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今回も１．５ＶのＤＣ／ＤＣコンバーターを試しています。
ラジオとしては周波数変換に１Ｒ５を使ったオーソドックスなものです。
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１Ｒ５は優秀な周波数変換管で入手も比較的容易です。
前回、５極管コンバータを試した時は試行錯誤の末、やっと性能が出るようになったのですが、今回は一発で動作しました。
１Ｒ５はＡＧＣが掛けられるので、中間周波段のＡＧＣを止めました。
中間周波段にレフレックスとＡＧＣの両方を加えるとトラブルが多いのですが今回はＡＧＣが無いのでレフレックスに
しました。
１Ｒ５－ＳＦが入手出来ればヒーター電流の合計が７５ｍＡで済むのですが前回の４球構成と同じ１００ｍＡです。
低周波増幅は前回と同じで出力管を使用していないため大音量は出せませんが実用上、十分な音量で聞く事が出来ます。
バーアンテナ
ラジオ少年より購入したものですがバリコンとの同調周波数の関係で少し巻き戻しています。
二次巻き線は取り除きました。
バリコン
これもラジオ少年から購入した親子バリコンです。
親側に１０ＰＦ、子側に３ＰＦのコンデンサーをパラに入れています。
周波数の可変範囲が少し広すぎた為です。
ＯＳＣコイル
市販のトランジスタ用１０ｍｍ角のものを使用しました。
同調コイルだけ、少し巻き数を減らしました。
市販のコイルは二次巻き線の上に同調コイルが巻かれているので改造は簡単です。
二次巻き線と同調コイルの電位差が小さくなるような回路にしています。
ＩＦＴ
これも市販の１０ｍｍ角のもので、無改造です。
二次巻き線を使っていないのでコアの色は何でも良いと思いますが二次巻き線を使う場合は黒色コアのものを購入するのが
良いと思います。
真空管のＩＦＴよりインピーダンスは低いと思いますが共振すればインピーダンスは上がるので何とか使えます。
低周波チョーク
ラジオ少年のＢＴ－ＣＨ－９です。
ＳＴ－３０より大きいですが安価です。
出力トランス
ラジオ少年のＢＴ－ＯＵＴ－１Ｓです。
シャーシ
１ｍｍアルミ板を加工しました。
補強とケースへの固定に１０×１０×１．２ｍｍのアルミアングルを組み合わせています。
ケース
ホームセンターで売られているパーツケースです。
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ＤＣ／ＤＣコンバータは前回の回路と基本的に同じです。
ただし、手持ち部品の関係で若干の変更があります。
発振トランスはトロイダルコアコアからＥＩ－１６コアに変更しました。
ＦＴ－５０コアに何百回も巻くのは重労働で、トランスの製作に半日掛かります。
ＥＩコアなら１時間位で完成します。
ＤＣ／ＤＣコンバータ自体の効率は８５％位ですが回路図では保護回路や電源表示ＬＥＤが付加されているので
８０％程度です。
ＣＰＵのクロック周波数は４ＭＨｚ、発振周波数２５ＫＨｚと各々、前回の１／２にしましたが大きな効果はなく、結局、
厳重なシールドで対処しました。
今回、電池電圧が高い時はデューティーを少し下げて出力電圧を調整しています。
出力電圧を監視している訳では無いので定電圧電源ではありません。
今回の電源も電池電圧低下を監視しています。
予定では１Ｖ以下で動作するはずでしたが実際には１．０９Ｖで動作しています。
原因を調べて直したいところですが、よくデバッグしないうちに厳重にシールドしてしまいました。
シールドは何重にも行っているので、やり直しには時間とコストがかさみます。
電圧低下の時に行う事は電源表示灯の点滅だけで、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作には影響しません。
ニッケル水素電池を使った場合は、これくらいの電圧の方が親切かもしれません。
アルカリ電池の時は無視して使い続ければ良いです。
もう一つ、デューティーの調整ポイントが少し、ずれる可能性があります。
こちらは電池電圧を可変して（ＣＶＣＣ電源を使って）ドレイン波形をオシロで確認し、特に違和感を感じませんでした。
従って、このままにします。
ＣＰＵはＰＩＣ１２Ｆ１８２２でコンパイラはＭｉｋｒｏＣです。
ＣＰＵは内蔵ハードウエアにデータを書き込んでスタートさせた後は電池電圧の監視のみを行います。
約１秒間に３２回、電池電圧の計測を行い、３２回の平均値が１Ｖ以下の時は電源表示灯を点滅させます。
///////////////////////////////////////////////
// 電池管ラジオＢ電源 global.h //
// （１．５Ｖ電源Ⅱ） //
// 2018/04/12 PIC12F1822 MikroC Ver4.60 //
///////////////////////////////////////////////
#ifndef _GLOBAL_H
#define _GLOBAL_H
///// 型の短縮名称
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned long ulong;
///// A/d
typedef union{
int adw;
char adb[2];
}ADDATA;
extern ADDATA addata;
extern int btvb;
extern uchar adf;
extern void ad_init(void);
extern void bt_volt(void);
#endif
///////////////////////////////////////////////
// 電池管ラジオＢ電源 adconv.c //
// （１．５Ｖ電源Ⅱ） //
// 2018/04/12 PIC12F1822 MikroC Ver4.60 //
///////////////////////////////////////////////
#include "global.h"
ADDATA addata;
int btvb; //電池電圧
uchar ad_cnt; //ＡＤ変換回数
uchar adf; //ＡＤ完了
uint adbuffb; //演算バッファ
void ad_init(void){
ad_cnt = 0;
adf = 0;
adbuffb = 0;
ANSELA = 0x1; //AN0
FVRCON = 0x82; //A/D REFF = 2.048
ADCON1 = 0x93; //右詰め、Fosc/8, FVR
}
int ad_conv(uchar ch){
ADCON0 = ch << 2; //ch set
ADCON0.ADON = 1; //A/D使用
Delay_ms(1);
ADCON0.GO = 1; //A/D START
while(ADCON0.GO);
addata.adb[0] = ADRESL;
addata.adb[1] = ADRESH;
return addata.adw;
}
void bt_volt(void){
adbuffb += ad_conv(0);
ad_cnt++;
if(ad_cnt == 32){ //32回の平均
btvb = 2 * (adbuffb >> 5); //2mVx分圧比/32
adbuffb = 0;
ad_cnt = 0;
adf = 1;
}
}
///////////////////////////////////////////////
// 電池管ラジオＢ電源 radp1r52.c //
// （１．５Ｖ電源Ⅱ） //
// 2018/04/12 PIC12F1822 MikroC Ver4.60 //
///////////////////////////////////////////////
// CLOCK 4MHz
// Oscillator INTOSC, Watchdog controlled by SWDTEN bit, Power-up Timer ON,
// MCLR Pin OFF, Code Protection OFF, Data Protection OFF,
// Brown-out Reset ON, Clock Out OFF, Int/Ext Switchover OFF,
// Fail-safe Clock Monitor OFF, F-Memory Self W-protection OFF, Pll OFF
// Stack Of/Uf Reset ON, Brown-out Reset 2.5V, Debug OFF, LVP OFF
#include "global.h"
void main(){
uchar ledf = 0;
uint _delay = 1;
OSCCON = 0x6b; //内部 4MHz
OPTION_REG = 0xf; //タイマー０関連ダミー
APFCON = 0x3; //ALTERNATE CCP
LATA = 0x0; //出力 OFF
TRISA = 0x9; //RA0,RA3入力
WPUA = 0; //プルアップしない
WDTCON = 0xf; //ウオッチドッグ128mS
ad_init(); //AD init
asm CLRWDT; //WDT CLR
CCP1CON = 0x8c; //PWM ACTIVE H
PR2 = 39; //サイクルタイム(39+1) x 1u = 40uS
CCPR1L = 20; //デューティー 20 x 1uS をセット
T2CON = 0x4; //T2 ON プリスケーラー無し
PWM1CON = _delay; //ディレーをセット
while(1){
asm CLRWDT; //WDT CLR
bt_volt(); //電池電圧計測
if(adf){
if(btvb < 1000) ledf = ~ledf; //１Ｖ以下で点滅
else ledf = 0xff; //それ以上で連続点灯
adf = 0;
}
if(btvb < 1250) _delay = 1; //デューティーの調整
else if(btvb < 1600){
_delay = btvb - 1250;
_delay = _delay / 40;
_delay += 1;
}
else _delay = 20; //出力停止
PWM1CON = _delay; //ディレーをセット
if(ledf) LATA.B2 = 1; //ＬＥＤ ＯＮ
else LATA.B2 = 0; //ＬＥＤ ＯＦＦ
Delay_ms(20);
}
}
写真は製作したＤＣ／ＤＣコンバータです。
大きなコア（ＦＴ－８２＃７５）は入力側のコモンモードフィルタです。
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|---|---|---|
| シャーシ | ラジオ外観 | ラジオ内部 |
地元のローカル局３局（６３９ＫＨｚ、８８２ＫＨｚ、１４０４ＫＨｚ）が実用上、十分な音量で受信出来ます。
電池は単１電池１本で１．５Ｖの時２８５ｍＡ、１．２５Ｖの時２３０ｍＡ流れます。
電池電圧０．９Ｖまで動作しますがスピーカーで聞けるのは１Ｖ程度までです。
連続動作時間は３０～４０時間位と思われます。
ＤＣ／ＤＣコンバータのノイズは１４０４ＫＨｚの時スピーカーに耳を近づければ微かに聞こえますが、問題にならない
レベルです。
６３９ＫＨｚ、８８２ＫＨｚではノイズは判りません。
ＤＣ／ＤＣコンバータ自体は強烈なノイズを発生していますが、厳重なシールド等の対策でノイズは抑えられています。
僅かに使用した単１電池（無負荷：１．４６Ｖ、動作電圧：１．４１Ｖ）を使用しました。
１日目１４時間、２日目１４時間、３日目５時間使用したところ音が小さくなりました。
まだ静かな室内なら内容が聞き取れます。
電池電圧は１Ｖ程度です。
３０時間以上、使用可能である事が確認出来ました。
今度は５極管コンバータを使った３球レフレックススーパーです。
使用球は入手が比較的楽で安価な１Ｔ４が３本です。
予備球の確保が楽になると思います。
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図の５極管コンバータはサブミニチュア管の５６７８や６０８８でも試していますが問題なく動作しています。
ただ、周波数変換専用の１Ｒ５や１Ｖ６に比べたら若干、神経質です。
図でＣ１０の２５ｐＦは値が小さいと低い周波数で発振が止まります。
ただ、発振が強すぎても駄目で最適値があります。
また、Ｃ３の１０ｐＦは無いと感度が大きく落ちます。
これも、最適値があるようです。
このことは、回路を試作していた時に偶然発見したもので理由は解りません。
その時、入力容量１０ｐＦの周波数カウンタを接続すると感度が上がり、外すと感度が下がりました。
ここに１０ｐＦのコンデンサーを付けると今度は周波数カウンタの入力容量が邪魔になります。
そこでカウンタには２ｐＦの直列コンデンサーを入れて影響を少なくしています。
１．５Ｖ回路には多量の電解コンデンサーが入っていますがＤＣ－ＤＣコンバータの回路経由のノイズを吸収するためです。
５極管コンバータにＡＧＣを掛けると動作が不安定になるというので中間周波増幅段にのみ掛けています。
中間周波数増幅段にはレフレックスの音声周波数も加わるので異常発振し易く注意が必要です。
出力は電圧増幅管ですので大きな音は出ませんが室内で聞くには十分な音量が得られます。
電池は当初、単１電池１本でしたが、電池のコストを下げる為、ニッケル水素エネループ単３電池２本に変更しています。
間欠使用で１２～１３時間程度です。
バーアンテナ
１０φ×２０ｍｍのフェライト棒にリッツ線を巻きました。
ディップメーターで共振周波数を合わせ込んだ為、巻き数は数えていません。
二次巻き線はもう少し巻きたかったのですが、最初作成した巻き枠の寸法が足りませんでした。
バリコン
ラジオ少年で購入した２９０ｐＦ＋１２０ｐＦの親子バリコンです。
ＯＳＣコイル
トランジスタラジオ用１０ｍｍ角のＯＳＣコイルを改造します。
元の巻き線を全て取り除きます。
まず二次巻き線を０．０６ｍｍウレタン線で３０回巻きます。
上にカプトンテープを１回巻きます。
この上に一次巻き線を同じ方向に巻きます。
巻き始めから３０回の所にタップを出します。
さらに巻いて全体のインダクタンスを１４０ｕＨ程度にします。（外側のコアを外した状態で）
二次巻き線の巻き終わりをＢ＋、一次巻き線の巻き始めをＧＮＤにに接続します。
ＩＦＴ
市販のトランジスタラジオ用１０ｍｍ角のＩＦＴを無改造で使用します。
二次巻き線を使用していないのでコアの色は黄、白、黒のどれでも構いません。
低周波チョーク
ラジオ少年のＢＴ－ＣＨ－９を使いました。
出力トランス
ラジオ少年のＢＴ－ＯＵＴ－１Ｈ（２０ＫΩ：８Ω）を使用しました。
前回はＰＷＭ制御のコンバータを使い高い効率が得られました。
しかし、空中伝搬ノイズを取るのが面倒で製作が大変でした。
今回はロイヤーの回路を使ったので製作が簡単で小型に出来ます。
ただし効率は悪くなります。
この回路の負荷として９．９３ＫΩの抵抗を接続し、入力に１．５Ｖを接続したときの入力電流は１９０ｍＡで負荷に４４．５Ｖ
の電圧が発生するので効率は７０％になります。
尚、ＰＷＭ制御では８５％でした。
回路には負荷を解放したときの過電圧防止と負荷を短絡したときの電流制限回路が組み込まれています。
電流制限回路はヒーター焼損の保護にもなりますが負荷（ラジオ側）Ｂ電圧に大容量のコンデンサーを接続すると台無しに
なります。
コンデンサーの短絡電流は瞬間的には、かなり大きくなります。
Ｂ電源には必要以上の容量を接続しないことです。
Ｂ電源に入れたコンデンサーの電荷は電源オフでも逃げ場が無く、回路補修の時、この電荷でヒーターを焼損する場合が
あります。
対策としてコンデンサーとパラに１ＭΩ程度の放電抵抗を入れます。
ロイヤーの回路は空中伝搬ノイズは小さいのですが配線経由のノイズが取りにくく、Ａ電源には大容量の外付けコンデンサーを
入れています。
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|---|---|---|
| ＤＣ－ＤＣコンバータ | ラジオ外観 | ラジオ内部 |
地元のローカル局３局（６３９ＫＨｚ、８８２ＫＨｚ、１４０４ＫＨｚ）が実用上、十分な音量で受信出来ます。
電池は単１電池１本で１．５Ｖの時３２０ｍＡ、１．２５Ｖの時２６５ｍＡ流れます。
電池電圧０．９Ｖ程度まで動作しますがスピーカーで聞けるのは１Ｖ程度までです。
動作時間は間欠使用で１２時間位と思われます。
ＤＣ－ＤＣコンバータのノイズは聞こえませんが、コアの機械的な振動音が僅かに聞こえます。
受信には殆ど影響しないし対策は困難ですので、そのままにします。
調整中にＡ電源が短絡する事故が発生しました。
調べると１Ｔ４の１本の７番ピンと１，５番ピンが短絡していました。
以前、不注意でヒーターを溶断したことが２回程ありました。
当然ヒーターピンはＧＮＤに対して開放状態となりました。
今回はヒーターピンが短絡状態で特に操作上のミスは無く、真空管自体の問題と思われます。
バーアンテナは巻き枠の寸法が小さかったので二次巻き線が十分に巻けていませんでした。
今回、巻き枠の寸法を大きくして全体を巻き直しました。
インダクタンスと同調周波数で合わせ込んだので巻き数は記録していません。
同調巻き線は７０回程度、二次巻き線は半分の３５回程度と思われます。
回路図でＣ１０を２５ｐＦ→１８ｐＦにＲ２を２７０ＫΩ→１００ＫΩに変更しています。
バーアンテナの作り直しで電池電圧低下時の感度が若干、上がりました。