2019年5月 7日 (火)

DDS付きUSBオシロ(ISDS205B)で並列共振回路を測定

  DDS(Direct Digital Synthesizer)機能付きであれば、同調型ループアンテナの共振周波数が簡単に測定できるはずだと希望的観測をしてInstruStar ISDS205Bを買ったのですが、そう簡単ではありませんでした。

 ISDS205Bに付属していた"Sweeper"というソフトウエアは、指定された範囲で自動的に周波数掃引を行って、利得と位相をグラフ化してくれるようです。
 同調型ループアンテナをLC並列共振回路であると考えれば、共振点でインピーダンスが最大になるので、共振回路に流れる電流を観測すれば、共振周波数が判る筈です。

 取説に以下の配線図があったので、これを参考にしてテストしてみましたが、予想していて特性とは大きく異なっており、共振周波数の確認ができませんでした。

【ISDS205B Sweep wiring diagram】
("Sweeper"の取説から抜粋引用)
01isds205b-sweep-wiring-diagram

 共振回路の場合は、電源イン―ピダンスや電流/電圧変換用の抵抗の値の影響があると思われますが、この辺の設定を適当に(いい加減に)やったためかもしれません。

 何かを測定する場合には、基準になるものがないと、何を測定しているのか判らなくなってしまいます。

 以前、JJY用の共振型バーアンテナを購入したことがあるのですが、これであればある程度共振周波数が信頼できそうです。(下記参照)

    2018年8月19日 (日)
    JJY(60kHz)用バーアンテナを両周波数用/屋外用に改造
    http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2018/08/jjy60khz-f6a7.html

 

 ISDS205Bに付属していたソフト"Sweeper"の使い方はまだよく理解していないので、今回は単純にDDSの周波数掃引機能とオシロの表示機能のみを利用しました。

 仕掛けは以下の通りです。

                  ISDS205B
                
     ┏━━━━━━━ DDS出力端子(Zout=200Ω)
     ┃
   LC並列共振回路(2端子)
     ┃
     ┣━━━━━━━ CH1入力端子(Zin=1MΩ)
     ┃
電流/電圧変換用抵抗(400Ω)
     ┃
     ┗━━━━━━━ 接地(GND)
         

 

 なお、電流/電圧変換用抵抗は、DDSの出力インピーダンス(Zout=200Ω)に近そうなものをジャンク箱から拾ってきたので、この値で問題がないかどうかは判りません。

 とりあえず、上記の40/60kHz切り替え式のJJY用バーアンテナを測定してみました。
周波数掃引範囲は、20kHz~80kHzです。
 1回目の掃引は40kHz同調、2回目の掃引は60kHz同調です。

【DDS sweepパラメータ】
(画像の左クリックで拡大表示)
02dds-sweep

【JJY用(40/60kHz)バーアンテナの共振特性】
’画像の左クリックでGIFアニメーション開始)
03jjy4060khz

  1回目の掃引では40kHz付近で出力が低下し、2回目の掃引は60kHz付近で出力が低下しているので、大体予想したような特性になっています。


 次に、300φ88ターン(5.46mH)に1270pFのコンデンサを並列接続したWWVB用(?)ループアンテナを測定してみました。
 外付けコンデンサについては、以下の記事を参照願います。

  2019年5月 1日 (水)
  ループアンテナを60kHz同調型に改造しようとしましたが・・・
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/05/post-c479ce.html

 

【DDS sweep/oscilloパラメータ】
(画像の左クリックで拡大表示)
04dds-sweeposcillo

【60kH用ループアンテナの共振特性】
(画像の左クリックでGIFアニメーション開始)
05wwvb60khz
 CH1のみだと信号レベルが低下したときに、周波数が測定できなかったり、同期が外れたりするので、CH2をトリガチャンネルにして固定レベルの信号を供給しました。

  57kHz付近で出力が低くなっているので、共振はしているようです。
  しかしながら、ディップというよりも緩やかな窪みといった感じで、Qが非常に低いように思われます。
  60kHzのJJYを受信してみると、コンデンサを接続しても聴感的には差が感じられません。

 購入したバーアンテナの場合は共振特性が明確に表れますが、自作のループアンテナの場合はあまり効果はないようです。
 自作のループアンテナは比較的小さな枠に沢山のコイルを重ねて巻いたのでこれが関係しているのかもしれません。
 調べてみると、ワイヤを重ねて巻くとQが下がるようです。

 残念ながら、予定しているWWVB受信テストには役に立ちそうにないです。

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2019年5月 5日 (日)

USBオシロ(ISDS205B)操作手順メモ

 先日、DDS(Direct Digital Synthesizer)付きのUSBオシロ(InstruStar ISDS205B)を買いましたが、取説を読んでもまだ操作方法がよく判りません。

 以下のamazonのレビュー(2016-2017)を見ると、「取説の出来が悪くて読んでも使用方法が判らない」的なコメントがいくつかありました。

  Customer reviews
  Instrustar ISDS205B 5 in 1 Multifunctional PC USB Digital Virtual Oscilloscope + Spectrum Analyzer + Data   Recorder + DDS + Sweep 20M 48MS/s
  https://www.amazon.com/Instrustar-ISDS205B-Multifunctional-Oscilloscope-Spectrum/product-reviews/B019RJZXXI

 また、以下のaliexpressのレビュー(2016-2018)では全体的に高い評価ですが、OSC(DDS?)とFFTを同時に使用するとクラッシュするというような書き込みもあります。

  ISDS205B 5 IN 1 Multifunctional PC Based USB Digital Oscilloscop/Spectrum Analyzer/ DDS/Sweep/Data Recorder 20M 48MS/s
  https://www.aliexpress.com/i/32353150677.html

 

 InstruStarのサイトを見ると、ソフトウエアが最近アップデートされたようです。
 購入したISDS205Bに付属していたCDの英語版のソフトのバージョンは、V3.10.6.1だったのですが、最新版はV3.10.12.0 (2019.4.11)のようなので、割と頻繁に更新されているようです。

  Multi VirAnalyzer
  Equipment Support: the software supports our full range of oscilloscope hardware.
  System Support: Xp, Win7 (32), Win7 (64), Win8 (32), Win8 (64), Win10 (32), Win10 (64).
  Update Log: V3.10.12.0 (2019.4.11)
  http://english.instrustar.com/download_detail.asp?nid=1536


 最新版であれば、操作性や機能的な問題点が改善されているかもしれません。
 自分に関係ありそうな部分をメモ用に整理してみました。
 なお、使用PCはThinkPad X250(Windows 10 Pro, 64bit)です。

 

 最初の"Start Select"の画面で下記の5項目が表示されます。

  Oscilloscope/Spectrum Analyzer(Simplified)+DDS
  Oscilloscope/Spectrum Analyzer(Professional)+DDS
  Data Recorder
  Logic Analyzer
  Sweep

 使用頻度が高そうなのは、最初の二つですが"Simplified"と"Professional"の機能の差がよく判りません。
 とりあえず、"Simplified"を試してみました。

-----------------------------------------
[Simplifiedモード]

【波形測定】
  "Multi VirAnalyzer"
→ "Oscilloscope/Spectrum Analyzer(Simplified)+DDS"
→"Oscilloscope-Multi VirAnalyzer"の画面
→ 画面右下に"connected"と表示されていることを確認する。
   "not connected"と表示されている場合には、USBケーブルを挿し直すと、"connected"になる場合がある。
→ "Oscilloscope"のタブ
→ 画面左上の"Channel" →"CH1(CH2)"→"Open"
   または、
 画面右上の"CH1(CH2)"のラジオボタンをクリック。(ボタンが緑色になる)

[Oscilloscope表示例]
(CH1:較正端子直結、CH2:1000pF+10kΩの直列回路経由)
01oscilloscope

 


【スペクトル分析】
 "Oscilloscope-Multi VirAnalyzer"の画面
→"Spectrum Analyzer"のタブ → 画面左上の"Channel" →"FFT1(FFT2)" →"Open"
  または、
 画面右上の"Channel" →"FFT1(FFT2)"のラジオボタンをクリック。(ボタンが緑色になる)

[Spectrum Analyzer表示例(較正信号)]
(CH1:較正端子直結、CH2:1000pF+10kΩの直列回路経由)
02aspectrum-analyzer

[Spectrum Analyzer表示例(DDS出力)]
(FFT1=CH2:DDS 100Hz Square)
02bspectrum-analyzerdds

 


【リサージュ】
 "Oscilloscope-Multi VirAnalyzer"の画面
→"Lissajous"のタブ
→ 画面左上の"Channel" →”Display"にチェック
  または、
 画面右上の"Channel" →"Disp"のラジオボタンをクリック。(ボタンが緑色になる)

[Lissajous表示例(1:1)]GIF
(CH1:ISDS205B内蔵DDS出力、 CH2:LEADER LA-G120A出力)
画像を左クリックでアニメーション開始。
03lissajousgif

[Lissajous表示例(1:2)]
04lissajous

 デフォルトの設定で表示すると、アナログのCRTオシロよりもかなり粗い表示になります。
 データ長を設定できるようになっていますが、何に影響を与えるのかよく判りません。

 

【DDS】
 "Oscilloscope-Multi VirAnalyzer"の画面
→"画面上部の"DDS"のツールボタン
→パラメータ(波形、周波数など)設定
→"Output"にチェックを入れる。
   これでDDSの出力端子から信号が出ているはずなので、CH1のプローブをDDSの出力端子に接続してOscilloscope機能で確認する。
→画面右上の"CH1"のラジオボタンをクリック。
→波形と周波数が表示されるので、設定と一致しているかどうかっ確認する。     

[ISDS205B DDS出力例(880Hz)]
05isds205b-dds800hz


[ISDS205B DDS Sweep出力例(300~3000Hz)]

-----------------------------------------

 

 とりあえず基本的な操作については、なんとなく判ってきました。
  今のところ、Simplifiedモードで間に合いそうです。

 別ソフトとして"Sweeper"というのが用意されていますが、このソフトで共振周波数が測定できるのか、また、できるとしたらどのようにすればよいのかについて、もう少し調べてみたいと思います。
 

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2019年5月 4日 (土)

USBオシロ(ISDS205B)のソフトをWindows10タブレット(momo8w)にインストールしました

 先日購入したUSBオシロ(ISDS205B)の基本的機能については、ThinkPad X250(Windows 10)で動作を確認したのですが、メインのPCを測定器用のPCと兼用するのはあまり使い勝手がよくありません。
 手元に、旅行の時に位しか使用しない8インチの中華タブレットPloyer momow8(Android/Windows10)があったので、これにソフトを入れることにしました。
 momow8はかなり非力なマシンなので一寸心配ですが、とりあえずインストールしてみました。
 手順などは付属のCD-ROMに書いてあるので、これを参考にしました。

 以下、インストールの手順です。
 例によって、手抜きで写真のみです。
 なお、PC(タブレット)とISDS205Bを接続するのは、プログラムのインストールが完了した後です。

(01)momo8w システム
01momo8w-system-spec

(02)ISDS205B ソフトウエアインストール
02isds205b-software-install

(03)ISDS205B CD-ROM
03isds205b-cdrom

(04)Software User Guide
04software-user-guide

(05)English
03isds205b-cdrom

(06)Multi VirAnalyzer Setup Wizard_start
06multi-viranalyzer-setup-wizard_1

     ・
     ・       
     ・

(07)Multi VirAnalyzer Setup Wizard_end
07multi-viranalyzer-setup-wizard_2

(08)Dialog
08selection-dialog

(09)Oscilloscope Multi VirAnalyzer
09oscilloscope-multi-viranalyzer

(10)momo8w+ISDS205B 
10isds205b-setup

(11)ISDS205B USB Oscilloscope (表示例)

 表示画面が8インチの2CHオシロもどきになりました。

  今まで使っていた安いスタンドアローンのデジタルオシロは、処理速度が遅いためか、いかにも一旦メモリに書き込んで、次に読み出して表示するという感じで、アナログCRTオシロのようなリアルタイム表示はできませんでした。
 今回買ったオシロは、かなり応答速度が早いので、あまりストレスを感じずに済みそうです。

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2019年5月 2日 (木)

DDS付きUSBオシロ(INSTRUSTAR ISDS205B)を買いました

  ループアンテナにコンデンサを外付けして60kHz共振型に改造しようとしているのですが、手抜き工作のためか、期待したような共振特性がでません。
 というか、共振しているのかどうかもよくわかりません。
 周波数特性を実測すれば、不調の原因の判断がしやすいのですが、まともな測定器はとっても高いです。
 安くて簡単に共振回路の周波数特性を測定できる装置がないかと探してみたら、使えそうな以下のUSBオシロ(INSTRUSTAR ISDS205B)がありました。

  USBオシロスコープ 20M2ch48Msps DDS 205B
  http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-12601/

  取扱説明書
  http://akizukidenshi.com/download/ds/hiet/ISDS205_User_Guide.pdf

 取扱説明書によれば、ISDS205BはDDS(Direct Digital Synthesizer)の機能を備えており、このDSSはSWEEP(1Hz-20MHz/Sine)の機能を備えているようです。
 取扱説明書からは、詳細な動作はわかりませんが、オシロと掃引発振器の組み合わせということであれば、自動周波数特性測定機能があるはずです。(希望的願望です。)
 もし、自動周波数特性測定機能がなくても、掃引発振出力→共振回路→オシロのパスを作れば、周波数特性が直視できます。
 価格もそれほど高くないので、これを買うことにしました。
 連休中に使いたいので、秋葉原の秋月までまで買いに行ったのですが、残念ながら売り切れでした。
 しかたがないので、在庫があった別の店からネット通販で購入しました。

【INSTRUSTAR ISDS205B】
01isds205b_1
02isds205b_2
03isds205b_3
04isds205b_4
05isds205b_5
06isds205b_6

 

(以下の画像は左クリックで拡大表示、「x」で閉じる。)

【較正用基準信号(1kHz, 2Vpp)】
071khz-2vpp

 入力短絡時にもノイズが残っているのが一寸気になります。

 自動周波数特性測定機能があるかどうか、一寸心配でしたが、付属CDに含まれていたUser Guideを見てみると、"Sweeper"という資料があります。

【ISDS205B User Guide】
08isds205b-user-guide

 資料の中身を見てみると、指定した周波数範囲の周波数特性を表示することができるようです。

【ISDS205B Sweep wiring diagram】
("Sweeper"の取説から抜粋引用)
09isds205b-sweep-wiring-diagram

 外付け部品を使用せずにF特が直視できるのは便利なような気がします。。

 元々4端子回路の伝達特性を測定するためのものなので、共振アンテナのような2端子回路を測定できるものかどうか分りません。
 また、 DDSの出力インピーダンスは200Ωなので、共振型のループアンテナに直接接続するとQが低下するような気がします。
 しかしながら、少なくとも実際の共振周波数がどのあたりに存在しているのかを知るためのヒント位は得られるかもしれません。

 ということで、ThinkPad X250 (Windows 10 Pro, 64bit)にISDS205B用のソフトをインストールして実際に測定してみました。
 掃引周波数範囲は、30~90kHzです。

【自動周波数特性測定中】
10_1

【並列共振】
11

 利得の変化はなく、位相は56kHz付近で負方向にディップしています。


【直列共振】
12_1
 
 利得の変化はなく、位相は56kHz付近で正から負に変化しています。
 なお、最初は利得も位相も変化がなかったので、ISDS205Bの入力端子に400Ωの負荷を並列接続しました。

 測定方法がかなり怪しいので、この測定結果から何が判断できるのかはよく判りませんが、56kHz付近に共振点があると考えていいかもしれません。

 今回は、アンテナの測定方法やISDS205Bの使用方法を十分理解せずにやっつけ仕事で測定したので、次回はもう少し勉強して測定したいと思います。

 

 

 

 

 

 

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2018年8月13日 (月)

20kHz以上が表示可能なスペアナ・アプリ”UltraSound Detector”

  今日も朝から蝉がうるさいです。
 いかにも高調波を沢山含んでいるような耳障りな音です(感じ方には個人差があります)。
 夏休みで暇なので、どんな周波数成分を含んでいるのか調べてみました。

 予備知識がゼロで始めるのは効率が悪いので、ネットでざっと調べてみました。

 Wikipediaには、「発音筋は秒間2万回振動して発音を実現するとされる。」 としか書いてありません。20kHz?  出典は不明です。

  セミ - Wikipedia
  https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BB%E3%83%9F

  以下の資料の測定結果のグラフを見ると、3~10kHzのレベルが高いけれども、16kHzでそれ以上のレベルになっています。

  セミの鳴声(事務所内)の騒音レベル測定
  https://www.e-koubou.co.jp/sousin_archiives_109.html

 グラフの変化から想像する、もっと高い周波数まで伸びているような感じがしますが、測定範囲が20Hz~20kHzなので、これより高い周波数のデータはありません。

 以下の資料は、TCD-D10 ProIIF-780を使用した観測結果が書かれていました。

  Entomological Science (2013)
  Two new species of Cicadatra (Hemiptera: Cicadoidea) from Greece
  http://www.cicadasong.eu/files/article-31.pdf

 結論としては、5~17kHzということだったようです。
 なお、この資料では"F-780 (frequency response 22-50 kHz)"となっていますが、仕様では50Hz~18kHzとなっているので、別のもの? 特注品?
 もしオリジナルのままであれば、18kHz以上は拾えないような気がします。

 他の資料も見てみましたが、20kHz以上の例は見かけませんでした。

 当方は疑り深い性格なので、「本当なの?」ということで、もう少し調べてみました。

 以下の資料には、広帯域マイク(Ultramic 250:0~125 kHz)による測定例が記載されていました、

  High frequency components of the songs of two Cicadas (Hemiptera Cicadidae) from Sardinia (Italy) investigated by a low-cost USB microphone
  April 2015
  www.biodiversityjournal.com/pdf/6(1)_41-52.pdf

 結論だけ斜めに見た範囲では、測定した蝉が特殊なものであったのかどうかはわかりませんが、高調波は100kHz程度までかなりのレベルで存在するということのようです。

 それでは近所で鳴いている蝉はどうなの?ということでチェックしてみることにしました。
 当然まともな測定器などは無いので、スマホのアプリを探してみました。
 音声帯域(可聴周波数帯域)のスペアナアプリは色々ありますが、20kHz以上の周波数に対応するアプリはなかなかありません。

 色々探してみると、使えるかもしれないような下記のアプリがありました。

  UltraSound Detector - Google Play のアプリ
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.microcadsystems.serge.ultrasounddetector&hl=ja

 “synthetic telepathy"とか"ultrasonic weapons"とかいう怪しい言葉がでてきますが、説明によれば、25kHz程度まで表示できるようです。

 とりあえずインストールしてみました。(安全性は不明です)

【UltraSound Detector】
1ultrasound_detector_1

2ultrasound_detector_2

3ultrasound_detector_3

4ultrasound_detector_4



  アプリを走らせて、蝉の音をマイクで拾って表示させてみました。
 
 デフォルトの44100Hzのサンプリングレートでは周波数表示範囲が17.4~21.6kHzですが、48000Hzにすると17.1~23.4kHzに広がります。

【蝉の鳴き声のスペクトラム(表示範囲:17.1~23.4kHz)】
5ultrasound_detector_5


 蝉の種類はよく判りませんが、23kHz程度まで表示されています。。
 グラフをみる限りでは、入力音声信号系の周波数特性が超音波の領域まで伸びているように思えますが、A/D変換を伴うデジタル処理の場合には、サンプリング周期や折り返しの関係で、正常に表示されない場合があるので、にわかには信用できません。

 念のために、低周波発振器で20kHz付近の信号を発生させて、40kHz用超音波スピーカを無理やり直接駆動し、スピーカからの超音波をスマホのマイクに供給してチェックしてみました。
  なお、デジタル周波数カウンタの表示値は、レベルが不適切だったり、ノイズが混入したりしていると不正確な値を表示することがあるので、念のため2台で測定しました。

 実験環境は以下の通りです。
  低周波信号発生器:LEADER LAG-120A
    超音波スピーカ:UT1612 (40kHz用)
  周波数カウンタ:VICTOR VC2000, METEX-P10
  使用スマホ:SH-01F
  スペアナアプリ:UltraSound Detector
  スピーカとマイクとの距離:約3cm

【20kHz付近のUltraSound Detectorの表示変化】

 約17kHzと約24kHzの間で発振周波数を往復させてみましたが、特に折り返しなどの挙動不審なとことろはありませんでした。
 但し、24kHzを超えると正常に動作していない感じでした。
  サンプリング周波数が48000Hzである場合は、上限周波数は24kHzなので、理屈は合っています。

 スマホのマイク入力系の周波数特性は、可聴帯域ぎりぎりかと思っていたのですが、結構余裕があるのは意外でした。(将来の応用を見込んでいる?)

 一寸話は飛びますが、UltraSound Detectorには、超音波を検出したときにアラームを出したり、場所を特定したりする機能があるようなので、自分のスマホに勝手にアクセスされたくない人には、この種のアプリが必要になるかも・・・

  2018年06月28日 23時00分 ソフトウェア
  FacebookがTV広告で「人には聞こえない音」を流しスマホに秘密裏に周囲の音を録音させる可能性
  https://gigazine.net/news/20180628-facebook-phones-record-audio/

    United States Patent Application 20180167677
    BROADCAST CONTENT VIEW ANALYSIS BASED ON AMBIENT AUDIO RECORDING
    http://www.freepatentsonline.com/20180167677.pdf
    "the frequency of the audio feature is closer to 20 kHz"

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2017年3月19日 (日)

デコネイル用LEDでスマホのNFC磁界パターンをチェック

  半年以上前の話になりますが、以下の記事を見て一寸気になっていました。

  AKIBA PC Hotline!
  Suicaやスマホの装飾に? NFC通信時に発光するLEDモジュール
  2016年9月23日
  http://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/wakiba/find/1020857.html

  共立電子産業 プロダクツ事業所の公式blog
  2016年09月24日
  AKIBA PC Hotlineに掲載されました。
  http://blog.livedoor.jp/kyohritsu/archives/48515380.html
   「この製品電話着信時は無反応で、駅の自動改札やコンビニ での精算時などNFC通信時に点滅してくれます。」

 このLEDモジュール自体は、2014年に発売されたLumiDecoNail(ルミデコネイル)に使われていたもののようです。

  LumiDecoNail(ルミデコネイル) | スペシャルサイト | タカラトミーアーツ
  http://www.takaratomy-arts.co.jp/specials/lumideco/

  マイナビニュース
  光るネイルシールが登場 -LED内蔵でNFC電波をキャッチして光る!
  [2014/04/10]
  http://news.mynavi.jp/news/2014/04/10/238/

  AliExpress
  Free shipping !! LumiDecoNail / Ball manicure supplies / Nail Stickers Smart / NFC Nail / LED nail stickers
  https://www.aliexpress.com/store/product/Free-shipping-LumiDecoNail-Ball-manicure-supplies-Nail-Stickers-Smart-NFC-Nail-LED-nail-stickers/1019737_32236889361.html

  The Japan Times
  Apr 18, 2014
  LED nails light up when calling
  http://www.japantimes.co.jp/tag/lumideconail/

 NFC(13.56MHz)の磁界パターンチェック用に使えそうな感じです。

 構成部品から考えると一寸高いような気もしますが、このサイズで自作は無理なので、i以下の製品を買ってみることにしました。
  なお、ルミデコネイルで使用されていた純正の部品かどうかは判りません。

【NFC LEDネイルシール】
Lumideconail_1
 中国から送られてきました。

Lumideconail_2

Lumideconail_3

Lumideconail_4s

Lumideconail_5

Lumideconail_6s

Lumideconail_7


 12ターンx2(表裏)のプリントコイルとLEDは判りますが、4個の小さなチップ部品は何でしょうか?
 上の二つは取り付け方向を判別するためのマークがないので無極性で、下の二つはマークがあって互いに逆方向に取り付けられているので、極性があるようです。
 素人の想像ですが、上の二つが共振用のコンデンサで、下の二つが両波整流用のダイオードかも知れません、

 モジュールは5個入っていたので、約1cm間隔で1列に並べて透明プラスチック板に貼り付けて、ラインスキャナー風にスマホ(P-02E)の裏面をスキャンしてみました。

【NFC磁界パターンチェック中】

 無負荷のときは間歇的にポーリング信号が出力されています。
 手元にあったcash beeのICカードを接近させると、データ通信が連続的に行われるようです。

  背景で聞こえている音は、NFCの信号(13.56MHz)をPL-660(SSBモード)で受信しているときの音です。

 P-02Eの場合は、筐体の上半分で磁界が発生していますが、結構穴があるような感じです。

【長時間露光】(ISO 80, F3.0, 10s)
Nfc_pattern

 なお、P-02EはNFC対応であり、cash beeはNFC方式ですが、残念ながらP-02Eはcash beeに対応していないので、データは読めませんでした。

  cashbee電子マネー対応機種
  http://www.cashbee.jp/info_mobile.jsp

 日常生活においては、あまり役に立ちそうにありませんが、NFCの実験をするときに、実際に13.56MHzの信号が出力されているかどうかを確認する程度には使えるかもしれません。

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2016年6月25日 (土)

100円USBスイッチとセメント抵抗で簡易ダミーロードを作ってみました

 現在、momo8wにUSB Hub(ACASIS H027)を接続して、momo8wを充電しながらUSB Hubに挿したマウスやチューナをを使用していますが、USB充電用の電源の容量がかなり影響するようです。
 USB電源の容量が足りないと、充電ランプは点灯しているけれども、実際にはバッテリの容量が減り続けるという場合があります。
 今までの経験では、USB電源表示容量が1Aでは正常に充電できないけれども、2Aであれば充電できているようです。

 手元にはいくつかUSB電源でありますが、安く買ったものや身元不明なものもあります。
 実際の容量はどの程度あるのか確認するために、負荷をかけて電圧と電流を測ってみることにしました。

 USB電源用のダミーロードが市販されているようですが、買うまでもないであろうということで、ジャンク箱の中の部品を集めてでっち上げました。
 「なるべく手を抜いてそこそこの効果を」という方針なので、以前USB電流検出用に改造した100円USBスイッチの残骸を利用しました。
 5Vで1A流すには5Ωの抵抗が必要ですが、ぴったりの値の抵抗が無かったので、5W5.1ΩJのセメント抵抗を流用しました。
 抵抗値の精度は±5%なので、0.1Ωの差は多分無視できるでしょう。

0usb_dummy_load_1

0usb_dummy_load_2

0usb_dummy_load_3


 USBスイッチのジャック側の電源端子間に5.1Ωの抵抗のリード線を直接半田付けして1A流すという手抜きの工作です。
 2A流す場合には、別の5.1Ωの抵抗を蓑虫クリップでパラに接続しました。超手抜きです・・・

 100円ショップで買った200円のUSB電源(5V1A)を測って見ました。

【YS-P01】
1ysp01

2ysp01_0a

3ysp01_1a


 無負荷時は、5.09V 0.00Aですが、5.1Ωの負荷を掛けると4.35V 0.80Aとなりました。
 電圧降下が大きい割には電流が流れていません。定格の80%です。
 200円相当でしょうか? -20%は誤差というのには大きすぎるような気が・・・

 次に、手元にある一番容量が大きいUSB電源(5V3.1A)を測って見ました。

【PS-010】
4ps010

5ps010_0a

6ps010_1a

7ps010_2a

  なお、このUSB電源は、2.1Aと1.0Aの2ポート構成となっており、2.1Aポートを使用しました。
 無負荷時は5.17V 0.00A、5.1Ω負荷時は5.13V 0.95A、5.1Ω//5.1Ω負荷時は5.09V 1.77Aとなりました。
  こちらは、2Aには一寸足りないけれども、1Aではほぼ定格通りといった感じです。

 別のUSB電源(5V2A)も測って見ました。

【USBAC4PBK】
8usbac4pbk

9usbac4pbk_0a

10usbac4pbk_1a

11usbac4pbk_2a

 無負荷時は5.12V 0.00A、5.1Ω負荷時は5.13V 0.92A、5.1Ω//5.1Ω負荷時は4.98V 1.76Aとなりました。
  2.1Aポートとほぼ同じです。

 公称2Aというのは大体こんなものでしょうか? 

  もしかしたら、USBチェッカの誤差かも知れないので、他のUSBチェッカと比べてみました。

【各種USBチェッカ】
12usb_checkers

13usb_checker1

14usb_checker2

15usb_checker3



 2.1Aポートの5.1Ω//5.1Ω負荷時に、各USBチェッカの電流値は、1.82A, 1.84A, 1.91Aだったので、ばらつきは5%程度です。

  もともと抵抗値の誤差が±5%あるし、大電流では接触抵抗の影響が大きいので、測定結果は大まかな目安と考えたほうがいいかもしれません。

 

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2016年6月13日 (月)

アンテナアナライザ(AW07A)の可変周波数範囲を実測してみました

 アンテナアナライザ(AW07A/RA-07A)のネタが続きます。
 当方は疑り深い性格なので、仕様に書かれている周波数範囲は本当なの?と思ってしまいます。
 
 AW07Aのバンドを切り替えながら、ポテンショメータをぐるぐる回して実際の可変周波数範囲を確認してみました。
 本来は、AW07Aの出力の周波数を、別の周波数カウンタで測定した方がいいのかもしれませんが、面倒なのでAW07Aの周波数カウンタの表示を利用しました。
  なお、外部電源(AW07Aの表示は11.94V)を使用し、アンテナ端子にはダミーロードの代用品として50Ωのターミネータを接続しました。

 テストの結果は以下の通りです。
 取説の数値と比較してみました。 括弧内の数値が実測値です。
 なお、ポテンショメータの軸を右回りに回転させたときに、A~Fは周波数が低くなり、V,Uは周波数が高くなります。一寸気持ちが悪いですが、なにか設計上の理由があったのかもしれません。

  A: 1.5(1.5) - 2.7(2.8) MHz
  B: 2.5(2.5) - 4.8(5.0) MHz
  C: 4.6(5.1*) - 9.6(11.3) MHz
  D: 8.5(8.7*) - 18.7(19.6) MHz
  E: 17.3(16.8) - 39(37.4*) MHz
  F: 38.7(29.1) - 71(62.7*) MHz
  V: 85(101*) - 185(189) MHz
  U: 300(277) - 490(510) MHz

 実測値に*がついているものは、仕様よりも周波数範囲が狭いものです。
 なお、1台での測定なので、全体的な特性なのか個体差なのかはよく分かりません。
 C、D、Eバンドは誤差が小さいし、あまり使う周波数ではないので、それほど問題はありませんが、Fバンドの上限が62.7MHzなのは一寸困りました。
 仕様ではFバンドの上端周波数は71MHzになっていたので、アナログ行政防災無線の69MHz帯のアンテナを自作する時にAW07Aを利用する予定だったのですが、残念ながら目論見が外れてしまいました。
 Fバンドの周波数範囲は、仕様に比べて全体的に10MHz程度低くなっているので、どこかを弄ればどうにかなりそうな気がしますが、現時点ではそこまでの元気はありません。
 i-dio(約105MHz)用のアンテナの自作も考えているのですが、こちらはVバンドを使用すればぎりぎりセーフのようです。
 主目的の430MHzについては、今のところ問題がないので、しばらくはそのままの状態で遊んでみる予定です。

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2016年6月12日 (日)

アンテナアナライザ(AW07A)に外部電源(12V)を接続してみました

  先日、HF/VHF/UHFアンテナアナライザ(AW07A/RA-07A)を購入したのですが、電池の消耗が結構早いので、落ち着いて測定することができません。
 内部電源は単3X8なのですが、本数が多いしケースを分解する必要があるので交換が結構面倒です。
 屋外で作業する場合は電池動作が必要と思われますが、当方の場合はベランダで使用するだけなので、商用電源でもあまり問題はありません。

 ということで、外部電源を使用することにしました。
 アンテナアナライザの外部電源用のジャックの部分には"DC 10.8-12V"と印刷されています。
 DC12Vであれば、車載用電子機器を家庭内で使用する場合に一般的に使われる13.8VのDC電源が使えそうな気がしますが、これはNGのようです。
 amazonのレビューには以下のような書き込みがありました。

  SainSonic AW07A SWR HF VHF UHF Antenna Impedance Analyzer (VHF 80-190Mhz; UHF 350-490Mhz)
  https://www.amazon.co.uk/SainSonic-Impedance-Analyzer-80-190Mhz-350-490Mhz/dp/B00ICXKYZS
  "you can't use a typical 13.8v PSU to power it"
  "So you're maybe shoved into using alkalines or else find a PSU that only does 12v rather than the far more easily sourced 13.8v sources. "

  取説には以下のような注意書きがありました。

  AW07A Instruction Manual
  AW07A HF/VHF/UHF Antenna Analyzer V1.6
  https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/sain-amzn/28/28-020-708/28-020-708.pdf

  EXTERNAL POWER SUPPLY:(抜粋)
  "The AW07A can be used with external low voltage dc supplies. Voltage should not be lower than 10.8 volts, and preferably not higher than 12.5 volts."
  "NEVER APPLY MORE THAN 13 VOLTS"

 13Vを超えた電圧の供給は致命的な結果を招きそうな雰囲気です。
 ジャンク箱を探してみたら、DC12V 400mA、センタープラス、2.1mmプラグのACアダプタが出てきました。
 使えそうな感じがしますが、念のためにテスタで電圧を測ってみました。

【ACアダプタ(その1)】
Ac_adptora_1


 19V以上あります。
 無負荷の状態では、一般に仕様の電圧よりも高くなることが多いのですが、これは一寸ありえない数値です。
 デジタルテスタは時々とんでもない数字を出すことがあるので、確認のために別のテスタで測ってしましたが、やはり19V以上あります。
Ac_adptora_2


 メーカーが異なるテスタが同時に故障して同じような数字を表示する可能性は非常に低いので、ACアダプタの出力電圧が異常に高くなっていると考えてよいようです。
 型番から発売時期を調べてみると1989年となっていたので、25年以上経過しています。
 経年変化で部品が劣化していても不思議ではないかもしれません。
 ノーチェックで使っていたら悲惨なことになっていたかも・・・

 しかたがないので、更に探してみると、今度は12V 1.5A、センター不明(!)、2.1mmプラグのACアダプタが出てきました。

【ACアダプタ(その2)】
Ac_adptorb_1

Ac_adptorb_2

 極性の記号を見ると、センターは無接続で、外側電極が「+」と「ー」の両方に接続されています。
 こんな記号は初めて見ました。印刷ミス?
 実際に「+」と「ー」が短絡しているとは考えにくいので、電圧を測ってみました。
 念のため2台のテスタで同時に測定しました。

Ac_adptorb_3



 無負荷の状態で、12.06Vと12.00Vです。仕様通りの電圧が出ています。
 極性は幸いなことにセンタープラスでした。
 長時間測定しても変動は0.02V程度なので、"not higher than 12.5 volts"の条件は満たせそうです。
 負荷電流が流れると電圧が低下する可能性がありますが、安全サイドへの変化なので多分問題は無いでしょう。

 実際に使ってみました。
 念のために接続直前に再度電圧を確認しました。
Ac_adptorb_4


 また、参考のためにバッテリ動作時の電圧も確認しました。
Aw07a_battery_voltage


【外部電源で動作中のAW07A】
Ac_adptorb_5
 電圧は11.93Vと表示されています。
  指定範囲は"DC 10.8-12V"なので上限に近いですが、範囲内です。
 特に問題なく動作しているようです。

【AW07A 510MHz付近で発振中】
Ac_adptorb_6


 AW07Aからの信号をSDRアプリ(RF Analyzer)を入れたHyundai T7で受信してみました。

【RF AnalyzerでAW07Aの信号を表示】
Rf_analyzer_aw07a

 周波数はUHFの上限周波数(約510MHz)です。(ポテンショメータを右回りに回し切った状態)

 周波数の安定度がかなり悪いです。(写真赤エリア下側)
 念のためにバッテリに切り替えてみましたが、似たような状態でした。(写真赤エリア上側)

 とりあえず、これでバッテリの心配をせずにアンテナを測定できるようになりました。

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2016年6月 5日 (日)

500円八木アンテナのチェック用にアンテナアナライザ(AW07A/RA-07A)を買いました

 趣味で人工衛星からのビーコン信号(430MHz帯)を受信していますが、受信アンテナはJAMSATの500円八木アンテナです。
 

  JAMSAT:500円八木アンテンナ
  http://www.jamsat.or.jp/features/cheapyagi/

  Cheap Yagi Antennas for VHF/UHF - JAMSAT
  http://www.jamsat.or.jp/features/cheapyagi/uhf.html

  Controlled Impedance "Cheap" Antennas
  http://www.wa5vjb.com/yagi-pdf/cheapyagi.pdf

  AMSAT - Cheap and Easy Yagi Antennas
  http://www.amsat.org/amsat-new/information/faqs/crow/

  CheapYagi for 70cm
  http://www.amsat.org/amsat-new/information/faqs/crow/JulAug06AmsatJournal.pdf

  Finishing the Cheap and Easy Antennas
  http://www.amsat.org/amsat-new/information/faqs/crow/NovDec06AmsatJournal.pdf

 このアンテナは、寸法通りに作ればかなり再現性が高いようなのですが、どうも工作が苦手です。
 特に各エレメントが平行になりません。
 また、当方の場合は、移動運用に便利なように、BNCコネクタ(J)の端子を輻射エレメントに直接半田付けしているのですが、コネクタの端子のサイズの関係で給電点が少しずれてしまいます。
 SWRを測ってみると、430MHz帯付近には同調しているようですが、目的周波数(437MHz)付近の値があまり下がりません。
 無調整の場合でも一応衛星の信号は受信できますが、衛星のパスから判断して聞こえる筈なのに聞こえない場合はアンテナを疑ってしまいます。

 当方は以下のような接続でSWRを測定しています。
 
 トランシーバ用安定化電源(13.8V)→IC-23(144/430MHzトランシーバ)
→同軸ケーブル(RG-58/U) →BNC/M変換アダプタ→SWRメータ(SX-400)
→BNC/M変換アダプタ→同軸ケーブル(RG-58/U)   →アンテナ

Swrbefore


 今までアンテナを何回か作り直しましたが、そのたびにSWR測定のセッティングが必要であり結構面倒です。

 世の中にはアンテナアナライザという便利なものがあって、可変周波数の信号源を内蔵しているので、かなり測定が楽になりそうです。
 しかしながら、430MHで使えそうなものは結構なお値段がします。

 色々調べてみると、かなり安くて430MHで使えそうな「RA-07A 」という製品がありました。

サインソニック アマチュア無線用アンテナアナライザー SWRアナライザー HF VHF UHF  RA-07A

 商品の仕様は以下のようになっています。

  バンドレンジ:160m, 80m, 40m, 20/30m, 10/15m, 6m, 2m, 70cm
  RF 出力レベル: 2Vpp
  SWR レンジ: 1~9.9
  抵抗レンジ: 10~500ohm
  電圧: DC 10.8~12V
  バッテリー: 8*単3形電池(別売り)
  電力消費:<150mA(HF Bands, B/F Off), <165mA (VU Bands, B/L Off)

 
  英語マニュアル
  AW07A HF/VHF/UHF Antenna Analyzer V1.6
  https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/sain-amzn/28/28-020-708/28-020-708.pdf

 商品説明では「RA-07A」となっていますが、写真を見ると「AW07A」となっているのが一寸気になります。
 また、外観や仕様が「MFJ-266C」に似ているのも気になります。

  MFJ-266C
  http://www.mfjenterprises.com/Product.php?productid=MFJ-266C

    MFJ-266C HF/VHF/UHF Antenna Analyzer Instruction Manual
    http://www.mfjenterprises.com/Downloads/index.php?productid=MFJ-266C&filename=MFJ-266C.pdf&company=mfj

  こんなコメントもありました。

  eHam.net
  Reviews Summary for Feature Tech AW07A HF-VHF-UHF Antenna Analyzer
  http://www.eham.net/reviews/detail/8983
  "This is NOT the same as the MFJ 226,. and is basically a cheap knock off !..
I have BOTH and the MFJ is Far more stable, and the internal components are totally different.."(抜粋)

  ネットにAW07Aの別の(古い?)バージョンの取説がありましたが、内容が少し違うようです。

  AW07A Instruction Manual (2012)
    http://imgfunnel.com/AW07A_Latest_Manual.pdf

 他の国のamazonのレビューも見てみました。

  SainSonic RA-07A SWR HF VHF UHF Antenna Impedance Analyzer Meter
  http://www.amazon.com/SainSonic-RA-07A-Antenna-Impedance-Analyzer/dp/B00ICXKYZS/ref=pd_sim_sbs_23_1?ie=UTF8&dpID=41XkH0tLBsL&dpSrc=sims&preST=_AC_UL160_SR160%2C160_&refRID=1R4Q5253T7CS7PRE7339

  SainSonic AW07A SWR HF VHF UHF Antenna Impedance Analyzer (VHF 80-190Mhz; UHF 350-490Mhz)
  Customer Reviews
  http://www.amazon.co.uk/SainSonic-Impedance-Analyzer-80-190Mhz-350-490Mhz/product-reviews/B00ICXKYZS

 以下のレビューが写真つきでかなり詳しいです。

  Sunday, 18 January 2015
  Feature Tech AW07A Antenna Analyser - First impressions
  http://nerdsville.blogspot.jp/2015/01/feature-tech-aw07a-antenna-analyser.html

  以下のフォーラムの評価はかなり良いです。

   QRZ.COM
    AW07A HF-UHF antenna analyzer
    http://forums.qrz.com/index.php?threads/aw07a-hf-uhf-antenna-analyzer.279598/

 設計者と思われるBA5RW局からの"thank you!"コメントが付いていました。

  BA5RW Guest
  I am AW07A experiment designers, I'm glad to see your evaluation, thank you!
  BA5RW, Feb 6, 2011

 レビューを見ると評価がかなり分かれていますが、「問題はあるが安いから許す」的な感じが多いようです。

 気になる点はありますが、430MHzで使えて¥28,500(2016.6.5現在)という安さに惹かれて購入することにしました。

 以下、手抜きで写真中心です。

【AW07A(RA-07A)】
Aw07ara07a_1_2

Aw07ara07a_2

Aw07ara07a_3

Aw07ara07a_4

Aw07ara07a_5

Aw07ara07a_6

Aw07ara07a_7

Aw07ara07a_8

Aw07ara07a_9

Aw07ara07a_11


Aw07ara07a_12_unlockAw07ara07a_13_lock

          unlock                                 lock

【LCD表示部】
Aw07ara07a_14_startup_ba5rw

Aw07ara07a_15_initial_display


【75Ωのターミネータの直流抵抗を測定】
75terminator_1

75terminator_2

75terminator_3


【75Ωのターミネータを測定】
Aw07ara07a_16_75_ohm_2mhz

Aw07ara07a_17_75_ohm_142mhz

Aw07ara07a_18_75_ohm_348mhz

  ターミネータはダミーロードの代用品にはならない。
 当然かもしれませんが・・・


【53Ωのダミーロードを測定】
Aw07ara07a_19_53_ohm_3mhz

Aw07ara07a_19_53_ohm_141mhz

Aw07ara07a_20_53_ohm_348mhz

 VHF.UHFでのインピーダンスを考慮しないとHFでしか使えない。
 これも当然のことですが・・・

【周波数測定】
Aw07ara07a_21_frequency_counter_145
VC2000は3時間ウォームアップ。

【500円八木アンテナを測定】
500

Swrafter


Aw07ara07a_22_swr_10_440mhz

       AW07A     SX-400
MHz  SWR
425    2.4
426    2.3
427    2.2
428    2.2
429    2.1
430    2.1       1.30
431    2.0       1.20
432    1.9       1.18
433    1.9       1.18
434    1.8       1.21
435    1.7       1.25
436    1.6       1.28
437    1.5       1.28
438    1.3       1.28
439    1.1       1.18
440    1.0       1.08
441    1.2
442    1.4
443    1.7
444    1.8
445    2.0

  SWRの値自体は少し違いますが、440MHz付近でSWRが下がるという点では共通しています。
 共振点を3MHz程度下げる必要があるようです。
 送信用ではないので、あまり関係ないかもしれませんが・・・
 SX-400側のSWR変化の挙動が怪しいですが、理由はよくわかりません。

  折角アンテナを持ち出したので、ついでにHORYU4を受信してみました。
 最初の部分で...BW HORYU4 のモールスが聞こえます。

【HORYU4】

 短時間使っただけですが印象を少し・・・
 
 気にいった点
 ・類似機種と比べて安い。
 ・430MHzで使える。
 ・単体でSWRが測定できるのは便利。
 ・周波数を動かすたびにメータのフルスケールのキャリブレーションをする必要がないのは便利。
 ・周波数を動かしたときのSWRの変化がバーグラフで表示されるので、共振点を見つけ易い。
 (グリッドディップメータでタンク回路の共振点を探すような感じです。)

 気になった点
 ・ポテンショメータの軸が固くて回しにくい。
 ・ロック機構の操作性が悪い(壊しそう)。
 ・電池の消耗が激しい。
 ・アンテナ・アンテナ間空間結合で小出力送信機の周波数測定をする場合にはかなり両アンテナを接近させる必要がある。(但し過大入力厳禁)

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