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2017年4月 2日 (日)

Android SDR用簡易選局装置を作ってみました

 以前はVHF/UHF用のゼネカバ受信機として大昔に買ったFRG-965を使っていました。
 しかしながら、かなり前に、電源スイッチを切っても蛍光表示管の表示が消えないという不思議な故障が発生しました。
 表示部付近の電解コンデンサを全部取り換えれば修理できそうなのですが、かなり面倒そうなので、そのまま放置しています。

 新しく買うのであれば、AOR AR8600MARK2等がよさそうですが、素人無銭家には一寸お値段が気になります。

 仕方がないので、現在は、AndroidタブレットHyundai T7にSDR Touchを入れ、DVB-Tチューナを接続してVHF/UHF用受信機として使っています。

  Android SDRの場合は、通常は、タッチパネルを指で操作して受信周波数を変更するのですが、CWやSSBでは微調整が難しいです。
 大昔の9R-59(プロフィールの写真の左端に写っています)のような回転つまみ式のアナログ通信型受信機の場合は、指の微妙な動きで周波数の微調整ができました。

 タッチパネルの場合でもマウスを使えば少しは楽になりますが、選局の操作性はあまり改善されません。

  色々調べてみると、以下の製品が使えそうな気がしますが、Androidに対応しているかどうか判りません。
 また、結構なお値段です。

 下記の2002年の記事によれば、対応OSはWindows 98/Me/2000/XPとなっていますが、現在はどうでしょうか?

  USB接続の“ボリュームコントローラ”風入力デバイスが販売開始
  2002年04月16日 22時37分更新
  http://ascii.jp/elem/000/000/330/330485/

 本家のサイトを覗いてみました・

    Griffin
  PowerMate USB
  https://griffintechnology.com/us/products/audio/powermate

  System Requirements:
  Mac: Mac OS X 10.3.9 or greater, and a USB port
  PC: Windows XP, or Vista, USB port

    Support Articles (FAQ)
    https://support.griffintechnology.com/product/powermate/

 上記URLから抜粋引用
---------------------------------------------
Is PowerMate compatible with my computer?

If you have a USB port and you are using one of the operating systems listed below, PowerMate will work with any application that uses keyboard commands. PowerMate is compatible with Mac OS X, and Windows XP and Vista.
Simply download the appropriate software for your operating system from the Downloads section on the right side of the PowerMate support page.
*This software is not fully compatible with Windows 7, 8, or 10. However, many of our customers report that they are able to use the software in compatibility mode. We hope to have a Windows update available in the future but an immediate ETA for this update is unknown at this time.
---------------------------------------------

  Windows 7, 8, 10でも動作する場合があるようなことが書いてあります。

 英語版のAmazonのReviewを見てみました。

  Griffin Technology NA16029 PowerMate USB Multimedia Controller
  https://www.amazon.com/Griffin-Technology-NA16029-Multimedia-Controller/dp/B003VWU2WA
  "Antiquated Mac software, No Win 7 8 10 support, crashes alot, no sleep."

 このレビューを見る限りでは、最近のWindowsでは正常に動作するという保証はないような感じです。
  また、Androidに関する情報は見つけることができませんでした。

 現在、固定用に使用しているAndroid SDRの環境は以下のようになっています。

  タブレット:Hundai T7 (Android 4.2.2,ルート化済み)
    RTL-SDRチューナドングル:DVB-T+DAB+FM (R820T)
    SDRアプリ:主にSDR Touch

  この環境でもマウスのドラッグ操作による選局は可能なので、つまみを回転させたときにドラッグ操作と等価な信号が発生するような仕掛けを検討しました。

 SDR Touchにおけるマウスによる選局(周波数変更)の手順は以下のようになります。
  (1)マウスを操作してポインタ(カーソル)を選局バー(垂直帯)の上に乗せる。
  (2)マウスの左クリックボタンを押す。
  (3)ボタンを押したまま、マウスを水平方向(左:低、右:高)に移動する。(ドラッグ操作)

 上記(1),(2),(3)の操作を行ったときに発生する信号を、つまみを回転させたときに発生させれば、回転つまみによる選局が可能になるはずです。

 ネットで調べてみると、関係がありそうな記事がいくつかありました。

 方式としては、マウス(ボール式/光学式)の回路を利用してロータリエンコーダを外付けするものと、ロータリエンコーダ専用回路を作るものがあるようです。
 当方は、「なるベく手を抜いて、そこそこの効果を」という方針なので、以下の条件で検討しました。

 1:現在では光学式マウスが主流であるが、2次元の画像データからX軸方向の移動データを分離するのは面倒そうなので、X軸データを独立に取得できるボール式マウスを流用する。
 2:外付け部品を減らすために、マウス内蔵のX軸用ロータリエンコーダを流用する。

 手持ち部品や100円ショップの商品を流用してAndroid SDR用選局装置(PowerMateもどき?)を作ってみました。

 マウス改造の全体の流れは以下の通りです。

 まず、ボール式マウスを入手しました。
 現時点では、新品のボール式マウスを購入するのは困難なので、ハードオフで探してきました。
  30~40個の中古マウスが箱の中に放り込んであったので、この中からボール式のものを探しました。
 100円~300円程度の値札がついたものと値札なしのものがあり、値札なしは108円という注意書きがありました。
 殆どが光学式でボール式のものは1割以下のような感じでした。
 今回は108円のボール式マウスを3個買ってきました。

  自宅に帰ってよく見たら、二つはコネクタがPS/2でした。

Three_balltype_mouse_1

Three_balltype_mouse_2


 USBタイプのものにはTM-930と書いてありました。

  とりあえずマウスを分解してみました。

Mouse_stm930_1Mouse_stm930_2

Mouse_stm930_4


 今回は、マウス内蔵のX軸用ロータリエンコーダを流用するつもりなので、この部分に注目してみました。

Xaxis_rotary_encoder_1

Xaxis_rotary_encoder_2a

Xaxis_rotary_encoder_3a

Xaxis_rotary_encoder_4


  ボール回転検出用のロータリエンコーダは、フォトインタラプト方式のようです。
 デジカメの画像では、赤外線LEDが光っているのが見えます。

 透光スリットが形成されたディスクを何らかの手段で回転させることができれば選局ができるはずです。
 一番簡単なのは、ディスクを直接指で廻すことですが、操作性が悪そうだし、ダイヤルをぐるぐる廻す感じがでません。
 次に、ディスクの軸を延長して選局つまみを取り付けることが考えられますが、この場合には、部品の配置の関係から、軸は回路基板とは反対方向にしか延長できません。
 しかしながら、この場合には、つまみを右に廻すと周波数が低くなり、普通の制御方向(右に廻すと周波数が高くなる)とは逆になるので、頭の中が混乱しそうです。

 そこで今回は、ロータリエンコーダ用のディスクを、別のディスクでリム駆動することにより、回転方向を逆転させました。

  リムドライブ用ディスクは、分解したマウスから取り外したスクロール用ホイールを流用しました。

 構造としては、エンコーダ用ディスクの周縁にリムドライブ用ディスクを接触させ、リムドライブ用ディスクの軸を回路基板とは反対方向に延長し、リムドライブ用駆動軸の前端部に選局つまみを取り付け、リムドライブ用駆動軸をパイプ状の軸受で支持し、軸受をマウスの底板にスペーサを介して固定することにしました。

 エンコーダ用ディスクの軸径は4ミリ程度だったので、リムドライブ用駆動軸として使えそうな内径4ミリ程度のパイプ状のものは何かないか100円ショップを探していたら、分解すれば使えそうな伸縮タッチペンがあったので、買ってきました。
 なお、軸受は、内径が伸縮タッチペンの外径よりも僅かに大きいボールペンの軸を適当な長さに切断して作りました。

Photo  また、手元に適当な選局つまみが無かったので、100円ショップで買った「なべ・ケトルの補修・取替用つまみ」で代用しました。

リムドライブの構造は以下の写真のようになりました。

Rim_drive_1

Rim_drive_2

Rim_drive_3


 リムドライブ用の軸受、スペーサ、マウスの底板のそれぞれの間は接着剤で固定することになるのですが、エンコーダ用ディスクの周縁にリムドライブ用ディスクを圧接させた状態で固定する必要があるので、一寸心配でしたが、クランプで固定した状態で半日程度放置することにより、無事圧接状態を維持したままで瞬間接着剤で固定できました。

 機械系の作業は一応ここで終わりです。

 このままでも、左クリックボタンを指で押し続けてドラッグ操作を行えば、回転つまみによる選局が可能なのですが、操作性が悪いし疲れます。
 そこで、左クリックボタンのスイッチに、スナップスイッチをパラに接続して、クリックロックできるようにしました。

Click_lock_1

Click_lock_2

Click_lock_3

  スナップスイッチは、マウスの側部に孔を空けて取り付けました。
 なお、マウスの不要部分は切断して選局つまみと干渉しないようにしました。

 見かけは悪いですが、これで一応動作可能な状態になった筈です。

 とりあえずSDR Touchで使ってみました。

Homebrew_usb_tuning_knob_for_androi

Homebrew_usb_tuning_knob_for_andr_2

Homebrew_usb_tuning_knob_for_andr_3


  操作方法は以下の通り。
 なお、チューナドンドングルとUSBマウスを同時に移用するので、USBハブが必要です。
 タブレットから見るとマウスそのものなので、ドライバやアプリは不要です。
  
(1)クリックロック用スナップスイッチをOFF(OPEN)にする。
(2)タッチパネル、または別のマウス、または選局ノブを操作してポインタ(カーソル)を選局バー(垂直帯)の上に乗せる。
(3)クリックロック用スナップスイッチをON(CLOSE)にする。
(4)この時点で左クリックロック状態になるので、選局つましを回転させるとし選局バーが移動して周波数が変更される。

 なお、時々クリックロックが勝手に解除されることがあるので、その場合には(1)~(3)の操作を繰り返せば回復します。
 

 周波数の微調整の様子が判り易いように、126.3MHzの自動気象観測システム(AWOS)の信号をCWモードで受信してみました。
 なお、SDR TouchのTuning StepはDisabled(default)にしてあります。

【回転つまみによる選局の様子】

 タッチパネルよりは微調整がし易いような感じがします。

 改善すべき点は多々あるので、そのうち検討したいと思います。

 材料は以下の通りでした。
 あまり一般性はないかもしれませんが・・・

 ・ボール式マウスSOTEC STM-930: \108 (ハードオフで購入)
 ・なべ・ケトルの補修・取替用つまみ(選局ノブ用):\108(ワッツで購入)
 ・タッチペン伸縮タッチペン(選局軸用)CW-119PEBK:\108(ワッツで購入)
 ・ボールペン(軸受用):\0(手持ち品利用)
 ・スナップスイッチ(クリックロック用):\0(手持ち品利用)
 ・消しゴム(スペーサ兼押圧用)::\0(手持ち品利用)

【参考外部リンク】
(自作Griffin PowerMateもどき関連。他にも色々あると思います。)

 HOMAMADE SDR FREQUENCY CONTROLLER FROM AN OLD PC MOUSE
 http://www.qsl.net/z33t/sdr_frequency_controller_eng.html
 (SDR用、光学式マウス)

  Dec 3, 2016
  Homemade SDR Frequency Controller from PC mouse
  https://www.youtube.com/watch?v=nbAqRwORsb0
 (SDR用、光学式マウス)

 December 6, 2016
 A Homemade SDR Frequency Controller Made From a PC Mouse
 http://www.rtl-sdr.com/a-homemade-sdr-frequency-controller-made-from-a-pc-mouse/
 (SDR用、光学式マウス)

 Ein "richtiger" VFO-Knopf fur SDR
 http://dxpraxis.de/zub.html
 (SDR用、光学式マウス)

  Apr 30, 2012
 Mando Dial para control de un SDR V2.0
 https://www.youtube.com/watch?v=jIo2-aQUU6o
 (SDR用、光学式マウス)

  Tuning knob for SDR#
  15 May 2016
  https://19max63.wordpress.com/2016/05/15/tuning-knob-for-sdr/
 (SDR用、光学式マウス)

 USB Knob
 26th Mar 2005
 https://forums.bit-tech.net/showthread.php?t=86561
 (汎用、光学式マウス)

 Homebrew USB Knob
 30th Mar 2005
 https://forums.bit-tech.net/showthread.php?t=86820
 (汎用、光学式マウス)

 Powerfake: DIY Griffin PowerMate tutorial
 Apr 3, 2009
 https://www.slashgear.com/powerfake-diy-griffin-powermate-tutorial-0340041/
 (汎用、ボール式マウス)

 THE POWERFAKE
 http://cdn.makezine.com/make/powerfake.pdf
 (汎用、ボール式マウス)

 2013年5月24日
 arduinoでロータリーエンコーダを使ってみる
 http://cranberrytree.blogspot.jp/2013/05/arduino.html
 (汎用、ボール式マウス)

 Simple DIY Volume Control Knob! by Kris S in arduino
 http://www.instructables.com/id/Digispark-Volume-Control/?ALLSTEPS
 (汎用、マウス利用なし)

 ナムコ・ボリュームコントローラ大改造
 2009/06/0408:16
 http://erwin1.blog64.fc2.com/blog-entry-16.html?sp
 (汎用、マウス利用なし)

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