0x01) ; // 1番に登録したキャラを書込む(表示しない)
LCD.SetCursor(0,1) ; // 表示位置を2行目1列[40H]に設定
LCD.Puts("10.7MHz IF ") ; // [40H]から書込まれる(表示する)
LCD.Puts("10.7MHz IF ") ; // [50H]から書込まれる(表示しない)
delay(2000) ;
// 1ページ目に切り替えて表示する
LCD.PageSet(1) ; // 1ページ目の表示切り替え
delay(2000) ;
// 1ページ目を書き換える
LCD.PageClear() ; // 1ページ目のクリア
LCD.PageSetCursor(0,0) ; // 1ページ目の位置でカーソル指示、[10H]に設定
LCD.Puts("Arduino") ; // 1ページ目[10H]から書込まれる(表示する)
delay(2000) ;
// 0ページ目に表示を切り替える
LCD.PageSet(0) ; // 0ページ目の表示切り替え

// Rotary switch port setup
Serial.begin(9600);
// 割り込みセットアップ
PCICR |= (1<< PCIE2);
PCMSK2 |= (1 << PCINT18) | (1 << PCINT19);
sei();
}

// 割り込みではロータリースイッチ起動と周り方向をresultで伝えてもらうことにした。
void loop()
{
if (result) {
Serial.println( result == DIR_CW ? "Right" : "Left");

LCD.PageSetCursor(7,1) ; //カーソル書き込み位置(コラム、行)
LCD.Puts("SW "); //
LCD.Puts( result == DIR_CW ? "Right" : "Left ");
i ++;
LCD.Putc( 0x30 | i & 0x7 );  // 割り込み回数カウンタも表示
result = 0;
}
}

ISR(PCINT2_vect) {
// スイッチを触っただけで割り込むので、プルアップ抵抗追加で少し安定させた
result = r.process();
}

||<

 

8.この実験の目標は以前にPICマイコンで作成したSi5351aを使ったエアバンド用局部発振器のARDUINOへの移植です。


次はSi5351aをつないでみることにしたいが、5V/3.3Vレベル変換器が必要なので、その前にPICマイコンプログラムの移植検討をします。スイッチポーリングをライブラリーにするか、そのまま使うか、Si5351aのi2cをwireで行くかTj Labスタイルで行くかなどの検討中です。

 

rover.ebay.com

www.banggood.com

ANT実験測定となるとnano VNAが必要かと思い、買ってみました

久しぶりに本屋に立ち寄ったら、Ham Worldなる雑誌が出ているのを知り、その3月号にはnano VNAが特集されていました。

 

 

GigaSt+RFブリッジのアンテナ実験結果を補完するためにnano VNAを買い実験確認してみました。

 

色々な方がすでに紹介されているように、日本発オープンソースのホビー用測定器が中国の方で改良され、更に中国メーカが基板作り組立量産し、日本へ里帰りと言うもののようです。また、PC接続ソフトウェアも2本できています。

 

WEB事例の中でJH4VAJさんのサイト情報はまず必要な較正から始まってまとまっており、初心者には参考になります。感謝

www.jh4vaj.com

 

パソコン接続ソフトには二種類あるそうで、ワタシの場合はnano VNA saverをダウンロードして使用させてもらっています。この情報もJH4VAJさんのサイトから知りました。感謝!

www.jh4vaj.com

 アマゾンで注文したら、国内在庫で、すぐに配達されました。シールド付き、ソフトも1500MHzまでバージョンになってました。(2020年4月)

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アマゾンで数日後到着

 早速先日GigaSt+Rfブリッジで測ったアンテナをもう一度測ってみます。

nobcha23.hatenablog.com

まずはヤエスのFHA-1Eと言うアンテナ。

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FHA-1Eをnano VNA+nano VNA saverで測定する

次にHRD-737に内蔵されていたロッドアンテナを測ります。HRD-737の説明はこちら。

hrd-737.hateblo.jp

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HRD-737内蔵のロッドアンテナを単体で測定

更に先日トライアンドエラーで作った自作のエアバンド用アンテナを測ります。

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自作アンテナ測定

最後はHRD-737の付録であるミノムシクリップでアンテナをつまんで、ワイヤーの先をどこかに引っ掛けるアンテナです。

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引っ掛けアンテナの特性を測る

実験の考察は追ってしようと思っています。なお、アンテナはSWRが良い、同調しているは前提条件で、飛びが良くないといけません。今のところ飛びの判定はHRD-737のRSSI表示です。しかし、ソフトラジオのHRD-737は近接妨害波に対する挙動がちょっと不思議感あります。この件も追って調べることにします。

 

 

 

 

RFブリッジ利用しエアバンド受信用ホイップアンテナを試作してみます


eBAYで買ったRFブリッジ(もともとウクライナのトランスバーター.ショップがeBAYで売っていたものを劣化コピーしたモノだった)の特性をGigaStのTGを使い前々回調べました。OPEN/SHORT特性とダミーでのマッチング特性を見たところ、数百MHz帯でRLは40dB取れています。SWRで言うと1.02以下となり、このRFブリッジのパターンミスさえ直せば使えそうです。


前回は手元にあるアンテナ類を測ってみましたので、次はRFブリッジ+GigaSTを使い、トライアンドエラー式にホイップアンテナを作ってみることにします。

 

ところで、ポケッタブルハンディレシーバーHRD-737を買って、アンテナコネクタ改造し、ヤエスのFHA-1EというVHF/UHFデュアルバンドハンディ用アンテナを組み合わせ、エアバンド受信に使っています。もう少し利得のあるアンテナを欲しいなと思っていましたので、今回それを作ることにします。ちょうどジャックボックスから10cm少々セミリジッドケーブルが付いたSMAコネクタを見つけました。この先にコイル状に巻いたエナメル線エレメントをつけ、120MHzぐらいに同調したちょっと長めのホイップアンテナを作ることにします。

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RFブリッジでアンテナRL特性を測る


エレメントの芯をはじめはボールペン替え芯でインクがなくなったものを利用しようかと思いましたが、長さがちょっと短い。次のアイデアは100円ショップで買った長さ20cmぐらいのナイロン製バインドです。これにエナメル線を長さ60cmばかり巻いて、下部はセミリジッドに括り付け、出来上がり時に外装にスミチューブをかぶせることにしました。

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トライアンドエラーで作ったエアバンド用試作ホイップアンテナ

色々試行錯誤の過程を説明すると、まず全部コイルにすると同調周波数は160MHzになりました。周波数を下げるためトップ部分10cmはコイルに巻かず、まっすぐにして、更に5cm折り返しにしました。コイルでなくてなぜストレートにすると同調周波数が下がるのかはわかりません。トップロードになってるんですかね。ともかく、これで120MHzが中心周波数になりました。思い付き実践しながらのアンテナ試作です。


さて、効能ですが、実電波で確認することにします。HRD-737の内蔵ホイップや、FHA-1Eアンテナでは大阪国際空港のATIS波127.62MHzを室内では受信できませんでした。ところが、この新ホイップアンテナではアパートの部屋の窓際ぎりぎりまで行くとかろうじて受信できるようになりました。HRD-737のRSS表示で言うと5~6dBぐらいの感度アップとなります。

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新アンテナなら窓際でかろうじてATIS受信できる

 HRD-737に関しては次のブログに書いています。

hrd-737.hateblo.jp

 

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RFブリッジでアンテナを調べてみます


eBAYで買ったRFブリッジはもともとウクライナのTransverter-storeがeBAYで売っていたものを劣化コピーしたモノだったようです。使い物になるのかと、ブリッジを形成する50Ωのパターンミス直し、GigaStのTGを使ってRF特性を前回調べました。

 

ダミーロードとか、アッテネータとか、パッチケーブルなど手持ちのジャンク部品を動員し、OPEN/SHORT特性とダミーでのマッチング特性を見たところ、ワタシが使おうとしている数百MHz帯ではRLは十分な値、40dB取れています。SWRで言うと1.02以下となり、このRFブリッジは終端抵抗パターンミスを直せば使い物になるようです。


そういうことで、次にアンテナを測ってみることにします。

 

まず測るのはヤエスのFHA-1EというVHF/UHFデュアルバンドハンディ用アンテナです。ポケッタブルエアバンドレシーバーHRD-737を買って、アンテナコネクタ改造した受信機には現在このアンテナを組み合わせて使っています。

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FHA-1E測定風景

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FHA-1EのRL特性

VHFの方が少し高い周波数に同調しています。しかし、実仕様ではハンディ機の本体、操作者のボディイフェクトなどがあり、同調周波数は下がるようなので、このように高めでもよいのかもしれません。

 

 

次に元々HRD-737に付いていた伸縮ロッドアンテナを測ります。伸ばすと長さが31cmあります。同調周波数はかなり上です。

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ロッドアンテナを測る

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ロッドアンテナのRL

どんな長さだと120-130MHzに同調するのかとミノムシクリップ付きコードを付けてみました。30から40cmのリード線を追加すると何とか130MHz付近まで低下しました。

 


次はHRD-737の付属している引っ掛け型ミノムシクリップ付きワイヤーアンテナです。

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ワイヤアンテナを測定

あまり明快な同調点はないが、広い帯域でRLが下がっており、色々な周波数での感度アップに使えるというように思います。

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ポケッタブルエアバンドレシーバーのHRD-737に付いては次のブログに書いております。

hrd-737.hateblo.jp

ウクライナ発祥RFブリッジとGigaStを使ってアンテナを調べてみようと思う

さて、前回説明しましたが、当方買ったのはパチモンと言うことで、ウクライナ発祥の元基板パターンを満足に真似できているのかということで、本当に使えるのかどうか心配です。

 

そこで、手持ちのGigaSt4.0とダミーロード、ATTなどを動員して特性を調べてみることにします。その前にRFブリッジの回路がどうなっているのかを名著「トロイダル・コア活用百科」を本棚から出してきておさらいしました。

 

まずは回路図です。R2,R3,REFダミーロード、DUT試験物でブリッジを組みます。そこに信号を入れて、REFとDUTとの間でのアンバランス電圧を平衡(伝送線トランス)に取り出し、簡易スペアナで観測しようというものです。

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GiGaStとRFブリッジのつなぎ回路図

 

GigaStのTGモードを使います。TG-OUTをブリッジのRF INPUTにつなぎ、VSWR OUTをGigaStのINPUTにつなぎます。

 

まずは裸の反射特性をとろうと、REFにNEC A601と言う名称のSMA型のダミーを10GHzまで使えると言うHRSのATT-120(20dBアッテネータ―)を介してつなぎます。DUTには携帯電話基地局ジャンクのカプラーに付いていたダミーをHRSのATT-110(10dBアッテネータ―)を介してつなぎます。どのパーツも1GHz以上用で使えるという触れ込みのジャンクパーツなので、RF特性に疑問はないという考えです。

 

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RFブリッジでダミーの特性をまず測る

RFブリッジでの全反射のレファレンスを取らないといけません。

まずはDUTをOPENにして反射を取得。

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DUTをオープン、REFはATT+SMA型ダミー

続いてDUTをSHORTして全反射を測定します。SMAコネクタにアルミホイルを喰わせショートします。

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DUTをショートした反射特性

SHORTとOPENでの全反射の値に大きな相違がないかをGigaStの重ね表示Hold機能を使ってみます。

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DUTのショートオープン比較

続いてワタシがDummy1と名付けている携帯電話基地局ジャンクのカプラに付いていたSMAコネクタでブロックになっているダミーの特性です。

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ダミーの特性

 

 

どうでしょうか。大体全反射が-45dBmぐらいなので、40dBのアイソレーションは取れているようです。

このダミーは1GHzは悠々と思うのですが、手元に10GHzまで使えるアッテネーターもあるので、このダミーとの間に入れて見て差があるか、RF特性に変化あるかを見てみます。

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10GHZ対応ATTを間に入れて特性を見る

ちょっと反射が増えた気がします。これはコネクタをタンデムにしているからではないかと推定。ダミーもATTもRF特性が良いはずですので。

 


次に自作ダミーロードの特性を測ってみます。BNCコネクタオスにチップ抵抗510Ωを放射状に10枚張り付け、最後に直流抵抗が50Ωになるようチップ抵抗で補正したものです。ダミー1はピンから抵抗取り付け部まで同軸線で引っ張ったので、インピーダンス整合がとれているようですが、ダミー2では銅線にしたら、わずか1cmでも特性悪くなりました。

 

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自作ダミーロード 二種

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自作ダミーロード1

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自作ダミーロード2

 

 

次にVHF帯用だと思うBNCコネクタ型のHRSマークMTP-202Bと言うダミーロードの特性。全く高い周波数ではだめです。

 

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ヒロセ製BNCコネクタタイプのダミーロードRF特性


これでGigaStとダミーロードなど準備ができました。次はアンテナ測定をやってみます。

 

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0.1-3000MHz RF Bridgeを買いました

こんばんは、久しぶりの書き込みです。

 

エアバンドレシーバーキットを組み立てたり、ポケッタブルエアバンドレシーバーを買って改造したりしています。安定した受信を狙ってエアバンドレシーバー用のアンテナを作ろうと思っています。


StGigaとリターンロスブリッジを使ってアンテナ調整しようかと、中華製ブリッジを注文しました。

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中華製RFブリッジ基板

いつものように中国から航空便でやってきました。説明書など一切ついていません。
基板上にWEBアドレス記載があるので、アクセスしてみました。


ウクライナ地方にあるトランスバーターキットのECサイトです。


その前に日本のハムの先駆者はどうかと思ってググったら、JH4VAJさんのサイトに行き当たりました。

 

また、AMAZONのコメントにもありますが、どうもこの中華製コピー基板はウクライナのオリジナル基板をちゃんとまねていないようです。

 

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100Ωの片側ジャンパ必要です

 

私の勝手な想像ですが、チップ抵抗値は抵抗の数値系列の関係で普通51Ωです。それではRFの50Ω整合には誤差が出ます。ウクライナの設計された方は100Ωがあるから、それを並列したら50オームになると気が付いて100Ω並列を採用したに違いありません。ところが、中華メーカーさんはそんなことお構いなしにコピーしパターン設計をミスったようです。


更に失敗したにもかかわらず、知らん顔で抵抗並列接続のためのチップ抵抗並列ジャンパせずに売っているようです。

 

ということで、次ははんだ付けしてStGigaを取り出してきて実験を進めることにします。

 

中華基板はパターン間違い&特性いまいちなので、ちゃんとした次のオリジナルをお勧めします。USD9.5+送料USD5です。

transverters-store.com

rover.ebay.com

 

 

ADF4351を使った信号発生器(中国製)をつかってみます(using as local ocsillator)

eBAYで買った「35MHz-4000MHz RF Signal Generator Signal Source ADF4351 VFO HXY D6 V1.02」を使ってみます。

 

受信機としては手近にあったエアバンドレシーバーキットにします。

I used the " 35MHz-4000MHz RF Signal Generator Signal Source ADF4351 VFO HXY D6 V1.022 as a locsl ocscillaor for airband radio.

 

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35MHz-4000MHz RF Signal Generator Signal Source ADF4351 VFO HXY D6 V1.02

電源はUSBコネクタなので、手元にあったモバイルバッテリーにつなぎます。

周波数の設定は数字キーを押して、最後にOK押せば設定されます。1STEP周波数は<>キーで1K,10K,100k,1Mが選べます。

 To set freqency I push frequency number series of kHz basis in turn and push "OK" finally. To use the frequency for loacl we shall set the frequency above 10.7MHz.

受信機はエアバンドレシーバーなので、中間周波数10.7MHz分シフトさせて設定しました。

 

まずはFM放送を聞いてみます。 At first I heard FM radio station.

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FM放送を受信

AM受信回路ですが、FMもスロープ検波で受信できます。フロントエンドのフィルターバンド外ですが、問題なく受信できます。

 We could listen FM broadcasting by  using sloap detection of AM.

もちろん、エアバンドも受信。Next I heard airband radio.

 

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大阪タワー118.1MHzを受信する。

 ピュルピュルブーブーとスプリアスがうるさいですが、大阪タワークリアに受信できました。ついでにACARSも受信しましたが、できました。連続して送信しているので、受信調整用信号としては良いのかもしれません。

 As there are many sprious wave of oscillator there is noize.

 

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その後使っていて感じたことがあります。周波数をセットした後、>と<で周波数が増減できるのは便利なのですが、何かの拍子にストールしてしまいます。これではちょっと使い物にならないと、Si5351aを使って200MHzまでフレキシブルに発生できるRF信号源を自作しました。もとは受信機の局発部だけを独立させたものです。

こちらは非常に安定に使えています。

ARDU5351受信機用局発回路その4 

nobcha23.hatenablog.com

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なおこの信号発生器は3000円ぐらいでeBAYで売られています。

It costs about $30 on eBAY.

AMAZONでも扱っているようです。