2017年11月25日土曜日

無線機送信タイマー(ラグチューキーパー) スタンバイP 付き   その②

アマチュア無線機アクセサリ 自作用としてプログラミングした ラグチューキーパーですが機能追加や仕様変更を行い第4版(Rev4)です。

現在のrev4では以前の版に指摘されていた、PTTタイマー残時間「警告音が短くて聞き取れない」
また タイムアウトしたことに気が付かず、送信しているつもりが、実は強制送信停止中でした...という状況が発生していましたが、マイクの送信スイッチ(PTT)が離れるまで警告音を出し続けることで対処しました。

この動作について動画にまとめてみましたのでこちらをご覧ください。


さて、このラグチュータイマーですが 8本足のDIP IC (外見に似合わずかなり高性能なマイコン)を使用しています。 ICの名前は AVR ATTINY13Aといい 有名なタイマーIC NE555と同じ8pin DIPですが555タイマーICに必要な時定数のCR部品が不要なのにもかかわらず、内部オシレータを使用したタイマーが構成できます。
  
また内部の機能モジュールに関しては、割り込み 8/16bit TIMER PWM  A/D EEROM  内部128kHz オシレーターと多機能です。

このマイコンにラグチュータイマーRev4のプログラムを書き込むと Flash ROM 1Kbyte に対し、現在約90%の領域を使用しています。 残り10% 約100byteぐらい空いていますから、あと一つか二つぐらいの機能拡張はできると思います。





2017年11月21日火曜日

屋外設置用広帯域受信専用チューナー(広帯域受信サーバー) その②

広帯域アンテナの 給電部 ABS樹脂部品の外形が決まりました。

3段に分割された機構のABS部品で それぞれ トップカバー,ディスクエレメントホルダー、コーンエレメントホルダーで構成されています。それぞれのパーツは積み重ねM3ネジ4本で一体化する構造です。こうすることで、組み立てやメンテナンスが楽になるはず..です。特にエレメントホルダー部は樹脂部品ですので、はんだ付けの際に作業性が悪いとホルダー部の熱変形が心配になります。これをできるだけ回避する構造にしてみました。

また内部にはキツキツですが整合器ぐらいは入るかなといったところです。
(入れなくとも済むように出来上がってほしい..)


このアンテナはご存知の方も多いと思いますがディスコーンアンテナという広帯域(50MHz-430MHz)受信アンテナとして定番のアンテナになります。
その名の由来どおり本来ならばDISC(円盤)とコーン(円錐)の板金で構成するアンテナなのですが、その作りやすさと軽さなどから放射状に配置した細いワイヤ(エレメント)で作られることが多いようです。

使用可能な帯域は、目的の周波数の8倍程度あり、それぞれの帯域はエレメントの長さを変えることで対応可能です。 このエレメント寸法に関しては実測してみて決定したいと思います。
またコーン部の頂点角は標準形では60度になりますが ±15度前後変更可能ですのでいろいろ試してみたいと考えています。

アンテナエレメントの穴径は暫定で2mmにしましたが、多様なワイヤに対応できるように、穴加工(といってもCAD図面上のハナシですが)をしていないマスターを作成しておき、アンテナエレメント外形を減算処理して穴加工します。あとは3Dプリントすることで穴加工済みのホルダーが出来上がることになるわけです。

このホルダーの標準型外形寸法ではステンレスワイヤ Φ1.5-3mmに対応できます。 もちろん多少部材費は高くなりますが 真鍮、銅パイプなども使用できます。

現在の仕様としては

☆外形寸法 Φ30mm  高さ60mmの 円柱
☆引き込みケーブル 5D2V(50Ω) ただし外形仕上がり寸法Φ8mm程度なら5C2V(75Ω)
☆ ディスク部エレメント数8本 Φ2mmステンレスワイヤ 水平方向放射状に配置 エレメント長約0.75m (50MHz-400MHz時)
☆ コーン部エレメント数8本 Φ2mm ステンレスワイヤ  頂角60度 エレメント長 約1,201.2mm (50MHz-400MHz時)
☆エレメント径 2mmステンレスワイヤ(標準)
 ☆ 取り付け部寸法 Φ12.0mm t=1.0mm 6000系アルミパイプ 

になります。


 









2017年11月20日月曜日

気象計測センサー 積雪深計 その②


一昨日から寒気が流入し気温が下がり予報通り積雪になりました。
積雪深計の動作はほぼ仕様通りの動作を確認できました。 


この積雪深計ですが、使用方法により二種類のバージョンがありますので、それぞれの違いについて説明します。


1) メカユニットだけの積雪深計
無線送信機能付のコントローラユニットと組み合わせて使います。
積雪深計に内蔵された温度および超音波センサの制御はコントローラが行い積雪深を計算しますのでセンサメカ単体では動作しません。
お客様自身で実験も含めた制御が可能な場合に低コストで導入できるバージョンです。



2) コントローラ付(I2C,RS232C出力) 積雪深計
このコントローラ内蔵タイプは、+5V電源を与えるだけで、積雪深と気温を計測、計算しPCに送信します。





さて、ここで気象コントローラの無線送信機能について説明します。無線ユニットは日本国内での使用認証のとれているDigi International Inc社製の無線通信ユニットを使用しています。お使いの地域の環境にもよりますが、周囲に住宅の無い農地などでは通信ユニット単体間500m-1km程度の到達距離を持ち中継器を設置することで大手キャリアの通信エリア外でも配線工事無しに伝送経路数キロをカバーできます。(実績あり)

携帯電話の通信網を利用した通信と違い契約不要ですので、安価にメンテナンスは自分で..という方にお勧めです。



屋外設置用広帯域受信専用チューナー(広帯域受信サーバー) その①

RaspBerry Pi + SDR チューナー + Wifi + バッテリ (+ ソーラー) を組み合わせて屋外設置の容易なチューナーユニット(広帯域受信サーバー)を制作しています。
受信サーバーの特徴としては小形低消費電力の受信ユニットをアンテナ直下に設置し、LAN接続した端末(PCやタブレット端末)から自由に操作ができ、LANケーブルをWiFiに置き換えると
100メートル程度 ケーブルレスで運用できます。
また、広帯域な電波信号を丸ごと記録することも可能で、記録済みの信号を後から復調することも可能です。ただし膨大なデータを出力しますから(実測5分間 数Gbyte)記録側にもそれなりのストレージサーバーが必要と思われます(笑)
現在進行形である気象センサーユニットも組み込み可能な構成ですから応用次第では気象や電波観測データなどを時間情報を持たせて記録できることになります。

とりあえずは50MHz-400MHz の受信可能な広帯域アンテナを簡単に精度よく組み立てることのできる給電ユニットを3D造形して運用予定です。
またSDRチューナーをUSB Hubで2個ぐらいまでは同時運用できそうですので、宇宙から降り注ぐ電波専用SDRチューナーに改造して..





2017年11月15日水曜日

気象計測センサー 積雪深計 その①

ここ一関市もだいぶ冷え込むようになりました。 11月も下旬になると平地でも降雪が観測されるようになります。

その積雪を5mm単位で観測できる積雪深計を気象計測センサーシリーズに加えました。

外筒ケースは耐候性に優れ安価に入手可能なPVC水道パイプ 内部構造材をABS3Dプリントしています。

用途としては、小規模なエリアでの雪害防止や監視などに応用できます。 特に温室やビニールハウスの上部に取り付け、警告を発する積雪深を設定すると警告や信号を出力することができます。
この警告をハウス内のヒーターのON/OFFの判断に利用することで雪害による倒壊などを防止することが可能になると思われます。 

測定原理は、一般的な超音波による距離計測を行い、平地の距離と積雪面の距離の差分を計測することになります。

音速は 1気圧(1013.25hPa)下なら331.5+0.6tが一般的に用いられますが、より厳密な式(20.055 (t + 273.15 )1/2 )もあります。 t=気温
どちらにしろ積雪深を計測するためには温度も同時に計測しないといけませんね。

計測可能な範囲は、雪の音圧反射率が10%前後ということでおそらく実力で2-3mといったところでしょう。

平地の一般住宅地での計測がとりあえずの目標です。

ただし実際にセンサー-対地間の距離を屋外で計測してみると風による影響が大きく、計測誤差として無視できない大きさになります。

この誤差は音波が伝搬し移動する伝搬路である大気の空間が風により歪み延びることが原因なのですが、風速計と組み合わせて補正するかフィルター処理で平滑化するなど対策が必要ですね。 とりあえず外筒とフレーム材に温度センサーと超音波センサーを組み込めるセンサーキットとして頒布いたします。 


新雪の中空(内部のスカスカな)構造の雪面をどれだけ正確に計測可能なのか今から楽しみです。
 雪が待ち遠しいです。  (はぁ?って声が多数聞こえたような 聞こえないような 笑)


2017年11月11日土曜日

無線機送信タイマー(ラグチューキーパー) スタンバイP 付き   その①

ATMEL ATTINY13Aを使用した無線機用の送信タイマーを作ってみました。( スタンバイP付です)



機能 仕様

●消費電力 IC単体 400-800uA (動作時 実測値)

● 連続送信時間(以下タイムキーパーと呼称)の残時間を音で知ることができます。

● タイマーは3分30秒/4分30秒間のどちらかをタイマー選択端子電圧により選択できます。

● タイマー選択端子をGNDにするとタイマー機能、スタンバイPともに動作を停止 (スルー状態)

● 残り時間30秒前,10秒前にタイムキーパーお知らせ音を出力します。 時間経過するとPTTをオフし強制的にスタンバイに移行し、マイク側PTTオフするまで、お知らせ音が鳴り続けます。


 ● タイムキーパー音とスタンバイP音は独立した端子から出力し タイムキーパー音は(443Hz ×2= 886Hz±10%) スタンバイP音は(443Hz ×4= 1772Hz±10%)で ベルリンフィルのチューニング音A4に準拠しています。(IC内蔵の発振器の温度特性により±10%の偏移があります)

● IC内の動作基準周波数は128KHzに設定し不要輻射による受信性能低下を抑えてあります。

組み立て例




組み立て 使用方法マニュアルとサンプル組み立て回路図は下記のリンクからダウンロードできます。
https://drive.google.com/open?id=1PW5_u6coQs5_i3i62CrBhXB84cXA2oQs


2017年11月6日月曜日

気象計測センサー 雨量計 その⑤組み立てマニュアル

気象センサー シリーズの 雨量計ですが、 組み立てマニュアルを公開いたしました。

場所はグーグルドライブで共有設定をしていていつでもダウンロードが可能です。

購入前後にかかわらず仕組みや組み立て方法を検討できます。
参考回路図も近日公開予定です。 今しばらくお待ちください。

ダウンロード先URL

https://drive.google.com/open?id=1ZtVGZopA85Whbau-n7gfQ6bhVNiM7wpG





気象計測センサーその12 汎用ソーラー充電式電源 ポール 

センサーとノードコントローラが完成したのですが、実際に野外/屋外に設置するとなると 風雨に耐える電装ボックスと電源を確保しなくてはなりません。 今回ご紹介するのは 屋外設置の容易な汎用のソーラーバッテリ付きポールで、固い地面には向きませんが耕作地など地面の柔らかい場所な...