測定器の自作                                             
ディップメーター 周波数カウンター FRMS LCRメーター  455k発信器
1.ディップメータ   
 高校生のころアマチュア無線を初めたころは、ラジオや色々な周波数帯の受信機や送受信機を作成していました。RF・IFコイルを作成し、周波数を合わせる為にトリオのディップメーターを使用していました。
現在は、ICを使用してわざわざLCによる同調回路などを作ることはないでしょうが、趣味として昔のスタイルでディスクリート回路による受信機を作るのも楽しみの1つではないでしょうか。
そこでディップメーターをまず作ることにしました。下の回路が、皆さんが作られている回路を参考に(ほとんどそのまま)書いてみたものです。

                                               2008/12/23改
 トランジスターは、MOS−FETの2SK241を使用し検波ダイオードは、1SS97を使用します。最近は、高周波の検波・MIX用ダイオードが少なくなってきており1SS16,1SS43,1SS99など少し購入しておくことにしました。
ディップメーターを作るときに手間がかかるのがコイルにあわせて周波数の目盛りを作成することです。これを解決するために内蔵させる周波数カウンターを作ることにしました。
表示により小型のバーニアダイアルを使用することが出来、微調が可能になります。バリコンも小型の物を探したところ160pFのものが見つかり採用することにしました。
たまたま、考えていたケースにぴったりの物を見つけました。タカチのMB−11で150×80×55mmの大きさです。 これで部品はほぼ揃えることが出来ましたので、周波数カウンター部を作ってからケースの大きさを考えてディップメーター部を作ろうと思います。(ある程度小型にしたい。)
【バリコン 【バーニアダイアル】
【ケース】 【メーター】
 DM内蔵・周波数カウンタ
   インターネットのXKPさんのホームページにぴったりのLED表示周波数カウンターが有りましたので使用させていただきます。入力は、1/1,1/8のプリスケーラ(TD71O4P)を使用しPIC16F84Aで処理を行います。
初めてPIC16F84Aを使うので戸惑いもありました。PIC12シリーズのメモリーはイニシャルFF
でしたが、この84は00となり、リードエラーが起きたと勘違いしてしまいました。手元にある2個とも同じなので、ネットで調べるとそれらしいことが書いてあるページを見つけ、ちょっと安心してイレーズを行いそして書き込みを行いました。 OK!!
発振子は、12.8MHzのVCXOを使用し、7セグLEDのBCDドライバは4511により6桁表示をさせ、数百kHzから200MHzぐらいの範囲が実用となります。
実際に作ってみないと最高周波数あたりは基板作りが下手だと誤差が大きくなるかも知れません。
【7セグLED】 【発振子】 【プリスケーラ・マイコン】
 まずは、カウンターの基板をXKPさんのを参考に作りました。BCDドライバの4511も同じ基板にのせています。また、プリスケーラの後のアンプを手持ちの2SK241(Y)に変更しています。
変更箇所だけ回路をアップします。他にLEDを3桁表示を使用した為ドットの表示駆動にデジトラを使用したドライブ回路を付け足しています。
高輝度のLEDで電流を絞ったたので全体の回路電流が35mA程度ですむようになりました。
        
 カウンターブロックの回路が完成したので特性を測ってみました。
会社にあったTabor Electronicsの50MHzファンクション/パルス・ジェネレータ8551を使用し、表示周波数をプロットしたものをグラフ化した物です。
低い周波数で誤差が出ているのは、すべて1/8のプリスケーラを通した測定だからです。
今は簡単にこのような測定器ができてしまうのでありがたいと思います。XKPさんに感謝します。
 周波数の可変範囲が狭く(2倍以下)なってしまったので、バリコンを容量の大きな可変範囲の大きな物に変更しました。(AM用の340pFの物,ミズホ通信(株))
上の波形は左が54MHzで右が36MHzの波形ですが、周波数が高くなると振幅が小さくなっています。
原因の1つは、バリコンの容量が少なくなるとトランジスタの容量との関係で帰還量が減ってしまうためにこのような傾向となり、場合によっては発振が停止してしまうこともあります。
*実験を進める中で、コイルを少し長い配線でつなげている事がいけなかったようです。2SK241は、内部がカスケード接続されている為ミラー効果が押さえられているので発振は安定に行われます。 
 最終に近づき、まずは2種類のコイルを作ることにしました。
トータル4種類のコイルを作って400KHz〜100MHzをカバーできたらと思っています。
 2.1MHz〜8.5MHzのコイルは、10φのアクリルの筒に0.2mmのエナメル線を94回ほど巻いたものです。
8.1MHz〜32.5MHzのコイルは、  0.6mmのポリウレタン線を19回ほど巻いたものです。もう少し巻いた方が良かったかもしれません。
2.1MHz〜8.5MHz 8.1MHz〜32.5MHz 2008年12月27日 完成!
2.周波数カウンター UP
  周波数カウンターの方式
1.レシプロカル方式
   周期を測定してその逆数(f=1/T)を表示します。
入力信号をゲートタイムにして測定する方式で、低い周波数(周期)の測定ではダイレクト方式と比べて時間をかけずに測定が可能です。
2.ダイレクト方式
   一定時間入力信号をカウントして測定する方式。 高周波では、分解能の問題がなく単純な回路で実現できます。
 周波数カウンターの用途を考えると高周波領域がメインとなるので、まずはダイレクト方式のものを作る事にしま した。
ネットでは色々な製作例を見ることができますが、JF3HZBさんのホームページで見つけた周波数カウンターの部品を手に入れることができたので製作してみます。
興味をもたれて作成したい方は、回路図及びマイコンのソフトをホームページより入手してください。
 この回路は外部で周期測定のクロックを作りレンジ切替を】行うため蛇の目基板で作るのは結構難しい。
そこでもう一つ目にとまったXKPさんのホームページに載っている本格的周波数カウンターを作る事にしました。
遅延など問題になる部分がマイコン内部処理となっているため比較的基板を作るのが楽だと思います。
  主要部品

【TC9198F】
TC9198 
   この周波数カウンターを作るために必要なProgrammable Counterです。
DIPタイプを入手できなかったのでSOPタイプを変換基板(SOP28pin)を使用して使います。
XKPさんのものには必要ありません。
   
PIC16F84・PIC16F88
   メインとなるマイコンでこの手のクラスで液晶表示をコントロールまでさせます。
 
MB506・TD7104P
   入力部に必要となるプリスケーラです。
昔は、ラジオや無線機などの周波数表示用に使われていましたが今ではほとんど需要がなく市場在庫のみの供給となっています。
  RFアンプ                                                '12/7/2 UP
    FETにより高周波(RF)アンプを作るとまずは、左のような回路を構成します。この場合、FETのIdssが2〜3mAの素子を選ぶことになりますが、この特性はバラツキが大きく一般的に2〜3ランクに選別されて販売されています。
2SK241の場合は、O: 1.5〜3.5 mA, Y: 3.0〜7.0 mA, GR: 6.0〜14.0mAの3つにランク分けされています。Oランクを使用すれば何の問題もありませんが、手に入りやすいのがYランクです。
周波数カウンターの周期計測の入力アンプなどに使用するのであれば、バイアスが深くて片側の波形がつぶれても問題ありませんが、大きすぎるのは問題が出てくるかもしれません。
一応、選別して4mA程度の物を選ぶと良いと思います。
   
3.FRMS UP
 JF3HZBさんのホームページを見ていて面白い測定器を見つけました。FRMSは、以前では考えられない装置を低価格で実現しています。
  主要部品と回路変更点

【秋月のDDSキット】 
 DDSの出力回路を下の方式に変更するように検討することにしています。
DDSの出力インピーダンスが50Ωなので反転アンプでもそれほど問題は無いと判断しています。
回路を換えることにより時定数を1つ減らすことができます。 また周波数特性をもう少し下まで伸ばすようにしています。
入力ログアンプ側の定数も少し下にのばすようにしています。
 2009年1月14日
   左が製作途中の回路基板です。
10年ほど前から汎用基板を使用して作るように なりました。
1つしか作らないのでわざわざ基板をエッチングする必要はないと思うからです。
今のところ、それによる性能劣化など問題は起きていません。
来週には火を入れて確認できる予定です。
 2009年1月18日
  出力アンプの回路を変更して作った物の特性は、上のようになりました。とりあえずこれで受信機の水晶フィルターを作製して性能を確認することができます。
今後じっくり定数の見直しも行って行こうと思います。(とりあえずケース入れて完成です。) 
  2009年1月21日
    
   
 

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