秋月から超高効率ソーラーモジュールが発売された。最大電圧4.5V、最大電流 65mA、最大電力 0.3W。今までの商品に比べてだいぶ良さそうに見えたので、調達して試した。

電池がなくても聴ける鉱石ラジオはいまでも人気。問題は長いアンテナが必要であったり、スピーカーを駆動するのは大変困難だったりして、実用にはそう簡単ではない。ソーラーパネルがあれば、光を必要とするが、無電池ラジオが割りと簡単につくれるはず。

ソーラー時計のように、充電式バッテリーを内蔵させて、光のある時にはソーラーパネル、暗いところでは内蔵バッテリーを使い分けるハイブリッド電源は実用化されている。しかし、多少の明るさでも発電する超効率ソーラーパネルなら、充電式バッテリーを無くしたい。なぜなら、充電式バッテリーには充電回数という上限(寿命)があるから。

さて、手持ちの自作ラジオに付けてみた。結論的には、1枚だけでは全くダメだった。うねりしか聴こえない。2枚にして直下日光に当てれば完全に実用になった。ということで、自分のイメージとはまだまだ距離がある。

3枚、4枚と増やし、ラジオ回路の省エネを図れば、室外なら動くかもしれない。暇をみて実験して確認したい。

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趣味ではないが、本日、ロボットを3時間も遊んだ。最新のNXTと骨董品になりつつあるRCX。仕組みの知らない人はその動きを見て感動するかもしれないが、小学生レベルの知識で動かせる。ただ、意図した動きをやってもらうには相当苦労する。

ゲーム機で遊ぶ今風の若者には無縁の世界かもしれない。

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PICのA/D変換機能をひと通り学習したし、SシグナルはLA1600の6番ピンから出ているので、簡単にできちゃうんだろう、と思ったらそうでもなかった。

PICの入力インピーダンスが高くなく、Sシグナルを直にPICのピンに入れたら、ラジオが鳴かなくなったからだ。Sシグナルは時間的に大きさが変動するが、直流に近い。ということで、単純にFETでバッファリングしてはだめで、オペアンプが必要。

慌てて、オペアンプ機能内蔵のPICはないかを調べたら、PIC16F785というのが出てきた。手元にないので、暫くは手持ちのオペアンプで実験するしかない。それと、プラマイ電源だと面倒、単電源駆動のオペアンプがよいので、実験にNJM386Dを用い、2倍の非反転増幅回路を組んだ。

A/D変換の基準電圧=電源電圧(約5V)。また、LA1600の6番ピンの信号レベルは最大約1Vのようで、A/D変換の最大値が 1/5*1024 = 205になり、オペアンプの増幅によって、最終的に最大値は約400になる。一方、AMラジオの電源を入れなくても、A/Dの値が133と出ているので、A/Dの最小値は約200とした。

つまり、PICからみると、Sシグナルの入力値が200~400の範囲内で変動する、ということだ。

Sシグナルの値をそのまま表示してみた。隣に10文字幅のバーで、視覚的にその強さを示した。上がる(右へ)のは一瞬、落ちる(左へ)のはゆっくりと、そういう動きをソフト的に追及してみた。

ソースプログラムLA1600-freq-sig.c(SJISコード、mikroC PRO for PIC用)
HEXファイル LA1600-freq-sig.hex
回路図 LA1600-freq-sig.BMP

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手持ちのIC LA1600を利用したスーパーヘテロダインラジオに、PIC16F88+液晶LCDによる周波数表示の機能を追加した。

ラジオのローカル発振周波数がLA1600の3番ピンから出ているので、それをトランジスタ2SC1815によるプリアンプに入れ、PICの入力信号に整形した。PIC内蔵クロックでもAMラジオの周波数安定度や精度に対応できる。

液晶LCDに手持ちの16文字x2行のものを使った。バックライト付きで電流100mAもなってしまったころは痛かったが、LCD基板のジャンパーを外してバックライトを無効にしたら5mAに大幅低減して、やっと安心して常用できそう。

なお、PIC内蔵の8MHzクロックを使っているが、約11MHzまでの周波数を安定して測定できたことを確認した。

<スペック>
 周波数 5桁表示(例 594.0kHz、1,530.1kHz)
 ベースタイム 0.1秒
 電源 NiMH単三4本、約5V
 消費電流 約5mA

ソースプログラム LA1600-freq.c(SJISコード、mikroC PRO for PIC用)
HEXファイル LA1600-freq.hex
回路図 LA1600-freq.BMP

下図は mikroC PRO 用 Edit Project。設定の参考にお使いください。

LA1600-freq-config.png

下2図にLED(とその電流制限抵抗)がついているが、今回はとくに利用していない。

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自力でディップメータ用周波数カウンターをPICでつくったので、ほかに何かが作れないかなと考えているところ、ラジオに目をつけた。

手元に手作りのAMラジオと7MHz専用SSB受信機がある。受信周波数は違っているが、両方にとも周波数表示はない。それでも不便を感じないAMに対して、SSBにはやはり周波数がわかったほうがいいと思う場面はしばしば。それと、両方ともLA1600というICを使っているので、Sメータ用信号は出ている。

そういうことで、PIC+LCDで受信周波数とSシグナルを表示したい。Sメータといえば、ラジケータというイメージが強いが、今回はLCDでごまかすことにする。

<AMラジオ用スペック>
 周波数 5桁表示(例 1,234.5kHz)
     帯域 約500~1600kHz
     ベースタイム 0.1秒
     精度 PICの内蔵クロックで十分
 Sメータ 表示 3桁数字+擬似バー
      直近1秒間内の最大値をキープ

<7MHz SSB受信機用スペック>
 周波数 6桁表示(例 7.654,32MHz)
     帯域 約6.9~7.5MHz
     ベースタイム 0.1秒
     精度 外付けVXO
 Sメータ 同上

AMラジオを実験台として先にやってみる。

好きなダイキャストアルミケースを考えていたが、手持ちのもので済ました。内部的にまだスペースがあり、将来の機能追加にも対応できそう。

音量ボリュームにカップリングコンデンサを入れたことで、音量が大幅にアップしたが、混信など、セラミックフィルタ(セラフィル)の甘さがもろに現れた。そこで、5つの同タイプセラフィルを直列して、帯域を狭めてみた。

アルミケースの底に木板を敷き、バッテリーホルダーや基板を木板に固定することにした。これで、フロントパネル以外に、余計なネジは一切外から見えない。

最後の最後に、バッテリーホルダーが壊れた。長年手元に残っていたものだが、経年劣化でバネの力に耐え切れず、プラスチック部分が壊れた。米国製金属バッテリーホルダーも手元にあるが、絶縁部分にゴムが使われているようで、経年劣化によるショートの危険性を心配して、今回使えなかった。

経年劣化はスペックに現れない。10年後20年後のことを考えて作られる商品は減る一方の世の中。この受信機はぜひ20年後にも動くものであってほしい。

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改造には程遠いが、IC LA1600の出力(9番目端子)と音量ボリュームとの間にカップリングコンデンサを入れたら、音量が大幅にアップした。つまり、V1のところに1~1.5μFのフィルムコンデンサを入れるだけでOK。ガリオーム対策でもあった。

音量がアップしたのはいいけど、ノイズも同時に大幅に聴こえた。金属ケースに入れると改善するか、それほど期待できない気がするが。

キットに含まれた音量ボリュームはBタイプだが、ついでにAタイプに変えたほうがいいだろう。

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いくら調べても原因が分からなかったので、メインICの問題だと考えるようになった。手元にLA1600がまだ数個あるので、繊細な基板を壊さないために、LA1600を犠牲にしてもらった。ICを横に押し倒すように、数回繰り返すと足の付根が折れた。ハンダこてで温めて、基板に残った足9本を抜き取り、新しいのを入れ替えた。すんなり動くようになった。音声がボリューム最大でも小さいが、聞き取れるレベル。

ICの故障は自分にとってとても珍しかった。電圧をかけ過ぎたのか、もともと壊れていたのか、定かではない。

ついでに、メイン&サブ周波数調整ボリュームを10kΩの10回転ヘリカルポテンショメータに取り替え、さらに問題になっていた高周波での発振を避けるため、1kΩの抵抗を直列に入れた。これで、チューニングはとてもやりやすくなった。

しばらくこのままで使い、問題なければ金属ケースに入れたい。バッテリーをケースの中にに入れるかどうか、悩んでいるところ。

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週末にKEM-RX7はそのままにしていたが、計測器が使える状況になったので、再トライしてみた。

1. AF
 800Hz, 1kHz, 2kHzのサイン波を音量ボリュームV2端子に注入し、イヤホン端子の波形を確認した。2段目オペアンプのゲイン倍率が100/1.8=55なので、設計値通りのゲインがAF段から得られた。また、異なる周波数に対するフィルタリングもキチンと働いている。

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↑ AFに対する入力波形(800Hz, 0.5mS/div, 20mV/div)

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↑ AFからの出力波形(800Hz, 0.5mS/div, 0.5V/div)

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↑ AFからの出力波形(1000Hz, 0.5mS/div, 0.5V/div)

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↑ AFからの出力波形(2000Hz, 0.5mS/div, 0.5V/div)

2. BFO
 C11のVR1側の波形を撮ってみた。それほどきれいでない。

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↑ BFOの出力波形(1μS/div, 50mV/div)

3. VFO
 R12の波形を撮った。周波数ボリュームをスイープしている途中、波形が乱れたことを確認した。発振しているように見える。

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↑ VFOの出力波形(周波数ボリューム最小時、0.2μS/div, 0.2V/div)

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↑ VFOの出力波形(周波数ボリューム最大時、0.2μS/div, 0.2V/div)

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↑ 不安定なVFO波形(0.2μS/div, 0.2V/div)

不調の原因はVFOの出力が小さ過ぎることにあるのか。つまり、0.5Vppをどう判断するかだ。トランジスタQ3に流れる電流は13mAもあるし、電源電圧は6Vと低くないのに。

5. LA1600の入出力
 AM変調信号が用意できなくて、7MHzのサイン波を入力として与え、メインIC LA1600の入出力端子に現れる波形を確認した。

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↑ ATTのA2端子(0.2μS/div, 10mV/div)

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↑ LA1600の1番目端子(0.2μS/div, 10mV/div)

FCZコイルを通った直後の信号。ノイズがだいぶ乗っている。

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↑ LA1600の3番目端子(0.2μS/div, 100mV/div)

つまり、問題のVFO信号。やはり弱く、約0.55Vpp。

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↑ LA1600の4番目端子(1μS/div, 10mV/div)

IF信号だけど、LA1600のゲインが少ない。AGCが効いているからか。

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↑ LA1600の7番目端子(1μS/div, 10mV/div)

セラミックフィルタを通った後、BFO信号が合成された波形。

メーカー製品は新規購入してもほとんど聴かないのに、自作なら一生懸命聴く自分はアホかと思っているが、感想を書いてみる。

バーアンテナSL-55Xは絶対的に感度不足。要するに長さが足りない。ほかのフェライトコアを横から近づけたら、感度が大幅にアップし、メーカー製品と勝負できるかもしれない。やはり、5cmでは高感度は望めない。

大型バーニアダイヤルを使うには、精密な加工技術が必要。バリコンをパネルから1~2cm後ろに立てないといけないので、自分ではもう一枚塩ビ板を立ててやっていたが、微妙に傾いている。見た目は大丈夫と思っても、とてもスムーズな回転ではズレは分かる。こうなったら、バリキャップを利用したヘリカルポテンショメータを使いたくなった。ふつうのボリュームやバリコンと同じように、パネルに固定するだけで済むので、精密加工はいらない。

バリコンは周波数変化が線形ではなく、可動範囲180°の半分以上はAFN(810kHz)以下に取られている。しかし、NHK以外の放送局は多く950kHz以上に割り当てられていて、微妙なチューニングをさらに難しくしている。

時間あれば、バリキャップ+ヘリカルポテンショメータのスーパーラジオをつくって、問題解決にならないか試してみたい。