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最近、１．５ＶのＤＣ／ＤＣコンバーターを試しています。
ラジオとしては以前作成したものの電源部のみ改造すれば済むのですが一旦作ったものを改造するよりラジオも新規に
製作した方が製作意欲が高まるので新規に製作しました。
ラジオとしては出来るだけ省エネを考慮すると同時に周波数変換に独自の方法を試してみました。
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１．５ＶのＤＣ／ＤＣコンバータを試す為に製作したラジオです。
電源電流はヒーターとＤＣ／ＤＣの電流の合計となり大きな値となります。
電池の持ちを考え、電池は単１電池を使って、ゆったりと作ることにしました。
さらに省エネを考え、ＳＦ管を使うことにしました。
最初、１Ｒ５−ＳＦ、１Ｓ５−ＳＦ、１Ｔ４−ＳＦの３球構成を考えたのですが１Ｔ４−ＳＦしか手に入りませんでした。
結果的に１Ｔ４−ＳＦを４本使う事になりました。
１Ｒ５は、それ自身にＡＧＣが掛けられるので中間周波段のＡＧＣを省く事が出来るのですが５極管コンバータにはＡＧＣが
掛けられないので中間周波段にＡＧＣを掛けたくなります。
レフレックスとＡＧＣを同時に中間周波段に加えた時のトラブルを経験しているので、レフレックスを止めて４球構成と
しました。
検波はシリコンショットキダイオードです。
セラミックコンデンサーは全て５０Ｖ耐圧ですので４８Ｖのツェナーダイオードを入れました。
周波数変換は局発に同調周波数を注入するような回路ですが今の所、良好に動作しています。
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。
逆に二次巻き線は２〜３倍に巻き直しています。（適当）
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。
回路図には書かれていませんが親側に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１０ｍｍ角のものを巻き直しました。
二次巻き線は０．０６ｍｍのＵＥＷを３０回、同調コイルはＧＮＤから中間タップまで３０回です。
ＧＮＤから巻き終わりまでの回数はインダクタンスを合わせ込んだので数えていません。
外側の可動コアを外した状態で１４０ＵＨ程度にしました。
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。
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コンバータは以前、「電池管ラジオＢ電源」の頁で説明した回路と基本的に同じです。
ただし、実際の使用に際し各種の保護回路が付加されています。
「電池管ラジオＢ電源」の頁ではノイズが強烈でラジオの電源としては使えないと書きましたが今回は寸法に余裕のある
ケースに収納するのでノイズ対策をして使用に耐えるものを作りました。
この回路の特徴は高い変換効率です。
１．２５Ｖ入力で８．２ＫΩ負荷の時、負荷電圧は４２Ｖ（負荷電流≒５ｍＡ）で単体では効率８５％に達します。
１．５Ｖ入力の時は負荷電圧５２Ｖとなり効率は、さらに上がります。
実際の回路では保護回路や電源表示のＬＥＤにより、若干、効率は下がりますが、それでも７５％はあると思います。
入力側は電池逆接続防止回路を付けました。
駆動用のＮＭＯＳは逆電圧が加わると寄生ダイオードが短絡する為です。
特に、調整中は電池ではなく、ＣＶＣＣ電源を使うので焦ると逆接続する可能性があります。
過電流は１Ａのヒューズで保護します。
出力側は無負荷にすると高電圧が発生するので定電圧ダイオードでクランプします。
出力を短絡したときの保護に定電流ダイオードを入れています。
短絡電流は１６ｍＡ程度でラジオに流れる最大電流の３倍程度にしてあります。
ぎりぎりの電流値にすると電圧降下が大きくなります。
短絡電流はヒーター電流の２５ｍＡより小さいので調整中にＡ電源とＢ電源を短絡した場合でもヒーター焼損を防ぎます。
回路はＰＩＣマイコンのＰＷＭユニットの相補出力でＭＯＳＦＥＴをドライブしています。
発振周波数は５０ＫＨｚでオンオフの切り換え時に短絡電流が流れないように休止時間を挿入しています。
ＰＩＣマイコンは電池１本では動作しないので補助電源により３．３Ｖに昇圧しています。
電池電圧を監視し、１Ｖ以下になったら電源表示灯を点滅します。
アルカリ電池の場合は使いきって構わないですがニッケル水素電池の時は過放電で電池を痛めるので、この時点で外して
充電します。
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） //
// 2018/03/15 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） //
// 2018/03/15 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 = 0xd3; //右詰め、Fosc/16, 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 radps1r5.c //
// （１．５Ｖ電源） //
// 2018/03/15 PIC12F1822 MikroC Ver4.60 //
///////////////////////////////////////////////
// CLOCK 8MHz
// 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;
OSCCON = 0x73; //内部 8MHz
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 0.5u = 20uS
CCPR1L = 20; //デューティー 20 x 0.5uS をセット
T2CON = 0x4; //T2 ON プリスケーラー無し
PWM1CON = 1; //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 < 955) ledf = ~ledf; //０．９５５Ｖ＋αで点滅
else ledf = 0xff; //それ以上で連続点灯
adf = 0;
}
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。
発振用のトランス（＃４３コア）、補助電源用のコア（１００ＵＨ：＃４３コア）、電源フィルタ（１０ｍＨ：＃７５コア）、
を使っています。
電源フィルタは０．２６ｍｍＵＥＷを４本パラにして巻いています。
上の写真はケースにしたトランスの空き箱です。
箱は内部に一重、外部に二重に銅テープを貼ってあります。
実装時には、さらに外側に絶縁テープを貼り、その上にアルミテープを貼りました。
発生するノイズは強烈ですので厳重にシールドします。
ＤＣ／ＤＣコンバータの電源供給口には簡単なコモンモードフィルタを付けました。
ＦＴ５０−＃４３とＦＴ−５０＃７２コアに電源ケーブルを各々２回巻いて直列にしたものです。
こんな簡単な物でも少しの効果はありました。
この部品は回路図には書かれていません。
 |
 |
|---|---|
| ラジオ外観 | ラジオ内部 |
ケースはホームセンターで３８０円で売られていたパーツケースです。
扉に貼られたアルミテープは空中伝搬ノイズを遮蔽するようで若干の効果があります。
私は調整中に周波数カウンタを常に接続して局発の周波数を監視しています。
調整が終了し、受信出来るようになったので周波数カウンタを外したところ感度が落ちてしまいました。
自作の周波数カウンタは測定端子のミノムシの中に１０ＰＦコンデンサーが入っていて入力容量は１０ＰＦです。
そこで回路の測定ポイントとＧＮＤ間に小容量のコンデンサーを接続したところ感度が復活しました。
ラジオの回路図ではＣ１６で現在は７ＰＦになっています。
この値が大きすぎると受信周波数範囲がずれてしまうようです。
このコンデンサーを追加し、さらに周波数カウンタを接続すると容量が大きすぎてしまうようです。
そこで、周波数カウンタの入力端子に１ＰＦのコンデンサーを直列に接続してみました。
発振出力が強いのか周波数カウンタの感度が良いのか問題なく周波数が計れました。
この値ではカウンタの着脱での影響はありません。
この回路で調整をやり直しました。
私には、ここら辺の理屈が解っていないので、少々、気持ちが悪いのですが、とにかく調整後は安定して動作しています。
電池の持ちがどのくらいか試してみました。
使用電池は単１が１本です。
新品の電池を使いたかったのですが使用中の電池が入っていたのでこれを使いました。
実際の時間は多少伸びるはずです。
開始時の電池電圧は無負荷で１．４３Ｖラジオのスイッチを入れると１．３７Ｖ程度になりました。
１日目８時間、２日目１６時間、３日目８時間になったところで６３９ＫＨｚの局の音が小さくなりました。
ラジオを手元に置けば、聞こえる程度です。
１４０４ＫＨｚの局は、まだ実用的な音量があります。
３０時間以上は使える事が判りました。