SWR 計を作ったので、これと連携して、MLA のモーター動かして自動的に同調させる。

SWR 計つくったのは、そもそも本来これがやりたかったからなので、完全に yak-shaving
である。

アルゴリズム

  1. 適当に方向を決める (正転・逆転)
  2. 送信中になったら決めた方向に少し動かす
  3. SWR を計る
    1. 下がったらそのままさらに動かす
    2. 上がったら方向を逆にして動かす
  4. 繰替えす

SWR の大きさに応じて、一度に動かす量を可変する。

設計

既にアンテナ切替器などを Raspberry Pi に接続して管理しているので、これもそのようにする。つまり

  • I2C 接続でステッピングモーターを制御する基板をつくる
  • Raspberry Pi 上で SWR 計 と連動しながらステッピングモーターを制御する

ハードの実装

まず I2C でステッピングモーターを制御する基板をつくった。

特筆するようなことはなく、I2C 経由で方向とステップ数を書くとその通りにステッピングモーターを動かすというもの。

モーターとの接続は DIN 8PIN の一部にピンを使って行ってる。

ソフトの実装

SWR 計は USB Serial として接続し、モータードライバは Raspberry Pi の I2C バスに接続しているので、ソフトウェアは Raspberry Pi 上の Ruby で気軽に書ける。適当に書いたら動いた。

まとめ

SWR の測定誤差の関係で、連続送信していないと、どうしてもちょっと振動したり、同調点から離れすぎていると挙動不審になったりするのが改善点だが、このようなやりかたで概ねうまく動くことがわかった。

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汎用パワーリレーによる同軸切替器を使っているが、やはり問題点がある

  • 大変すぎて二度と作りたくない
    • 壊れても修理したくない
  • VHF 以上ではいまいち
  • 100均のタッパーに入れているので信頼性がいまいち

そこで、市販の回転スイッチ式同軸切替器をリモート化するということを考えた。この場合

  • 信頼性は高い
  • コストパフォーマンスは悪くないが良くもない (2ポートなら3000円、3ポートなら8000円ぐらい)
    • 加えて制御用のモーターなどが必要 +3000円 程度
  • 切替器そのものが壊れても簡単に替えが効く
  • 制御部が壊れても切替器単体では使える
  • VHF 以上でも安定
  • 切替えは遅い

問題は切替器のスイッチをどう動かすかという点

対象の切替器

第一電波工業 ダイヤモンド 同軸切換器 CX210A -

5.0 / 5.0

定番の第一電波工業の CX-210A

第一電波工業 ダイヤモンド CX310A 1回路3接点 同軸切換器 CX310A -

4.0 / 5.0

3接点のものもあり、スイッチ部は同じなのでうまくいけば、応用も効きそう。

サーボモータ

切替器のスイッチを駆動するには多くとも半回転すれば十分なので、お手軽にやるならサーボモータが良さそう。

問題はトルクだが、試したところそこそこ低価格のものでも十分すぎるトルクはでることがわかった。

使ったのは GWS03T/2BBMG/JR 7.4kg・cm (4.8V) で、1000円。

ちなみに、さらに安価な SG90 (1.80 kg・cm) ではトルク不足だった。

モーターとスイッチとの固定

これが一番面倒。機械的にしっかり力が伝わるようにしないといけない。

CX-210A のスイッチ部は 6mm の固定幅なため、適当に 3mm 厚のアクリルを切ってはりあわせるだけで、ぴったりの大きさの治具を作ることができる。あとはこれにサーボホーンを固定して (M3 のタップを切った) やれば、結構綺麗にいく。

あとはサーボモータ本体と切替器を相対的に固定することが必要だが、100均の100cm四方のMDF材と100mm M3 のビス3本でなんとかした。サーボモータを固定するため、四角い穴をあけなければならないのがネックだが、MDF材は割と加工性が良く、カッターやプラスチックカッターでなんとかなる。

でもって冒頭のような感じになった

制御

CX-210A は約40度で2接点が切り替わるようだった。マイコンには設定モードをつけ、位置を補正する仕組みが必要になる。今回はとりあえず試しただけなので、そのへんの実装はしてない。

また、RCサーボモータは負荷がかかっていると完全に停止せず、ブブブブと鳴ってしまうことがあるみたいなので、これを対策する必要がある。具体的にはサーボの移動速度は決まっているので、一定時間後になったらサーボモータへの電源供給を切ってしまえばいいと思う。つまり

  • 適切なパルスを出力
  • RCサーボに電源を供給開始
  • 一定時間後に供給終了

みたいなサイクルでスイッチを行う。

まとめ

サーボモータで市販の同軸切替器を回すのは案外簡単だった。メリットは冒頭に書いた通りだが、複数台作って組合せようと思うと案外金と労力がかかる。ただしメンテナンスは比較的しやすいように思う。

あと、市販の同軸切替器の罠は、グラウンドが全て共通になってしまう点で、アンテナによっては調整が難しくなりそう。これはどうしようもなくてつらい。

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KX3 は 8.8cm x 18.8cm x 4.1cm と、スマフォとして考えると大きすぎるし、タブレットとして考えると厚さが多すぎるという大きさなので、市販の殆どのマウントアームは直接使用できない。

RAM マウント

任意のガジェットを任意の位置に固定するためのもので「RAM マウント」というのがある。例えばスマフォを自転車に固定したいとか、車椅子にモニターをつけたいとか、そういう場合に使うやつ。

RAM マウントはアメリカの会社が作っていて、いくつかのパーツを組合せて使うようになっている。ちなみに個々のパーツが案外高価なので、別にお得ではない。ただ、かなり強靭な作りになっている。

で、RAM マウントのシリーズの RAM-HOL-UN4U (ユニバーサルフィンガーグリップ) というのだと、KX3 でもぎりぎり保持することができる。この製品は Elecraft 公式のモービル運用マニュアルにも紹介されており、安心感がある。

それに加え

  • RAM-B-238UP (ダイヤモンドベース)
  • RAM-B-201U-CP (ダブルソケットアームL)
  • RAP-B-121BU (プラスチッククランプベース)

を買ってセッティングした。クランプベース以外はヨドバシ、クランプベースは PDF 工房にて購入した (amazon.co.jp では殆ど売ってない。amazon.com だと売ってるけど日本へ発送しないことが多い。いろいろ見たがヨドバシが品揃えと価格面で最強だった)

所感

机を少しでも広くして、なおかつ掃除しやすくするというのが目的だったが、これは叶った。

RAM マウントはかなり強力に固定ができるが、ボタンを押すときはやはり揺れる。

他にやるとしたら、三脚穴が空いた金具を作って、あいているネジに共締めするとかがありそう。

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