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前回、モデムＩＣ「ＭＮ６１２７Ａ」を使用して、無線データ通信の実験をしたのですが、見事に失敗しました。
今回は、市販されている、データ通信用のＩＣを使ってみました。
データ通信用のＩＣは、いろいろなパーツショップで、各種、販売されているようです。
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| 受信ユニットと送信ユニット |
写真の左側が今回使用した受信ユニット、右側が送信ユニットです。
いろいろなパーツショップで、似たようなユニットが、各種、販売されています。
使用したものは、ストロベリーリナックスから購入したもので、送信ユニット、受信ユニット共、税込み単価５００円で、
多分、最も安いものです。
３１５ＭＨｚのＡＭ変調（ＡＳＫ）です。
普通のＡＭ変調は搬送波の振幅が変調信号によりアナログ的に変化しますが、ＡＳＫは変調データにより、搬送波がＯＮ又は
ＯＦＦの２値を取ります。
入力データがＨの時は搬送波が出ていますが、Ｌの時は搬送波が出ません。
他メーカーの、もう少し高価なユニットは基板にパターンアンテナが配置されていたりしますが、このユニットには無いよう
ですので、外部アンテナで感度を稼ぐ必要があると思います。
使い方に関する資料が付いていないので、手探りで使わなければなりません。
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| 送信機 |
ＰＩＣ１８Ｆを使うようになってから出番の少なくなったＰＩＣ１６Ｆの在庫を減らす為に、手持ちのＰＩＣ１６Ｆ８７６を使
しました。
電源電圧を４個のＶＲで分圧し、４ＣＨのアナログ電圧をＡＤ変換し、４桁のヘキサコードをキャラクタにしてＲＳ２３２Ｃで
出力し、送信ユニットの変調データにしています。
回路図には液晶表示器が接続されていますが、デバッグの時、ＡＤ変換値を確認するのに使うだけですので、実際には使い
ません。
送信機の回路図
単なる実験ですので、ケースはチョコレートの空き缶を使用しています。
ソフトウエアはＣＣＳＣコンパイラを使用しました。
実験してみようと思う人がいるかもしれないので、ソースをＵＰしました。（ＺＩＰ圧縮されています。）
液晶用のサブルーチンはメインのファイルにインクルードされるので、同一のフォルダに置いてください。
使用したＣＣＳＣコンパイラのバージョンが古いので、コンパイルエラーが出るかもしれません。
その時は修正するか、コンパイル済みのＨｅｘファイルを使ってください。
ファームウエアのダウンロード
ソフトウエアはＡＤ変換した４ＣＨのデータを１６進のキャラクタでＲＳ２３２Ｃに出力しているだけです。
ＲＳ２３２Ｃ出力が送信ユニットのデータ入力となります。
受信側が単純な受信バッファですので、表示中に次のデータが来ると困る為、送信後、若干のアイドル時間を置いてから
、次回の送信を行います。
この間、送信を止めると面倒な事が起こるので、アイドル中はＮＵＬＬコードを送信しています。（理由は後で説明）
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| 受信機 |
受信機もＰＩＣ１６Ｆ８７６を使用し、受信ユニットの出力をＲＳ２３２ＣのＲＸ端子に入力します。
受信機の回路図
受信割り込みで、受信バッファにキャラクタを積み込み、改行コードが来たらバッファの先端から順次、データを読み込んで
液晶に表示し、４ＣＨ分終了したら、バッファを初期化して、次のデータを待ちます。
この間に次ぎのデータが来ると困るので、送信側は、改行コードを送ってから、しばらくの間、ＮＵＬＬコードを送信して
います。
受信割り込みはＮＵＬＬコードが来たら、何もしないで抜けます。
ファームウエアのダウンロード
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| 受信表示 | 受信波形 |
左の写真は４ＣＨの受信データが液晶に表示されたものです。
実験ですので、電圧に変換せず、単に変換コードを表示しただけです。
１０ビットのＡＤ変換ですので、表示は００００〜０３ＦＦまでとなります。
右の写真は、上側が送信データの波形、下側が受信データの波形です。
僅かなタイムラグがありますが、同じ波形が再現されています。
屋外で３０ｍ程度の距離は届きましたが、間に障害物のある場合は厳しくなります。
隣の部屋程度なら届くかもしれません。（部屋の構造にもよります。）
最初、裸のユニバーサル基板に２０ｃｍ位のスズメッキ線をアンテナとして立てて実験しましたが、全く通信出来ません
でした。
金属ケース（チョコレートの空き缶ですが）に入れ、アンテナを付けたら、状況が大きく変わりました。
我々、素人には感動物ですが、アマチュア無線等で、通信機に親しんでいる人には常識的なことかもしれません。
このような、簡単なロッドアンテナでも、アンテナの威力は大きいです。
ただ、現状ではユニバーサル基板を使用し、送受信ユニットも、再利用を考え、ＩＣソケットに挿してあるので、ベストの状況
ではありません。
もう少し、改善される可能性は、あります。
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| 送信電波の無いときの受信データ（２ｍＳ／ＤＩＶ） |
ＡＳＫでは送信データの無いとき（データが長時間Ｌレベルでも同じ）搬送波が送られてきません。
この時、受信ユニットもデータを出力しなければ良いのですが、実際には、写真のようにランダムな波形が出力され
ています。
これが、ノイズに反応しているのか、搬送波の無い場合、自分自身で出すのか、資料が無いので、判りません。
ただし、このままでは、ＲＳ２３２Ｃで滅茶苦茶なキャラクタを受信し、液晶に意味不明の表示が、されてしまいます。
その為、アイドル時にＮＵＬＬデータを送り、搬送波が長時間、途切れる事が無いようにしています。
受信割り込みでは、ＮＵＬＬコードを受信しても、無視するようにしています。
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| 送信データＨ固定の受信データ（２０ｍＳ／ＤＩＶ） |
今度は逆に送信データをＨに固定してみました。
受信データはＨに固定されず、やはり、パルスが出ています。
しかし、送信電波の無いときに比べ、パルス幅は、かなり広くなっています。
送信ユニットに加えるデータをトランジスタ１石のインバータで反転してみました。
同時に、受信データもインバータで反転し、ＰＩＣのシリアル端子に加えて見ました。
今回のソフトでは、同じようにＡＤ変換値を表示出来ました。
（最大通信距離の比較等は、していませんが。）
我々のように、無線通信と、あまり、縁の無い物にはピント来ませんが、無許可で電波を出す場合、その電界強度が
厳しく、規制されているとのことです。
短時間の実験ですので、何も意識せずに、送信ユニットの出力をアンテナに乗せましたが、常時、使用する場合、
注意が必要です。
尚、受信側のアンテナを立派にするのは、問題無い様です。
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| プリアンプ |
もともと、この実験をした目的は温室内の温度データを仕事部屋で監視したいということでした。
見通しの良いところなら３０ｍ位、届くのですが、仕事部屋と温室間では、ぐっと条件が悪くなります。
距離は１５ｍ程度ですが、直線で結んだ中間に、さらに二部屋ほどあります。
試したところ、全くデータが送れません。
しかし、文字化けしたデータが時々更新されるので、気配はあるようです。
送信出力を上げる訳にはいかないので、受信側の感度を上げるしかありません。
そこで、受信用のプリアンプを付けてみました。
プリアンプの回路図
１チップの広帯域アンプを使ったので回路は簡単です。
ただ、低域ノイズで不安定にならないように入力側に１００ＭＨｚカットオフのハイパスフィルターを付けてあります。
フィルターソフトで定数を計算し、コイルは０．８ｍｍのスズメッキ線で作りました。
インダクタンスは既知のコンデンサーと共振させ、ディップメーターで周波数を測定して合わせ込みました。
巻き幅を変えてインダクタンスを調整しました。
プリアンプの効果はあり、ロッドアンテナの向きを最適な方向にセットすれば、受信できるようになりました。
ただ、結構シビアでＡＭラジオのようにラフには扱えません。
実用的なシステムにするには受信アンテナを工夫するか、感度の良い受信モジュールを使うしか無いと思います。
今後の課題にしたいと思います。