jl7gmnのblog

yahooブログから移行してきました。アマチュア無線を中心としたブログです。

2020年02月

Arduinoその13

Si5315Aを使ったTS-820のVFOをバラックで組みましたが、回路図をまとめるため、久しぶりにPCB CADのEAGLEを使おうと思ったのですが、以前のプログラムを消してしまってた様で、仕方ないのでのFREEの最新版をインストールし直ししてから、回路図を書いてみました。
随分と以前のバージョンとは違って、操作に慣れるのに時間がかかりましたが、昔取ったキネヅカではありませんが、使えてしまえば、しめたものすぐに感を取り戻せました。立体的な確認も以前は簡単にできましたが、なくても特に支障はありません。

DDS IC Si5315A と ArduinoNANO、820VFOのバッファー回路とLPF
SI5351A-DDS-VFO-820

インストールしたEAGLEにはAruduinoNANOの回路図パーツが元々ありません。なので、Webで作成公開されたものが、いくつかありますので、インストールして使っています。回路図上のSi5351AはDIP8のソケットパーツで代用しています。
ついでなので、パターンも書いてみました。FREE版では100mmX80mmのサイズまでですが、書けます。
両面基板にはせずにジャンパーを使う片面の基板にしました。これだと蛇の目基板でも同じように組めます。

自動でパターンをかけますが、パターンの各設定をしなでのオリジナルのままだと、ピンとピンの間を通したりするような、好まないパターンばかりでしたので、手動で全部書いています。書いているといってもパターン間は回路図通りの線で繋がっているので、間違うことはまずないです。
パターンの幅の単位はmil から mmに変えました。太さも適当に太くなる様に変更します。
最後にベタパターンにする為、ポリゴンを使い完成です。

SI5351A-DDS-VFO-820-pcb

このままでもPCBオーダーできますが、今回は初めて新しいEAGLEを使って見たばかりです。
細かな設定は確認しなければなりませんので、パターン作成の実習としました。
このCADは本当に素晴らしいです。回路図作図もなれると簡単にパーツを並べて書ける様に
なると思います。

回路図も残せました。
つづく ?



Arduinoその12

2月10日(月)にオーダーしたモジュールICが12日(水)の日中には届いていたようで、さっそくMSOPの交換はんだ付け作業を行ってみました。
前もって、会社の帰りに、手持ちになかった液体フラックス、他専用のはんだ、奮発して小手先クリーナーを購入してあります。その他必要と思われる、はんだ吸い取り線、ピンセット、フラックス除去用のエチルアルコール、それに使う綿棒も用意しました。それと、一番肝心のルーペも用意してあります。Hi !

秋月通販で注文した、Si5351A-B 単品ジェネレータIC  @150
CIMG8264

HAKKO 001電子部品・PCB用フラックス
CIMG8266

goot製 精密プリント基板用はんだSD-52
(チップ抵抗、チップコンデンサ、チップトランジスタ、フラットICなど)
金属組成%(すず:99%、銀:0.3%、銅:0.7%)
CIMG8267

HAKKOWICK おなじみのはんだ吸い取り線(他社名ソルダーウィックなど)
CIMG8268

MSOPの交換するためのツールは揃いました。早速やってみることにします。

1.最初に虫眼鏡で交換する基板を見てみました。拡大されて、作業し易そう
これであれば、大丈夫そうです。実験ボードに刺して固定してあります。
CIMG8271

2.取り外しの際に使ったのは、スズ:60%、鉛:40%のgootの電子工作用
のはんだを使いました。(融点:183℃から190℃)
ピンセットでつかみながらはんだゴテをあて端子に十分なはんだをつけ
溶けて固まらないうちにピンセットで摘まんで取り外します。
CIMG8273
(今回、購入したはんだは融点が少し高いです。(融点:216℃から227℃)
IC取り付けで使います。)

2.はんだ吸い取り線でICのランドに残ったはんだを吸い取ります。
吸い取り線のフラックスがつくので、エチルアルコールを綿棒につけて
きれいに全部拭き取ります。
CIMG8274

3.新しいMSOPフラットICをパッケージから出して、交換作業に入ります。
吸い取り線のよごれたフラックスをエチルアルコールで除去したあとに
液体フラックスを基板のランドに刷毛で十分に塗ります。
CIMG8275

4.MSOPフラットICのマークを合わせて、基板にのせ、ピンセットでICの
端子とランドが一致するように位置調整します。位置が決まったら、ピンセット
で押さえたまま、軽くはんだゴテを端子に充てます。これである程度固定
されるので、購入したはんだSD-52を使い端子に一気にはんだ付け
します。端子と端子がはんだでつながったら、はんだ吸い取り線で吸い取り
ます。
CIMG8280

5.新しいMSOPフラットICをはんだ付け後、エチルアルコールを綿棒に
つけてきれいにフラックスを除去して、フラットICの交換作業完了です。
CIMG8262

このチップは2個壊したので、2個とも交換しました。基板が冷えた後、回路
に取り付け、2個とも、元通りに発振動作してくれました。
今回のMSOPのフラットICの交換は、取り外しも、交換の取り付けもうまく
できました、特にMSOPフラットICのはんだ付け時は、ランドにフラックスを
十分に刷毛で塗ることが大切です。とても楽にはんだ付けができます。
ネットで見たユーチューブがとても参考になっています。動画通りでした。
MSOPのフラットチップの交換はんだ付け作業を実際にやり、うまくいったと
いう点で、かなり自信が付きました。肉眼ではとても無理だと思っていました
ので、嬉しさもひとしお、勿論、達成感もあります。

つづく ?


Arduinoその11


TS-820のVFOの電源電圧9VからArduinoNano用の5Vを取り出して実験ボードにワイヤで間違えて、3.3Vラインに5Vかけて、立て続けに、Si5353Aのモジュールを壊してしまいました。モジュールの電源電圧は2.5V~3.3Vです。電源電圧を3.3V以上かけると、簡単に壊れます。これを2回やってしまいました。不注意が招いたトラブルで、反省しなければなりません。予備の1個も何とか動いてはくれていますが、さっそく昨日、秋月に4個再注文しました。壊れたのは、モジュールICなので、単品のモジュールも2個ほど注文しています。壊れたモジュールを交換してみようと思います。MSOPタイプのICのはんだ付けの練習ということで注文しました。が、しかし、かなりハードルは高いです!。目で見ても端子がよく見えません。事前準備ということで、ネットではんだ付けの仕方を見て、知識を吸収しております。届いたら、実際にトライです。何とか壊した分はモジュールIC交換で使えるようにしたい思いです。
今回は、回路の作製は小休止して、実際のTS-820のVFOをばらして、ネットで購入したTS-820のVFOユニットを利用した(発振回路以外のバッファー回路をそのまま使用)ロータリーエンコーダーDDSとを仮に入れ替えてみることにしました。

発振回路以降のC9の3pF以降をそのまま使っています。3pFは10pFにレベル調整で変更してあります。
線を引いた部分以降
CIMG8253

発振回路の部品とRITのバリキャップ回路部品類は回路図とバターン図を参考に
全部外しました。部品パターン図がとても重宝しました。
CIMG8254

ダイヤルの位置も全く同じになるように付いていた回転比変換ギヤを取り
外しロータリーエンコーダーを中継接続用TS-520のジョイントパーツ(これ
も、ネットで落札)を使ってダイヤルの位置出し調整をしました。周波数
ダイヤルのメモリ位置調整用のダイヤルはメモリをはずしましたので、取り
付けないことにしました。

TS-820のVFOをそくっと、取り外したところ
CIMG8243

取り外しのVFOユニット
CIMG8244

DDSロータリーエンコーダーVFOとダイヤル軸の接続ジョイントパーツの様子
ダイヤル機構を除いた、アルミユニット部をそのまま使っています。
VFO回路基板もバッファー以降はそのまま使用しています。発振回路のパーツ
は基板から全部はずしてあります。
CIMG8241

上からのDDSロータリーエンコーダーVFOです。回路を覆っていたアルミケース
は使いません。
CIMG8242

ロータリーエンコーダーの軸位置と長さの確認、無調整でOKでした。ダイヤル
回転もロータリーエンコーダーがとても動作が軽いので、止めても勝手に動い
てしまう事があったので、動かないようにジョイント位置の調整(ジョイントのネ
ジの重さが影響)もしてどこでも、動かないようにバランスを取りました。これも
運用上案外、重要なことです。
CIMG8247

ダイヤルを取り付けた状態
周波数の表示用回転メモリ板がないので、中の金属ユニットケースが見え
てます。上の方には周波数表示の有機ディスプレーを入れる予定です。
他は目隠しの予定です。Hi!
CIMG8240

実際にダイヤルを回したところの動画です。(最初桁10Hzでの設定時の動画)
https://youtu.be/pG5xIVJhl9A

RITのボタンとVRはアナログ発振回路を取り外していますので、使えません。
ロータリーエンコーダーに変えるという方法案もありますが、今のところ未定
です。
FUNCTIONはそのまま使用可能です。
ほぼ、前のVFOの発振回路がDDSになっただけのそっくり入れ替えです。
(取り外したユニットは元に簡単に戻せます。アナログに戻すことはないと思い
ますHi)

他にはまだArduinoとSi5351Aの基板への取り付けと配線、他LPF基板の組み
込みVFOの電源+9Vから+5Vのレギュレータ回路作製、追加等が残って
います。(電源回路の追加実験では、モジュールを2個壊しています。トホホ!)

まだまだ、完成までは、いろいろとやることがあります。一番の難関は、アマチュ
アバンド表示の切り替え回路です。TS-820本体からの情報をどこから、どう
ArduinoNanoに取り入れるかがあります。TS-820の回路図をみて、検討はして
おります。Hi

最初の試しは、7MHzでの運用になります。当面7MHzに限定して使用すると
いうことになります。

完成までの道は、まだまだ遠いです!

つづく ?


Aruduinoその10

TS-820のVFOの回路基板への接続レベル調整の前にDDSのLPFを基板にしました。基板に組んだら微調整がいると思っていましたが、ほぼ、同じ特性を示してくれました。
基板は、OLFA のP・CUTTER 800で銅面をケガいてランドとしています。超即席基板です。このランド作成はLPFには丁度いい感じです。基板取り付け用の穴をあけるのを忘れましたが、後からで問題なしとします。

CIMG8227

実験回路基板と作製した基板
CIMG8231

インダクタ間の間隔が少し近くなってしまいました。広域のスプリアス特性に若干影響が......!
CIMG8225

2倍の高調波は70dB近く取れていますが、50MHzの高調波が若干50数dBは取れてますが実験ボードのときより増えています。パーツ間の間隔が近くなったせいかと思います。特に5MHzから5.5MHzのVFOなので
高いほうのレベルは影響はないとみています。
5MHZ/DIV
CIMG8226

今までは、通常の液晶ディスプレーでしたが、有機ディスプレーに変えて実験しています。こちらのほうが小型なので、VFOに組みやすいと思います。
CIMG8230

つづく ?

Arduino その9


TS-820用のDDS-VFOをNanoArduinoを使い作製してきました。ロータリーエンコーダーも当初の2000P/Rの物を新たに中華から格段に安いお得な1000P/Rを購入し取替えました。元のTS-820の仕様(1回転20KHz)よりもかなり使いやすく、現用のFT-2000Dと同じ(1回転10KHz)様に周波数を変えることが出来るようになりました。次のステップとしては、LPFの作成です。
便利なネットのLPF設計ツールを使い、DDS-VFO用の設計を行いました。
*** バターワースButterworth LPFの設計ツール ***
http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/Tools/BlpfForm.asp#p1

バターワースLPF設計
設定値を入れてSTARTボタンで次のT型を選びました。(ある程度、試作確認を
した上での選択です。)LPF T入力型ボタンを押します。

lpf-T入力型
設計値は参考に実際はボードの上でコンデンサとインダクタンスをいくつか取り換えてスペアナで高調波を確認しながら最適になるようにカットアンドトライしています。なるだけ同じパーツで対応できるようにしています。
L1とL7、C2とC6が設計と異なる値になりました。
L1=2.2μH
L3=2.2μH
L5=2.2μH
L7=2.2μH
C2=1000pF(102)
C4=1000pF(102)
C6=1000pF(102)

DDSのIC出力からは1.5DのケーブルでLPFへ繋ぎます。単線では信号の高調波をばらまいてしまいます。
Si55351Aの出力インピーダンスは50Ωなので直接LPFへ繋げます。(LPFも50Ω設計)
実際は、DCカットのカップリングコンデンサを通して入れます。
CIMG8221

CIMG8222

CIMG8220

このLPFはボード上での最適化なので、後で基板に組んだ時には微調整が必要
になると想定してはおります。

LPFなしとLPF挿入後のDDS-VFO出力を見てみました
アナログのスペアナとデジタルのスペアナで高調波を確認した結果は奇数倍高調波は‐60dB以上はとれています。LPFのカットオフ周波数が低い為、2倍の高調波が若干見えている感じです。

*** TR4132N+(75Ωー50Ω変換ボックス) ***

DDS-VFO LPFなし
CIMG8223

DDS-VFO 多段T型フィルターあり
CIMG8218

*** R3465 MODULATION SPECTRUM ANALYZER ***

DDS-VFO LPFなし
CIMG8224

DDS-VFO 多段T型フィルターあり
CIMG8219

多段T型LPFフィルターはかなり、うまく働いてくれています。
見ての通りのバラックでこれだけ取れますので、気を良くしています。

現在で キャリアをセンターにしてみてみると ≒+2.5dbm(≒300mV)
以上出力があります。あとは、オークションで手に入れたTS-820のVFOの基板の
バッファー回路をつないでのレベル調整です。TS-820VFOと同じレベルになる様に
調整ができるかどうかの確認です。

つづく ?




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