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2016年7月 7日 (木)

SDR用DVB-Tチューナを改造(USB直結、アンテナコネクタ方向変更)

  現在SDR用の受信セットとしては、主に以下の二つの組み合わせを使っています。

 自宅用:
  USBチューナ:DVB-T+DAB+FM (R820T)
    Androidタブレット:Hyundai T7 (充電専用端子/有線LANあり)

 移動用:
  USBチューナ:DVB-T+DAB+FM (R820T) または ワンセグチューナLT-DT306(FC0013)
   スマホ:FLEAZ F5

 移動用の場合には、バッテリ容量の制限があるので、感度・帯域を重視するか、あるいは、動作時間を重視するか悩ましいです。
 以下の記事のように色々やってみましたが、現時点では感度・帯域を優先して、DVB-T+DAB+FM (R820T)とFLEAZ F5の組み合わせに落ち着いています。

  スマホSDR用チューナをDVB-TからISDB-T(ワンセグ)に変更しました 2015.10.03
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2015/10/sdrdvb-tisdb-t-.html

  スマホ(FLEAZ F5)SDR用チューナをFC0013からR820Tに戻しました 2015.11.17
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2015/11/fleaz-f5sdrfc00.html

【DVB-T+DAB+FM (R820T)とFLEAZ F5の組み合わせ】
01dvbtdabfm_r820tfleaz_f5


 とりあえずこの組み合わせであれば、機内(受信機の使用が許されている航空会社)でADS-B等の受信が可能なのですが、実際に使ってみると色々問題があります。

(1)OTGケーブルのコネクタとチューナのコネクタの間の接触不良
 自宅の場合は、チューナやケーブルに触らないようにすることで、ある程度の対策ができますが、巡航中の機内でシートに座った状態で操作する場合には、接触不良が多発します。

(2)アンテナコネクタの方向
 スマホのUSBコネクタは、縦姿勢で下側に設けられていることが多いので、チューナとの接続を考えると、チューナも縦方向に取り付けた方がUSBケーブルの取り回しが楽です。
 ところが、スマホを片手で持って縦姿勢で使う場合には、アンテナコネクタの方向がチューナの長さ方向とは直角方向なので、アンテナコネクタにアンテナを直挿しすると、アンテナが横方向に飛び出してしまい不都合です。
 また、テーブルに置いて使用する場合には、スマホの姿勢が横置きに限定されてしまいます。

【アンテナ直挿し】
02


(3)LEDが目立つ
 これはマイナーな問題かもしれませんが、LEDがかなり明るいので、暗い機内で使用していると結構目立ちます。
 特にチューナをスマホの裏側に貼り付けた場合には、スマホの背面で常時点灯することになるので、かなり怪しいです。

 上記(1),(2),(3)の問題を解決するために、DVB-Tチューナを改造することにしました。

 (1)のUSBコネクタ接触不良の問題はよく知られているようで、以下の「ゆうちゃんのパパ」のブログに改善策がいくつか提案されています。

  TV28Tv2DVB-T USB Stick(R820T)/USBコネクターの接触不良・・・USBコネクター交換のススメ
  http://blog.livedoor.jp/bh5ea20tb/archives/4683354.html

 限りなく70に近い60台の老人には一寸無謀かもしれませんが、どうせやるならということで、「④チューナー基板とUSBケーブルをはんだ結線する(難易度★★★★★)」に挑戦してみることにしました。

 (2)のアンテナコネクタについては、計画自体は非常に簡単で、アンテナコネクタを一旦取り外し、90度向きを変えて取り付けるというものですが、実際の作業は難航することが予想されます。
  世の中には複数のピンを同時に加熱できる便利な半田ごてがあるようですが、当然ながらそんな洒落たものは持っていません。
 半田吸い取り線や半田吸い取り器も持ってないし、手持ちの半田こては40Wだし・・・

(3)のLEDは取り外すだけなので簡単でしょう。

 最初に改造前のチューナを確認しました。

【外観】
03dvbtdabfm

【基板(部品側)】
04dvbtdabfm_

【基板(配線側)】
05dvbtdabfm_

【USBコネクタ付近(部品側)】
06

【USBコネクタ付近(配線側)】
07

【アンテナコネクタ付近(部品側)】
08

【アンテナコネクタ付近(配線側)】
09


以下、改造作業の説明です。

 最初にLEDを取り外しました。これはランドの半田を溶かしながらLEDを引っ張るだけなので、ブリッジさえ気を付ければ簡単です。

 次に、USBコネクタの配線用の4ピンと固定用の2ピンのランドの半田に順番に熱を加えながら、半田が溶けているピンを少しずつ引き抜きます。
 40Wの半田こてを使用したので、結構厳しかったですが、時間をかけてどうにか抜けました。
  なお、USBコネクタは再利用しないので、破損してもOKです。

 次はアンテナコネクタですが、これが結構大変でした。
 アンテナコネクタの熱容量が大きく温度上昇が遅いのに加えて、部品の剛性が高いので、順番にピンを抜くのが難しかったです。
  あまり長く熱を加えていると基板がアッチッチの状態になるので、周囲の部品の熱劣化が心配です。
 また、アンテナコネクタの向きを変えて再度取り付ける必要があるので、ピンが折れたり曲がったりしないようにする必要があります。

 ここまでの作業は部品を取り外す作業だったので、ある程度力技で処理できましたが、これ以降は半田付けによる狭い箇所の配線なので、さらに面倒になります。

 最初の配線作業は、OTG用ケーブルをチューナ基板のUSBコネクタ用のランドに直接半田付けする作業です。
 配線用のUSBケーブルは、momo8wを購入した時に一緒に購入したケースに付属していたマイクロUSBキーボードのケーブルを切断して利用しました。

【マイクロUSBキーボードの残骸】
10usb_1


 このケーブルを利用した理由は、momo8wのマイクロUSB端子はチューナが占有することが多いので、マイクロUSBキーボードの出番があまりないことと、ケーブルがフラットであるので信号線の区別が容易だったためです。

【キーボードのマイクロUSBケーブルの配線】
11usb_2

11ausb_3


 切断したUSBケーブルの先端を対応するランドに半田付けする必要があるのですが、色々と問題があります。
 ランドの間隔が狭いので細かい作業が必要であることは理解していましたが、USBケーブルの各芯線の末端処理にかなり時間がかかりました。
 USBケーブルは一見フラットケーブルなのですが、芯線が4本(GND、D+、D-、Vbus)なのに山が三つしかありません、
  両側の山は、GNDとVbusに対応していますが、真ん中の平たい山にはD+とD-が含まれています。
 最初の計画では、谷の部分をカッタで切断してUSBケーブルの先端を4本に分離する予定だったのですが、中央の2本(D+, D=)が分離できません。
 仕方がないので、両側の2本はビニールの被覆がついた状態で分離し、中央の2本は裸の状態で引き出しました。
 次に、ランドへの半田付けが容易になるように、事前に芯線の先端を半田で覆うのですが、これも結構面倒でした。
 とりあえず芯線の先端がわずかに露出するように加工するのですが、芯線は細い数本の銅線と繊維が撚られた状態になっています。
  リッツ線の半田付けの記事を参考にして、芯線の先端をライタの炎で短時間炙って銅線の被覆と繊維を焼いて、導電部を露出させました。
 これでやっと芯線先端の予備半田付けができるのですが、ペーストを塗っても半田がなかなか乗りません。(60年前のペーストがまずかったか?)
 最終的には銅線にわずかに半田が乗った状態になったので先に進むことにしました。

 やっと目的のUSBコネクタのピンランドへの半田付けに辿り着けました。
 ランドの間隔は狭いので老眼には一寸つらい作業です。
 眼鏡を外して目を近づけると溶けたペーストが飛んで来て危ないし・・・
 結構苦労してやっと半田付けが終わりましたが、どうにか電気的に繋がっているような状態です。
 軽く引っ張った範囲では外れなかったので、これで良しとしました。

【USBコネクタピンランド半田付け】
12usb
(半田付けの跡が汚いのは老人に免じてご容赦のほど)

 半田箇所は、後でゼリー状の瞬間接着剤で覆いました。
 やっとUSBカーブルの直付け作業が終了です。

 次は、アンテナコネクタの取り付けです。
 アンテナコネクタのピンや基板のバイアホールには半田が付着しているので、これを除去する必要があるのですが、半田こて一丁ではかなり難しかったです。
 最後は力業で、半田こてに半田を盛って、90度向きを変えたアンテナコネクタの5本のピンと対応ランドに熱を加えながら、ピンをバイアホールに無理やり押し込みました。

【アンテナコネクタ取り付け】
12


 これでどうにか改造が終了です。

【改造後DVB-Tチューナ基板(部品側)】
12dvbt

【改造後DVB-Tチューナ基板(配線側)】
13dvbt


【DVB-T改+FLEAZ F5】
14dvbtfleaz_f5_1

15dvbtfleaz_f5_2

16dvbtfleaz_f5_3_2

【ADS-B受信テスト】
17adsb_1

18adsb_2

19adsb_3


【外部アンテナ使用】
20

  そのうち、旅行に持っていって、使い勝手を確認してみる予定です、

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