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2010年3月28日日曜日

【AVR】HIDaspx_Writer(2)

【HIDaspx Writer】
 前のBlogの続きである。Egg-Writerを使ってファームウエアを書込んだATtiny2313を使い【HIDaspx】と言う名前のプログラム・ライタを作った。 なお、回路図と部品レイアウトはEgg-Writerを作る際にダウンロードした説明書:HIDaspx.pdfに詳しく書いてある。そちらを参照のこと。(参考:HIDaspx情報へのリンク→こちらから)

 混乱しやすいので、おさらいしておこう。 AVRマイコンのプログラムはパソコン(PC)を使って開発する。 開発したプログラムは目的のAVRマイコンのメモリに書き込む(転送する)必要がある。そのための書込器がこの写真の【HIDaspx】である。
 また、書込む際にパソコンには「書込用ソフトウエア」が必要で、そのソフトウエアには『hidspx』と言うのを使う。 BASCOM-AVRで自作したマイコン用のプログラムは:BASCOM→『hidspx』→【HIDaspx】→AVRマイコン・・・と言う経路で送られ、AVRマイコン内部にあるプログラム・メモリ(Flashメモリ)に書き込まれる。

 ここで作った【HIDaspx】は、パソコンPCとAVRマイコン基板の間をUSBインターフェース経由でプログラム転送の仲立ちをするためのハードウエア(装置・基板)である。 そのハードウエアのことをプログラム書込器(プログラム・ライタ)と呼んでいる。
 このプログラム書込器はマイコンを使って製作している。その書込器を作るためのマイコンにも当然プログラムが必要だ。 そのプログラムは「ファームウエア」と言い、前回のBlogで「Egg-Writer」なる「簡易書込器」を作って書込んだ。

 そのファームウエア書込済み済みのマイコンを使い、写真の様な【HIDaspx】ライタを製作したわけだ。 部品揃えから始めて配線終了までに要した時間はおおよそ4時間ほどであった。 途中で手持ち既存のライタとの互換性確認や休憩など挟んだので、正味の製作時間は2時間くらいだろう。専用基板も売っているそうなのでそれを使えば30分で出来そうだ。

【HIDaspx Writer:裏面】
 お見せするようなものでもないが、配線はこんな感じである。ISPコネクタの回りが厄介だったが、これは従来型の2列6ピン・ISPコネクタと、最近採用している1列7ピン・ISPコネクタの両方を実装したからだ。
 どちらか一方にすればスッキリするが、拙宅の開発環境に於ける互換性維持のために面倒だが2種類のコネクタを実装しておいた。
 USBコネクタからは5V/350mAが取り出せる。ライタ自身の動作だけでなく開発しているマイコン基板へも供給できる。 プログラム書込み用のISPコネクタから供給するが、マイコン側で既に電源が用意されていると衝突してしまう。 電源Vdd+5VはON/OFFできるようにスイッチを付けてある。

:USBインターフェースのデータライン:D+及びD-とGnd間の3.6Vの定電圧ダイオード(Zenner Diode)は実装しなかった。使用するパソコンによっては不可欠なので実装しておくと良い。

【ISPコネクタ】
 既知と思うが、昨今のマイコンはISP(In-System Programming)機能を持っている。開発中の「AVRマイコン」を目的物の基板上に置いたままでプログラムの書き換えができる。
 ISPに必要な信号線はGnd(回路のアース)を含めて5本である。オプションとしてVdd+5Vの電源があるので一般に6ピンコネクタが使われている。(以前は10pinタイプも多かったようだ。JTAGの標準だった模様)趣味の製作なら任意のコネクタと任意のピン配置で構わないが、少なくとも自分の製作では合わせておかないと不便だ。
 左の1列のタイプでは7ピンを使っている。そのうち2番ピンの所を塞いでおき、ケーブルが逆に挿入されるのを防いでいる。 逆接続するとプログラム書込器あるいは、目的のマイコン回路を壊す危険がある。このように逆には装着できないようにしておくと安心だ。

 備忘用に各々ピン配置を記入しておいた。この6ピンコネクタの配列は一般市販のライタにも見られる「標準仕様」のようだ。

『hidspxでテスト』
 改めて書くが『hidspx』と言うのは、上記のプログラム・ライタ基板【HIDaspx】とセットで使うパソコン側のソフトウエアのことである。

 左図は、パソコンのDOS窓(コマンド・プロンプト)から『hidspx』を起動し動作確認している様子だ。 『hidspx』は、GUIではなく「CUI」インターフェースなのでキーボードからコマンドをキーインして使う。 定型作業は「バッチ・ファイル」を作って簡略化もできる。 あるいはTEXTファイルから文字列をコピペすれば間違いも少ない。赤のアンダーラインの部分をキーインすると、画面のように応答がある。(:事前に【HIDaspx】ライタとその先にAVRマイコン基板を接続し動作させておく)

 この種のプログラム・ライタとして、以前はUSBasp(書込器)とavrspx(書込み用プログラム)のセットを使っていた。 avrspxも、同じようにコマンドプロンプトから使うが、主な用途はヒューズビットの書き換えである。 BASCOM-AVRからプログラムを書込むときにはコマンドプロンプトを意識する必要はなかった。 これはavrspxから発展して出来た『hidspx』も同様である。主要チップについて良く使うヒューズビットのパターンをTEXTファイルに書いておけば便利だろう。

【hidspx-GUIの登場】
 大昔にC/P-MやMS-DOSを使った世代には、コマンドプロンプトから「CUI」で使うのも苦痛ではないかもしれない。自身、何となく懐かしく思えて特に苦痛は感じなかった。 しかし、Mac-OSやWindowsの世代は「GUI」による操作環境が欲しいだろう。

 『hidspx』には使い易い「GUI」環境も用意されている。 図の様にコマンドプロンプトを感じさせるGUIであるが、わかり易い操作になっている。取りあえず説明書を読まずに操作できるのは流石に「GUI」だ。古い世代にもGUIはやはり便利で楽だと思う。(笑)


【hidspx-GUIのショートカット】
 良く出来たGUIが備われば、もはやコマンドプロンプトから使うことなどなさそうだ。 ・・・なので、さっそくショートカットを作ってデスクトップに常駐させることにした。

 ますますコマンドプロンプトからの操作を忘れてしまいそうだ。しかし、これも時代なのである。(GUIを作った人に感謝)



【BASCOM-AVRのセッティング】
 BASCOMで作成したプログラムを『hidspx』に渡し【HIDaspx】に送るには BASCOM-AVRのセッティングが必要である。

 BASCOM-AVRの「Option→Programmer」メニューから、図の画面を呼び出す。
(1)External Programmer(外部プログラマ)を選ぶ。【HIDaspx】はATMEL純正のライタではないので外部プログラマの扱いになる。
(2)【HIDaspx】とセットで使う書込用プログラム『hidspx』のある場所をフルパスで記述する。(左図の丸写しではなく、自分のパソコンのパスに合わせること)
(3)書込みパラメータは「ファイル」からなので。{file}と書いておく。なお、デフォルトではHEX fileがチェックされていると思うが、もしチェックがなければ付けておく。
(4)書込後にベリファイ(読み出し確認)をするならAutoVerifyにチェックを付けておく。
◎上記が済んだら画面の下の方にある「OK」ボタンをクリックして終了する。

注意:外部プログラマを使う場合、BASCOM-AVRからヒューズビットの操作はできない。従って、ヒューズビット(ロックビットも)を書き換えるには、コマンドプロンプトから『hidspx』、あるいは『hidspx-GUI』を起動することになる。 この点は少々不便だがGUI環境が備わったことで以前ほど面倒でもなくなった。 これを完全に解決するにはBASCOMが認知している純正プログラムライタ・・・たとえばATMELの「AVRISP-mkII」や「STK-200/300/500ライタ」を使うしかないだろう。

追記;同じUSBライタのUSBaspをBASCOM-AVRが正式にサポートするようになった。BASCOM-AVRからヒューズビットやロックビットを直接操作できるようになった。これは自作USBライタに於いては画期的な出来事だ。詳しくは以下のBlogで。==>ここ

【使ってみる】
 写真は既存のAVRマイコン基板に接続しテストしている様子だ。 ISPコネクタは互換性があるようにしておいたので、すぐ確かめられる。
 コマンドプロンプトからは以前のUSBasp+avrspxのセットと同じように使えた。操作は同じなので違和感がないのは有利だ。 また『hidspx-GUI』も試したが使い勝手は良好だった。
 BASCOM-AVRからもUSBaspのときと同じようにスムースに使えた。 書込みの時間はUSBaspよりやや掛かる感じもするが、数kバイトの転送とベリファイは数秒のことだから特にストレスも感じなかった。

 これまで、USBasp+avrspxをメインに使ってきたが、【HIDaspx】+『hidspx』のセットで置き換えられそうだ。 使いながらしばらく様子を見たいと思う。

【USBライタ勢揃い】
 いつのまにかUSBライタが4種類になってしまった。 現在のところ決定版はやはり左から3番目の【HIDaspx】であろう。 USBライタを作るなら【HIDaspx】をお薦めしたいと思う。==>状況が変わって、BASCOM-AVRユーザならUSBaspライタが断然お薦めだ。(2010.10.10)

 写真は左からmini EZ-USBライタ、USBaspライタ、【HIDaspx】ライタ、デジット製USBライタである。
オプティマイズ社のmini_EZ-USBライタはCypress社製のEZ-USB(AN2131SC)と言うUSBマイコンを使ったユニークなキットである。「鶏と卵」の関係が発生しない賢い仕組みなのだが肝心のEZ-USBマイコンがディスコン(製造中止)になったのは残念だ。書込み用ソフトが最新AVRマイコンには対応していないのも痛いところ。
 USBaspはこれまで常用していたなかなか良いライタである。初めて使う際はパソコン側の初期設定があって少し面倒だ。パソコンにUSB機器として認識させるためのドライバをインストールする必要があるのだ。また、セットで使うavrspxはあまり新しいチップに対応していないようだ。但しUSBasp+『hidspx』で使うこともできる。写真のUSBaspはATmega48を使っており、ファームウエアはEgg Writer式で書込んだ。==>USBasp関連のページはこちら
 一番右のデジット製USBライタは完成品として売っている。ATtiny2313を使い内部クロックによる動作なので安価にできている。GUIの専用書込みソフトが付属する。BACOM-AVRからは外部プログラマとして使うことができる。デジットのサイトから書込みソフトの最新版がダウンロードできるが、対応していないチップ・・・例えばATmega328Pなど・・・があるので注意が必要だ。

【HIDaspx】は新しいAVRマイコンチップ:例えばATmega328PにUSB経由で書込むライタが欲しくなって製作した。期待通りのFBなものだった。 【HIDaspx】ライタの良さとして強調すべきは、特別なUSBドライバのインストールなしで使えることだと思う。これは任意の(Windows)パソコンですぐに使えるわけで、自作のUSB機器としては画期的なことだと思う。 多くの人たちによって改良が重ねられてきたライタだけあって機能も便利で動作も安定しており信頼できそうだ。暫くは有志によるサポートも期待できるだろう。

HIDaspxやhidspxの記事が JN3XBY岩永さんのBlogにも有り→こちらから。

# ライタの製作も楽しいがBASCOM-AVRにはATMEL純正のAVRISP-mkIIが一番なのかもしれない。(:BASCOM-AVRにはUSBaspと言う選択肢もできた。2010.7.28)これから始めるなら初期のトラブル回避にもそうした方が良い。結局このBlogは自身の備忘録なのである。(笑)

Egg Writerは心配ならファームウエアの書込みをサポートするので気軽に相談を。
(おわり)

2010年3月21日日曜日

【AVR】HIDaspx_Writer(1)

【Egg Writer】
 何台も同じモノを作る可能性は低いのですが、これは自身の備忘録です。 過去の製作と類似のモノをもう一度作ろうと思ったのですが、些細なことのようであって、実は重要なところを忘れてしまっていました。当時の簡単なメモも残っていたのですが・・・。もう少し詳しく書き置くことにしましょう。

 テーマ:これはAVRマイコンのプログラム開発に使う「メモリ書込器」を1から自作する話しです。

 パソコン(PC)のUSBインターフェース経由でマイコンにプログラムを書込む「USBライタ」の自作トレンドはATtiny2313を使った「HIDaspxライタ」が主流の勢いです。それが無いと世間の進歩に遅れをとり、不都合もあるようなので製作することにしました。なお、類似のライタとしては、ATmega48を使ったUSBaspと言うモノを作ったことがあって愛用していました。類似なので同じように旨く行くだろうと思って始めたら、意に反して思ったようには行かないところがありました。だから忘れぬうちの備忘録作りなのです。(笑)

 作るにあたって、すでにあるAVRマイコン用プログラム・ライタの助けを借りるのでは面白くありません。つまり、AVRマイコンに初めて取り組む人と同じ条件で始める訳です。(そこで所謂「鶏と卵」の関係にあたるエッグ・ライタの製作で行くことにしました) 使うノートPCはレガシーフリー、即ちUSBインターフェースくらいしかなくてRS-232Cシリアルポート(COMポートとも言う)やパラレルポート(LPTポートとも言う)が省かれた(最近の)マシンを想定することにしました。

 既にPICやAVRマイコンにお馴染みの人には以下の説明など無用だと思います。しかし、簡単に書いておきましょう。 マイコン工作ではプログラムを書込む道具が必要なのですが、「その道具を自分で作るにはプログラム書込み済みのマイコンが必要」と言う問題があるのです。 簡単には、よそから「書込み済みのマイコン」を貰ってくれば良い訳です。 しかし、よそを頼らずにごく簡単な「簡易書込器」・・・しかもマイコンは使わない・・・を作って「最初の卵」を産み落とせば良いことになります。 その簡易書込器がこの【Egg Writer】と言う訳です。

 プログラムのライタ(書込器)もUSB接続の市販品があって驚くほど高価でもないので購入してしまうのも手でしょう。労力を考えたら案外安いものかも知れません。しかし、ひと手間掛けて自分で作れば数100円の費用で手軽に遊ぶことができます。 実用に「使える道具」を自分で作ると言う楽しみもあります。 そうした趣旨からライタを自作する人も多く、製作を扱う記事には人気があるようです。

 上の写真は秋月電子通商で売っているUSBをRS-232Cに変換するケーブルを使って、USB経由でプログラム書込器用のAVRマイコンを作っている所です。これが「簡易書込器」を使った最初の一歩になるわけです。その作業手順をメモっておくのが、このBlogを書く意味です。

【Egg Writerの回路】
 何はともあれ、最初の1個だけプログラム書込済みのAVRマイコンを強引(?)に作ってしまおうと言う訳です。 図がそのための回路です。(上の写真参照)中央にあるATtiny2313と言うのがマイコンです。秋月電子通商で@¥100-で売っている。(参考:2017年現在では値上がりしています)もちろん買って来たままでは何のプログラムも書込まれていません。これに書込んだらプログラム・ライタ用のマイコンに変身する訳です。(注:旧型のAT90S2313は使えません。プログラムの書込み方に違いがあるからです)

 新品チップに書込むのが前提なら12MHzの水晶発振子と22pFのコンデンサ(2個)は不要です。 但し、あとで必要なので持っていなければ買っておきます。取りあえずの目的なら、抵抗4本とコンデンサ2本、あとダイオード1本だけでも良いでしょう。(ダイオードはなくても大丈夫そうですがマイコンの端子に逆電圧が印加されるのが気になるので私は入れておきました)
 右のD-SUB 9pinコネクタにUSB-RS232C変換器(USBシリアル変換ケーブル)を接続し、その先をパソコンのUSBに接続します。 なお書込む時には回路に+5Vを与える必要があるので、DC+5Vが出せる電源装置も必要です。(+3〜5Vの範囲で良いので単三乾電池を2〜3本直列にし電源の代用にしても良いです。電池は1本では電圧が足らず4本では高すぎます)

 一回こっきりしか使わないのが普通ですから、立派なものを作る必要はなくバラック配線あるいはブレッドボードに作れば良いでしょう。 これもプログラム・ライタには違いないですが非常に簡易なものであって常用には適しません。常用するために必要な確実に書込めたか否か確かめる重要な機能がないのです。 なので、上の写真のようにブレッドボードに組み立てました。恒久的に使う物ではないからそれで十分でしょう。 厳密に言えば不確実なライタなのですが、なるべく単純化し危なげな要素を極力なくすことで信頼性を上げているとも言えます。

書込手順の備忘以下、手順+ポイントを書いておく。
(1)USB-RS232C変換ケーブル・・・・
秋月電子通商で売っているものを使う。@¥950-だそうだ。(リンク→これ)PCには付属説明書の指示に従い専用のドライバソフトをインストールしておく。

(2)Setcom25・・・・
エレコム製のCOMポートの割付け変更用プログラムをどこかで探してPCにインストールしておく。このソフトは様々な場面で有用なので持ってると便利だと思う。なお、本家エレコムさんのサイトのSetcom25はこちら

(3)LEDと4.7kΩの抵抗器・・・・
直列にしたものを作っておく。LEDはお好みの色で。これはUSB-RS232C変換ケーブルが確実に動作しているかビジュアルに確認するために使う。実際はオシロスコープを使ったが、無ければ「LED+抵抗器」でも十分役立つ。D-SUB9ピンコネクタのTXD(Pin3)に4.7kΩを通してLEDのアノード側を、カソード側をSG(Pin5)に仮に接続しておく。なお、オシロを使う場合は、プローブのGNDをPin5に接続し、Pin3の変化を監視する。垂直軸は5V/divにセットする。水平軸は適当でも良いが1mS/divくらいで。

(4)COMポートのセット・・・・
Setcom25をつかって、USB-RS232C変換ケーブルがCOM 1に割り当てられるよう変更する。 既に別のなにかがCOM 1に存在すれば、事前にそれを空いた番号へ割り当てておく。ポート番号を移したら一旦PCは再起動が必要なようだ。なおポート番号を移さずに済む方法もありそうだが、これが一番簡単で確実そうに思えた。

(5)HIDspxのダウンロード・・・・
ライタに命を吹き込むプログラムである。ネット上から圧縮されたファイルをダウンロードし、解凍してPCにインストールしておく。これは真っ先にやっておいても良い。HIDspxは取りあえず、ここにあるようだ。2011年3月6日現在のバージョンは「hidspx-2010-0823.zip」のようだがアップーデートされる可能性もあるからその時は最新版を。付いてくるHIDaspx.pdf:説明書は良く目を通しておくこと。(しかし如何にも良くわかった人が書いた説明であって無知の人に理解は難しそう。パソコンやマイコンに馴染みが無いと用語も含めてチンプンカンプンで難解だろうと・・。読み返すと多少はわかってくるのかも・笑)

(6)egg-writeバッチ(ソフトの一種)を準備・・・・
実行の前に(3)のLED+抵抗器が付けてあることを確認。Eggライタへの接続はまだしない。 hidspxを解凍したその中にあるbinフォルダを開き、さらにその中のfirmwareフォルダを開いてみる。中にegg-write.batと言うのがある。これをマウスで選んで実行する。バッチファイルと言うのは一連の作業を自動的に実行するためのもの。ここでは簡易書込み器へのプログラムの転送やヒューズビットの書き替えなどの一連が記述してある。中身をいじる必要はないがTEXTエディタで見ることができる。

(7)egg-writeバッチを試行・・・・
さっそくegg-writeバッチを実行し指示に従って進めると、先に接続しておいたLEDが40秒間ほど明滅るだろうか? 明滅すればデータはRS232Cの先端まで出て来ているとわかる。 これが確認できるまでは「Eggライタ」に接続しても意味は無い。 なお、オシロスコープで見ると約±10V振幅のパルス信号が40秒間くらい継続するのが観測されるだろう。 もし旨く行かなければUSB-RS232C変換ケーブルがCOM 1にセットされていないのが原因では? この試行は何回やっても支障はないから旨く行くまで再確認しながら試して見ること。

(8)簡易ライタ(=Eggライタ)に接続・・・・
上記でRS232Cの所まで信号が来ているのが確認できたら、D-SUB9ピンコネクタのTXD(Pin3)とSG(Pin5)を上記Eggライタ回路図の所定の場所に接続する。

(9)書込む・・・・
Eggライタに+5V電源を与える。上記(7)と同じことを実行する。PCのDOS窓画面(黒い背景の小画面)に「リセット解除ボタンを押せ」と出るので、その通り行なう。2〜3秒も押せば十分だ。済んだらPC画面の指示に従いReturnキーを押す。画面には試行した時と同じように進行状況が刻々と表示されるだろう。約40秒ほどで終了しDOS窓画面も消える。これで書込み完了だ。


 文章で書くと長ったらしいが、実際は手順を飲み込んでいれば5分も掛からずに終わるでしょう。特別難しいこともありませんが、しょっちゅうやることではないから忘れ易いのです。あとで辿れるように記憶が鮮明な今のうちにメモっておいたと言う訳です。さらに書き切れなかった細部は忘れても必要な事項さえ網羅されていればおそらく何とかなるでしょう。(笑)

 この簡易なEggライタは、一見怪しそうな方法にも思えます。しかし説明を読めばAVRマイコンの書込み原理に従った旨い方法で実現していることがわかります。したがってPCから来るコネクタの所に確実にデータ信号が出ていて、Eggライタの配線に間違いが無ければ、あとは指示された手順通りに行なえばちゃんと書込める訳です。

【確認方法・1】
 上の回路では書込めたかどうかを確認する術がありません。 確認方法の一つは、さっそく簡単な回路を作ってPort B2(Pin14)にR+LEDを付けてみることです。 このように点灯すれば成功したと思って良いです。

 書込みに成功していれば、外部水晶で動作するモードにプログラムされているので、もちろん外付けの水晶発振子が必要です。 従って、水晶発振子を付けると上記のLEDが点灯し、水晶がないと点灯しなければ、書込みの成功・不成功がわかります。
 その派生の方法として12MHzの水晶が発振しているか直接確かめる方法でも書込みが行なわれたか否かの判定にはなります。ジェネカバ受信機があれば12MHz付近を探ってみるのも良いでしょう。

【確認方法・2】
 これは反則ワザですが、もう少し確実な確認方法があります。BASCOM-AVRとパラレルポートに付けるライタが動作していれば、このようにメモリの読み出しができるから、書込めたことがわかる。

 もっとも、そんなライタがあるなら何も上記のようなEggライタを作る必要はないのですが・・・。(笑)

◎以下は既に別のプログラム・ライタを持っている場合の記述です。
 HIDaspx用のATtiny2313を作るには、ダウンロードして解凍したフォルダの中にある「main-12.hex」と言う、intel-hexa形式のプログラム・ファイルを書込めばよいです。

 手順ですが、まずhidspxを解凍したら、その中にあるbinフォルダを開き、さらにその中のfirmwareフォルダを開いて見ます。 firmwareフォルダの中に「main-12.hex」と言うファイルがあるでしょう。これをBASCOM-AVRのプログラム・メニューの画面に入って読み込んでからマイコン(ATtiny2313)に書込めば良いのです。

 もちろん、この方法ではヒューズビットの書替えも手作業で行なう必要があります。 ヒューズビットLowは「11111111」で、Highは「11-11011」にします。これでUSB接続用の書込器に使えるATtiny2313が作れます。

 AVRマイコンの開発環境をデスクトップ機から最近のノートPCに移行したいならUSBライタを自作すると良いでしょう。既に稼働中のプログラム・ライタがあればhidspxからもBASCOMからでも簡単にできるでしょう。Eggライタを使う方法よりも簡単です。 以上詳細な記述は端折ったのですがBASCOM-AVRの使用経験があるならこれで概ねわかると思います。


 この続きでは上記のATtiny2313を使ったライタの製作記を予定します。 Eggライタによって、すでに内蔵のプログラム(ファームウエア)は書込めた訳ですから、あとは単に配線するだけです。 製作自体は目新しくもありません。 製作後の動作確認を含め専用の書込みプログラムの使い方とそのGUI版を紹介し、さらにBASCOM-AVR側の初期設定の方法を扱う予定です。HIDaspx Writerを実用するための重要情報があるので参照して下さい。 de JA9TTT/1

このBlogの続きは→こちらから。

# 読んでいて、わかりにくい部分あるいは勘違いなど発見されればコメントをぜひ。

きょうは、このあとお彼岸の墓参です。

(Bloggerの新仕様に対応済み。2017.04.03)

2010年3月15日月曜日

【測定】Analog Multi-Meter

JARL 埼玉県支部 ハムの集い
 昨日、(2010年)3月14日は、いわゆるJARLの支部大会がありました。 埼玉県内とは言ってもそれなりに広いので、毎回行ける訳でもありません。

 今年は埼玉県深谷市(旧花園町)で開催されました。車なら約20分と近いので行ってみることにしました。 丁度、知人が埼玉コンテストの賞を貰うとあって、お誘いを受けていたのです。hi

 来賓にはJARL原会長、深谷市長ほか、JARL理事の方がみえていました。原会長がずいぶんご高齢になったのが印象的でしたね。 太陽黒点周期の話し、JARLの法人見直し問題、新バンドの拡張など差し障りの無い話題に終始したのはやむを得ないでしょう。JARL総会の様に紛糾しては支部もこまるので・・・。(笑)

 興味があったのは400〜500kHzで15kHzくらい周波数の割当を総務省に希望していると言う話しです。事前にそんな情報も聞こえていましたが、こうした場で話す以上、かなり確実性が高くなったのでしょう。136kHzよりもだいぶ波長も短かいのでアンテナは有利になる筈です。400〜500kHz帯を見越した送信機を考えておくと良さそうですね。

 それにしても会場を見渡すと高齢化が著しいことに驚きます。来場者はそれなりにアクティブな人たちでしょう。そうした人たちは団塊の世代を中心にしていることが良くわかります。 定年退職後の趣味として楽しまれるのは良いのですが問題はその後にあります。せいぜい10〜15年間しか続かないでしょう。 古い種が絶えれば新しい世代が芽生えるのが常だから心配無用と思うべきなのでしょうか?

ジャンク市!
 例によって恒例のジャンク市です。昨今はジャンク部品を買い込むことも稀になりましたが、何か来場記念に一つと思って覗いていたら三和のテスターが目に入りました。目ぼしい品も他にはあまりなさそうで・・・。

 デジタル表示のFBなDMMが数百円から買える時代に¥1,000-は高い気もしましたが、日本の電子工業が未だマトモだった時代の逸品のように見えました。ジャンク部品なんかを買うよりも記念になるでしょう。(笑)

 このデザインのテスターは何種類かあった筈です。多くのテスターがメーターの下部にスイッチを置くのに対し、とても斬新なデザインでした。 1967年ころ初代を見た時から目を魅いたものでした。

 しかし機能的に特別優れるわけでもなく、デザインそのものに「必然性」もないように思えたので、やや高価なこともあって購入しなかったように思います。 アナログ・テスタは数台あるので特に必要でもありませんが、デザインに魅かれて手が出ました。記念品とはそんなものでしょう。(笑)

 FX-110型はこのデザインでは後期の製品のようです。 LEDのテストポジションがあるし昔見た頃よりファンクションも多ようです。だからと言ってアナログ・テスターの域を越えるものではありません。読み取りの安直さはデジタル式マルチメーターが勝るのはもちろんです。

テスターをテストしてみる
 使えなくては、たんなるオブジェになってしまいます。 さっそく点検してみました。 抵抗測定レンジ用の乾電池が切れており一瞬心配しましたが、幸い「良い乾電池」が入っていたので液漏れもなく内部は無事でした。もちろん「良い乾電池」に交換しました。

 昨今のヤスモノ乾電池は大量に液漏れすることがあります。まさか40年前かと思うようなオソマツな粗悪品もあるようです。 一時的な実験には良いとして、うっかりそのまま入れっぱなしにすると機器にダメージを与えます。運が悪ければ乾電池と一緒にお釈迦になるでしょう。

 従って目的によって乾電池を使い分けています。長い間入れておくことが確実な機器には「信頼のおける乾電池」を使うことです。 ちょっとケチったために大切な機器が取り返しがつかなくなったら悲しいでしょう。年寄りのケチもホドホドにしておきましょう。(私はまだ若いし?・笑)

 各レンジの精度を6.5桁DMMと比較校正しました。取りあえず問題はないようでした。 経年変化の少ない部品が使ってあるのでしょう。 読取り精度がせいぜい0.1%のアナログ・マルチメータに近代の日本製部品の品質は十分なのです。 肝心のレンジ・スイッチも「へたり」は感じられず「シャキッ」と定位置に決まります。 オーム・ゼロのVRに「ガリ」もないようでした。本格的に使うつもりは無くても初期チェックだけはしておきました。

# ざっと外観の清掃もしてDMMの脇に並べました。デジタルの便利さに異論はありませんがアナログな計器も好きです。置いてみてメータースケールの割にコンパクトなのがメリットのように思えました。それがこのテスタの製品コンセプトだったのでしょう。手近に置けば、たまには使うかもしれません。(笑) de JA9TTT/1

後日談:コンパクトなのが便利で立派な愛用品になっています。

◎ 暖かな三月の日曜日、楽しい一日になりました。億劫と思わずに、出掛けてみるものですね。

参考:一部に故障があったので修理を行ないました。→Repair a Volt Ohm Meter(リンク)

(おわり)

(Bloggerの新仕様に対応済み。2017.04.03)

2010年3月14日日曜日

【部品】Ceramic Earphone

セラミック・イヤフォン
 イヤフォンは大きく分けて二種類があります。一つは、この写真のような圧電型のイヤフォンで、もう一つはマグネチック・イヤフォンです。 TVやトランジスタ・ラジオの付属品だったのは後者のマグネチック型で、スピーカと切り替える使い方に向いています。

 写真の圧電型イヤフォンはクリスタル・イヤフォンとも言われています。しかし現在はほとんどが同じ圧電体でもクリスタルではなく圧電セラミックスを使って作られています。・・・と、ここまでならどこのサイトにも書いてあるでしょう。

 クリスタル・イヤフォンの「クリスタル」即ち「結晶」とはロッシェル塩:酒石酸カリウム・ナトリウムの単結晶のことです。 酒石酸なる名前の由来は葡萄酒樽の沈殿物から発見されたからだそうです。 単結晶は飽和水溶液に種結晶を浸して育成します。 ロッシェル塩特有の苦労もあるようですが、考え方としては明礬(ミョウバン)や食塩(NaCl)の結晶育成と同じような方法です。(参考リンク:ロッシェル塩の単結晶育成
 大きな結晶に育成したらケロシンの中で水に濡らした糸を引いて薄板に切って行きます。 これは結晶が水に非常に良く溶けるからです。 薄板にしたものを電極板で挟み、屈曲方向にカンチレバー(Cantilever:片持ち梁)を設け振動板と結合したものがクリスタル・イヤフォンです。

 イヤフォンより大きめの結晶板を使い大きな振動板に結合したクリスタル・スピーカなるものも存在しました。 音質は思わしくなかったのですが小電力でも大きな音が出たのでチープなラジオに使われていたようです。おそらく今では骨董品でしょうね。 カンチレバーの先にレコード針を付けたクリスタル・ピックアップやダイヤフラム(振動板)を付けたクリスタル・マイクもあったのですが、もうすっかり廃れています。(考えてみたらラペル型クリスタル・マイクがあったように思うのですが保管場所を思い出せません)

 写真のイヤフォンは圧電型ではありますが、上述のロッシェル塩を使ったクリスタル型ではありません。チタン酸ジルコン酸鉛という金属酸化物の焼き物(セラミックス)で作った圧電体を使った「セラミック・イヤフォン」です。 金属板とセラミック板からなるユニモルフ(Unimorph)を直接振動させる構造であって、内部構造も大きく異なっています。

 ロッシェル塩は大きな圧電定数が得られるので、イヤフォンに使うと少ない電圧で大きな音が出せます。その為に盛んに使われたのですが、弱点は結晶が脆いことにありました。大気中の水分を吸収して溶解してしまう潮解性があります。また乾燥した環境下では粉末状に分解しまう風解性もあって扱いにくい材料なのです。 防湿材料で結晶薄板を包み、外気に直接さらされないようにして劣化対策します。しかしこうした防湿対策も程度問題なので長年の間にはほとんどが劣化してしまいます。やがて寿命がくるのです。

 その点で圧電セラミックスを使った「セラミック・イヤフォン」は耐候性では遥かに優れているので安心できます。 同様に,息が掛かって湿気を帯びるマイクロフォンもセラミック型なら心配ありません。

セラミック・イヤフォンの見分け方
 すでに良く知られているようですが、イヤフォンの耳穴挿入部を外して、内部を覗いたとき、写真のようにフラットな板状に見えれば、これはセラミック型です。ユニモルフの金属板側が見えるのです。

 ロッシェル塩を使うクリスタル型は内部を覗くと振動板に突起状の物が見えるのですぐにわかります。 アルミ振動板の下にロッシェル塩の結晶板があり、振動板との間をカンチレバーで繋いであります。 そのカンチレバーの先端を振動板の中心に止めた突起が見えるのです。白くペイント(接着剤?)されているものが多いようです。

 クリスタル型とセラミック型の優劣については様々な意見があるようです。 どちらもあまり音質は優れないので、比較するとすれば「感度」になるでしょう。 同じ音声電圧を加えたときどちらが大きな音がするのでしょうか? 幾つか比べた範囲では、あまり違わないように思います。

 この種のイヤフォンは秋葉原やDIYショップのホビーコーナーで良く見かけますが、メーカー不詳で、もちろん規格もわかりません。 以前と今日買ったものが同じと言う保証さえも無いのです。 従って厳密な比較は無理があります。 バラツキも大きいようで、当たり外れもあるので外れを掴むと×の判定をしてしまうでしょう。 電気的特性においては端子間静電容量に大きな違いがありますが、実際に使う上ではその差ほどの違いはないようです。単純な静電容量での比較では不十分であり、圧電定数も含めて感度や音圧レベルで考えるべきなのでしょう。

 わたし的には「セラミック型」の方が良さそうに思います。クリスタル型は数年で劣化してしまうことが多く、構造上落下などの衝撃にも弱いからです。 セラミック型でも音圧は十分あるからゲルマニウム・ラジオや簡単な1石ラジオに使えます。 これはDELICAのミニ・ブリッジM1Aの付属品が劣化したので交換に買っておいたものです。この種のイヤフォンは高感度なので、ゲルマニウム・トランジスタを使ったブリッジバランス検出用アンプのヒスノイズがうるさく聞こえるほどでした。(普通メーターを読むのでイヤフォンは使いませんが、一応付属品なので用意してあります・笑)

 あまり音の良くないイヤフォンですが多少なりとも良い音にするヒントを一つ。 圧電型・イヤフォンは定電圧駆動で使うと独特のクセのある音がします。 定電流駆動に近い使い方だとずっと良い音になるのです。 ハイ・インピーダンスの部分から高抵抗を通して駆動する方法が良い訳です。(驚くほど違いがありますよ) de JA9TTT/1

(おわり)

(Bloggerの新仕様に対応済み。2017.04.03)

2010年3月7日日曜日

【部品】Shopping @ AKIHABARA

【マイコン:ATmega328P】
 通販で購入しようかと思っていたが、秋葉原に出たので店頭で購入した。単品買いは¥250-で、14個まとめ買いしたので@¥230-だった。

 ライターが対応していないと旨くないので、このあと確認の予定。 一応、類似品を含めて5種類のライターがあるのでどれかで対応できると思う。 プログラム・ライターのチップ対応状況は、新しいチップの導入時には常に気になる部分だ。 いずれ対応するようになることも多いのだが・・・。

 フラッシュメモリが沢山あるので、多機能を詰め込んでポートのDIP-SWで機能切り替えすると言うような使い方もできる。ATmega328PはRAMも大きいので大きなプログラムにも向いている。 メモリをケチケチ使う時代も過ぎたと言う訳だ。hi

【書込みテスト・1】
 さっそく、書込みテストを行なってみた。 もともとはATmega168用に作ってあったテスト基板だが、もちろんピンコンパチなので差し替え自在だ。

 プログラマには最初USBaspを使ってみたが、書き込みドライバのavrspxがmega328Pに対応していなかった。そこでhidspxをインストール。 これはATmega328Pにも対応しているのを確認。プログラマ:USBaspにも対応できる模様だが、ハードに合わせたセットアップが必要そうだった。ざっと探した範囲では必要な情報を見つけられなかった。それでUSBaspを使うのは、やむなく断念した。あとでゆっくり調べてみたいと思う。私のUSBaspは2年ほど前に作ったATmega48を使ったもの。何か使うための情報を頂けると嬉しい。
# 調べてみた。取りあえず、コマンド・プロンプトから使うにはコマンドに-pu を追加すれば動作する。

参考:BASCOM-AVRが、USBaspを正式サポート! 詳細は:==>こちらで。(2010.9)

【書込みテスト・2】
 プログラミングには【STK200/STK300 Programmer】(ライターの形式名:パラレルポートを使うバッファ付きのオーソドックスなもの)を使って解決した。 これはBASCOM-AVRが新しいチップに対応していれば可能な筈だからだ。 思った通り対応していたので良かった。
 その結果、ヒューズビットの書き換えもBASCOM-AVRの純正環境からGUIで可能なのでごく簡単だった。 ただしこのライタは書込み速度が遅いのが今となっては難点だ。 効率を考えるとUSBaspが使えるようにしないといけないようだ。 tiny2313のライタを作ると言う手もあるが、ライターは単なる手段なのでこの上6台目を作る元気がない。 なお、種々検討した結果、最終的にはHIDaspxライタ(6台目)を製作することにした。==>ここ

 プログラムそのものは、例によって数行のLEDフラッシャーとLCD表示だけのもの。書込み時にメモリ使用量がたったの1%と出て容量の大きさを実感。 なお、ヒューズビットも外付け水晶がクロックになるように書き換えてみた。 ATmega168用に作ったボードであったが、ATmega328Pもまったく問題なく動作している。

# 取りあえず、プログラミングできるのが確認できたのであとは活用あるのみ。(笑)

【トランジスタ用トランス】
 今でも緑・黒で印刷された山水ブランドの箱に入って売られていることもあるが、売れ筋の品番はほとんどが白箱のようだ。 製造メーカーは昔ながらの橋本電気だそうだ。山水電気が存在していたころは表に出ない会社だった。

 このトランス、小信号のInput用として一度特性を見ておきたいと思って購入した。 パンフレットによれば、コア材にパーマロイを使っているそうで、巻線のインダクタンスと一次と二次の対比、そして扱う信号のレベルに気をつければ思っていたよりも良好な特性が得られるかもしれない。従来はチープなトランジスタ・ラジオ用と決めつけて馬鹿にしていたのではないだろうか。 そうした期待を持って購入してみた。
 それにしても、製造に手間のかかる部品とは言え、それぞれが@¥500-前後とあってはチープどころか今どきにしてはリッチな電子部品である。(笑) 参考:1968年ころの価格を調べたら、いずれのトランスも¥100-くらいであった。物価上昇を考えると今の価格と同じくらいの実感だった筈だ。比較してトランジスタなどの半導体は驚くべき安価になっている。

# これらのトランス、測定が終わったら前のBlogにある0-T-1の製作にでも使おうか。

【BNC-R】
 着脱の容易さと、インピーダンス整合の関係でローレベルの信号にはBNCコネクタを使うようにしている。 簡単な測定治具を作ろうと思ったら、手持ちが品切れになっていた。
 秋葉原製(たぶん大陸製だろう)の安価なBNCの中には、加工精度が悪いものや、勝手な解釈で作り易いように内部構造を変造してあってインピーダンス不整合のものまで存在する。 甚だしい物では相方の正規のコネクタを壊してしまうものさえある。

 どだい、マトモなコネクタが@¥100円そこそこで買えると思う方が間違いだ。以前は中古のジャンク(もちろんメーカー品だ)を洗って使っていたものだが・・・。 取りあえず、このBNCコネクタはSMAに比べればまだ大型でネジ式ではないので寸法精度は許容範囲にあるようだ。 少し纏めて調達しておいた。もし勘合状態が良くない物があれば無理して使わないことだ。 なおBNCは良いとして、もっと高い周波数で使うSMAは十分吟味しないとGHz帯で性能がでない大原因になる。 秋葉に出回る無名の安物コネクタは要注意だ。しかも高価な測定器、ATTやRFリレーに付いているマトモなSMAをNGにしては泣くに泣けない。

 なお、インピーダンス整合を要する場合は、写真左上の絶縁型は宜しくなくて、右下のような非絶縁型を使う方が良い。これは、秋葉の安モノだけじゃなく一流品でも同じだ。

# 今の時代、BNCでさえ大型で周波数帯域が狭すぎるようだ。小信号系はSMAコネクタをメインに移行すべきかもしれない。
              −・・・−

 昨日(2010年3月6日)は久しぶりのQRP懇親会参加だった。 折角なので早めに行って買物をした。 昨今は大抵の物が通販できる上、時間や交通費を考えたら送料や手数料を払ってもお得だ。 それでもジャンク品や手に取りたい部品は店頭まで行くしかない。 往復3,000円の交通費を掛ける意味はそこにあると思う。 しかし、あまり訪問間隔が開き過ぎると秋葉原の様子も変化してしまう。 旨く探せなくなるので適度に足を運んで様子を知っておく必要がありそうだ。

 雨の秋葉原、人出はそこそこと感じた。 そしてメイド姿の客引きが辻々に立っているのが何とも異様だった。今は彼女達からパンフを貰ったり気にかけるような通行人もほとんどない。むしろ関わりたくないと言った案配なので秋葉のメイド喫茶もボチボチ終焉なのだろう。
 移ろい易い秋葉原のこと、永遠などあり得ない。『アニメの街』もどれほど続こうか? だからと言って部品街・電気街に活気が戻るのは期待薄だろう。 それでも細々した部品屋さんの方は根強い電子工作ファンの力で存続してくれたらと思っている。

# このままだと三月もBlogが一件になりそうなので中身のないネタで失礼しておく。(笑)