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2017年5月17日 (水)

追記を追加した記事(テスト中)

製作奮闘記(Know How)
<LED基板>再現性は良いです
赤色LEDの点灯が非常にシビアだったので色々試行錯誤の結果、U5AとU5Bの出力から100KΩの抵抗で反転(-)
  入力側にフィードバックを掛けると赤色LEDの点灯範囲が甘くなり点き方が自然になりました。 ただし、A/B
  アンテナの受信セパレーションが少し悪化しますので、すべて完成してから再調整が必要でしょう。→外しました、付ける
  なら330KΩ以上が良いでしょう。
  このLED回路を先に思い付いて方探の製作を考えたのですが、思い通りに動作せず4枚も基板を作り直しました。
・IFの検波出力電圧が不明ですが、この基板では入力電圧を非反転アンプで2倍 20倍に増幅し、その間を7分割。
  AGCをつけていないため、このA/D基板でボトムとMAX電圧を2連VRで可変し感度調整します。
・U1C,Dの+入力側を1KΩ 10KΩの抵抗でGNDに落として下さい、電圧が保持されたまま下がりません。
・U1Dのピン13-14の223(22KΩ)を200KΩ(固定またはVR)に変えて下さい、U1Cも同様です。これに
  より検波後の電圧ゲインが約20倍になります。(2-Mar-2001)ただし、入力信号が強いとすぐに飽和しLEDが頂点を突き
  抜けますので、感度用2連VRで調節が必要です。
  普通の受信機はAF(オーディオ)段のゲインが100倍以上ある事を考えれば、それでも不足かも知れません。 高ゲインに
  なればなるほど検波入力に対する、7個のLEDの点灯範囲(Dレンジ)が狭まりますし左右のバランスが崩れやすくなり
  ます。 バランスを正確に取るためU1D・U1Cのどちらかの入力に10KΩ位の半固定VRをシリーズに付け、LEDの
  点き方が同じになるよう調整します。IF基板のLS74をLS90でやるのも手ですし、根本的にはRF段のA・B
  アンテナコイル(VC)をきちっと合わせるのが先決です。 Dレンジに関しては、7個x一律2KΩの電圧比較基準用の
  分圧抵抗を対数的値に変えLEDの点き方を非直線にして ごまかす事もできます。
  200KΩを2連VRにすれば、これがDレンジ調整。 MAX~ボトムの2連VRは感度調整とう事になります。
  複雑にすると実用的ではなくなります。

<PLL基板>再現性は良いです。ただし、PLLのLSIが入手困難です。
  下の回路図のようにRSを100KΩでなく1.5KΩにして下さい、でないと周波数がだらだらと動きます
  このPLL基板は一応一発で動作しました。 PLLの発振用とバッファのコイルはFCZ25を使って下さい。 わたしは
  ジャンク7Sボビンに3+3+3+3(12t)巻き、同調容量が18p~22pFになりました。
  IFのクリスタルフィルタに55MHzを使って145.62を受信するには、ディップスイッチ(BCD)を4,5,2,9,
  5KHzx4529=22.645MHz(x4=90.58  +55.04=145.62)にしますが…基板上では、ディップスイッチを手前に
  持って上段の左4ビットが 一の位、上段右4ビットが 十の位。 下段左4ビットが百の位、右4ビットが千の位で
  いずれも左からLSB・1・2・MSBとなっています。
<注> IFフィルタを2個使ったため、原発のfズレがシビアに影響します。 わたしの場合90MHzでは20KHz
ずれています。 目的波を受信する時はIFフィルターの通過帯域にがピッタリ55MHzじゃないから更に
20KHzずれて合計,+40KHzずれます。フィルタを2個に増やした時、fズレのため無変調の電波で
はLEDが点かないが音声によってLEDがレベルメーターのような点き方をする現象が起こりました。
ローカルさんの電波を受信しながら、PLLの基準水晶のトリマを廻わし、LEDの点灯がピークになるように
周波数調整が必要でした。

<IF基板>再現性は良くないです。調整が難しいから、再現性ランクを「1」にしています
[スイッチング部]試作ではLS90を使いましたが、片面紙エポ基板に作り直したものはLS74を使いました。
   やっぱりLS90の方がデューディーがきっちり50%になるようです。
[3端子レギュレータ]各基板に付けていた3端子レギュレータを、この基板にまとめました。78M08の8VをPLL基板に、
  S81350(78L05)の5VをIF基板とLED基板に使います。<注>3端子の出力から入力の向きにスイッチングダイオードを
  付けて下さい。 電源オフの時、電解コンデンサのため入力側より出力側の電位が高い状態になると3端子が壊れる可能性が
  あるからです。
[局発4逓倍部]試行錯誤の結果FETではなくft=1GHzのトランジスタに落ち着きました。90MHzコイルは、
  T12#12に14t:4t。1次側にはジャンク携帯基板から外した min5p~max30pのVCを付けました。
  3度目の正直で、安定な出力が得られます。
  2SC2026を使ってみましたが、不安定でスプリアスボロボロでした。ftが高すぎても良くないようです。
[145MHz増幅部]T12#12に5t:5t、5~30pVC。 基板を作り変えるたびにFCZ144を付けてみる
  ものの、毎回うまく同調しません。
[周波数変換部]試作では3SK40(3SK59)を使いました。G1抵抗を10KΩ、G2抵抗を470Ωにしていますが値は、
  山添さん(JR6BIJ)の掲示板で色々な質問をして解答を得ました。
  完成版はSGM2006でやっと動作しました… G1→RFアンプの出力コイル2次側直,G2→10KΩ・22pFで
  局発注入,D→5Vから100Ωを通す,S→470Ω・パスコン。
[IFフィルター・&増幅部]パーソナル無線ジャンクの57MHzか55MHzフィルターを使います。コイルは
  FCZ50に10pF、Q3のゲート側は資料通りコイルなしでフィルターから直接C結合。

  連夜の調整でも掴み所がなく、一晩だけの約束で会社のスペアナを借り、逓倍・RF~IFを調整しました。
局発はプローブを近づけて90メガ(4倍)をピークに且つ5倍より3倍スプリアスが低くなるようにVCを調整。
Q4の出力を見ながらハンディ機でダミーロードに送信。RF段からQ4の出力までのコイル(VC)を調整。
PLLの周波数x4+55±αの周波数でダミーに送信しながらQ5,Q6のコイルに出力が現れたら一気にMaxに調整。
・スペアナで見た大体のレベル(プローブに3pF)を読みました。 値は正確ではありません、多分。
アンテナコイル2次:-52dB   ~  144MHzアンプ出力:-42dB  ~  55MHzフィルタ出力:-65dB
Q3出力:-35dB  ~  Q4出力(負荷あり):-30dB

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試験中のゴミ記事

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<VCO調整>
VCOだけを単独で調整します。回路図通りに作れば必ず発振しますが、発振
コイルのGND側がトランジスタのエミッタ抵抗のGND側に近い場所に付け
ないと発振しません。この取り付け位置を変えても周波数は変わりません。
10KΩのVRの両端を+5V・GNDに付け、センターをCVにつなぎます。
VRをメカニカルセンターにして(CV端子が約2.5V)周波数カウンタか
ディップメータ(吸収型周波数計)で発振周波数が140~150MHzの間に
ある事を確認。
VRを両端いっぱいに廻して135~155MHz程度の変化をすれば優秀です。
最低限145MHz付近を発振する時のCVが、1.5~3Vの間であれば可です。
発振周波数を変えるにはコイルを1tずつ増減して巻きなおします。メイン基板に
付けてからも再調整しますから、調整用VRは付けたまま!
<光学エンコーダ調整>
PICを付ける前に、これを調整します。
エンコーダは回転方向を判定させないので、フォトインタラプタは1つだけ(片側
だけ)しか使いません。
発光ダイオードの470Ωのプリントパターンが、+と-(GND側)逆になっていました,
パターンカットして下さい(2002/04訂正済み)。
ロジックプローブかテスタ(アナログ式が良い)でフォトダイオードのコレクタ側を
当たりつつ、スプロケットをジワーっと回わしたときH・Lがきちっと変化するように
発光側と受光側の位置を合わせます。ロジックプローブがLかHだけしか反応しない
ときは発光側の抵抗値を1K~330Ωの範囲で調整。
また、スプロケットは空回りしないように工夫して下さい。
受光側に外光が当たらないようにケースに入れて下さい。
<周波数表示の確認>
プログラムを書きこんだPICを付けます。VCOは、まだ付けません。
+5Vを入れると、5個のLEDがテスト点灯します。そのまま「M」スイッチを
押すと、LEDがフラッシュします。
スプロケットを下にしてメイン基板を右手に持ち、左の手ひらにこすりつけます。
手前から先に1方向だけこすります。1回でなく何回も繰り返しこすります。
繰り返しのタイミングがあまり早いと、LEDがダイナミック点灯を終了し切れ
ません。
スプロケットは、なるべく速く回るように,しかし繰り返しは余り速くなくします。
プログラムはスプロケットの初速を見計らい、その回転が安定したらLEDの点灯を
開始します。そしてダイナミック点灯を終えたら、一旦スプロケットの回転が停止
するのを待ち、スプロケットの回転開始待ちに戻ります。
だから、スプロケットがカラカラと空回りしないように取り付けて下さい。
何度もやってれば、コツが分かります。それよりもハンディー機で発振を確かめた
方が早いかも知れません。
<VCOを付けて>
最初VCOの出力をトランジスタ1段で増幅していたのですがPLLロックが外れ
易いのでスペアナで調べたら、最終出力が-30dBm。
(基板写真の横に書いたベースバイアスを自己バイアスに修正したら約10dBアップ)
PLLの入力感度(-23dBm@150MHz)よりも低い事が分かりもう一段
SGM2006M(秋月)を追加して20dB程度持ち上げました。
アンテナ出力に100mW程度は欲しいので、別基板にもう1段か2段アンプが要り
ます。
VCOのCVを<VCO調整>で行ったような方法で調整して、145MHz付近が
自走発振するようにします。(PLLからのCVは外しておきます)
145MHzの出力が最大になるように、メイン基板のトラップや同調回路の
30pFトリマを調整します。
手順どおりに調整してからPLLのCV(PD)をつなげば、一発でロックします。
ロックしない原因があるとすれば、380MHz付近のスプリアスです。
この付近はPLLの入力感度が-38dBmあり、一番感度の良い所です。
トラップの調整はスペアナが必要なので、トラップをやめて、遮断周波数150MHz
のLPFに回路変更するのが良いかも知れません。

その他:M54958FPの制御プログラムに就いて
プログラムではPLLが基準発振の12.8MHzを320(320x8)分周して最少ステップを
5KHzなるようにデータを送っています。
また、VCOの分周比は29000を送っています、29000x5=145MHz。周波数を変える
ときは29000から4ずつ加算・減算して送り20KHzステップにしています。

PLLの制御部だけを流用する場合、PICが動作を始めてからPLLにデータを
転送するまでに、「Test」プロシジャと同じ程度の待ち時間(5秒位)を取って
下さい。待ちをせずいきなり12.8MHz基準発振の分周率を転送したり、VCO
の分周比を転送してもPLLは正しく受け取っていません。
「ARDF専用方探」製作のときVCOのスプリアスでうまく行かず、いろいろ試行
錯誤して正常に動作した実績があるのに、今回はPLLがロックせず10日ぐらい
悩みました。VCO周波数が124MHzから145MHzになっただけなのに…。
電源投入後、PLLがシリアルデータを受け取るまでに待ち時間を取らなかったため
で、何気なくLEDのテストルーチンを省いたのが原因でした。

PLLがきちっと動作しているか否かの確認は、VCOを付けずにPD(位相検出,
VCOにCVパルスを出すピン)をテスタやロジックプローブで当たり、PLLに
転送した分周比データでロックするであろう周波数付近をディップメータで発振させ
PLLの周波数入力端子に注入します。 ディップメータの発振周波数を微妙に調整し
ながら、目的周波数を通過するときにPD端子がH→L(あるいはL→H)に変われ
ばPLLは正常にVCOを制御しようと働いていることが分かります。
しかし何時間もロックしない状態で調整をしていたらPLLが熱を持って壊れました。

今日の一言

事故を起こしたエレベーターを例にすれば、籠を昇降させるモーターを動かす条件は…
(1)ドアが閉じてしまっている事
(2)行き先階が現在の階でない事
(3)地震センサーなどその他の条件がOKである事
他に条件はあるだろうけど、(1)はプログラムがバグってても守られなければならない事で、(3)の異常で籠の中に人が閉じ込められる「故障」とは全く質が異なる。
なんか話が逸れたがオレのようなシロウトでも、あのエレベーター事故は「とんでもなくおかしい」とわかる。

で、スイッチの反応は本家ウェブページにある,秋月のDDSキットの制御プログラムでも紹介した世界一速いスイッチ読み取りルーチン(自己申告)を割り込みプロシジャの中に埋め込んで、外部から参照する方式のため、早過ぎでオン/オフの状態継続回数判定の合間に100マイクロ秒のウェイトを入れた。ところが… danger ゲームクロック

写真は、5:31でゲームクロックが一時停止し、30秒ルールで11秒経過した状態。 明るい黄色がゲームクロックの一時停止表示、左の黄色は点滅していて30秒ルールのタイマー動作表示。

6m&ダウン コンテストから帰って来て移動の様子や釣り場のロケハンしてきた写真を別のブログにアップしてたのでプログラムの見直しが延び延びになっていたが、一応動作した。

割り込みプロシジャで四分の一秒の変数を更新し、主プログラム側(タイマー動作時)でポーリングして変数の変化が4回目を判断し(1秒経ったら)ゲームクロックや30秒タイマーを動かす仕組みにしている。
このため、スイッチのセンスが「4回目の判断」と重なって遅延され押されたという判定が遅れて、なんとなくギクシャクとのろまチックになるので改善した。

動作中に「動作」スイッチを押しながら「一時停止」スイッチを押す。
一時停止中に「一時停止」スイッチを押しながら「動作」スイッチを押す。
このような同時押しでクロックがフリーズするバグ。danger 30秒ルールの「開始」スイッチを

押すとき、その「解除」スイッチを押しながらだとフリーズ。
その逆の30秒タイマーカウント中に「開始」スイッチを押しながら「解除」スイッチを押すとフリーズ。
このような同時押しでもフリーズ。

原因はクロック・タイマーの動作・停止の状態遷移のため必ず違うスイッチを使う事にしていたが、スイッチの反応を早める改善の影響で状態が遷移した後も1つ前の状態でのスイッチが押下されたまま突っ走っていた。 これは各状態の先頭にそれ以前の状態で押したスイッチが放されるまで待つ処理でバグを回避した。

2017年5月15日 (月)

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