テキスト ボックス:               ジャンクラジオ 改造記
                   その4 周波数カウンター編
                 最終回

                       2010年6月  KY
◎概要ガイヨウ
前回ゼンカイ製作セイサクの短波タンパラジオを「デジタル表示ヒョウジ」させ、その他タ性能セイノウを改善カイゼンします。
�@ IFフィルターを交換コウカンし、混信コンシンの緩和カンワ。
ジャンクラジオのオリジナルではIF(中間チュウカン周波数シュウハスウ)段ダンで「セラミックフィルター」を搭載トウサイして
いますが、短波タンパ受信ジュシン用ヨウとしては少スコし特性トクセイが「あまく」、混信コンシンが気キになっていました。
そこで、混信コンシン緩和カンワを目的モクテキとしてフィルターを交換コウカンします。
�A 周波数シュウハスウカウンターを搭載トウサイし、受信ジュシン周波数シュウハスウを「デジタル表示ヒョウジ」する。
PICを用モチいて「周波数シュウハスウカウンター」を構成コウセイします。
中間チュウカン周波数シュウハスウ(IF)の「455KHzオフセット値アタイ」はソフトウェアにて計算ケイサンし、実際ジッサイの受信ジュシン周波数シュウハスウ
を表示ヒョウジします。
◎IFフィルターの交換コウカン
交換コウカンしたフィルターは、
村田ムラタ「CFULA455KE4A-B0」
「帯域タイイキ±7.5KHz」品ヒンで図ズ27に交換コウカン要領ヨウリョウを示シメします。
1.5KΩの抵抗テイコウ追加ツイカに注意チュウイ。
取トり付ツけピッチが異コトなりますので、実装ジッソウに少スコし工夫クフウが必要ヒツヨウです。
交換コウカンした結果ケッカ(フィルター特性トクセイ)をグラフ1に示シメします。
中心チュウシン周波数シュウハスウから「±15KHz」までの特性トクセイで、フィルターの負荷フカはS社シャICのデータシート
条件ジョウケンで行オコナっています。
なお、減衰ゲンスイ度ド「-40dB以下イカ」は筆者ヒッシャの測定ソクテイ系ケイの残留ザンリュウノイズ限界ゲンカイなので測定ソクテイは行オコナって
いません。
周波数シュウハスウ 交換コウカン品ヒン オリジナル
-15 -40 -15.5
-14 -40 -15
-13 -38.8 -14.4
-12 -35 -13.8
-11 -28 -13.1
-10 -21.8 -12.3
-9 -16.7 -11.5
-8 -6.8 -10.7
-7 -2.2 -9.8
-6 -1.5 -8.7
-5 -1.3 -7.5
-4 -0.8 -6
-3 -0.3 -4.5
-2 0 -3.2
-1 0 -0.8
0 0 0
1 0 -0.3
2 -0.1 -2.6
3 -0.4 -4.2
4 -1 -6.2
5 -1.8 -8.2
6 -2.6 -10.1
7 -3.3 -11.8
8 -4 -13.5
9 -7 -15
10 -16 -16.2
11 -22 -17.6
12 -28.2 -19.1
テキスト ボックス: 注意
減衰度「-40dB付近」で特性が飽和しているのは、
測定系の残留ノイズ。
13 -35.2 -21
14 -39 -22.8
15 -40 -24.2
さすがに「すばらしい特性トクセイ」。
◎周波数シュウハスウカウンター
○原理ゲンリ
周波数シュウハスウカウンターの原理ゲンリは例タトえば図ズ28のように一定イッテイ時間ジカン(この例レイでは1秒ビョウ)におけるパルス
の数カズをカウントします。周波数シュウハスウの定義テイギは「1秒ビョウ間カンにおける信号シンゴウの繰クり返カエし数スウ」ですから、
4個コのパルスがあればこの信号シンゴウは4Hzということです。
要ヨウは「時間ジカンを決キめて(区切クギって)、その時トキのパルス数スウをカウント」するだけです。
○仕様シヨウ
・電源デンゲン電圧デンアツ
3V  (単タン3×2)
・表示ヒョウジ
3桁ケタ
「MHz表示ヒョウジ」と「KHz表示ヒョウジ」のモード。
「MHz表示ヒョウジ」で7MHz,9MHz,12MHz
の違チガいを認識ニンシキする。
1KHz単位タンイで周波数シュウハスウを確認カクニンしたい場合バアイ
は「KHz表示ヒョウジ」にする。
・スリープモード
電源デンゲンが乾電池カンデンチなので、LED表示ヒョウジが不要フヨウの場合バアイに、「スリープモード」となって
LEDを消灯ショウトウします。
これにより、乾電池カンデンチの消耗ショウモウを少スクなくします。
○ブロック図ズおよび回路カイロ図ズ
せいぜい10MHzくらいのカウントですから、「プリント基板キバン」で組クむ必要ヒツヨウもありません。
そこで、「ユニバーサル基板キバン」で製作セイサクすることを前提ゼンテイとし、なるべく部品ブヒン点数テンスウの少スクない
構成コウセイにします。
図ズ29、30に今回コンカイのブロック図ズと回路図カイロズを示シメします。
用モチいたマイコンは「PIC16F819-I/P」です。
これにこだわる理由リユウは無ナく、ポートの数カズが間マに合アえば良ヨいです。
回路的カイロテキには「つなぐだけ」なので特トクに注意チュウイするような部分ブブンは無ナいと思オモいます。
定数テイスウ決キめする部分ブブンは入力ニュウリョク信号シンゴウの増幅ゾウフク部ブのみですから、この部分ブブンの設計セッケイ方針ホウシンを以下イカに
説明セツメイします。
TR1の増幅ゾウフク部ブ
ラジオの局キョク発ハツ信号シンゴウはそのままでは小チイさいので、PICが認識ニンシキできる振幅シンプクレベルまで増幅ゾウフクします。
トランジスタ1石イシによる「自己ジコバイアス増幅ゾウフク回路カイロ」で、図ズ30に設計セッケイ値アタイを示シメします。
振幅シンプクのセンター値アタイをロジックレベルに合アわせるために電源デンゲン電圧デンアツの半分ハンブンより、若干ジャッカン、
下シタに設定セッテイしています。
用モチいたトランジスタは「2SC1815-Y」です。
コレクタ波形ハケイをオシロスコープで観測カンソクしましたが、ロジック的テキには問題モンダイ無ナい波形ハケイです。
○ソフトウェア
使用シヨウ言語ゲンゴは「C言語ゲンゴ」で、コンパイラは
CCS社シャのCコンパイラ
今回コンカイのような機能キノウは、C言語ゲンゴを用モチいれば「半日ハンニチ」あれば組クめると思オモいます。
マイコンの「RA4」は「タイマー0」の外部ガイブ入力ニュウリョクピンです。
したがって、このピンに入力ニュウリョクされる信号シンゴウをカウントすることにより周波数シュウハスウカウンターとして
機能キノウします。
カウントの基準キジュンとなるゲート制御セイギョは「タイマー1」を用モチい、今回コンカイはゲート時間ジカンを「100msec」
にしています。
基本的キホンテキにはゲート時間ジカンは「1sec」と思オモいますが、筆者ヒッシャの場合バアイ、1secの更新コウシン周期シュウキは
我慢ガマン出来デキない(待マてない)ので短ミジカく設定セッテイしています。
これにより、周波数シュウハスウの演算エンザンは
周波数シュウハスウ = カウント数スウ×10
「455KHzのオフセット」のプログラムを以下イカに示シメします。
テキスト ボックス:                 freq = freq - 45500;
これだけ。
マイコンの場合バアイ、このようにオフセット演算エンザンは簡単カンタンです。
かなり昔ムカシに「455KHzのオフセット機能キノウ付ツキの周波数シュウハスウカウンター専用センヨウIC」を用モチいたことがありま
すが、あらためて、マイコンは柔軟性ジュウナンセイがあり「万能バンノウ」だなと思オモいます。
周波数シュウハスウカウンタ機能キノウは一般的イッパンテキな方法ホウホウであれば特トクに難ムズカしい制御セイギョではありませんので、
ここではソフトウェアの詳細ショウサイは説明セツメイしません。
○部品ブヒン表ヒョウ
部品ブヒン番号バンゴウ 品名ヒンメイ   型番カタバン     メーカー 備考ビコウ
C1 ケミコン 47μF         *1
C2,C3 セラコン 15p          
IC1 マイコン     Microchip  
LED1 7SEG-LED LB303VK     ROHM  
R1 カーボン抵抗テイコウ 47K       *2
R2 カーボン抵抗テイコウ 1K       *2
R3 カーボン抵抗テイコウ 220Ω       *2
R4,R5,R6 カーボン抵抗テイコウ 3.3K       *2
R7,R8 カーボン抵抗テイコウ 47K       *2
R9〜R16 カーボン抵抗テイコウ 220Ω       *2
S1,S2 スライドスイッチ SS-12E01G3   Linkman  
TR1〜TR4 トランジスタ 2SC1815-Y   東芝トウシバ  
X1 水晶スイショウ振動シンドウ子コ HC49SFWB20000H0PESZZ 京キョウセラ *3
XIC1 ICソケット(18P) 212118NE     Linkman 丸マルピン
PC1 ユニバーサル基板キバン 「72×47mm」サイズ      
  金属キンゾクスペーサ メスーメス 長ナガさ10mm   M3用ヨウ  
  ビス類ルイ            
  塩シオビ板イタ   t = 0.3mm       茶チャ系ケイ
*1 電源デンゲン電圧デンアツが低ヒクい(3V)ので耐圧タイアツは10V以上イジョウであれば可カ。
*2 小型コガタサイズを用モチいましたが、標準ヒョウジュンサイズでも可カ。
*3 他ホカメーカーを用モチいた場合バアイ、C2,C3の値アタイは「要ヨウ調整チョウセイ」
○キーパーツ
表示ヒョウジ用ヨウの7SEG-LEDは3桁ケタで、「内部ナイブ結線ケッセン済スミ」のものを使用シヨウしています。
図ズ31のように通常ツウジョウの1桁ケタ7SEG-LEDを3桁ケタ並ナラべると、データライン(a,b,c,・・・・DP)の配線ハイセン
は24本ホンです。
これに対タイし、「内部ナイブ結線ケッセン済スミ」の3桁ケタLEDを用モチいれば、配線ハイセンは8本ホンで済スみます。
用モチいた7SEG-LEDは、
ROHMのLB303VK
特トクに、今回コンカイのようなユニバーサル基板キバンでは配線ハイセン本数ホンスウが少スクなくなり、すごく楽ラク。
水晶スイショウ振動シンドウ子コは指定シテイの「負荷フカ容量ヨウリョウ」にしないと発振ハッシン周波数シュウハスウがズレますので仕様シヨウが
はっきりしているもを使用シヨウしてください。
今回コンカイのカウンターは数スウ100Hzの誤差ゴサは許容キョヨウ範囲ハンイ内ナイですが、周波数シュウハスウ調整チョウセイは「無ム調整チョウセイ」
です。したがって、今回コンカイのように「京キョウセラ」製セイの水晶スイショウ振動シンドウ子コを用モチい、指定シテイの負荷フカ容量ヨウリョウ
となるようにしています。
○製作セイサク
写真シャシン10に外観ガイカンを示シメします。
基板キバンは「72×47mm」サイズの片面カタメンユニバーサル基板キバン。筆者ヒッシャの場合バアイは、このサイズでは
ラジオのケースから若干ジャッカン「はみ出ダす」ので、やや大オオきめの基板キバンをカットして製作セイサクしています。
ラジオ本体ホンタイとの固定コテイは「金属キンゾクスペーサ」により行オコナいます。
写真シャシン11のように、かなり「余裕ヨユウのある」部品ブヒン配置ハイチで配線ハイセン本数ホンスウも少スクないです。
写真シャシン10では「9.81」MHzを表示ヒョウジした状態ジョウタイで、KHz単位タンイで読ヨみたい(表示ヒョウジ)場合バアイは「表示ヒョウジ切替キリカエ
スイッチ」により図ズ11のようにします。つまり、現在ゲンザイ、受信ジュシンしている周波数シュウハスウは
9.813MHz(9813KHz)
ということです。
なお、12MHzのように10の桁ケタがある場合バアイは図ズ32のような表示ヒョウジになります。
(スモーク板イタの固定コテイ)
7SEG-LEDの表示ヒョウジ部ブを覆オオう「スモーク板イタ」は「板イタ厚アツ0.3mmの塩シオビ」を利用リヨウしています。
筆者ヒッシャの場合バアイ、ホームセンターで購入コウニュウしたもので色イロは「茶チャ系ケイ」。
板イタ厚アツ0.3mmですと、「ハサミ」で簡単カンタンにカットでき、加工カコウが楽ラクです。
7SEG-LEDへの固定コテイは図ズ33のように「両面リョウメンテープ」を利用リヨウします。
ラジオとの接続セツゾクは、
・電源デンゲン、GNDの2本ホン
・TR1への1本ホン
となり、この線セン材ザイは外部ガイブ乾電池カンデンチへの接続セツゾク2本ホンを含フクめて5本ホンです。
この線セン材ザイはラジオのケース下シタ部ブに穴アナを空アけてラジオ内部ナイブと接続セツゾクします。
ユニバーサル基板キバンの製作セイサクも含フクめて、3時間ジカンもあれば組クめます。
◎トラブル対応タイオウ
周波数シュウハスウカウンターをラジオに搭載トウサイするということは「デジタル、アナログ混在コンザイ回路カイロ」です。
製作セイサク前マエからデジタルノイズがラジオに混入コンニュウする「不具合フグアイ」は予想ヨソウされます。
この対応タイオウ(対策タイサク)の目論見モクロミはあったのですが、今回コンカイの場合バアイは「かなり手テごわい」。
デジタルノイズの混入コンニュウは具体的グタイテキには次ツギのような現象ゲンショウです。
�@電磁デンジ結合ケツゴウ等トウによるマイコンからのデジタル信号シンゴウの混入コンニュウ。
�AGNDパターンからのデジタル信号シンゴウの混入コンニュウ。
�@についてはデジタルノイズ有ア/無ナで聞キき比クラべれば分ワかるレベル。
この対策タイサクはラジオ部ブとマイコン(基板キバン)部ブの距離キョリを離ハナし、なおかつ、シールドを施ホドコすことで
問題モンダイ無ナいレベルにすることは可能カノウです。
�Aは「気キになりだしたら我慢ガマンできないレベル」。
以前イゼンにレポートした「LA1600レポート」ではデジタルとアナログ(ラジオ)のGND接続セツゾクポイント
を適切テキセツにすることと、電源デンゲンのデカップリングで問題モンダイ無ナいレベルにしています。
しかし、今回コンカイの場合バアイとLA1600レポートでは基本的キホンテキにGNDの「作ツクり」が異コトなり、ラジオ部ブ
のGNDを適切テキセツにすることは困難コンナン。(最初サイショからパターン設計セッケイをしたほうが早ハヤい)
数日スウジツ、�Aに関カンして対策タイサク(緩和カンワ)を試ココロみましたが、「あきらめる」ことにします。
そこで、思オモいついたのが、
マイコンの「スリープモード」を利用リヨウする
つまり、表示ヒョウジは受信ジュシン局キョクの周波数シュウハスウが分ワかれば良ヨいので、その後アトは表示ヒョウジさせる必要ヒツヨウがあり
ません。
スリープモードにすればマイコンは待機タイキ状態ジョウタイとなり、表示ヒョウジが消キえ、「眠ネムったまま」です。
これによりデジタルノイズも発生ハッセイしませんし、なおかつ、消費ショウヒ電流デンリュウはほとんどゼロに近チカい
状態ジョウタイです。
ジャンクラジオは「乾電池カンデンチ動作ドウサ」ですから、これにより電池デンチ消耗ショウモウも少スクなくなり、まさに、
「一石イッセキ二鳥ニチョウ」。
最初サイショに記述キジュツした仕様シヨウの「スリープモード」はスリープモードが目的モクテキでは無ナく、デジタル
ノイズ対策タイサクが目的モクテキでした。
筆者ヒッシャの場合バアイは�Aの対策タイサクにスリープモードを用モチいた「かなりインチキな方法ホウホウ」でしたが、
真シンの対策タイサクにチャレンジされてはいかがでしょうか。
◎使用感シヨウカンとまとめ
ジャンクラジオに周波数シュウハスウカウンターを搭載トウサイし、さらに怪アヤしいラジオになってしまいましたが、
すごく「快適カイテキ」♪
なにしろ「放送ホウソウが始ハジまる前マエ」から受信ジュシン待機タイキ出来デキるのは使ツカい勝手ガッテが良ヨい。
このような事コトを「待マちうけ受信ジュシン」と、昔ムカシ、呼ヨんでいたような気キがします。
筆者ヒッシャの場合バアイ、受信ジュシン環境カンキョウは良ヨいのですが、アンテナが貧弱ヒンジャクです。
12MHz帯タイの「モンゴルの声コエ」はデジタル表示ヒョウジのおかけで放送ホウソウ開始カイシ前マエから受信ジュシン待機タイキできる
ようになりましたが、「インドネシアの声コエ」は未イマだに未確認ミカクニンです。
アンテナの整備セイビを考カンガえています。
はるか昔ムカシ、「BCLブーム」だった頃コロに「デジタル表示ヒョウジの受信ジュシン機キ」(注チュウ:高級機コウキュウキはラジオの表現ヒョウゲン
ではなく通信ツウシン型カタ受信機ジュシンキの表現ヒョウゲン)が各カクメーカーから販売ハンバイされていました。
筆者ヒッシャもこのような受信ジュシン機キが欲ホしかったのですが、とても買カえる(買カってもらう)ものではあり
ません。(今イマも買カえていない)
このような機種キシュとは単純タンジュンに比較ヒカク出来デキませんが、デジタル表示ヒョウジ機能キノウだけを見ミると「数スウ100円エン」
のマイコンで実現ジツゲンできるのは素晴スバらしいことだと思オモいます。(しかも、乾電池カンデンチ動作ドウサ)
ジャンクラジオを
復活フッカツ〜航空コウクウ無線ムセンに改造カイゾウ〜短波タンパ受信ジュシンに改造カイゾウ〜デジタル表示ヒョウジ
と思オモいつくまま「いじりまわして」楽タノしんできました。
これ以外イガイの改造カイゾウ案アンが思オモいつきませんが、まだ、ジャンクラジオが筆者ヒッシャの手元テモトに数台スウダイ
残ノコっています。
テキスト ボックス:        終わり