2019年04月21日

新型モデルにオシレーター基板を実装する

Hammond製ケースに基板の実装を始めた。

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予想通り、オーディオボードとMCUボードを繋ぐリボンケーブルの取り回しが難しい。

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サンプリングレートを切替えるデジタルスイッチを実装するために筐体側面の内側をザグっているが、手間が掛かり過ぎて量産には向かない方法なので、他のシンプルな実装方法を考えるべきだろう。

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今回は、TNC規格のコネクタを使ったアンテナを新調するが、コネクタの個体差によって固定が上手く行えないことが発覚している。

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対症療法としてコネクタのスリーヴをヤスリで削ってクリアランスを出しているが、また手間の掛かる案件が増えた。

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あと、圧入によりパーツが固定されたアングル中継コネクタの強度には問題があり、ハンダ付けもしくは溶接に拠る補強が必要だが、これも手間の掛かる案件。

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接合部がしっかりとしているので、SMAよりも安心感があるが、エクステンションとの接合が実質SMAなので、この部分に負荷がかかる可能性を忘れないようにしたい。

ピッチ側のアンテナ長は実際の運用を行いつつこれから調整していくことになる。アンテナの太さを変える等の方法を考えているところ。

基台を固定してしまったのは、シールドを展開する可能性を考えると少々早まった感がある。

左側のアンテナは例のごとく無理矢理フリーで手曲げを行っているが、そろそろジグを作って作業の効率化を図った方が良いだろう。

ボディー側の端子は何れもクリアランスを確保するためにスリーヴを削る必要がある。

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アングルの中継端子は、強度を確保するために圧入されているパーツをハンダによって固定しなければならない。

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カーヴは手曲げなので少々歪んでいる。

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半円部の直径はもう少し大きな方が良いかもしれない

オシレーター基板の電源電圧を設定するRの組み合わせがなかなか難しいのだが、1kと3.3k並列の組み合わせが一番近くなる。

アンテナの製作で手間が掛かるのはVolumeアンテナの曲げ加工で、エクステンションの製作は精度が求められる上に工程数が多い。 エクステンションの製作に必要な部材は、アルミ丸棒2個・12φの真鍮パイプ・GFRPの円柱1個とアングルあり・なしのTNC端子で、これらを組み合わせてPitchアンテナ用の基台を構築する。 

製作工程で難易度が高いのは、アルミ棒の扱いで、真鍮パイプに圧入した後、下孔を開けてユニファイねじのタップを切る必要がある。 この下穴の工作精度が出せない問題を解決する方法として、M5の中空スペーサーを流用する案を検討している。 スペーサーの内径5.3φは1/4-36のインチネジの下穴にはギリギリで合格。

SMAは強度が脆弱だが、アンテナ側にはギリギリでセーフかもしれない。

新規に導入したTNC規格のコネクタは、SMA程ではないにしても圧入パーツで構成されるアングル部品の強度は脆弱なので、半田による固定が必須。

ボディー側の取り付けはTNCに統一する。 例外はID-292版で、引き続きSMAを使っていくが、こちらも実験的にTNCを装備したものを試作する予定。

GFRP製のパーツにも同様に中心に穴を開けてタップを切る作業を行う。 現在、手曲げでRを造っているが、真鍮棒は硬すぎて指に負荷がかかってしまうので、専用のジグを製作したほうが良いだろう。

オシレーター基板を実装したところ。

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サンプリングレートを変更するデジタルスイッチの配線は未了だが、発振周波数のテストを行うことが出来る状態となった。

このモデルでは、10TurnのマルチターンVRを使用する。

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ポットの径が大きいので、実装時には基板とのクリアランスチェックを行わなければならない。

こちらは中型筐体版のテストベッド。 この段階では、VRTの配線が未了。

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中型筐体ではスペースを確保するために5TurnのマルチターンVRを使用しているが、価格と性能のバランスを考えた場合、10Turnのモデルを使用したほうが良さそうだ。

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オシレーターのチェックを行っているが、大基板の方に問題が発生。4基のうち、3基が動作せず、発振している1基もレベルが低く、インバータによる波形整形も行われてない。 

回路をチェックしても不審なポイントは見つからず、何をどう間違えたのか原因は不明。 何処かでテンプラハンダをやらかしている?

一方、小基板の方は全てのオシレーターの発振を確認出来ているのが不幸中の幸い。最悪の場合はコレを仮実装することになる。

唯一発振していたオシレーターの出力値が非常に低かったので、Transistorの不具合を疑ってチップを取り替えたところ、全てのオシレーターの発振を確認できた。

教科書に載るような綺麗なシェイプの発振。

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上がVolumeAntで下がPitchAntのオシレーター。

スペアナで波形を観測した。

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目論見通り、大凡370kHz/380kHzで発振している。

VRによって発生させられるドリフト値は8kHz程度。 オシレーター間の差分を調べたところ、低い方が約30kHz、高い方が約20kHz、アンテナ接続によって下方にドリフトしていることが判った。

これからアンテナの接続によって生じるドリフトを相殺するために、追加のCを取り付けていく。

Cの組み合わせは、高い方の周波数に150pF、低い方に220pFを追加することで、周波数のレンジを合わせ込めた。 過去の経験から、アンテナを接続することによって増加する容量は100pF程度と予想していたが、今回はそれよりも大きなドリフトが発生している。

大サイズ基板のチューンを行う。 Volume側はほぼ問題なく組み上がったが、Pitch側オシレーターの回路に重篤な配線間違いを発見、修正を行った。

回路設計時に配線のネーミングが重複してしまったことが原因のようだが、この基板には何かと失敗が多い。

修正後、動作を確認しているが、Demodulate時に変なヒゲが出る現象に悩まされる。 

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付け焼き刃で行った改修が原因かもしれないので、本格的に部品の再配置を行ったほうが良いかもしれない。

オシレーターの配線を引き回さずに部品の配置を直結する形に変更した結果、問題はほぼ解決できた。

中型筐体のオシレーターを調整する前にMCU基板に部品を実装しているが、基盤の仮組みをするとリボンケーブルの装着はちと辛い感触なので、量産機は丸ピンを使ってスペースを稼ぐことにした。

75mm規格の中型筐体用オシレーター基板のチューニングを完了。

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この基板でもPitch側に不具合が発生したが、原因はInverterのハンダブリッジという有りがちなものだった。

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80mm規格のオシレーター基板ではディテクター出力にヒゲが発生していたが、75mmでは安定した動作を確認できた。

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posted by Yasuski at 15:31| LaVoixski