湿度計はやっぱりアナログ式

石油ファンヒータを使うと、窓ガラスが結露するので湿度を測りたくなりました。デジタル式は既に持っていますが、直感的に分かりやすいアナログ式を amazon で探すと意外に安く売られています。
選んだのは、EMPEX の EX-2831。手に取ると華奢な印象を受けますが、まあこんなもんでしょうか。この製品は、高精度を謳っていて 温度は±1℃以内、。湿度は±2%RH以内です。

デジタル式とアナログ式を並べてみます。当たり前ですが、ほぼ同じ値を示しています。

40MHz/入力レンジ80dBのUSB-FPGA信号処理実験基板

おじさん工房のAPB-3が、CQ出版から発売されます。

Spartan-6 FPGAと高速A/D, D/A搭載と言うことで、リリースを心待ちにしていました。

部品実装済みのプリント基板に、コネクタ・スイッチ類のはんだ付けが必要な半完成品キットで、価格は42,000円。トラ技の11月号から解説記事の連載がスタートするそうです。

リターンロス（VSWR）ブリッジを作る

ループアンテナのインピーダンスを測ろうとリターンロスブリッジを作りました。リターンロスブリッジは、アマチュア無線系の方がギガヘルツ帯まで使える凄いモノを作られていて圧倒されます。（こんな方とか、こんな方とか。）私は、数メガヘルツまでで良いのでDC RECORDING HOME PAGEさんの記事を真似てみました。が、特性的には残念な結果になりました。劣化コピーと言われそうです。

ケースにはジャンクの小さなケースを使って手抜きしました。基板は片面ユニバーサル基板でアース代わりに銅テープを貼り付けています。緑色の部品はアモビーズです。2個直列にしてコイルを巻いてますが普通は並列に巻くんでしょうか。

ブリッジの抵抗は、手持ちにあった49.9Ω誤差1%を使いました。

そのほか元記事にあったシールドを省略したりと細かいところは追いついていません。

アイソレーションのグラフです。終端抵抗の銘柄によってばらつきが多いです。その中でもマシな組み合わせのものを選びました。少なくともそれなりにバランスが取れていてリターンロスブリッジとしての効果はあると言えます。

今回の目的のインピーダンスアナライザを使って見たところです。50Ω終端器と映像用75Ω終端器の例です。もっともらしい数値を示しています。

次に、秋月電子で購入した470uHのインダクタを測ってみます。データシートによると誤差±10%、自己共振周波数1.5MHz、直流抵抗0.43Ωmaxとあります。

上のグラフがR+jX表示、下がインダクタンス表示です。測定インピーダンスが50Ωからかけ離れていますので誤差は大きいものの自己共振の様子も見えますしなかなか面白いツールだなと思いました。

今更ながら汎用実験基板 APB-1を測る

簡易測定器として便利に使っているAPB-1。このところ活躍の場が多いので、レベル特性を測っておくことにしました。
下記のデータは実測値で、組み立ての個体差を含むほか未較正の測定器を使っていますので参考程度と見て下さい。

まず、スペアナモードでのリファレンスレベルです。SGの0dBm信号をAPB-1で測定して、リファレンスレベルに換算しました。
（例： 0dBmが-6.32dBと測定されたら、リファレンスレベルは6.32dBmとする）
なお、画面表示-5.7dB程度で"OVER"表示が出ます。

次にSGモードの出力レベルです。出力を0dBにセットしたときの出力レベルをスペアナで測定しました。

SGモードで出力レベルを10dBステップで変更したときのレベルです。

ガイガーカウンターキットを作る

このところキットばかり組み立てている気がしないでもないですが、流行り？のガイガーカウンターキットを組み立てました。

ネットや週刊誌で、ホットスポットと呼ばれる局地的に放射線量が高い地域があるという記事を見かけ、自分の身の回りはどうなんだろうと気になっていました。とはいえ高価な測定器には手が出ませんから、フォトダイオードを使った簡易検出器を検討していたところ、ガイガーカウンター基板キットの在庫があるのを見つけてしまいました。

このキットは、楢ノ木技研（やまねこのマイコン実験室）が頒布している物で、部品が整然と配置されていて気になっていました。しばらく在庫切れが続いていましたので、在庫の文字を見て即申し込みました。この基板は、ガイガーカウンターキットと言っても、カウンター部分は内蔵しておらず放射線を検知してシリアル出力する機能と、ブザーをガリガリと鳴動させる機能を持っています。基本的には、PCをシリアル接続してソフトで計数させようという素材キットと言えます。

このキットが採用しているのは、ロシア製SI-1GというGM計数管でγ線に感度を持っているとされています。新聞に載っている空間線量率（μSv/h）は、人体に対して透過力の大きいγ線に着目して測定するので、その意味でも適しているのかなと考えています。

キットは、部品点数が少なく直ぐに組み上がりました。動作確認には、放射線源が必要です。ネット情報を参考に放射性物質を含むとされるランタン用のマントルを購入しました。銘柄によっては、放射線が出ないものもあるそうです。

このマントルは、近くのホームセンターで購入しました。どの程度の放射線が出ているか、ホンモノの測定器で測ってもらう機会がありました。商品のパッケージを開けない状態で測定器とマントルを10センチ離して0.15uSv/h、測定器と密着させて1.5uSv/hくらいかな～とのこと。このときの測定方法は正確ではありませんが、目安にはなります。

さっそくこのマントルでテストしてみます。なるほど、マントルを近づけるとブザーがガリガリと鳴り、遠ざけると鳴り止みます。ときどきガリッと鳴るのは、バックグラウンドなのかノイズなのかよくわかりません。
マントルを10センチ離したときの鳴り具合と、屋外にこの基板を持って行ったときの鳴り具合を比較したところ、屋外ではほとんど反応しないことから、屋外の放射線量はマントル＋10センチより大幅に少ないことがわかりました。

ZEROPLUS ロジックアナライザ LAP-C16032

少し前に話題になった台湾ZEROPLUS社の格安ロジックアナライザを購入しました。秋月電子で販売している一番安いモデルで、16ch 100Msps メモリ32kb/chのもの。メモリ容量が少ないのが気になりますが、価格と何より30個のプロトコル無料キャンペーンに惹かれました。このモデルは保守品（Aマーク）扱いとなっていますから在庫限りかもしれません。

ICクリップ（グラバ）は、2個（写真オレンジ色のもの）が標準添付されています。別途、グラバ単体も販売されていますが、買い忘れてしまいました。幸い手持ちがそのまま使えました。

標準対応のプロトコルは、UART、I2C、SPI、7-Segment LEDです。
さらに無料で追加できるプロトコルは次の通り。（30個まで）
※検索で調べました。間違いもあるかもしれません。

1-WIRE： Maximの低速バスインターフェース
3-WIRE： SPIの類似インターフェース？
AC97： インテルが提唱したPCのサウンドデバイス規格
CAN 2.0B： 車載LANの拡張規格
CCIR656： デジタル映像伝送の規格、MPEGエンコーダチップの入力とか
DALI： Digital Addressable Lighting Interface、照明コントロールの規格
DMX512： DALIと同様な照明コントロール規格
DSA： フィリップスのCDプレーヤ内の制御インターフェース？
FLEXRAY 2.1A： 車載LAN
HDQ： 電源管理用？
IIC(EEPROM 24L)： EEPROM 24Lシリーズ
IIS： デジタルオーディオのフォーマット
IRDA： 赤外線光データ通信
ISO 7816 UART： 接触型ICカードの規格
JTAG 2.0： JTAG
LCD12864： グラフィック液晶 128×64ドット用？もしくはLCD型番のこと？
LCD1602： キャラクタ液晶16文字×2行、HD44780互換
LIN2.1： 車載LAN
LPT： プリンタ用パラレルポートインターフェース
MANCHESTER： Manchester Encoding。イーサネットやFeliCaで使われる。
MICROWIRE： EEPROMなどで使われるシリアルバスインターフェース
MII： Media Independent Interface？NIC内部のインターフェース？
MILLER： Miller Encoding
MOD： ？？？
MODIFIED SPI： SPIの知り合い？
NEC PD6122： NECフォーマットの赤外線リモコン
OPENTHERM2.2： セントラルヒーティングシステム
PCM： デジタルオーディオ
PECI： Platform Environment Control Interface。CPUとチップセット間のインターフェース。
PM1.1： ？？？
PS/2： マウスやキーボードのインターフェース
PSB： ？？？
S/PDIF： デジタルオーディオ
SAMSUNG K9(NAND Flash)： SamsungのNANDフラッシュメモリ
SDQ： TIのシリアル通信規格
SIGNIA6210： ？？？
SLE4442： スマートメモリカード
SM2.0： ？？？
SPI PLUS： SPIの知り合い？
SSI： Simple Sensor InterfaceまたはSynchronous Serial Interface
ST： デジタルオーディオ
ST7669： カラードットマトリクスLCDドライバ
UNI/O： Microchipの非同期シリアルバス
USB 1.1： USB
WIEGAND： ICカード

放射温度計

放熱板やデバイスの温度測定には、サーミスタ式の温度計を使っていました。ところが対象物とセンサを密着させるのが不十分だと結果がばらついてどうにも信頼できません。そこで、ネット通販で放射温度計を手に入れました。なんとレーザーポインタ付きで5,000円以下。（あきばお～）

ふつうレーザポインタ付きだともう少し値が張るんですが、お値打ちでした。しかも想像以上に質感も良く満足です。

137MHz～4400MHz格安シンセサイザモジュール

　組み込みネットを見ていたら、『簡易信号発生器として使えるPLLシンセサイザモジュール”ぴるる”』の記事を見かけました。液晶ディスプレイ付きで13,650円。（9月末までの特別価格）基本波の出力周波数は2200～4400MHzとあります。価格が安いので単位はキロヘルツの間違いやろ？と思いきや、Analog DevicesのVCO内蔵PLL ICを使うことで実現しているとのこと。
　製造元の電子研のWebページによると、不具合が見つかり受注見合わせになっていますが、31日より受注再開される模様です。そんなに高い周波数は縁が薄いですが、価格が出頃なので1台手元に欲しくなります。

　ところでこのモジュールで採用されているAnalog DevicesのADF4350は、2200-4400MHzのVCOを内蔵したPLL ICで、この周波数帯を3つのVCOで16バンドに分割してカバー。共振回路まで内蔵されているので、外付けの共振回路で苦労することはなさそうです。これなら再現性よくギガヘルツの工作ができる・・・のかな。





VCO内蔵のPLL IC "ADF4350"










　用途としては、クロックジェネレータだけではなく無線LANやWiMAXといった無線アプリケーションにも使えると書いてあります。データシートの位相雑音特性図によると、2.2GHzを分周した1.1GHzの20kHz離れで-100dBm/Hzそこそこです。ローコストのSGで同様なスペックを謳うものもあるわけですから、それをワンチップで実現できることは素晴らしいと思います。（変調機能はありませんが）




位相雑音特性例
データシートより

おじさん工房： 汎用実験基板 APB-1（２）

電子工作の成果物は、ケースに入れて初めて完成と言えるのではないでしょうか。経験上、作った基板も剥き出しのままでは、それなりの扱いとなってしまい結局のところジャンク箱入りしているような気がしますが、箱入りのモノはちゃんと残っています。

というわけでAPB-1をデスクトップで気軽に使える測定器とするため、そして高周波信号を扱うので、ケースに入れることにします。
APB-1の開発者の方は、ケースまで自作されているようですが、ちょっとそれは敷居が高いと思い、市販品から基板のサイズに合うものを探してみました。
見栄えのよいケースというと、タカチが幅広い品揃えで一般向けにも入手しやすくいろいろ選べます。今回は、その中から少々価格高めですが、見た目に惹かれてアルミモバイルケースMXA4-13-9Sをマルツパーツで購入しました。（タカチのYM-130にも入りそうです）






タカチのアルミモバイルケース MXA

出典：タカチ電機工業カタログ













当方、ケースの穴あけや加工など機械工作は苦手です。いままでは取り付ける基板をケースにあてがって穴をあける位置にマークを付けて穴あけするなどといった経験はありますが、どういうわけだかマーキング位置が微妙にずれたりして不格好になった場合多数です。

そこで今回は、ケースに納める基板の部品や穴位置を測り、まじめに加工図のようなものを作成してみることにします。（まじめにといっても、測り方は適当ですが）





基板のサイズを測定





















次に、ケースの加工図面（なんちゃってですが）を作成します。最初は定規を使っていたんですが、途中疲れてきて適当なフリーハンドになっています。一回限りの図面ならこれでいいですね。
こういうものを書いていると、製図をまじめに勉強しておけば良かった、と後悔しきりです。





ケースの加工図面



























加工前のケース

















次に、ケースに墨出ししておき、ドリルの穴あけ位置にセンタポンチでマークを付けます。

ドリルでの穴あけにはボール盤があると便利ですが、かわりにハンドドリルとホームセンターで3000円くらいで売られているドリル台を使いました。

今回のケースのパネルはアルミ製ですが、３ミリと厚めです。そこで、新たにホールソーとステップドリルを導入しました。いままでのテーパリーマの加工と比較するとそれはラクチンで感動です。

加工に際しては、操作面（目に触れる面）によけいな傷を付けないよう、保護シートを貼っておきます。厚手のビニル製があればいいなとホームセンターで探してみたのですが、イメージ通りのものが見あたらず代わりに”貼ってはがせる”プリンタラベルシールを使いしました。





ケースに収納

そんなわけで収納時の写真ですが、ぱっと見まともに見えますが、実態は位置のずれがあったり穴の大きさを少し間違えていたり、もうひとつの出来映えです。少しキズも入ってしまったし、文字入れを兼ねてプリンタラベル用紙を貼り付けてごまかすことにするつもりです。




ケース内部

















基板にシールド板を取り付け
全体的なノイズは減ったものの、無関係のスプリアスのレベルがが増えてしまいました。アース方法の見直し必至ですね。

おじさん工房： 汎用実験基板 APB-1

　「おじさん工房」で頒布されていた、汎用実験基板を作ってみました。
　XilinxのFPGA Spartan3E-250にA/D, D/AコンバータとUSBインターフェースが付いていて、付属のソフトと組み合わせ30MHzまでのスペクトラムアナライザ、ベクトルネットワークアナライザ、ロジアナ、信号発生器、ラジオ受信機として動作させることができるという意欲作です。

　主要パーツセットのつもりで申し込んだところ届いたのはフルパーツセットでした。部品数も多く、このキットの制作者の人は大変だなぁ、そうなことを考えてしまいました。




届いたパーツセット
ひとつひとつの部品がキレイに袋に入れられています。















プリント基板（表）
電源周りの配線方法が参考になります















プリント基板（裏）
















部品実装後（表）
写真を見てフラックスの拭き忘れに気がつきました。

















　実は、製作時に0.5mmピッチのARMの半田付けに失敗しました。まさかプラスチックパッケージのバリの裏側ではんだブリッジしているとは・・・
　左上のコイル周りのシールドは、まだ付けていません。付けないとノイズを拾いやすくなるようです。




部品実装後（裏）

チップ集合抵抗のはんだ付けも苦手
でも電極が凹型は凸型よりハンダ付けしやすいことに気がつきました


















スペアナモード
FMトランスミッタ出力(0dBm)を測定

SPAN 10MHz
RBW 3kHz














スペアナモード
FMトランスミッタ出力(0dBm)を測定

SPAN 50kHz
RBW 200Hz

左右のパイロット信号レベルは、中央のキャリアから14dBダウンのはずです。この画面の結果も妥当に見えます。












スペアナモード
FMトランスミッタ出力(0dBm)を測定

SPAN 1kHz
RBW 12Hz

電源ノイズ60Hzが見えます。
FMトランスミッタには秋月電子の小型DCアダプタを使ってます。そのノイズが乗っているようです。





　この実験基板には、他にも多くの機能を持っています。一番の目当ては、ベクトルネットワークアナライザ機能だったのですが、スペアナも思いのほか使えています。USBバスパワーで動くし、凄いキットだと思います。このようなものを頒布してくださった「おじさん工房」さんに感謝です。

オーディオアナライザ

　アンプやフィルタなど音声信号を扱う製作モノが完成したら特性評価をしてみたくなります。オーディオアナライザは、信号発生器とレベル・周波数・歪み率などの解析機能が一体化された専用測定器で、市販のものは入力信号のレベル範囲や周波数範囲が広いなど使い勝手に優れていますが非常に高価です。ところが最近ではPCのサウンド入出力機能を使ってソフトウエアで同様の機能を実現するものがフリーで入手できます。（でも、さすがに測定器ではないのでレベルは相対値だけで絶対値の測定はできません）

　有名どころとしては、RightMark Audio Analyzer と WaveSpectra でしょうか。RightMark Audio Analyzerは、たとえばアンプの性能評価など決められた測定をワンクリックで行いレポート化するような用途を想定しているようで、特定の周波数をクローズアップして観測するような細かな測定には向きません。それに対し、WaveSpectra（スペクトラムアナライザ） は無骨な感じでワンクリックで測定を実行するといった易しさはありませんが、必要な設定項目が豊富でかゆいところに手が届き好印象です。WaveGene（信号発生器）と組み合わせて、周波数特性も測れます。そういえば作者のefu氏には以前、WaveDAT（DDSドライブで音楽DATテープを再生するソフト）でお世話になりました。




RightMark Audio Analyzer














WaveSpectra
音楽信号を測定中














WaveSpectra
USBオーディオの周波数特性














WaveGene
周波数特性測定のためスイープ信号を発生中。

オプティマイズのロジアナキット

低価格ロジックアナライザキットとして有名ですが、100MHzで32chと欲張り仕様なのに基板単体で1万円弱で入手できます。以前入手して組みたてたまま放置プレイ状態だったので動作させてみました。

本来は箱に組み込むものですが面倒なので、アルミケース用のシール付きゴム足を基板裏にぺたりと貼り付けて使っています。ショートには注意ですね。









このキットには、プローブというかテストクリップは自作せよということになっていて付属していません。たまたま本物のロジアナ用であろうテストクリップをジャンクで入手していたので使ってみました。このクリップ、先端に工夫があり指を離すとかぎ状の電極が交差するように引っ込んで、確実に固定してくれます。

これが動作中の画像。いま製作中のFMトランスミッタの音声コーデックとのインターフェース部分の波形です。まともに動いていないのはわかっちゃいるんですが、しっかり意図せぬハザード（左下）が出ています。