＜光線銃の回路の制作＞

http://clamp-cc.sakura.ne.jp/kousenjyu.html



LC共振で考えてみる。
クリスタルも扱ってみよう。。。
謎の60MHzな回路を始動してみる。
光線銃を60MHzな回路に適用してみる。


昔やってて、
[  http://ameblo.jp/eruna-captor/entry-11987327188.html  ]にて興味が再び始まる。


リモコン受光モジュールより感度は高いと思われます。
が、結構ノイズに弱めかも。


昔は、↓のようにフォトダイオードを交換出来たのですが、



どうも、最近は分解できるリモコン受光ユニットが無いようですので、
作るコトを考えます。







肝心の倍率ですが、
AGC：オートゲインコントロール回路になってるモノもありますが、
いくつかの受光モジュールの規格表を見たところ50〜80dBということで、これを基準に設計しております。
ゲインも必要ですが、

面積の広いPINフォトDiに逆バイアス電圧をかけて使用することでも稼ぐことが出来ます。

フォトダイオードに逆バイアスを印加すると
PN接合面に自由電子の無い部分空乏層が広がります。
ちょうど、コンデンサーの極板間距離が広がるのと同じですので、
接合面の容量が減り、高速応答性が飛躍的に上がります。
また、熱振動する電子が少なくなるのでノイズも抑えられるかと思われます。


回路は、金属(鉄が理想)で一点アースのシールドする必要があります。

出来れば光学フィルタを入れるか、
赤外用のフォトDiと抜き差しできるようにソケットにしておくと便利です。

増幅は、50倍に上げてから、ローノイズのBPFを通し、1500倍に
最初のPre-AMP部分は、あまり上げすぎると、別の高周波光にて信号が飽和してしまいます。


検波用Diは、1N60というゲルマニウムダイオード(熱に弱いので扱いに注意)か、
小電流用(PN接合面の容量が低い)で順方向電圧の低いショットキバリアDiが良いかなと思います。
1SS99と言うのがアルのでこれがベストですが、廃版でして、どうにか調達するか、この代替品が有効です。

※：微分回路の設定が緩いようなので、
C3：56〜100pF
C4、C8：1500〜3000pF
にすると良いです。

BPFのQ値も、もっと狭めて良いと思います。

U4のゲインも大きめですので、























円柱レンズで水平面の視界や感度を上げたり、
受光面への直射日光よけ
光学フィルター


受光面積
金属ケースでのシールド＋一点アース


フォトDi ：TPS703(赤外の場合(千))、
           S6775(可視光の場合(秋))＜赤フィルターくらいは必要
バイアス抵抗は受光面積によって最適化されてます。
500mHはオプション＜シールド重要　　(千)

抵抗は金属皮膜。(共)
BPFに使う330pFのコンデンサーはポリエチレンかポリプロピレン(共)
他のコンデンサはセラミックあるいは積層セラミック(秋)(共)
OP-AMP：TL071⇒TL072(NJM072)⇒TL071(千)(秋)
トランジスタ：2SC1815(千)
Di：1N60(熱に注意)や1SS99互換品。(秋)

ゲインはR11でも調整可能。
誤作動する場合はR11を大きく、C9を大きめ(二倍くらいが限界)

NE555の出力は、Trで増幅も可能。



千：千石電商：
秋：秋月電子：
共：共立エレショップ：


リレーを動かしたい場合とかでトランジスタを使いたい場合は2SA1815が手頃で、小型で比較的大電流で安いとなるとBC337(秋月)なんかが良いかと思います。
モーターなどをダイレクトに動かしたい場合、PNPで電流が大きいものか、パワーFETなどが良いですが、ノイズが戻ってこないように。


人間は、700nmから上は極度に見えなくなります。
が、強いと少し見えたりします。

屋外で、
850nmパワーLEDとか
650とか近赤外の780nmレーザーなどを使う以外は、
赤外線受光モジュール＋940nm(見えない)くらいの高出力な赤外パワーLEDが簡単ではあります。
このとき、光学フィルターや、最大ゲインなど特性は結構違いますので、
光学フィルタは狭く、940nm付近しか透過しないのもあります。




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追記(改良)＞
とりあえずアルミケースによる金属シールドと一点アースをしたら、
著しくノイズが減りました。


C9を0.001μFまで下げたら、感度もそれなりに上がりました。
まだ余裕がありますので、

オプションで望み薄だった500mHのチョークコイルをかませてみたら、
かなり感度が上がりました。
よって、リモコンモジュールをかなり上回る感度になりました。

500mHより、もっと大きなチョークコイルがあればもっとイケそうですね。






判定用のLEDですが、
可視光だとこれに反応してしまうかも知れません。
よって、緑OR青の赤フィルターなのですが、
並列にコンデンサーを繋ぐことでON-OFFを緩やかにしてしまえば良いです。
20mAの場合、ロード抵抗300Ωで22μFでかなり落ちました。

また、検波後の積分してコンパレーター的ゲートを通して積分してその積分を緩やかにしてまたコンパレーとすることにより、
一定期間より600μSecより短い時間の入力パルスをなるべく受けないようにするとかも可能ですね。

まあ、ここらは、デジタルならマイコンに入れてしまって削除しても良いかと思います。

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発振回路の設計図です。＜実体配線図的
実際は、電源、トランジスタとLED部分に分けました。


(下の方に、VR周りを改善した回路がありますので。そちらも参照。)

相当に古く紙も黄ばんでますが、部品は現在も問題なくそろいます。
ICはNE555を二つ使っております。
トリガーは100pFの22KΩ選択です。＜トリガを離したときにも発光するので0.1μFの330KΩにしたらなおりました。
VRの一つの足は切って無接続(NC)状態にしております。






LEDは、940nm赤外のフラットヘッドなLEDだったのですが、
現在秋月のチップ部品くらいしか存在していないため。

850nmの赤外線投光用のパワーLED使用です。
このままでも射程が数十メートルにはなると思われます。




レンズを付ければLED側はゆるめのピンホール装着でも、到達距離は100m超えるのでは無いかと思われ、
ハンドガンならこんな感じのが手っ取り早いと思います。

三端子レギュレターを使ってたのですが、瞬間的にオーバーシュートの可能性があるため、
LDを使用したとき破損することもあるようなので、6Vの電池の方が安全だと思いました。


瞬間しか光らないですのでLEDの放熱板は要らないのですが、
光軸の調整中とか、念のため、小さな円柱を後ろに付ければスマートで放熱は問題ないでしょう。


あと、
受光回路は、かなり高感度にしてるため、
付近で電動ドリルを動かすとブラシ部分のスパークのノイズで反応しました。
他に、
車等の赤LEDが点灯するときの光などは、時間によっての微係数が高く反応してしまう可能性があります。
これは、リモコンモジュールでもあることかと思いますが、
アチラは、何パルスもでコードがあり誤作動が無いだけだと思います。

この場合、もっと発振を速く、パルス時間を短くするのもテかと思いますが、
試作ですのでこれで良いのではと思っております。



このリモコン互換型発振ユニットですが、
NE555から消費電力の少ないLMC555に変更しました。
おそらく、低い動作電圧でも動き、出力電流量も多いようです。

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次にLDを用いた発光回路を考えます。


半導体レーザーDiは、非常にデリケートで、
静電気と光出力の定格ワッテージオーバー、によって壊れることが多いです。
また、逆接続にも非常に弱いです。＜2V程度。
人間は巨大な導体ですから単極のコンデンサーとして電荷を蓄積することが出来ます。
地面にくっついてるモノはほぼ0Vで、それらと等電位にすることで避けられます。
定格は、熱損ではなく光のエネルギそれ自体が素子にダメージを与えますので、一瞬でも超えてはなりません。
(ダメージの瞬間に壊れるのでは無く数日たったら壊れたという感じもあります。＜超短寿命的)

レーザーと言われると強い光を出すというイメージですが、
それはレンズで一点に収束した場合でして、
LDの光の総発光量はLEDよりかなり弱いです。

よって、レンズで収束させるのが条件となります。
とはいえ、これが非常に手間のかかることで、
光源が赤外では光軸あわせがかなり困難です。
しかも、あまり収束させると、着弾の判定がシビアすぎることになります。
よって、使用方法はライフルなどの精密射撃に限られるかも知れません。

本来の駆動はAPC回路が理想なのですが、それはまた、後にして、
ものすごい簡易版のACC回路にします。
以前は006Pから三端子レギュレターを通して使ってたのですが、
電源投入時などのオーバーシュートを嫌いアルカリの単四四本の駆動にします。
(計算値が変わりますが006Pダイレクトでも良いかも知れません。＜収納性が良いですし)


(画像ではLEDがはまってますが、If＝20mAなので、LDと兼用です。)

LDは温度などにシビアなのですが、規格表は少々厳しく書いてあるだけで、
長期のテストはしてないですが、とりあえず、
これで、LDが発振して、しかも壊れないようなので、実用可だと思います。




Vceは0.5Vと高めにとっておりますがこの場合は、もっと低く、
0Vで計算してもOKのようです。
また、規格ではレーザー発振の閾値の電流は高めに書いてありますが、
結構低い値でも発振します。
また、逆電圧も規格ほど厳しくは無いですが、極性を間違えるのは禁物です。

エミッタに付けた抵抗は電流測定用と電圧制限用とも考えてたのですが、
上(コレクタ側)に付けても、多分大丈夫です。

LDは
650nm5mW30個、＜内、10個は秋月で販売されているモノ。
780nm10mW(RLD78NZM1)10個を取り寄せました。
両者、一個100円程度だったです。









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簡易版光線銃の制作。



回路全体を、
もっとラクにすると、主に室内での的当て用ですが
マイクロスイッチなどで強力な光(パワーLEDや、レーザーなど)を高速でON-OFFという非常に早い変化の信号を出すもので、
受光回路は微分回路で高速な光変化を読むだけのモノがつくれます。
また、受光側には、ひさしや、レンズ、赤色のセロハンなどの簡易な光学フィルタを使うことも出来ます。
個人的には、5〜7m飛べば良いかと思います。








R8はゲインコントロールです。＜ゲインを上げすぎると、入力のオフセット電圧で飽和してしまいます。
D1はフォトダイオードです。
2072の4番ピンはGNDに接続します。
リレーを動かしたい場合とかでトランジスタを使いたい場合は2SA1015が手頃で小型で比較的大電流で安いとなるとBC327(秋月)なんかが良いかと思います。
モーターなどをダイレクトに動かしたい場合、PNPで電流が大きいものか、パワーFETなどが良いですが、ノイズが戻ってこないように。


















簡易な発光ユニットです。
コンデンサーに充電して、一瞬光らせます。
充電用の抵抗は50KΩくらいが丁度良いようでした。







可視光赤LED(50000mcd放射角15°)でレンズなしで8m以上飛ぶので、
レンズを付けたら更に飛びますね。
誤作動も無いのでまだ、感度も上げられます。
赤外でかなり伸びますが、更に赤外パワーLEDにすれば更に飛躍的に長距離にも。
まあ、的当てには十分すぎるように思います。

今度、
これを強化して銃に組み込んでみます。



簡易型光線銃02

前回の簡易型のをエアコッキング式の銃のシリンダ内部のノズル手前部分に組み込んでみました。




雰囲気としては、レンズを使わない、一番手っ取り早い真ん中の図の方式です。
バレル内部に紙を貼り、黒に塗装しておりますが、簡易なモノでして、
つや消しで絞りが幾つかあった方が良いです。

LEDの放射角が15°の狭角なのもあり、光軸はバレル側から見て発光体が中心に来るように合わせています。
レンズを使う場合は特にφ5mmよりφ3mmなほうが精度的には良いかと思います。
(パワーLEDの強力さは、発光面積に起因してる部分が多々ありますので、
光学的に有効な使い方の構築を考えないと、有効活用できません。)

モデルガンに付ける場合、仕込む部分が余裕が無いので、
シューターワンのように火薬の発火の光をうのもテですが、＜マズルフラッシュの出過ぎが気になりますが、
サイレンサー型、スコープ型、レーザーサイト型などあると思います。









スイッチはメカニカルキーボードのキーである程度の耐久性が有ると思います。
(電流にでは無く、接点は横に動くので衝撃をにもろに受けない。)

更に、ハンマーが、スイッチを直接押してONにするわけでは無く、
ハンマーがスイッチボタンを浅く叩き、その慣性でスイッチのボタンが前進して接点がONになります。
なので、基本的に電源スイッチは要らず電池は入れっぱなしでも持ちます。

狙い方なのですが、リアサイトより、その間に見えるフロントサイトを標的に合わせることを優先します。
サブマシンガンやアサルトライフルなど長モノほどこの影響が強いです。
つまり、フロントサイトに神経を集中しリアサイトは単なるのぞき穴程度である程度扱えます。



ところで、調整中にTL071を2個破損したのですが。
おそらく静電気ですが、
ショックを与えてから、壊れるまでかなり時間がかかりました。
この劣化した状態で、可視光LEDでは超高輝度でも殆ど反応せずでしたが、
照明用リモコンの赤外線用のLEDはものすごく強く反応することが判明しました。
つまり赤外LEDは、光が強くしかも、フォトダイオードにも強い感度にあるということです。
940nmだと見えませんが、
850nmのLEDだと光ってるのがかすかに見えますので、回路の動作チェックも目視で出来ます。
で、TL071だと若干オフセットが多いので、LF411というCMOSなものにしました。

もうちょっと感度を高めて、
金属ケースにでも入れたいですが、
固定はペテットかマジックテープにしたいです。

判定表示用LEDが緑なのは赤の補色だからです。
まあ、普通に光のLPFな機能なら、青も通さないでしょうけど、上手くいかなかったときもありました故。


発光には、006Pアルカリ電池を使用してきましたが、リチウムコイン電池などが丁度良い気もしました。＜液漏れ懸念で。
収納性なら、
最近出回ってる小型で12Vのアルカリ電池｢A23S｣がベストに思います。

追記＞
スイッチは、やっぱゲームスイッチがイイかと思いました。
というのも、
パワーLEDつかってたら、キーボードのスイッチが電流のせいか、接触がおかしくなりました。
その点、ゲームスイッチはまだ耐久性がありそうです。
スイッチは脱着、分解が出来るようになってると良いです。




とりあえず、ポリカーボネートな入れ物に入れました。





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LEDは熱損の問題が無ければ、
かなりオーバードライブ出来るようです。＜三倍くらいの電流は余裕で可能？。

リモコンのワンショットや
簡易版の場合は結構オーバードライブ可能です。





放射角15°の超高輝度と120°のパワーLEDを比べると、
レンズを使わなければ、あんまり差が出ませんでした。

逆にレンズを使えば、点光源でシビアなモノも作れます。

ピンホール⇒レンズ
という部分と、
光をなるべく平行光にする部分です。

LDの場合はビームを太くすると安全ですね。

レンズですが、
｢写るんです｣が直径も焦点距離も適度で一番手頃ですが、
シグマ光機でもリーズナブルなノーコートのレンズ平凸が安いです。



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で、スイッチなのですが、
ゲームスイッチと言えば、昔は中でボールが横に転がるモノがメインに思ったのでしたが、
購入したのは、OMRONのB2Rという磁石とリードスイッチな構造です。




ハンマーに磁石を付ければイケそうですね。
まあ、マイクロスイッチの方が電流値は大きいですが。



そこで簡易で使えると思いついたのが、
スライドに磁石、フレームにリードスイッチという考え方です。
激発の瞬間というわけでは無いですが、
今日部品が届くので試して見ようと思います。



昔用いた、マイクロスイッチで、瞬間的に電源を切る方式もアリです。



ただ、リードSWで同じことは、3端子のリードスイッチは希のようです

精密には、ハンマーか、
エアガンの場合は、トリガリングは、
音波、圧力、衝撃、
モデルガンでは、閃光
等の方法が有りますが、簡易とは言えないですので、

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追記：04/13＞
ゲームスイッチを取り付けてみました。

リードスイッチの大きさからして、200〜400mA流せれば良い程度に思うのですが、
パワーLEDなので、ほんの一瞬ですがピーク700mA流れます。
でも、そうそう壊れないとは思います。







飛距離は簡易版パルス方式とはいえ、レンズなしで10mは飛ぶと思われます。
速射用としては十分すぎるかと。

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回路は、前回みたいなので、実践です。

精密射撃に限定しますが、
レーザーは発振回路とレンズが面倒という人に…、

トリガリングは、
音波、圧力、衝撃、
閃光
等有りますが、

マイクロスイッチで一瞬発光を遮断する方式。
前回、リードスイッチでスライドや何かの動きに連動させる方式を思いつきましたので、

秋月のLD発光モジュールの角形を使用しました。
モジュールから結構斜めに光が出てますので…、
フォーカスも出来る丸形の方が良いかも出れません。

スロースタート回路付きや、キレの悪いLD発光モジュールは向きません。

(この場合、
　LDモジュールは、電源に平滑回路が殆ど無いものを使用でしてください。
　高級なレーザーサイトなどは、保護回路が付いてる可能性が大きいかと思われます。
　特に、
　モジュール選定の判断は、
　電源電圧がシビアで、ノイズ、静電気に弱い、という注意書きのアルモノが良いですｗ)

秋月の650nmの二種類はOKのようです。



リードスイッチはガラス管に接点が入ってるちっちゃいのからありますので、
コンパクトにしたい場合も可能です。

磁場が強すぎて離す必要がありました。
スライドが1.5cmほど後退するとレーザー光が消えます。

リードスイッチ用の磁石は、
小さく弱い磁石の方が磁場変動が激しいので、良いです。
そうすれば、電動ブローバックなどにも。＜あれは、内蔵できそうですが、










G18Cを使う予定でしたが、レールマウントが欠品で遅れるらしく、SOCOMなMK23です。


スライドが戻ってきたときにもパルスが出るのがちょっとアレですが、、


受光側の拡散用は、
写真でのポリエチレンフィルムでは弱すぎましたので、プリンタ用紙にしました。





でもって、
SOCOM-Mk23にリードスイッチのレーザーユニットを付けたら、
回路のトリガリングは、反動によって、結構、下にぶれるようです。
まあ、HWでハードキックモデルですものね。

磁石を小さいのに交換して、切れるまでの距離を短くし、
スライドが、軽くて俊敏なガスガンか、電動ブローバックに付ければ
かなり緩和するとは思います。

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20年以上昔、実践した画像を見つけました。
クラス2レーザーユニットを付けた例です。








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5mWのレーザーユニットに、自作の大型コリメーターを付けて
1.2km先の煙突に照射しました。
長時間露光でビームも見えてますが、実際は15cmくらいの広がりで、肉眼では小さすぎて見えないです
(コリメーターが無ければ、2〜3mくらいに広がってしまいます。)








可視なら650、赤外なら780nmと

クラス2で発光させ、
デューティー比50％なら、出力は半分で目に対するあんぜんを確保、
コリメータで遠くで収束気味で、出口のビームを太くし
射程は1Km以上は飛ぶ仕様。(リモコン規格の発振回路なら数キロ)


ケンコーのクローズアップレンズを使ってます。
シグマ光機のだと融通がきくと思います。

カメラのレンズを使えば、短くなります。


クラス2では、BPFでも通してみない限り、日中は見えません。
日中など、反射が見たかったら、
マイクロプリズム効果の反射板を置くと良いです。



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電動ブローバックにつけてみました。

5mm後退すればLDモジュールの光が切れるようにセットです。

リードSWはコレの半分くらいの大きさもあります。









で、使ってみた結果。
10mでも光の軌跡が最大数cmもぶれないですので。
それより、遙かに小さいブレだと思います。

まあまあ実用的です。









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リモコン互換型に戻ります。

レーザーダイオード(LD)の駆動には。
オートパワーコントロールAPC回路
オートカレントコントロールACC回路
があります。


定電流回路では、
5mw程度の小電力のLDだと、-30℃と＋30℃の差で発振しないか強く発振しすぎて壊れてしまうか位の差が出てしまいます。(規格表はかなり厳しめに書いてありますが、扱いが無神経だと簡単に壊れます。)
よって、ACC回路はハイパワーのLDを十分に放熱して弱めに発光させる場合に使えると思われますし
ウチにある500mWのグリーンレーザーもACCと書いてあって、30秒の制限が付いてます。。
また、多くのハイパワーのLDには参照出力が無いことからもこういった使い方が出来るのだと思います。

5mWの安いLDは、100円程度で外国か秋月などにあります。
可視光なら650nm、赤外なら780nmがお手頃でした。

でもって、
APC回路の厄介なところは、ピンが3本で、製品によってそれぞれの極性が違います。
まあ、図のように3通りあるので、コレに合わせてそれぞれ設計しなければなりません。
なので、あまり入れ込んで説明するのもなんだなーと思います。





原理は至って簡単です。


回路1について、例に取ってみます。



5VのツェナーDiからなる定電圧をVRで分圧したものから、
LDに付いてるフォトDiの参照出力を引いたモノ(OP-AMPで引き引き算します。)
OP-AMPの倍率は理論上無限大になるので、
定電圧入力とフォトDiの電圧が同じに釣り合うようにLDの光出力は保たれます。
つまり、光りを介した間接的な負帰還(NFB:ネガティブフィードバック)によって制御がなされます。
なので、LD駆動用のトランジスタの特性などはあまり気にしなくても良いです。
OP-AMPも汎用のユニティゲイン対応で単電源可能タイプのでOKかと思います。




でもって、これに信号を乗せれば良いのですが、
いわゆる、OP-AMPを使用した多入力な加減算回路を考えれば良いわけです。＜音楽のミキサーの回路などでよく使われる。



実際は、出力オーバーをさせないため、マイナス側に信号を加える方が良いでしょう。
つまり、OP-AMPのマイナス入力側の電圧に電圧が加算されるように作れば良いです。


コンパレーター的な部分です。−入力の47KΩは特に要らないと思いますが、



資料



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で実際に高速OP-AMPで、Cを排除して
信号を入れてみると、(20年以上前なので詳しいことは忘れてます。)


 30KHzで発振した場合なのですが、４つの鋭いパルスが 意図しない発振です。
一応、光出力強度に比例の信号です。


簡易的な平滑化も試みましたが、終段の比較用AMP以後のTrドライブが不十分で、光強度が、1/20位に落ちました。(時間 積分値で)


 制御系の発振原因は、位相遅れによるモノのようですが、
位相が遅れるなら、進めてしまえば良いということで、
そのような回路を考えました。 微分回路とスルーの並列な構造のモノです。
しかし、LDはその状態(温度、電流、出力)の変化で 位相がへんかするので、時定数の設定が難しいかも、
別の回路で大きく遅らせて、LDの変動の率を下げ、意図したクロスポイントを見つけると
できる？



で、そんな回路を組み込みました。
まずは、と思い、位相を進めるのみの回路です。(一部を遅らせたりせず です。)




結果なのですが、微分で進む時定数は、適当な概算で実行してみたのですが、
バリアブルコンデンサーの範囲内で、うまく行きました。

光出力の信号です。
(フォトDiからの モニター電流出力を増幅した時点での信号です。)
約30KHzの発振です。LDは安全の余裕を見積もって、低めの出力です。
測定器などの接続によって、ノイズが乗って淡い線に見えますが、こんな感じです。




次に、位相回路の時定数を、調律されたポイントからずらした場合なのですが、
こんな感じです。
   上が微分のカットオフ周波数を高くとった場合。(Cが小さい場合)
   下が、低くとった場合、(Cが大きい場合)




積分でなまる度合いの違いとか、
オーバーシュートの違いな感じですね。








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光線銃の光学系。

結構案配が難しい分野です。






レーザーで、ライフルなら、
1個目のレンズで光を限定的に狭めて飛ばして二個目のレンズに送り、
二個目で平行光に収束させるという方式。(図上)

下の方の図は、ほぼ平行光で出てくるレンズ付きユニットの場合、
レンズに焦点調節出来ればそれで広がらせても良いのですが、
機能が無い場合、一つ目のレンズで広がらせて二つ目のレンズで平行というか、
無限遠で焦点を結ぶ
(光には回折がありますので極力まとめる感じで)

写真のコリメーターユニットは、
手前でf=15cm位のレンズで広がらせて、330mmのレンズで無限遠に集光


このように、一旦広げ長焦点で収束させる方が遠くでは良く集光し、
また、近くではビームが太くなり目に入っても安全という寸法です。

光は可逆ですので、望遠鏡の逆のルートをたどる感じで
長焦点だと、目標物に小さく収束します。




330mmのはケンコーのクローズアップレンズですが、
手前のレンズは、ジャンクでして…、
シグマ光機などでノンコートのリーズナブルのもアルです。
筒が太くて良いなら、白レンズの虫眼鏡や老眼鏡も使えるかも。




発光ダイオード：LEDの場合は、こちらの方がかなり難しいかもです。
ある程度の飛距離も欲しいですが、
遠くであまりシビアにならず、近くで広範囲になりすぎず、という問題です。
焦点を長く光源がなるべく点光源に近くしないと広がるですね。
径が3mmとか小さくて明るいLEDや、
ピンホール、細い光ファイバーなどが使えると思います。

レンズは、
写るんですとか手頃かも。


ハンドガン
SMG
アサルトライフル
スナイパーライフル
みな特性が違いますので、
何が良いのでしょうね。



製品として売られている光線銃は、レンズを量産してるので、＜しかもプラだったり
ココが大きくコストダウンできる部分なのですよね。
融通も利きますし。






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簡易版がだいたい出来上がりましたので、

これからは、
バーチャルロックオンのように、
日中動き回るような、撃ち合いのゲームの仕様となると、
最初に設計したリモコン互換の信号か、それより速い固有振動を読むタイプとなりますが、
HPFやBPFを使っても、感度を上げるに、
他のLED照明による誤作動や、直射日光による光電流の倍増と逆バイアスの限界があります。
後者はコイルでどうにかしようと考えましたが、シールドを突き破ってノイズが乗るかも知れません。
ということで、感度を上げることは、限界がアルとおもいます。

発光側も、ウマく作る必要がありますが、

なので、900nm以上の長い赤外のみ通す受光モジュールとする必要があるかもですが、
(900〜960は太陽光が若干低いっぽい＜900はフィルタ、960はフォトDi側の限界)
とりあえず、扱いやすい可視光でやっていこうと思います。
あとは、さらなる工夫も必要そうですね。






でもって、LDは再度APC回路を作るのも何だなー、とおもいますので、
回路を改良して、考えてみることにして、
簡易版ACC回路による駆動で、評価試験が出来るかなー、と思っております。

LED方式は、案配が難しいのですが、
実験しながら考えていければ…、





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15/04/14

バーチャルシューティングロックオンを、
オークションで3100円で購入。＜普通5000円弱なので、安め。





ざらっとした分散させるレンズのようなモノの中に。
赤外線リモコンモジュールが傾いて二つついてました。
真後ろからの攻撃は不可ですね。



分解ですが、ネジがものすごく多いです。
グリップは、握りやすいですが、傾きすぎてるので、正面を狙うときでも手首がちょっと苦しいです。

なぜか、レンズ後にちいさな絞りが
下は可視光LED。＜こっちは機能は無くタダの飾りのようです。



中はこんな感じです。
ワンチップですね。喋ったり、効果音が出たりデジタルな機能が組み込まれております。
SEGAは半導体設計が出来ると思われますのでソコは強みですね。



φ5mm赤外LED⇒黒のコーン⇒レンズ⇒絞り
焦点距離4cm程度、






3m位の距離で撃ってみましたが、判定は予想外に相当に甘いです。
遠くなれば変わるでしょうが、なにせ、5mmLEDで焦点距離4cmじゃ幾何光学的にも甘いですよね。
射撃の腕を競うのでは無く、ゲーム戦略を楽しむ作りのようです。


黒の円錐じゃ迷光対策には成らないと思います。
つや消しで、蛇腹のような表面か、絞りを幾つか儲けたかんじにして、
また、
ユニットを後ろに付けて、マズルまでの距離を長くとるとよい気がしました。
手作りじゃたいへんですが、プラスチック成形パーツなら問題ないですね。

もうちょっと調べてみたいです。




他に、
タカラ　サバイバーショット　リボルブ
というのがありますが、
焦点距離は倍近いです。
しかし、射程距離はかなり短いようです。
東芝　ＴＬＮ２３３と交換して、
LEDを高輝度化して飛距離はセガロックオンのちょい上というくらいであまり変わらず。


ただ、光線銃は、
高輝度であることと、狭角であること、オーバードライブさせること、
レンズでうまくまとめること。基本的に径は大きい方が有利。
加えて、迷光をウマく削除すること。
が重要だと思います。





次にLED系統にこれを遙かにしのぐ衝撃の事実が！？





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SMGやアサルトライフルへの
光学系を考えてみました。






上の図は、銃の先端部分に設置。
射程距離は長くなりそうですが、絞りを付けても判定は甘くなりそうです。
なるべく点光源でサイレンサーならマシかも。

下のは無難かと思います。
ただ、射程は、イロイロ工夫しても100m行くか判りません。


単純に望遠鏡の光路と逆と考えるとこうなります。

バレル内部をつや消しで、絞りも付けます。
バレルは、内径を大きくしたいが故に金属が望ましいですね。


パワーLEDを使う時は、広がりすぎなので、直後に径6mmくらいの単焦点を使って光を狭い角度に収束させるとイイでしょう。
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照明用の赤外リモコンの驚くべき出力


前回、到達距離は最高と思われる
「バーチャルシューティングロックオン」
を分解してみたのですが、

次に、NECのリモコンなのですが、


これが、
異常に強い信号を出すので、分解してみたら、
850nmのLEDに交換してみて、昼間でも光ってるのがハッキリ判るのです。
なんと、モトのLEDでかすかに光っているのは940nmのようだったのです。
940nmはパワーLEDでも非可視領域なのですが…。
それが見えるほどのドライブなのです。

バーチャルシューティングロックオンと比べて、
50cmくらい離してレンズなしでも、出力は軽く10倍以上はあります。

受光側も高級なのにして、
レンズを使えば、LEDでも1Km超えるかもです。＜逆に付近では迷光に苦労しそうです。

スナイパーライフルとすると、レンズ径が2cm以下で、長焦点が望ましいですね。
シグマ光機には、2cmで200mmが限界のようでした。

高出力のφ5mmのIRなLEDは、定格100mW/Srを超えますし、
(TLN233　100mW/Sr　@50mA)
3mmのでもその半分弱くらいの出力のがあります。


10mSec以下でデューティー比1％で10倍の電流が流せるとかあるのですが、
デューティー比を下げて有意義に受光するには、
閾値以下の外乱をカットしてからでないと意味が無いですね。

しかし、
デューティー比50％でも、
6倍とかOKなのは、連続的にパルスを出しているのでは無く、
600μSecという短い時間だということもあるようです。

＊＊＊＊＊＊

でもって、発光回路を設計しなおしました。

通常のNPNトランジスタ等だと、ドライブ不足になりかねない領域ですので、
パワーMOS-FETを使用しております。

これで、照明用リモコンと同じ位の出力になります。


抵抗はワンショットのパルス発振なら、1/4Wタイプでも問題なさそうです。
FETはON-OFFですので、殆ど発熱しません。
なのに、
抵抗やFETが大容量な連続光源仕様なのは、
抵抗は、安く単品で購入できるのがこんなサイズだったので…、
FETはあり合わせだったのが理由なのですが、
まあ、ここまではしなくっても、部品が飛ばない安全圏には置いておいた方が良いです。
47ΩはバイポーラーTrのときの名残ですので要らないと思います。

切り替えSWにて、パワーLEDにも一応の対応です。
3W型パワーLEDの場合、6Aとか必要ですので、
もっと抵抗を低くして、電解コンデンサーの容量も増やさねばです。
LEDへのケーブルもしっかりしたモノに。


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今まで、自作の受光ユニットを使ってましたが、
一応、既製品もチェックです。

手当たり次第集めてみました。



これに更にフードやレンズを付ければ、もっと感度UPが狙えます。




で、画像のが一番感度が高い高級品と思われ、
レンズもまたイイ感じです、


昔集めた旧式の受光ユニットです。
回路が付いてるのは、可視光のフォトダイオードに交換してあります。



とりあえず、誤作動は起こりません。
AGC回路が付いてるのは別としてｌ、
600μSecの時間の長さを見ていることや、共振回路のQ値、HPFが改良されてると思われます。




先日、SNSにて↓のようなコミュニティーがあることを紹介されました。
一応参加してみましたです。


で、紹介された動画が受光ユニットの制作だったので、これを参考に、
まあ、
受光ユニットからの信号をコンデンサーで積分して、
トランジスタで増幅するので、非常に簡単な回路で、面白い光りかたをするようです。


15/04/23
で、
作って見ました。


部品はすべてあり合わせなので、
Trは2SA1015です。ライトは地下室からとってきました。

かなりまぶしいです。


上の写真では、TSOP1738を付けてるのですが、
TSOP38238の方が感度が高い(最低放射光強度：Minimum irradianceが低い)です。
資料のLEDでは45mということで、発光側にレンズを付ければかなりのモノと思われます。

後者の方がかなり位小さいのに高感度です。
理由は、おそらく、受光レンズかなーと思っております。
それなら、受光側のレンズを変えれば(追加すれば)OKですね。


で、
一応交換しました。



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今まで、ハンドガンに入れるため、ちっちゃくとか考えてたのですが、
SMGやライフルなら余裕が出てきますね、
ウチにアル
M4-RISモドキの1980円の中華ライフルとかに組み込めれば…、
モナカタイプは、それはそれでめんどいとこもありますね。


ライフル射撃の立ち撃ちはバイポッドのように銃の角度だけでは無いです。
精密な制御は角度では無く重心の平行移動で行うと微調整には良いのです。






バレルは、ソーコムサイレンサーモドキが付いてた根元から折れてたのですが、
鉄にステンレスSUS304を巻き付けたポールをバレルとしました。
中に絞りをもうけ、レンズはサイレンサー先端に付けます。




分解して、中をくりぬき、接着剤で固定。
スコープ用のレールも数百円だったかと、






＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋



4-16xズームスコープとバイポッドにしてみました。








部品は、整備性の観点から、
なるべく外付けです。
発光回路への配線は、ケーブルをエジェクションポートから出す予定です。







あとは、
LEDとそのドライブ部分を取り付ける感じです。





＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋




レンズが届きました。



パイプ内部に入れる発光部分のマウントです。
POM材で、旋盤で削って作りました。


写真では3mmのLEDをはめてましたが、5mmに変更しました。


レンズはこんな感じで、ホットボンドで固定しました。



で、組み上がりました。



で、光線銃の方は、試験に十分なのは大体出来たのですが、
問題は、長距離テストをする場所がないです。

少しずつ離れていかないと、スコープの調節とかも大変そうです。

あと、LEDのレンズ内部が乱反射してますので、ピンホールを付ける必要がありそうです。




首回りにはガタは殆ど無いですが、ちょっと上向きに付いてるため、
キャリングハンドルとスコープレールマウントの前部に板状のモノを挟みましたが。
気になるため、先頭のレールにレーザーサイトを付けました。






あとはピンホール…、

↓

3mmネジのワッシャーをピンホールにしてみたら、丁度良いようでした。




テストするには、丁度良い場所が見つからないのと、

入れるガンケースが必要そうです。




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加工にて外観二箇所変更。
(トリガー端子のプラグ化、レーザーサイトの接触不良を治し。)




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これまでは、レンズが大きいので…、
試験的には、レンズを覆って有効面積を絞っても良いのですが、
見栄え良く実装するには、




●左図
筐体内部に入れるなら、レンズは少々大きくてもOK⇒φ25mmとか。

●右図
バレルやサイレンサータイプは、
φ20mm以下に絞る。
エアガンを改造する場合は、圧力SWみたいなのを付けてトリガリングするとお気楽。


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でもって、今までは、
銃の形をしてたので外でテストするにモノモノしい感じで、それがどうしても問題でしたが、
これが、タダのパイプに、ドライブ回路、スコープとかレーザーサイトが付いて、
三脚を付ける感じなら無難に思いました。







外乱光予防に、
ターゲットの受光ユニットは、
スピーカーのエンクロージャーのような、
箱に丸い穴を開けたモノに入れた方が良さそうですね。



・LED自体を良いモノに。
・そして、うまくオーバードライブ。
・効率の良い光学系。

と突き詰めていけば、出力に余裕が生まれ、
その余裕を用いてコンパクトにしたり、適度に緩い判定によって、
撃ち合いなゲームにも効果的に有意義に出来るように発展できると思います。

余裕があれば、
精密射撃なら、レーザーを、という部分も扱えればと思いますが、
LDのピンのタイプが気になりますので、どうしたモノかです。
もしかしたら、外付けのフォトDiの設置の方が良いかもですね。



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深夜で誰も居ないトコでチェックしようとするに、
けっこうしたガンケースは購入したのですが、
やはり、案の定、家族から物騒なモノを持ち歩くなという悶着がつきました。

先々、筒だけの発光ユニットでチェックも予定しておりますが、
レンズの納期が15日以降ですので、時間がかかりすぎるので、

とりあえず、室内で測定するために、
不本意ながら、結構高価なND-100とND-500の減光フィルターを注文致しました。＜6000円超え
で、目分量としては、距離の2乗分の1で光が弱まるという原理です。
フォーカスなどの問題が測定誤差につながるコトもあるかも、とも思いますが、＜パンフォーカス領域的には無いことかと思います。
狙いが甘くなるかもしれないですので、スコープの設定が楽になるかも知れません。＜考えてみれば角度依存なのでそういうことはなさそうですね。
ですが、とりあえずこれで行って行こうと思います。







*********


で、夜間の測定は、スコープのレティクルが光らないと…
と、安いスコープを二つ購入したのですが、＜下の二つ
やっぱ、値段の割にはマシとしても、
安いモノは使い勝手があまり良くないです。



筒に付けるレールマウントベースも注文です。＜VSR10用
剥がしやすい、ホットボンドでくっつけられると良いですが…、





ND(ニュートラルデンシティー)フィルターが届きました。






受光側より銃側にくっつけるほうが迷光漏れに強いと思いまして、そのようにしました。






夕方の日陰にて、
外の10mの長さのベランダで、9mの距離で測定しました。＜銃の長さがあるので。
射撃判定が、ものすごいシビアですが、
9×500の1/2乗＝201mという感じですね。
まあ、200mは飛ぶという計算になりました。



リモコンモジュールは感度の高めのモノを選んだつもりでしたが、
自作の可視光用の受光ユニットの方が高感度でした。

この銃は3cmのレンズを使っておりますが、絞りを絞ってるので、実質2.3〜2.6cm以下の口径となります。
レンズには赤外は焦点距離が長くなる要素があり、そのピントはテキトーに合わせております。
また、
もっと高出力の出せる(倍くらい)LEDがあります。しかも940nmなら更に受光感度がアップします。
また、ノンコートのレンズですので10％ほどロスがあります。
NDフィルターはコーティングされておりますが、赤外用ではないですので、若干はロスがアルかもです。
焦点距離を短くすれば、集光量があがりその分ターゲットへの光も広がるとは思いますが…、飛距離は関係あるのかですね〜



ということで、総合的にはまだ射程距離は伸ばせるようです。
が、ソコにどれほど意味があるのかは不明ですね。
まあ、これ以上はレーザーを使った方が有利かも知れません。

でもって、
ここで一旦光線銃はまとまった感じがします。

円柱パイプの発光ユニットの評価試験と、
レーザーのAPC回路の詳細が残ってますが、


追記＞
今の、250mmレンズだと、10mで2〜3cmの広がりのようですが、
長距離になると更に狭まって、100mでは10cmも行かないような気がします。＜伏せて撃たなきゃ当たらない。
しかも、昼間の日陰では、バイアス電圧不足の関係で感度が下がり更にシビアになります。

レンズの焦点距離は少なくとも、7〜8cmくらいにした方が無難な気がしました。
また、受光側も、フードを付けて、ギリギリの6V駆動が良いと思います。





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今度はφ20mmでF=100mmのレンズでチェックです。



マズル部分に付けてるテープは、フィルター面に傷が付かないよう保護するためです。

こおで気が付いたのですが、
自作受光ユニットの方がかなり高感度なことが判明しました。

迷光対策をしていないので、近くではものすごく広範囲に反応します。
あとはピンホール云々も。

で、ND500フィルターを付けてみて、テストです。
10cmの焦点距離だと判定が結構甘すぎる気がしました。
原因は、φ20mmで10cmだと集光能力が高いこともあるのですが。
100mmレンズでピンホール2mmと設定すると、
10mで0.2mに結像する感じです。
実際の判定もそんな感じですので、ちょっと甘いようですね。

で、距離はというと、ND500使用でナゼか4mくらいになってしまいました。
でも、夜間は8mぐらい行きました。光軸がウマく合ってないのもありそうです。

じゃあ、φ20mmで、集光能力が高くてライフルで精度の良い焦点距離は？
というと、15cmから20cm位かもです。


受光側にフードを付けるとフォトDiのバイアスの問題から、感度がUPすると思われます。
あと、最近の受光ユニットはどうなのかわからないですが、
デューティー比を下げて、電流を増やすと、イケるかも？
あとはLED自体の高輝度化ですね。

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φ20mmでF=200mmのレンズをセットです。

バレルが2cm長くなりました。

絞りは設けずにパイプの内部につや消し黒を塗りました。
少々反射するので、やっぱ、絞りがあった方が良いです。




で、ND500フィルターを使用したところ、
曇りの夕方、9mでは結構余裕がありました。

照準が若干甘いのはピンホールを狭めれば。

ということで、ここらが扱いやすく、飛びも良いようです。











受光部なのですが、太陽光を防ぎ、角度を広く取ろうとすると、多少距離を犠牲にしますが、
サラウンドSPのように円錐状の反射板が理想的で、必然だと思ってはいましたが、

やっぱ、考えることは同じで、特許が出てますようですね。

http://astamuse.com/ja/published/JP/No/2005349086


http://www.ekouhou.net/disp-fterm-2C014CA05.html
http://www.ekouhou.net/disp-fterm-2C014CA10.html
https://sites.google.com/site/kaimunantai/home/hardwares/avr-micro-controller/ir-shooting-tiny26-861















----使う光線銃による攻撃力の差-----------------------------------



ハンドガンやライフルによって攻撃力の違いが出ると思いますので、
その差を付けてみたいですね。

これは、リモコンの12パルスのコードで行っても良いのですが、
デジタルな知識が必要ですね。
あと長々と光を出してるコトなってしまうと思いますので、
(単位時間に来た)600μSecのパルスの回数でカウントを積算してしまえば、簡単かも。
です。

たとえば、ハンドガンは、一回の発砲で、1パルス。
ライフルなら一回の発砲で、3パルスなど。


図はリモコンの12BitなPPM規格。








これをマジメにやってしまうと、1/36秒(0.028Sec)位かかるのです。
コード送信中の手ぶれの問題が出てきます。



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新たに取り組むことなのですが、

・NE555からLMC555専用にして、発振、受光系を1MHz、30μSecのパルスにする。
・レーザー光を用いる。

です。



・メリット
発光時間が短い。
外乱光などのノイズに強くなる。





発振側の回路はとりあえず。
これです。
回路の数値だけで無く、VRやその周りの配線が変わっております。
(38KHzの場合でも、VR周りはこうした方が良いです。)


初段はNE555で二段目のみLMC555にすると安定動作するようです。
パワーTrはこの周波数になるとMOSFETは入力容量が大きすぎて無理がありますので、＜1000pF位あるので、ゲートの入力抵抗を10Ω以下にしないとダメなような。
無難に、2SC1815などを使います。
LMC555なら、Tr無しでもレーザーDiをドライブ出来ると思いますが、
電流などにシビアなので、Trを用いた方が良いでしょう。

47Ωは要らないと思ったのですが、タイマーの時定数が狂うので、510Ω〜2KΩ程度が必要のようです。
前の説明同様ですがLDは2V付近、Vceは0Vと見て、大体の概算が出来ると思います。

受光系はこんな感じですが、

検波手前のトコまでしか数値を変えておりません。
で、
C12=5p
C6=0.001u
C9=150p
R17の並列にコンデンサーを付けるかも。











問題は、レーザー側のレンズですね。

サイズは、径を小さく、焦点距離を短く出来ますが、
φ20mmのF100mmのレンズを填めたパイプがあまってますので、それを使おうかと。＜また注文するのはさけたいので。

安全のため5mW以下で、ビームを太くする感じです。


レーザーコリメートに必要なレンズが見つかりました。
f=8.5mmの非球面レンズです。
あと、もっと小さいのもありました。



受光系なのですが、
なぜだか250KHz辺りでBPF部分が激しく発振します。
OP-AMPを変えてもあまり変わりません。

上手くいかない場合、
Qを下げるか、共鳴周波数を下げるか、両方か？


とりあえず、共振周波数を1/2にしても効果は無く、＜共振周期からして当然っぽい。
C2の10pFに触れると止まることから、
Qがキツすぎるのも原因のようです。
この10pに抵抗を併設すると倍率が変わります。

高周波に耐えられる回路で、Qも数百まで設定できるようですが
実際問題となると、どこまで高周波か？というのは解らないですし、

Qを下げるか倍率を下げるかの対処が必要そうです。

とっても高速なOP-AMPを使ってみて考えようかと。

で、スルーレートはあまり速くないですが、周波数は高い
広帯域OP-AMPに変えてみたところ、830KHzで発振しました。
どうやら、OP-AMPの特性に依存しているようです。

なので、このままで、200〜500KHzで設計してみるのが良いようですので、
無難に200〜250くらいにせっていしてみたいとおもいます。

とおもったのですが、
C2に240KΩを併設すると、この発振は止まりました。
が、弱い7MHzの発振を起こしているので、これをどうにかする必要があります。
弱いですので、フィルタで除去出来るかもですが、
その後ろのOP-AMPの倍率は非常に高いですので、信号が飽和しないように注意ですね。


また、LEDより、レーザーの方が高周波応答特性が良いため、
弱い放射でも強い信号が出てくることが実測されました。。
理由は、接合間容量と、LED領域とレーザー発振領域の光量差がハッキリしてることからキレの良い信号が出て来るのだと思われます。


前回は検波して積分して、タイマーでLEDを光らせてましたが、これを行うか、
シグナル検知用ICを使うかどうかも考えねばですね。その場合、ICの耐えられる電圧に下げないと…、

−−−−−−−−−−−−−−
でもって、
検波側に通すデカップリングコンデンサーの容量が38KHzでの設計でもモトモト小さすぎたようで、
これを大きくすると、更に感度が増すかと思います。
その他、各段ににもうけたHPF的な部分は、低いのを通しすぎるので、
これらを正せば、誤動作も少なくなりそうです。
−−−−−−−−−−−−−−

また、三段目のOP-AMPも高速にした方が良いのですが、
ノイズとの兼ね合いもあるかもデス。


三段目を高速なモノにしてみたのですが、
1500倍という倍率のため、入力オフセットにてオーバーフローしてしまいました。
でもって、二段に分けるか、トランジスタが良いと思うのですが、
そこまで手間をかけるべきモノなのか疑問にも。

でも、赤外リモコンより、一桁近くは上げたいモノです。

で、
併設する考え、
AMラジオの領域ですので、
共鳴回路は、LCで、トランジスタにすれば安上がり。

試験的にはAM用ICでチェックできると踏んだのですが、
UTCのICではな、ぜだか発振してしまいました。


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現在レーザーの光学系を考えてるのですが、
モトモト半導体LDの発光は、縦長なので、
一端細い平行光にして、ビームを広がらせてから、大型のレンズで太い平行光に出来れば、と思うのですが、
その設計と、プロトタイプを作る金額が問題ですね。
まあ、人間は縦長ですから、ある程度縦長のビームでも良いような気もします。＜ゲーム上は、銃を縦にかまえないと発光しない様にするとか。

とりあえず、平行光に。


連続発振させるボタンを付けました。(赤いヤツ)

あと、今使っている受光モジュールTSOP38238が780nmのLDの光にあまり反応しないので調べてみたら、
850nmでも結構鈍いことが判明。
よって、940〜960nm付近用に限定されており、そのような発光体を用いれば更に飛距離が伸びることが予想されます。
LEDで300m超えるかも？

とりあえず、980nmのLDも注文(AL980T50@300円)
【規格】
タイプ        Symbol    Unit    AL980T50
波長           λP      μm      980±10
安定パワー     POP       mW       ≧50
電流           ITH       mA       ≦40
操作電流       IOP       mA       ≦150
操作電圧       VOP        V       ≦2.2
能率           η       mW/mA     ≧0.8
ビームズレ     B      θ┴×θ//  40×12
抵抗           RS         Ω        ≦3
密封タイプ    TO-18(Φ5.6mm)

データシートが無く極性が判らないので、
光を入れて、PD、LDの判別、
テスターのDi測定モードで、アノードカソードの判別ですね。
或いは太陽光などを入射させて端子の電位で極性の判別出来るかも。
(LEDに光を当てると、フォトDiのように電位が生ずる)


このLDは100mAが標準的電流のようです。＜最大定格150mA
逆方向の耐電圧は1Vと、順方向より低いので注意です。
比較的パワーが大きいので、スレッショルド(30mA)から操作電流の幅があるため、
シビアなコトは無いようですね。


−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

940nmのLED(ＯＳＩ５ＬＡ５１１３Ａ)とφ20mmのf200mmレンズで
ちょっとチェックしてみたところ、
ND100とND500フィルターを直列につなげて、175cmで反応しました。
もうちょっと余裕があるのかもですが、手持ちで光軸あわせがシビアなので、ここらで。

光が単純に広がっていくと換算すると、
√50000＝223ですので、
223*1.75＝391m
ということで、400mくらい飛ぶ可能性があります。
レンズの口径を上げたりすればもっと行くでしょう。

詳しくは、赤外故屈折しづらいことや、
近距離でレンズのフォーカスがどうなってるのか？
と言うこともアリ、単純に分散していくとは限らないですが、

感度グラフの比でも2.5倍くらい？
これで、940nmのLEDの方が操作電圧も低くパワーが出るとすると、倍位行ってもおかしくないかもですね。




こちらの連続発振ボタンは、オーバードライブで使う場合に誤って押してしまわないように、
内部に、ボタン有効/無効スイッチを付けております。

放射光強度のもっと強いLEDにすると更に伸ばせます。

パルス自体を読むモノなら、
デューティー比を下げれば瞬間の光は強く出来ます。が、もっとインテリジェンスな回路が必要になりますね。
ノイズゲートみたいなのとか。


−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
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LD発振の受光系は250KHzにしようと予定しております。
３段目は、
トランジスターを使うかも知れません。
１段目も、FETとNPNトランジスタに変更すると良いかもですね。

3段目以降の整流回路のCの値は決定しておりません。

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

現在、
250KHzにするにあたって、
まず、発光側は、250KHzで綺麗に波形にキレよく発振するのは結構キツく、
LEDの光りよりキレの良いLDの光りの方が相性が良いです。
が、LDのの動作領域をちゃんと意識しないと、波形がおかしくなります。

NPNトランジスタよりパワーMOS-FETが有効そうですが、
ゲートの静電容量から6V電源で555からの250KHz発振はギリギリっぽいです。
この際、ゲートソース間に500Ωを繋いで電荷を逃がして高速応答させております。

デジタルトランジスタ　ＲＮ１２０１　バイアス抵抗内蔵型
は、どうだろうかなーと思ってみたりです。



次に、受光側を250KHzにしてみました。
Diの逆バイアス回路のレジスタンスやそれによる一段目のAMPのゲインの最適値の変化がアリ、
ちょっと、混乱中。
現時点チョークコイルは省いて、逆バイアス抵抗値も、かなり低くしております。

とりあえず、
BPFの発振に悩ませられてます。Q=15でそれほど鋭いワケでもなく、
発振周波数はBPFの固有振動数では無くOP-AMPに依存しております。
LPFで除去すると信号はあるのですが、BPFとして働いてるのかも不明で、解せない状態。


とりあえず、こんな状態です。
三段目(検波回路前/プローブ位置)までしか動作するようにしてません。
黄色のアンダーラインのある部分が変更点。




ゲインはもっと必要で、稼げますので、それが今後の課題です。
R8,R9およびR11を変更で十倍くらいはイケるはず。
あと、逆バイアス抵抗のR6をちょっと上げることも可能。

無難に、
・R8を20kΩに
・R11を500Ωに
・R6を5.6KΩに
これでも動作改善をしました。

でもって、
なるべくトランジスタで組んでみたら、こんな雰囲気かなー…、と。＜数値はテキトー。


初段をOP-AMPからTrに交換したり、
これの終段を４段目として増設してもいいかも。
マイナス側に振れる振幅を考えてみれば、
後ろの段のトランジスタほど、バイアスを沢山流した方が良いですね。




-------------------





最終段のOP-AMPの後ろに
トランジスタ増幅回路を付けました。＜2SC1815BL
トランジスタの問題は、電源電圧やTrの種類によって、
適正なバイアスがとれる数値が違うので、汎用性が乏しいという感じです。
(BPFが発振しなければ、最終段のOP-AMPの手前に挿入した方が良い回路だと思います。)

図の通り、エミッタに0.1μFが付いてるため、250KHzあたりの高周波信号にはhfeで増幅される感じです。

結果は、BPFから来ると思われるノイズが多めです。
発振の14MHz付近はどうにかなりそうですが、
BPFの固有振動らしき、二百ウン十KHzが出てます。
これが、Tr出力の時点で、2V以上となり、整流しても反応してしまいます。

なので、BPFの手前の増幅率をある程度上げてみたいですが、
軽いHPF以外フィルタなしの段階で大きく増幅するのは
外部からの環境光ノイズで飽和しかねないので、いかがなモノかなーと思います。＜あまりないかも？
とはいえ、あと、5倍くらいは増幅できそうですね。
この程度だとOP-AMPをそれなりの高速ローノイズ低オフセットを要求します。
それ以外だと、hfeの高いトランジスタですね。

それでも、リモコン受光ユニットのゲインにはおよばない感じです。
まあ、赤外光を使えば、数倍受光感度が上がるかな？とは思いますが、簡易のための可視光レーザーでもありますので。

可変アッテネーターを通し、
整流して適度な時間積分してNJM2072というレベル検出用ICを使うのもテですが、このICは9V駆動では高すぎるので…、＜使ってみたら大丈夫かもですが、
+-6V電源にして、バイアスを＋電源と−電源の間で取るかんじでいけるかも。

目標は、1mW可視光レーザーで3Km飛べば良いですね。
とはいえ、考えてみるに、ターゲットをそこまで遠くにするゲームって
フィールドが広すぎて意味あるのかは不明ですが。
それに、実弾は直線で光速で飛んでくわけでも無いですので、リアルかというと全然。

ただ、夜間には、5mWのレーザーが1200m先の焼却塔に当たってるのが確認出来るのですから、
1Km位は十分に可能にしたいですね。

38KHzでは、可視光が使えないというのがありますので。

あとで気がついたのですが、市販の赤外リモコンモジュールですが、
高出力の赤外LEDを至近距離から点灯させるだけで誤作動するときがあります。
よって、コレもインテリジェントな回路では無く、AMPとBPFとレベルセンサーが基本のようですね。

赤外線リモコン受光モジュールは、
レンズをある程度削った後、塗装剥離剤などで赤外フィルターを取り除ければ可視光で使い物になるかも。
非常にお高いですが、誘電体多層膜の光学的BPFで目的の可視光レーザーのみを通せば、誤作動もまずあり得ないです。
誘電体多層膜光学フィルタは非常にお高いとは言え、
単品で30万で30個作っても総額30万というように、
薄くて小さいのを量産すれば、とんでもなく安くなります。

表面精度や、
高級なガラスを使わず、汎用品のように量産すれば、数百円もしないと思います。



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気にはなってたのですが、発振の原因に、
くし形、格子型に回路を組むと発振しやすいのがあるかもです。
ベタGNDと言うのが良いのですが、
ユニバーサル基板の試験回路では、作りづらく、判りづらく、です。

ただ、これは数百KHzで起こる現象とも思えず…、

また、
BPFに新たな形式を見つけました。
ウィーンブリッジ式ということなので、発振しやすいかも？

どうしてもダメならこれも試して見ようかと。

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でもって、
シグナルジェネレーターな発信器から光を送ってみると、
DABPなBPFは、ちゃんと動作していることが判りました。

それにも関わらず、
リモコンの波形が大きく出てしまうあたりは、
オーバードライブしてるのに加えて、
フォトダイオードの感度が高い領域の、
赤外だというアドバンテージがかなりあるようです。

250KHzあたりの発振気味な部分も、
BPFのOP-AMPに手を触れると消えます。
乾電池を載っけてもかなり弱まります。原因は今のとこ？です。

あとは14MHz程度の発振をカットすることと、
20〜100倍くらいゲインを稼ぐことが出来ればかなり実用に近くなるかと思います。


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考えてみたのですが、
感度(増幅率)自体は、今の状態で、十分赤外リモコンに近いと思います。
でも、可視光ですし、S/Nの問題からもうちょっと欲しい感じですね。


















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一番安い50円のリモコン受光モジュールのモールドを塗装剥離剤で溶かしてみました。
一ヶ月くらいおきました。


上の黒いのがセンサーで、下がチップですね。

モノによって違うかも知れないですが、
配線は非常に細いようで、綺麗さっぱり無くなってました。
足もばらけてましたが、これは半田付けでもして固定しておくことでどうにか出来るかも？


センサーとチップが一体化してるモノがあれば少しは楽かも知れないですね。


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アサヒペンでは無く、
HOLTSの強いタイプも試して見ました。

一つ目の目的は、内部構造を知ることでして、

表にシールド金属がないものは、
コの字に曲げられてて内部でシールドされ居るモノが多いです。
また、垂直な方向のもありますが、これは製品によるかもですが、
シールドはありませんでした。

しかし、この液は、溶かすと問題が幾つかでました。

チップの接着剤も剥がす。
物質が膨張する。＞電気的結線が引きちぎれる
です。

なので、
弱いタイプで、シールドが外部にあって、ハズすか、
先ほどの垂直方向のタイプでやってみるかですが、時間がかかりすぎるので実用的ではありません。


そこで、有用な方法は、シールドタイプの削り出しです。
金属がアルので、センサーや結線が削れる前に気がつきます。

ただし、これだと、フィルタを全部削るのはムリです。
しかし、利点があります。

フィルタが極度に薄くなったことにより、850nm付近の感度は飛躍的に上がるでしょう。
また、別でレンズを設置することが出来ます。












＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
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17/04/29

トランジスタを使用したモノを、
ちょっと考えようと思いまして…、



構想中という感じですが、
Trだと、抵抗の定数が、電源電圧とTrの規格によって変わるのが悩みどころですね。

17/04/30
ちょっと組んでる途中ですが
もっとゲインが必要なので、
入力からBPFまでの増幅を1段増やす感じが良いようです。

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17/05/01
BPFまでのPre-Amp的部分がほぼ確定。
電源は、Trのバイアスの加減から12.5V程度が適当。
(9Vの場合は、50KΩを74KΩに)




38KHｚも扱えるような数値にしてますが、250KHｚに限ってしまえば、低周波はもっとカット出来ますね。

ゲインが大きいので、BPFからの誘導が入力に戻ってきて、発振気味です。
(入力側単体では発振しない。)

その後ろのBPFがMHzオーダーで発振してるので、コレを抑えるか、後ろのフィルタで取り除く必要性。


発振は、250MHz、500MHz、7MHz付近で起きます。
7MHzはLPFで除去
250Hzおよび500Hzは入力への誘導による発振であることが判明。＜ケースの閉め加減で変わります。

なので、入力からBPFからの誘導までの回路の実装や、シールドに気を使い。
あとは、シールドの外に出して扱ってやると良いかと思しました。


思ったのですが、250KHzなら、
Q値をもうちょっと下げたり、
無理して共振回路にしないで、
LPF、HPFの多段でもそれほど問題は無いかなー
と思いました。


どちらも複合して考えると、
Q値を10〜12位に。
HPFは、160Hz位
LPFは、350Hz位
でなるべく多段にする。


OP-AMPの電源電圧を下げることによって発振がかなり弱まることが判明。

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17/05/07

RCヘリのFCUのため、フォーマットしてOSをWin7にダウングレードしたため、
PSpiceなOrCADも新たに入れて、回路も一緒に消えてしまっていたため、新調しました。
今回は、部品がTrなので、ちゃんと実際の使用と合致するモノを持ってこなければならなかったです。
ライブラリは、本にあった
TORAGI
パーツとライブラリの一覧表のPDFから
JBIPOLAR
JJFET
を使用。





ゲインが低すぎるのは、実物とバイアス有効範囲がズレてるから？
三角波入力で出力波形を見えれば、リニアリティーも判ります。
あと、前半の回路は、38KHzも考慮に入れて設計してるため、
微分や積分回路部分を250KHz専用に弄れば、もっとノイズも減らせるかも、
共振回路前に少しLPF要素も入れておくとイイかも？


前後でシールドを分ける。



17/05/08
今、Trの入力に静電容量があることを計算に入れてないことに気づきました。
インピーダンスを踏まえ、バイアス抵抗を見直しです。

hfeとは、「電流」増幅率なので有効活用出来る方法もアル？

ということは、
カットオフを甘めに多段でCRフィルタのロスを下げ
Trのバイアスを倍率とインピーダンスを考慮し、適正バランスに選ぶことと、
Trは増幅率の高いモノを選ぶこと。
特に終段の増幅率を上げる。


とりあえずTr交換せずに250K専用化しても、三倍うｐです。






2段目以降をハイインピーダンスにする必要は無い、
入力に静電容量があるので、入力のインピーダンスを下げて入力のデカップリングコンデンサーが大きめでも有効にする。
それに合わせて、出力インピーダンスも低く。

入力の静電容量を考えると、高周波向けのTrが有効？

特にFETの入力のC成分はVgdでも変わる。



全般的にトランジスタは、
実際の回路の方が出力倍率が高い。
ランクが違うからということもある程度あるが、
終段は、シミュと実際に10倍を超える差が出てる。

トランジスタのバイアスは結構電源電圧にシビアなこともアル。
増幅率を考えると、高めがイイですが、
でんげんでんあつを考慮した範囲に入れないと、信号が飽和して、逆に小さくなる。



17/05/10

終段抜きで組んでみたトコ。


発振には悩まされたけど、電源周りにコンデンサーを付けたらかなり低減しました。
コンデンサーは、付ける位置によっては、逆に、発振が大きくなったりします。
基板実装による差がかなり出ることがうかがえます。

あと、LPFは二段もうけましたが、BPFから8MHz位のがまだちょっっと漏れてます。
発振自体を減らすことは可能なのか不明ですが、
更に終段にフィルタで抑えられるかと思います。



光の入力はなしで、この状態です。

縦軸は、10ｍV/Divですので、悪くはない感じです。
高速のノイズをもうちょっと落とせれば良いですね。


あと、金被抵抗の表面は、高周波を通すようなので、折り重なってる部品同士など変に触れないようにした方が良い？










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オーバードライブなのですが、
小さなLEDでも、周波数が高く、デューティー比が低ければ、
1A程度は流せることは昔からDATA表などで知ってましたが、
赤外線受光モジュール用のワンショットでも、そのくらいは可能のようですね。

なので、
突き詰めれば、到達は、400mどころでは無いかもです。

でも、まあ、素直にレーザー使えばイイという感じも…。


1/2デューティー比の発振光が、PPMとして更に1/2デューティーで送られるため、
オーバードライブは、だいたい6〜10倍くらいと見積もっていましたが、
この数値だと、50倍位可能という感じでしょうか…？













＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

今回もユニバーサル基板で、ベタGNDとは行かないし、弄りながら発展させるので、クシ型に近くなるのですが、
銅箔テープとか、うまくつかったり出来ればいいな、とか思ったりしてます。

両面基板で片側GND面なんてのが良いのかもですね。




＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

受信回路のDABP方式のBPFは設定出来るQ値が100以上でもOKとあったのですが…、
あまり得せず、直列に何段もつないで作る場合がいいような気がしました。

DABP回路のQは15に設定しておりました。
OP-AMPを選べば良いのかも知れないですが、不安定なイメージもありました。

昔の受光モジュールのグラフからQ=10〜13でしたので、
最新のモジュールだとQが15〜20位必要と感じもしますが、
Qの高い高い設定だと、部品の個体差で周波数の差が出来てしまうという場合もあるようです。

本などを見るに特性を鋭くするには、Q=10で1段なのを2〜3段でQ=10で？使ってるようなのも見ました。
ウィーンブリッジ式BPFでも一段ではQ=5程度でした。

n次の多段にすると、それが多いほど「尖った周波数特性」になり、透過と遮断がハッキリと分かれることになると思われます。
Qが狭くなったことに。しかし、1段で狭くしたのと同等のことも。
なので、
また、数値を微妙にずらす方法があり、そうすると、頭の平たい「角張った」特性に。
Qは同じでも、遮断は鋭く、透過するところは平たく。を両立。発振もおとなしいかも。
その方が扱いやすい部分も多々あるので、2〜3段重ねてみるとイイかもとは思いました。
バターワース、ベッセル、チェビシェフなどというのが…、

で、Q=10の一段とHPF多段でやるのが妥当かな？

あと、本に書いてあったのですが、DABPも共鳴回路らしく、段々振幅が上がって、信号を切ると段々下がってくる、「遅延特性」があるそうです。
というのも、Cにかかる電圧を反転すると、Lと同じになるわけで、共振回路と等価になります。
しかし、共振回路は応答に遅れがありますね。ということかと。

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多段BPFの個々の共振周波数をずらして、同じQ値でも、透過は平坦、遮断は鋭く、発振しづらくと思ったのですが、
部品集めに問題が出るので、Q=10の一段＋HPF多段でどうにか…、



赤外線リモコン受光モジュールには、
シールドされたハイゲインのAMPに、鋭いBPF
他には、AGC回路も内蔵されてる。


これをディスクリートで再現は、コストもかなりのモノになる…、







このスクリプトで計算が可能です。
http://www.g-munu.t.u-tokyo.ac.jp/local_manual/bpf/bpf.html

まず、既存の部品の数値と目的周波数で入力


そして、既存のRを入力して逆算。

周波数が多少ずれるけど、ここらが良好なところ。Q=10なら行ける感じ？
16kΩとかだと周波数が低めに出ます。

同様に




という感じで簡単に求められました。

バラうりの部品は共立が強いと思われます。


この結果より、たまたま、15Kと16Kの間にピークが欲しいので、この二つを直列にすることを思いつきました。



Q設定は10の場合を使ってるので、追々設定出来れば。


適当にHPFとBPFのQを設定しました。

昔の回路Q=15から部品を引用してるので、
発振のしやすさはQ=15に近いかもと思います。そこが悩みどころ。
もうちょっと緩くしたいですね。
HPFはFc=15KHz程度。

考えは簡素化するとこの図の感じ。

グライコとかは半導体インダクタの重ね合わせでこうなってる。
違いはかけ算と足し算の違いがあるが…、クロスオーバーの感じは似てると思われる。

＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

レーザーDiの発振ですが、Trで電流を制限するのは無しにして、
抵抗でのACC回路的にしてこんな感じです。

多回転半固定トリマーを高目に設定して、LDの温度も気遣いながら、10Ωにかかる電圧をちょうど良く設定します。
静電気やノイズから6.5V程度のツエナーで保護してやるとイイかも。
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500mW以上のLDだと、温度余裕があればACC回路駆動が基本ですが、
クラス3レーザー以下だと、ACC回路でも40度位差が出ると問題になります。
壊れる理由は、出力や外的環境による温度上昇で出力が上昇し、光エネルギーによって、ミラー面が損傷するかんじで一瞬で壊れます。
なので、精密には光出力の参照出力から制御するAPC回路になります。

ですが、実際のカタログスペックより余裕があるため、
昔、中国製のレーザーポインターには、おおくが、高めの電圧＋抵抗一本で定電流的に扱われてました。

光線銃の場合、一瞬しか発光しないので、放熱問題はクリアしてますが、
外的環境はそうも良くいかないですよね。

電源は最低限アルカリ、理想は一番安定してる、コインリチウム電池とかに。
まあ、ツエナーでノイズや静電気などの保護もしておくとイイですね。






＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

LC共振にで考えてみる。


最近、ビームライフルなんて競技用もあるから、どういうニッチな需要で作るかも考える必要があるかも？

220210

案

400KHz受信として、PD⇒2SK30(Z変換)⇒RF-AMPなIC⇒NJM5532DD

2SK30：Nch型FET：もっとローノイズで高速のがイイかも。
RF-AMPなIC：DCからで、NFが低いやつ。：BGA420など。SOT-23変換基板に無理矢理載せるつもり。
NJM5532：ノイズ、オフセットなど低い。補聴器で上手く行った。

100KHz以下を激しくカット。2MHz以上を激しくカット。



220215
更に詰めて考えてみる。

今までと違い、思い切って、無線受信機の技術の方で考えてみる。詳細はよく判らないトコだけど。
AMラジオな感じに、LC共振回路を使うことを考えてみた。
(AGCやミキサー回路を入れると、かなり良くなりそうだが、とりあえず高級すぎ…、
でも、IF用455KHzのBPFは使えるかも？)

鉄芯じゃ無くって、フェライトコアは点線だけど、ボールペンでは書きにくい。
バリコンの方は、定量の高精度なコンデンサーと並列にして、微調節しやすくするのもイイかも。

この速さの光源は少なさそうだから、Qの高いモノは必要なさそうにも思うけど、
放電管でのインバーターの光には、高調波とか含んでそうだから…、、
で、
受光フィルタも含み、(赤外の？)LEDやLDで発光させる。

この回路の状態では、FETのゲート-GND間の抵抗は要らないと思うし、その手前のゲートに繋がるデカップリングコンデンサーも要らないハズでアル。

共振回路とアンテナに当たるPDの間にデカップリングコンデンサーがあるが、ある程度の抵抗もあるとイイかも。
ここの共振のレイアウトは、もうちょっと調べて見る感じかも。
下の方に有る共振回路を含んだTr増幅系を併用したり、正帰還にて超再生みたいなのも出来るかも知れない。

ある程度増幅したら、OP-AMPとかも使って見ると良いかもしれない。

無線機では、広帯域のままゲインが高すぎると、大きな信号で飽和してたり、その高調波による妨害、混変調を起こしたりで、まともに動かなかったり、、
なるべく、初段でフィルターをかけていく感じ。

発振側は、555だと、CMOSで、500KHzまで動かせるNタイプがアルし、ICM7555IPAZは、1MHzまで発振出来る。
電流もダイレクトドライブが出来そうである。そうでなくってもシュミットトリガインバーターとかでもイケるかもだし。他にも発振なら色々あって、ハードルは低め。
もちろん、小規模なLDのパワー制御したまま高周波のバーストは難しいトコもあるかも。

脱落したモノ。
RF-AMPなIC、やっぱ、ちっちゃすぎかな？
NE76084は、VHF帯増幅用に5つぐらい持ってたのだけど、ピン配置が物凄く悪い。使えない。
AMラジオ用ICというテもあるが、ここまでワンチップ集積回路の技術に頼ってしまうのも…。


あと、LC共鳴のフィルターだと、Cはルート記号の中なので、大きく動かしても、変化が乏しいので、広範囲に対応させた設計は出来ない。
マイクロインダクタには、寄生容量からか、自己共振周波数というものがあるので、十分高いモノを使用したい。
455KHzのIFTコイルというモノがアル。コイルのコアを回すので、非磁性体のマイナスドライバーが欲しいトコ。オールインワン出来合い部分なのでなんだか…、


学生実験で扱ってた、LC回路は、LとCが直列であったが、
ゲルマニウムラジオとか、無線機を見ると並列なのが気になる。
まあ、振動エネルギーをため込むには良いのかも？？
効率的に振動を取り込み、良く振動させ、上手く取り出す。
という必要性があるので、LCのレイアウトは気を使いそうである。

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220218
光線銃の受光部をLC共振で考えてみる

まず、ウチに古い秋月のゲルマニウムラジオキットがあり(今も売ってるけど、Diが違ってます)、これでイロイロ調べて見たいです。
バーアンテナ的なコイル(実測750μH程度@100KHz)が付いておりましたが、空芯コイルで作るのも何ですし、使うには貴重に思い、
汎用のアキシャルリードタイプの1mHが使えるか？と思い、ソレを装着です。

というようなテストなので、それが付いてます。
まあ、巻き線が一様では無いかもなので、共振効率や、Q値が低い等あるかもしれません。
取り付けの足が長いのは付け外ししやすいようにとかDiは熱対策もです。

イヤホンは耳からすぐに落ちてくるのでシュアー掛けにすると、上手く行くので、イイ感じになります。
アンテナは、3m程度のUSBケーブルの外部導体に接続。
これで、音は小さいながら、聞こえます。
ついでにアース側も線を付け、人体に落としたら、選曲が変わってしまいました。

感度が上がることで混信してるだけかも知れないが…、
どちらにしろ、Qが高ければ良いようなことかも？

比較のため、バーアンテナに交換。

受信強度は聞いた感じ変わりません。
アース接続で選曲が変わる度合いは少なくなってるような気もする。
というか、混信の度合いが減っている。
多分、選択度も高くなっている故かも。


古いモノで、被覆の被った細線なので、フラックス使うか、
切って、塗装剥離剤で剥がす、或いは、ライターで炙るかしてやらないと、ちゃんとくっつかない感じ。。


クリスタルイヤホンは、台湾製だったのですが、日本製のにしたら、感度も上がり、トーンも落ち着き聞きやすくなりました。



で、アキシャルリードタイプに戻すと、
シグナルの強さは変わらないけど、
やはり、混信が多い、3曲ぐらい聞こえるのだが、強い一局が常に被ってるイメージがある。
アースを外すと、2〜3局に分離出来る。

聞こえて分かった局名はTBSだったので、954KHz、つまり、1MHz近くですね。

総論としては、
シグナル強度は激しく違うイメージも無かったので、
とりあえず、ソレノイドはアキシャルリードタイプで行ってみようかなー、、と思いました。

或いは、マイクロインダクターない規模で、他の、規模の大きめの巻きが均一なインダクターでどうかな？
1mHなら、種類がありそう。ラジアルタイプとか、、

しかし、これで、455KHzを共振させるとなると、持ってるトリマーコンデンサーが120pFではギリギリでF=459.44KHz、
部品の公差やフェライトの周波数特性等で目的の低さに到達出来ない。まあ、固定のCを併設すれば…、、
欲を言うなら、3.3mH位が欲しい…。

種類と手頃さでは、アキシャルリードタイプが良いけど、出来るのは、太いのを選ぶくらいだ。
抵抗成分がQ値に響いてくることも考えて、、

ということで、次の注文は、アキシャルリードタイプで1.5mH、2.2mHと3.3mHの太いφ5mmのヤツ。

今後、フェライト棒やトロイダルコアに細線を綺麗に巻くとか空芯コイルとか出来れば変わってくるとは思う。



光と、ゲルマニウムラジオを考えると、
ゲルマニウムDiを使ってる以上、後者の方がかなり高い電圧を扱ってるので、
光の場合と都合がかなり違ってはいる。
つまり、ノイズなどの問題も出てくる。

クリスタルが使えれば、面白いかもですが、MHz以下では、60KHzあたりのが限界で、それ以上はイキナリMHz行ってしまう感じでしたあ。

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トランジスタを扱う上で面倒臭いのが、バイアスとアイドル電流の調整でアル。
抵抗で設定するのだが、カーボンな可変抵抗は異種導体間の熱雑音が気になるかと思ってみたが、高周波ではどうなのだろう？
熱雑音成分は、起電力En=√(4kTR)だとあり、1/Fの分布のようである。
とすると、高周波では余り問題にならないかも知れないので、
半固定抵抗をICソケットにはめて使って見て、金被抵抗に交換したりして比べてみたいトコでアル。
10KΩVRあたりが適当だろうかな？

それと、初段はローノイズ、ハイ入力Zがイイかと思うのが、
FETをただのインピーダンス変換にするか、共振増幅段として使うか？も迷いどころ。
初段をNPNバイポーラートランジスタにしても良い状態なら、インピーダンス変換すら要らないかも？

Tr入力のカップリングコンデンサーは、33pF位で、下をバッサリと多段で切るのも有用。

あとは、フォトDiの逆バイアス抵抗を余り高く出来ないので、貫通する高周波をコイルも使って阻止したい。
Z=ωLであるから、1mHの1MHzだと6.3KΩとなるので、あまり期待は出来ないが、
100mHあたりだと、結構に効いてきそう。
PDの光の当たり方などコンディションにもよると思う。
これに、100KΩ程度の抵抗を繋いだらどうだろうか？

ラジオ用ICのLA1050と言う三端子のラジオ用ICがあったが、今は、UTC7462と言うのがアル。
特徴は、AGC(オートゲインコントロール)機能を持ってるのと、
内部の等価回路を見ると、超再生に近い、正帰還もやっているようだ。
あと、バイアスがあまりかかってないと思われるTrがあるけど、検波を兼ねてるのかな？



パルスのバースト時間は、455KHzのばあい、50μSecで、1Mなら、10μSec程度で、良いのでは無いかと思います。
マイコンだと、このバーストの長さからも判定出来そうですね。


シミュレーターで、ちょっと試して見た。

FETに共振系が付いてるのは問題で、理由は後述する。

無線機は、LとCを並列で共振させるはずなんだけど、
シミュレーターでは、これがうまくいかないみたい。
デカップリングコンデンサーとLで共鳴してるという…、、

初段FET手前は、
アンテナのついたゲルマニウムラジオと同じ原理だから、その時点でLC共振のスペクトルが出ないのは既におかしい。
つまり、シミュレーターの限界？

入力からデカップリングCに100Ωをはめると、
そこの共振のQ値は下がる。
共鳴部分のLやCが理想化されすぎてるためかな？

共振回路が勿体ないので、中段は、ただの共振の無いアンプにしてみた方が良いかも。

ところで、455KHzのIFなフィルターは、FCZコイルのようなコアが回るトランス構造になっていた。中に共振用のコンデンサーも入っているのが違うとこかな？
6AKW-B3L3 IFTコイル 10mm 455KHz(黄)
-------------

問題解決。入力信号が抵抗無しに大きすぎた。
つまり入力オシレーターに強制された信号になってた。
あとは、超再生回路を入れるか悩み中。。

Trの出力に繋いだ共鳴回路は共振周波数のが下にズレる。設定のLC値は3〜4倍変わるくらいかな？
これは、Trの種類やバイアスで移動するのでやっかいでアル。どうしたモノか？

ずれを直した。


Trの共鳴回路は基本的にQ値が上がるのみで、
ピークの増幅率は、普通の増幅したのと変わらない感じ。




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失敗例として
FETの部分に共振を組んでも値が下がるのみなので、考え物。
というか、FETはインピーダンス変換であって、増幅ではない。ので、現時点少しゲインが下がる。
よって、現時点ではいらないかもしれないし、でも初段をローノイズでしかもフィルタをかけるのは重要にも？？



Qは上がったようにも見えるが、位相の周りがおかしいので、やはり、FET回路には共振系は向かないようである。逓倍とかの目的以外。
JFETは、Bに＋電位のバイアスをかけるバイポーラーTrと違い、ソースに電流が流れることで、Gより電位が上がり、結果Gにマイナスのバイアスがかかっていることになる。
間違ったのは、バイポーラーと同じ感じで、バイアスをかけ、ソースにコンデンサーでパスしてる雑誌記事があったからでアル。
これは、紛らわしいが、別の目的なのかもしれない？

−−−−−−−−−−−−−−−
220221

とりあえず、シムで組んだ感じはこんなトコ

デカップリング用コンデンサーはもっと下げられるだろうし、バイアスはTr次第で、ソレに付いてる共振回路の数値もTrの種類とその設定次第。

FETは、2SK303L-V3：ドレインしゃ断電流：1.2〜3.0mA
バイポーラーは、2SC1845互換品のKSC1845：hfe300〜600

−−−−−−−−−−−−−−−
220222
(続)光線銃の受光部をLC共振で考えてみる

K303-V3：V3はIDSS=3mAのモデル。(y軸との切片)

Rs=1〜2KΩでどうか？
1KΩで1mAだと1Vかかってることになるけど、、？
線を引くに、バランス的に、こういうこと？  （Vds＝10Vと言うとこにも着目。）



2SC1845

バイアス用の抵抗は高く保ちたいけど…、100KΩと1MΩはどうかな？
Ice=1mA程度が無難な動作？



で、この組み合わせでやってみるに、パーツは違うけど、パラメタはコレを使う感じ。

共鳴系のTrは、バイアスを多めに流せばゲインが上がるけど、これで良いのかどうだか？？
あと、バイアス抵抗を一桁上げたけど、これもイイのかな？
単にゲインだけ稼ぐのでは無く、NFとかも考えなければならないのはある。
また、共鳴系なTr回路のLCパラメタは、Trの種類及びバイアスによってかなり変わるので、ICソケット仕様にしたい。低周波だし。
まあ、ICソケットだらけになりそう…。

ココでぼやきを入れる。
OP-AMPと違って、Trディスクリートの問題点は、
電源電圧に顕著、素子の品番などによって駆動パラメタが激しく変わるとこ。
ややこしいだけで、学術的に高等というわけでも無さそうだし、、
性能は純粋だけど、要求されるモノが場合によって「それぞれ」だから、「Trディスクリートで組んでる＝偉い。」という電子系の認識はアレだね…、。
自虐的オナヌーな作業だと思う感じです。
いわゆる「技術屋のマスターベーション」といわれる感じ。

ただ、アナログ回路の技術は必要で、デジタル演算にだけ頼ると、
精密機械技術では、機械的な技術の衰退に繋がった業界もあるのは事実。
捨ててしまったのでは、取り戻すのは困難。＜雇われ経営者が問題で、1年先の実りを考えて、10年先の田を枯らすのが標準仕様な会社とかにある。
加えて、プロセス無視して見た目の結果至上主義だとドツボに行くね。
オイシイとこだけ持ってって、あとは頭脳労働に指図し奴隷のように使うCEOとかCTO関連？あとは物言う資本家？浅はかな。

実世界や人間はアナログで形成されてる。なのだから、I/F前後は避けて通れないというのもある。
どちらかが絶対的に万能とは思わない方が良い。宗教に近い感じだ。

無線技術も、携帯電話や高周波化しすぎて、滅びるに近い状態だけど、
面白い部分ではある。

ハードシンセが出てきて、デジタルサンプラーやソフトシンセが出てきて滅びかけたけど、
また、再認識されてきてる。リバイバル要素もアルにはあるが、それだけとは思えない。

人間がやるには、優劣だけで無く、面白いかどうか？も重要。
マウンターは優劣を用いがち。
まあ、技術屋も経営者も、自意識高い系は自己主張(自我のアピール)で問題行動をよく起こすと言うこと。
オナニストな技術屋はアレだが、作ってる人間に口を挟み支配したがる上長も、、
社長は元技術部長、現技術部長も会社側の人間だったけど、妙なこと強制されるから、ケンカが起こるというのを目の当たりにしてた。だからダメなんだ…、と思っった次第である。
俺が作った意識の強さって、、皆で作ったという感覚は持ち合わせないのかな？とある業界について思う。著作権の主張にとても熱心で借り物もあるのにケンカばかり。


ところで、
遠い昔の結果にて、
2MHzくらいまでは高出力のLEDが使えると思われる。
接合面積の小さいLDだと、もっと上も可能そうだが、クラス1や2LD規模だと、位相補償したAPC回路が必要になり、回路の規模も大きくなる。

これは、かなり昔に作った、LEDのAPC回路で、当初は位相は弄ってなかったはず。
(現時点、この画像を見ると、微分要素があるようである。)
これで発振させると、2MHzあたりまでは実用できる感じであった。


現物を紛失したので、AIで拡大してみた。


右上のは超高速OP-AMPかと思われる。文字が読みにくいが、NJM318D？も高速なのでソレだと思う。(316という風にも読めそうだが、JRCにはその番号は無さそう。)
今思うに、他のOP-AMPの高性能化や、低面積なPDへバイアスなどで、もっと制御側を高速化出来たかも知れないと思っている。
単電源化も可能かも。


部品が届いたら、続けるとおもわれる。。

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光線銃の受光部をLC共振回路で仮動作テスト。

220223

無線でよく使われるPLLシンセサイザー方式について、調べねば。
予想は、クロックのカウントによる分周かなー、と。
で、調べて見て、
PLLシンセとは、分周はシンセの方でした。PLLはこの波でVFOを正確に制御する技術コトのようです。「フェーズロックループ（PLL）方式というのの略」
細かい微調整はバリキャップへの印加度合いやRC発振とのMIX回路にフィードバックすることで出るのかな？
それでMIX回路は周波数をずらすコトが出来るのですが、目的周波数の信号をIF周波数でアル10.7MHzに移動させれば、その10.7MHzという周波数専用の鋭いBPFで選択度を上げることが出来ますね。
つまり、IF周波数という固定周波数の鋭い周波数帯域のBPFを用いるわけです。
第2のIFは455KHz？
IF：中間(中継？)周波数という。という局発を使って、、
という感じかな？？＜予想もアリ。
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あと、コイルのQとは？
Q＝ωL/R　　：クオリティーファクター。
いわゆる、共鳴等のフィルタの鋭さのQ値と関わってることは関わっているが…、。

秋月のφ5mmのアキシャルリードタイプのを列挙してみる。「メーカー：Core Master Enterprise」

L：Q：R
100μ：15：0.8Ω
150μ：30：1.8Ω
220μ：30：1.5Ω
330μ：40：2.5Ω
470μ：20：3.8Ω
680μ：30：6.8Ω
1.0ｍ：30：8Ω
1.5ｍ：30：12Ω
2.2ｍ：60：14Ω
3.3ｍ：30：22Ω

どうも一意性が無いところがあるが、
損失は、測定周波数や、磁性体による。寄生容量も？＜自己共振周波数。。
もちろん経験上、データシートにミスプリがある場合も大いにあり得る。

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FCZコイルのように、
トランス状になってる可変インダクタというのがあった、大きいのは500μH
トリマーコンデンサーは1回転だけど、コイルは何度か回転出来る構造なので、調節はしやすい部分もある。

便利ではありそうだが、製品に頼りすぎ？内部抵抗か高め。
基本パーツで上手く行かない場合、奥の手としては取っておこう。
(※データシート見たら、2つの端子以外未接続だそうで、トランスにもなって無くって、センタータップも無いそうです。タダの可変インダクタ。。)

だがしかし、注意点は、この手のトランスは、FCZコイルと同様DIPなピッチの基板にはハマらない可能性が高い。

ならば、前に書いた455KHzなLCなトランス構造ののBPFじゃなく、
無調整なセラミック振動子を使用と思われる専用のBPFであるこれを使うかも考え中。


BUとBWは、通過帯域スペクトルが違い、BUの方が頭が平たい。よって、お気軽に使えるのはBUの方で、しかもコンパクトで値段が少し安い。
あとは、過渡応答卒性が早いのが良いが、セラミックの振動がどんなレベルなのか？という感じかも。
セラミック振動子のIFフィルターは10.7MHz用もある。

メカニカルな振動子だから、入力にパワーが必要とかあるのかと思ったけど、記述は無い。

これがLCなトランスの455KHzフィルター。IFTという。

因みにセラミックフィルターはCFという。



ただし、中波のAMは滅びそうだから、これらもなんだかなー、とは思うけど…、、、
まあ、455KHzの二次中間波という規格は滅びないかな。

でも、455KHzしか使えないのは足かせでもアル。
リモコン用赤外線受光ユニットより、高性能を目指しているが、汎用性があることも目指している。
汎用性は、なるべく専用の特殊部品を使わないことである。

リモコン受光ユニットは、まず、精密な光軸あわせに必要な可視光に対応してないし、故に、精密性を要求し、可視光が多いレーザーダイオードにも対応してない。
可視光カットは太陽光が多いため、そうなってる部分は多いとは思う、そこは、まあ、レーザースペクトルだけを通す、狭域の誘電体多層膜BPFと行きたいが、量産でもしなければ単価が非常に高すぎる。
分光的な何かで少し落とすことは出来るかも？？

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2SK303-V5の方が、Vgs-Ids曲線が立ってるので、感度が高いかもと思うので、これを注文。NFとの兼ね合いもアル。
Rsを300Ω程度に下げたら出力は逆に下がったので、1KΩに戻した。

OP-AMP使うと、発振しやすいし、入力側にバイアスが戻ってきたり、オフセットしにくいFET入力に限る。


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220224

昔の回路を改造することでテストを開始。

波形の乱れは、ノイズで、蓋を閉めれば消える。(VR-HMDのベースステーションからのレーザー光に反応していた。。)
その代わり、OP-AMPが発振しやすくなったりもする。

イロイロあって、ハイゲインなOP-AMPはそれほど役に立ってないかも。

この時点で、最初の3段のTrだけでも、それなりのゲインが出てきてるのに関わらず、OP-AMP部分に問題が多くて、、、
ただ、発振が止まってると、微弱な光で反応する場合も。

OP-AMPの種類による部分が多大で、FET入力じゃないと、入力にバイアスなどが回り込んできたり、インピーダンスが低めだったりで問題を起こしやすい。
とりあえず、
NJM072では、発振気味なのが気になるので、1回路OP-AMP1段で無難にしたいトコ
OP-AMPの出力は電力が稼げ、低インピーダンスドライブ用に設定出来るので、検波前あたりに使える。

あと、
ゲインが足らずかも？まあ、ラジオも8石AMラジオとかあるし…、

ただ、一番の難点は、2段目のTrを用いたBPF的共振が上手く行かない。非常に緩いピークはあるようだが…、、。

で、上の方に書いたトランス構成が必須かも知れない？。となると、専用パーツ以外、手巻きコイルとなる。
トランスコイルはDIPにピッチが合わないっぽいし、頭の痛い問題である。

あと、発信器をしっかりと作って、赤外LEDで、実際距離を通してテストしたい。

感度で、市販のリモコン受光モジュールを越えたいところでアル。
ワンショットのトリガリング時間幅は1/10未満の30〜μ50Secくらいかな？

市販のTVなどのリモコン受光モジュールは、本来の性能よりかなり感度を落としているようである。
それがなければ、直接光には遮蔽物があって、しかも方向のめちゃくちゃでも、ほぼ確実に驚くほど反応する。
因みに、市販の受光モジュールも、ワンショットパルスなら、カメラのストロボでも励起されて反応、誤作動する。

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220225

発振回路は、以前の250KHzのモノの可変抵抗を動かしただけで455KHz仕様になった。
タイマーICはLMC555のままでキレの良い矩形波が出ている。

可視光Di＋受光部のTr部分でも結構波形的反応はある。
2段目のTrの共振系の改良と、OP-AMP回路の改良で、実用になるか？と言うところ。


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光線銃の製作についてイロイロ見積もる。

220226：先日、部品を注文したが、まだ届かないので、文字だけ

必要なゲインの見積もりを換算してみよう。

とても昔のリモコン受光モジュールは、到達距離10m程度で、Av=80dB弱と言うことらしい。
今の高感度のは、45mとある。もちろん、この間LEDの方も進化はしてると思うけど…、、
となると、一応、4〜5倍くらいの距離、16〜25倍の感度。+24〜30dB上乗せという感じで。
110dB位と言うことになるだろうから、コレを超すには、120dB位欲しい。
これは、フィルターを使っても、生半可なモノでは無い。

TTLレベル5Vの-120dBとは10E-6⇒1/1000000であるから、
5μVとなるかな？安いテスターの分解能が100μVのもあるから、非現実的では無い？ように感じるが、、
(中級クラスのテスターのmVレンジでは10μV単位になる。高級なら…、、)
ただ、これは高速回路でもアル。
無線受信回路のように、何段もLCフィルターのTrを重ねて行きクリスタルも使えば無難にイケるかもだけど…、
昔、特定小電力は電場が100m地点で100μV/m以下の場合に〜、、とか言うのを覚えてるので、、、、
あと、人間の耳のダイナミックレンジもこのレベル。
そしてAGC回路が入ってる？
ある程度専用のパーツで、手を込ませれば出来るかと思う。
でも、あの安くてちっちゃなリモコン受光モジュールと比べて割に合わなさすぎ…、、

とにかく、ノイズと発振の問題が一番色濃い。

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次は、HF？な10.7MHzの発振で…、とは言わず、気が早いけど、、VHF領域へ。。。
昔、計測のため、40MHzや60MHzの発振、増幅、変調復調、を扱っていたので、どうにか使えないかと考え中。

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昔書いた非常に古い文及び画像が出てきたので。。　　　(図は簡易化した概念図です。)

雰囲気的には、、

機器の製作完成には4ヶ月弱かかった。
今、個人で作るには、到底足らない予算、、

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クリスタルも扱ってみよう。。。


話を光線銃に戻す。
もし、上手く行くのなら、LD(レーザーダイオード)専用にして、周波数を60〜150MHzに引き上げる挑戦も面白いかも。
発振側は、60MHz等のクロックモジュールから場合によっては逓倍、とりあえず、APC発光モジュールかACC回路で高速駆動に対応したLD駆動でOKそうだが、
受光側は、1〜2段増幅(増幅しすぎるとノイズで振幅が飽和する)して10.7MHzの中間周波数に落とす。
その後455KHzに落として、検波して、シグナルのディテクターに入れる。
という感じになるかな？
これは、ある程度、無線用途などのモジュール部品を使うことと割り切ってやる。
VHFな領域なので、λが短い領域は、基板の誘電率とかベタGNDとかまで、それなりの気遣いが必要そうである。
(波長が短いとスケール縮小だけすれば良いだけ、、、とは行かない。静電容量などは狭いほど大きくなるから。)

まずは、逆バイアスをかけたフォトDiを無線受信機のRF入力に入れて見てテストとか？

UHFは、マイクロストリップラインとか使えるようにはなるようですが、
フォトDiやLDが通信用など特殊になるし、それは赤外とかになってしまう。難易度バリバリな気がする。
シングルモードファイバー用のモジュールを分解とかしか光半導体部品を調達出来ないかも、、
それより上の周波数になると、導波管みたいな〜…、、

120か150MHz程度が良いと思ってるんだけど、周波数が高いのでダイレクトは無理そう。
よって、逓倍技術が必要。つまりアンプなどの過程で歪ませて高調波を取り出すことになる。
最大9逓倍くらいが現実的かな？全部を網羅するとなると20MHzや30MHz、50MHzのモジュールがよさそう。
大まかなフィルターは144MHz帯用のFCZコイルになるかと思うんだけど、今もあるのかな？

差を455KHzか10.7MHzにするためミキサーで微調節＋−1MHzの微調整はRCでも良いだろうけど…、
たしか、前は、30MHzまで発振出来るモジュールがあったような…、
シュミットトリガーインバーターICだと結構高速発振しそうだけど。
安定してくれなきゃ、10.7Mとかで狭く切り取ることが逆効果となる。

微妙にずらしたクリスタルを逓倍するのが理想。というのも、ミキサーで10.7MHzキッチリ足し引きしたら
メイン発振の妨害を受ける。あるいは、妨害を受けないよう、工夫する？
或いは、シールドされた別区画で、150＋10.7＝160.7MHzで動かしてみるとか、、、、
(ただ、150MHzは試験電波周波数なので、お気楽なトコもある。)

そして10.245MHzを引いて455KHzを出して…、、、

ミキサーとIFフィルターは使ってみたい。
一部技術は、通信技術やアナログシンセな感じかも。

いわゆるプログラマブル周波数ジェネレーターというのがあるけど、デジタルなマイコンの部類に入る。
コレを使うのは悩みモノではある。
目的の水晶が手に入らないとき、その代用品程度？

無線機もシンセ楽器も、電子工作の花形だったのですが、デジタル化の波で消え失せた感じ。
でも、シンセは少し残ってる。あとは、真空管オーディオ？
しかし、昔は、電子工作趣味がおしゃべりや音楽趣味に拡張されていた。という異様な感じもあったり。

デジタルは、ほぼ、物理に準ずる数学を深く考えず、スルー出来るので、なんだかソコが抜けてると面白くないという気がする。

実際、正直、的当てにおいて、「部位判定」で機能性を、というと、銃か的付近に付けたカメラ類から画像解析した方が良いはず。
(まさに、デジカメで激写は光の射撃に近い。。。)

レーザーとそのディテクターだけだと、2x2センサーで上下左右どちらかにズレてるという判定にしか出来ない。
デジタルは万能に近い気もする。が…、電子回路自体の学問的な部分が薄いと感じる。


予定が変わり、今の光学干渉計の測定の光学素子の最高がドライブ周波数：200MH強あたりなので、200MHz〜500MHzが良いと思った。
UHF間近な周波数でアル。
実際はRFドライバーは500MHzまであるし、素子も350MHzのを確認している、、、
この周波数は、時間分解能や応答速度に関係する。
温度で伝搬速度が変わるので、暖機とか必要であった。偏光、光学的距離差やパワーなどの統一も必要だった。
あとは、何と言っても、ノイズが敵。
今は、RFパワーモジュールICとかアルのかな？
当時はニッチな部類だったけど、今は色々なとこがやってるみたい。。
ただし、この発振は精度があまり要らないのでLC発振でも構わないという。。。

近いようで離れてる技術と思うと、萎えてくるような？？

考えてみた、UHF付近で発振出来るLDは、やはり通信用となるかも？
ボツかも。

まあ、430MHzの送受信機も今の455KHzな増幅と差して変わらないことやってる回路もアルみたいなので、それは可能かも。

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なお、このブログは、弱小のため、Googleから弾かれてる部分があり、Bing検索を推奨。
まあ、そちらでも、メーカー品の改造などは省かれてるトコもある。
ブログ紹介文に書きたいところだが、どうやったらソコに書けるのか忘れた。

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これからどうするかは、455KHzの回路が一段落してから、
一般的LDの簡易ACC回路的ドライブ速度を考慮して、
ドライブ周波数を上げれるモノなら上げて行きたいと思う。

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220227

レーザーで高周波発振が出来るか見積もることを考えたんだけれど＋α、、、

部品は多分明後日に…、、

まず、FCZコイル調べてて分かったんだけど、接続するトランジスタのコレクタ容量の影響を受けると書いてありました。
(同調容量:接続する負荷容量(トランジスタのコレクタ容量等)も考慮してご使用ください。)と、、、
うーん、低周波用だったから、Trのコレクタ容量が大きすぎた故になのかな？バイアスでも変わるという…、、
でも、調べて見るに、2SC1845のセカンドソース品はCob=1.5pFほどの小さなモノでした。
次回から2SC945も試して使うようにしようと思うけど、セカンドソース品はNFが大分違うのがあるので、注意ですね。
あと、雑誌にあったとおり、この増幅方式でFETが使えるだろうと言うことも判明してきました。パラメタは微妙ですが…、
やっぱ、トランス構造じゃ無いと不味いとか？？
また、エミッタに抵抗は要らないようである。でもこれは余り関係ないかも。
あと、FCZのセンタータップでから給電してるのとそうでないのがあるけど、まあ、両方あるから、DCだし、共鳴には関係ないはず。
でも、とにかく、ココの共鳴が上手く行ってないのは事実でそれがミソ。

ただ、一つ忘れてたことが、、
全電源の電圧が半分だった。分圧してたの忘れてた。。
治したら、バイアスが強くなった感じ…？
共振系は相変わらずダメだけど、様相は少し変わった。

できるコトといったらトランスにさせるコトだけど、、関係あるのかなー？？

455KHzのVerは、2段目のコイルトランスの共振回路と、OP-AMPが問題なのだが、
金さえかければ、3段目も共振系入れて、4段目も作って、OP-AMPは一段にすれば、最悪455KHzのBPFを使うコトで、目標は達成されるような気がしている。
ただ、この段階は、特殊パーツを使わない自由度のアル回路でやるのが目標達成の条件である。
なので、セラミックなBPFは最終手段かな。使うとしても入力ゲインや立ち上がり時間がちょっと気になるが。
そして、市販品のリモコンモジュールよりも感度が欲しい…、、

疑問なのは、市販品はフィルタに何を使っているのか？そして、発振しないでいかに増幅してるのか？
あの安価でちっちゃい部品の中に、それほど多段階な共振と増幅を繰り返す要素を詰め込めるとは思えない。ある程度安価なのは量産してるからもあるかもだが、、
カラクリは知っておきたいな、とは思う。けど、ブラックボックス。

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デューティー比を下げて、ストロボのように強い光を短時間に出すと、
ディテクタの後に、ノイズゲートみたいな閾値のあるもので、ノイズを一掃することは出来ないのかな？

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で、気が早いが、もっと高周波で、これは「主に無線用の専用パーツ」等を使うことに割り切って、
出来ればVHF帯域以上で、
主に半導体レーザーに特化したに近いモノを作って見たくなった。
455MHz版の部品が来ないので、考えてたら、その気になってきた感じ。
周波数が上がれば、手巻きコイルだとしても製作がラクではある。更に空芯コイルならクセも少なく。

で、まずは、LD(レーザーダイオード)の時間応答を見積もりたい。
今持ってるLDは皆古めなのだが、多分レーザーポインターや光学ディスクドライブ等に使われてるちょうどクラス3Bに入るか？というレベルであるのだが…、
多分、どれもGaAs(GaAlAs?)…垂直共振器面発光レーザー。(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)というタイプ。
どれにも、データシートに時間応答特性に関しては記述が無い。多分、照射し続ける用途だからかも知れない。
これは、試して見るしか無いかな？
総合的な資料を見るに、ドループ特性(ΔP)というのがアリ、600Hzの発振で変化は結構時間がかかるようである。でもコレは熱特性のようだ。
遅いとなると、発振領域に入れたまま、その強度を揺さぶるというのが出来れば良いが…、ダメならピエゾでミラーを揺さぶるという邪道的にも思える手段が必要かも。

で、
しょうが無い。検索してみる。
それらしきDATAは少ないが…、
tr、tfは、多分、ライジングタイム、フォールタイム。
まあ、50nSecレベルのモノは見つけた。まあ、1周期100nSecだとして、10MHz位かな？
変調率を下げ、かなり鈍るだろうけど完全に消灯させないことを考えても、そんなに行かないハズ。

コンな感じ。
オーバーシュートの波形を見る限り、20MHzで動かせそうなのはアル。

まあ、ライズとセトリングタイムで35nSecとすると、その二倍弱でやっぱ、20MHzかな？
変調率を少し犠牲にして、30MHzイケたら良い感じ。

(「ファイバ出力ナノ秒パルスLD」というので、tr=5nSec、繰り返し時間30MHz駆動らしい。ドライバーは50MHz駆動まで出来るように出来てるらしいけど、それでも案外遅い。)
何故に遅いのかは気になるところではある。PN接合面なのか、励起にかかるとか？？

小電力のLDはとても神経質で静電気にも極めて弱いが、温度で特性も結構激しく変わるので、オーバーな動作をすれば一瞬で鏡面が壊れる。
だが実験では、電流パルスを一瞬かけるつもり。よって、定電流にするのだが、パルスなので、温度管理は比較的ラク。室内では、標準温度も室温で管理出来るし。
(APC回路はこの低速ぶりに萎えすぎて…、、ある意味APC入りモジュールの既製品の改造でも良いかも。放熱やレンズも付いてるだろうし、制御で波形を描くのでは無くという感じかも？)
となると、不本意だが、10.7MHz駆動が現実的に思う。早めなのを無理矢理ドライブさせて上手く行って20〜30MHz、、、
光ファイバーのネット回線はGbpsとか言ってなかったっけ？？その二桁下なのは納得いかないが、、、実は二値情報じゃ無いのかも？

ああーっ、つまらないモノを知ってしまった〜。…と、萎えぎみだが、
10.7MHzが使えそうなのは不幸中の朗報。

変調率が低めでも、レーザーなら、受光側を極限まで高感度にしすぎる必要も無さそう。
ここで、テストなACC回路というけど、制御は基本的に無しにする予定。3.3Vとか5V入力に抵抗を付けて、電流を制限するのみ。電流安定だったら高めの電圧を要求。が、TTLレベルで無難かと。
LDはポインターで一時期社会問題になったが、中国製の安価なのは、大抵アルカリボタン電池4個に抵抗だけだった。放熱もいい加減ではあるがレンズ付きモジュールとなっていた。
それでもオーバードライブなレベルで動いていたし、思ったよりはしぶといかと思われる。つまり、規格表はかなり余裕を持ってシビアに書いてるトコもあるのだろう。

古いので、LDの品番も、ピン極性規格がワカメなのが多い、探るのに良い方法を模索中。
まずは、静電気防止スポンジに挿したまま、光を当てて、PDのピンを探る。多分CAN部分は共通。。
問題は、逆電圧Vrが順電圧より低いのが多いので、逆電圧の耐圧未満の電圧をかけて(1.9V位？)、LED領域で光ったのを確認する感じ？
赤外だったらワカメだが、1.5Vで動くテスターのDi極性検出モードはどうだろうか？？？微妙な差が出れば…、、
それにしても、逆には流れ無い上に電圧耐性が低いのは、物凄く要注意だ。何故に規格がこんなに乱立してるのやら。。。

それはそうと、
「５ｍｍ赤外ＬＥＤ　Ｌ１２１７０　高出力・高速応答：40MHｚ」というのを見つけた。
2200mW/srの超高出力赤外LEDで、最大級にハイパワーとのこと。。
ただし、(IFP：3A、パルス幅10μS、デューティー比1%)
ピーク発光波長：870nmで発光確認は余裕で見えるだろう。
LEDの方が速いとは、、悩むけど。。


で、やるなら、下方修正して、試験電波周波数的にも「30MHz駆動」でやりたい、
変調率は、1/3以下になるかもだけど、、レーザーならばイケるはずだと思うし、LEDなら追いつくし。

ミキサーで、IF=10.7MHzに落とし、その後、455KHzに落とすという儀式をやってみるかな？
この周波数だと、増幅に2SC945なんて使えそう。

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フローなプロセスを考える。

発振側は、
・30MHzはクロックモジュール(PLLなクリスタルオシレーターモジュール)でOK？
・水晶は、発振に10mSecとかかかるみたいなので、発振させっぱなしにして、555のワンショットトリガーな10μSec程度でLD/LED駆動のTrの電源：Vc供給をONにさせる。
(気になるのは受信側のセラミックな455KHzのBPFの共鳴の立ち上がり速度でアル。励起の振動5回ほどで少ない。ダメなら、RCな455KHzのフィルタトランスを用いるまでだけど、、、)
それ以外、何も難しいところは無さそうだ。

で、
受信側は
・30MHzからFCZトランスを介した受信段階で適度に増幅。1〜2段程度？
・30MHzを10.7MHzに落とすような19.3MHzか40.7MHzの水晶は無い。よって、近いのと555でシフトしたい。近いのは19.2MHz或いは19.6608MHzのモノがアル。
　(19.2MHzはメジャーでは無いし、ちっちゃいし、周波数が近すぎて、＋−のシフト両方がIFを通過しかねない？。555は矩形波だし狭い間隔でスペクトルが並んでることになる。。
　19.6608MHzは良いかも。ただし、高精度コンデンサー、固定抵抗と多回転トリマーを要求する感じ。)
・FCZコイルとのLC共振である程度帯域を選びながら増幅。
・10.7MHzのIFなBPFは、結構幅がある上に、中心周波数にも誤差がちょっとある。
　(というのも、帯域幅の大きいWFMとかもあり得るし、DBMでシフトした余計なモノを取ったりするのと、周囲のスペクトルをを大雑把に除去の用途なのだから、
　当たり前って言えば当たり前か？)
・10.245MHzの水晶は楽天で安くあった。
・455KHzのIFなBPFは結構シビアな帯域。ここが鋭い選択の本番。

あと、パーツとして、
混合器である、周波数加減算シフト用のDBM(ダブルバランスドミキサ)なICは、SOPのを変換基板でピン出ししたモノがアルのでそれが良いかな？
SOP-8からDIP-8にまとめる変換基板を別購入して、自分で組み立て…、はメンドイ。
DBMが無くっても、Trを非線形に上手く弄ると、周波数の加減算(混合)は出来るらしいようだが、問題は、キャリアの漏れかな？
というか、ウチに研究時に使おうとして購入した余りのR&Kの高価なパッシブDBMが沢山あるので、
入力ゲインに気を使う必要性があるが、モノによっては、それも考慮、、
パッシブなDBMというと、フェライトビーズのトランスとDiでブリッジを作って自作するという手段もあった。

無線受信的な用途としても、
セクションというかブロックに分け、
IFを2回通過以降、検波、復調、とか、他に流用出来るように出来たらイイかも。


リモコンモジュールの38KHzから455KHzは12倍であって、455KHzから30MHzは66倍である。計800倍の周波数うｐとなる。
ただ、455KHzから30MHzに上げても、二次IFが455KHzなので、短時間パルス性には貢献度が低くなると思う。
だけど、パルスの短縮は3倍程度はそれなりに可能だとは思っている。

30MHzの利点は何だろう？
回路が無線機として仕上がってる感じ…という感じ？？


時間と金とがあれば、発光部分の回路をPD制御なAPC回路にするのも…、
(最大に妥協すれば、APC制御で揺さぶるのでは無くって、APC回路にとって追いつけない速度と量で上乗せする感じ？)
LDの許容ワッテージが大きければ、リファレンスによるコントロールなど必要とせずに、ACCで安定して発振出来るとは思う。
電流決めるの、抵抗じゃ無くって、定電流Diだとどうかな？LDをドライブするだけなら良いけど、モジュレーションが出来ない…か、、

関係ないけど無線の28MHz帯って、VHFに入るのかな？Eスポが出ればDX可能とか書いてある。
Eスポとは、太陽による電離層。つまり太陽で励起され電子が電離した気体(プラズマ)の層だと思われる。
電離しているので金属と同じく自由電子があるわけで、電波を反射する効果が出ると思われる。
検索で調べて見た。VHFは30MHz〜なので、28MHzはHFだが、作ろうとしてる光線銃はジャストVHFの始まりに引っかかるところである。

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光線銃の高周波通信化のイロイロ…、、

220228
作るに当たって面倒なこと。

FCZコイルの基板への接続。(これが一番の問題、ヤワにくっつけると足がもげたりする。)
LDの波長と極性の探り。(規格の統一するか、小さく記入して欲しいトコだが、窓からみても確認出来るかも。)
水晶のトランジスタによるコルピッツ発振回路の駆動。(パラメタ設定。)

半導体の駆動電圧の違いやレベル調整。

レーザーは安定のため6V電源から定電流にしようと思った。
30MHz駆動は、やはりシビアには思う。

発振やノイズを抑えながら高感度にはしたい。
試作なユニバーサル基板では、ベタGNDや区画をシールドしたりは困難なので、

金属ケースも安くないし。。

一応、作った原案。


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455KHzタイプに戻ってみる。
Trの共振回路をトランスにする。
つまり、IFT(黄)をモデルとしてを組み込んでみた。Cはカタログ値。Lの値についてはメーターで実測した。
これで、シミュレーションすると、信じられないほど共振周波数が下方にずれている。
やっぱ、Tr(図では2SC1815、実際には2SC1845)のコレクタ容量のせいなのかな？

エミッタが短絡してるのは、ミスでは無い。どちらでも扱うことを考え、比較出来るようにしている。


実験でも、ワケワカな現象が見られてて、
IFTの理論設計値、Spiceによるシム、実験値、の３つ全てが一致してない気がする。
今のところ、470μHに10〜500pFのバリコンを繋いでもちゃんとしたピークが見つからない感じ。

コレクタ容量って、主にTrのどの端子間の容量なのかな？
と少し考えてみるに、
バイアスで変わるのだから、Cob…。Cobは入力容量とかの可能性も疑い、データシートを調べて見たらコレクタのキャパシタンスだそうです。
多分エミッタとコレクタ間の容量で、EはGNDと繋がってるからそしてそれは、交流的に給電電圧と等しい、、実質、FCZコイルのコイルと平行にコンデンサーが繋がってることになる。

また、トランス構造にしないと、後続する次の回路の入力容量の影響も確実に受けるだろう。

分かったとしても、対処に仕方が無い気もする。Trをコレクタ容量の小さい物に変える位のことになる。
雑誌では、2SC1906か2SK439で扱われてるが、30MHzの記事になると2SC945もFCZコイルで扱われてる。

2SK439はなかなか良いみたいだけど、古すぎるかも。
高感度がウリの受信機でも、入力直後後にLC共振を介し、コレクタにFCZ付き2SK439で増幅している。
しして一段増幅したら、すぐに次のTrでMIXしてIFフィルターに通している。
Mixは、これも、2SK439で、恐らくTrの非線形性を使って増幅も兼ねながらやっている。
そちらの方が良いと言うことなのか？
感度は-10dBは楽々クリアとあるが、0dBが何に規格化されてるのかワカメ。dBmとかdBμとかなら分かるのだが…、、

増幅倍率と選択度は相関があり、これが感度の良さと関係してると思われる。
つまり、いたずらにゲインの倍率上げても意味が無い。
波形が多の電波で飽和してたり、歪みから混変調が起きてたり、発振してたらシグナルはMAXに表示されてても、受信出来てない。
情報がつぶれていれば、増幅率が高くても、感度は逆に、壊滅的に下がる理由でアル。。

あと、555ではなくVCO(VFO)を使ってるケースが普通。
そういえば、超再生って1段だとエミッタからコンデンサーを介しベースへ正帰還させてる？

VHF領域の増幅にはかつてFETが使われていて、2SK439、2SK241、2SK192Aというのがポピュラーだったようです。でも廃盤。
代替品はそうないような？
ただ、内部でカスケード接続されていて、帰還容量が少ないとか。
「多くの3SK型の高周波用デュアルゲートMOS型電界効果トランジスタは、第二ゲートをソースに接続することで、同様に使えると思われる。」
と書いてあった。

あとは、低雑音広帯域受信用ICやFETはゲート接地な2SK125やNE76084？

まあ、439は売られてるけど高めだったり偽物もあるとか？
FCZやVHF用の旨い石は、滅びたようですね。。

オーディオの項目でトランジスタのディスクリートが嫌だと書いた理由に、
この部品の汎用性の無さがある、個性を分散させて種類を少なくして、その代わり短命で終わらないとかして貰わないと…、、


まあ、干渉計など計測器用途では滅びてないですが…、、
超高速OP-AMPの時代も無くなってきてるのは、アナログビデオや無線が壊滅してる感じなのでしょうね。
レコードのように戻ってくるかも？

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とにかく、テストではFETはZ変換用だったが、兼用した方が良い。
で、その後のも、FETの方がよさげなので切り替えたいけど、無い。
まあ、割高な方法で調達は可能なレベル。FCZよりは安いから考えた方が良いかも。

で、これを含めた部品調達が出来て、製作に取りかかるには、暫くかかりそうですね。
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それまでに、Spiceによるシム上のテスト段階でナカナカ発振をしない
水晶発振回路もどうにかせねば…、、

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で、干渉計にて、、

思ったのだけど、
ピエゾ素子フィルム？とガラスで変調率も低性能でも良いから、音響光学素子が作れるか試して見たくもある。
平面度、透過性と音速が遅いのが良いし、端面のスラッシュカット、吸音材とか贅沢なモノはなく、ピエゾの共鳴も綺麗には難しくっても、
ドップラーのある回折現象だけは出せるかも知れない。
物性の解析かなんかで、液体の容器に4MHz程度を伝搬させてやってるのを他大で見たことがある。クオーツも使えることは使えるらしい。

だが〜…、可視光なら赤外よりも、HMもFMもガラス、も平面度が命。コリメーションレンズの精度も。波長板はあんまり要らない。
贅沢にマイクロメーターの付いたオプトマイクやステージ、マグネットベース、除振台も購入すると非常に高価だが、
切れ込み(スリット)を入れて、ネジで締めることで、微細な角度を動かすのをやってたトコもある。ヤワだけどレーザープリンターとかで作っても使えないかな？

ただ、可視光は、とてもシビアだ。見える範囲でなるべく赤方に行った波長が良い。

本来、半導体レーザーは雑味が多く精度も悪いので、ガスレーザーなどを使うのだが、
半導体LDでどこまでイケるのかも興味深いかも。
また、ガスレーザーなら、二本使って、干渉させれば、進行波が出ると思うが、それを上手く処理出来ないかとか。。

金があるトコは10.5μmの大パワーのCO2ガスレーザーを使っていた。専用の光学用品になる。センサーは液体窒素で冷やしてたりを自慢であった。
でも、調整して干渉率を上げれば3.39μmでも十分出来るし、色々軽くなるのに、力業だなー、と思って説明してもうまく通じないので、見ていた。
予算があれば楽しいことが沢山出来るのだなー。。
今となっては、遠い昔の話。

しかし、幾何光学とか光学って専門分野の学科って聞いたことが無い。電子とか、精密機械がやってるのかな？

ファラデーローテーションも何に使えるか分からないが、面白いかも知れない。
分光測定も。。

手巻きコイルのDBMもやってみたいけど、資料をしまい込んで、忘れた。25年以上も前にやってたことを復活させるには〜、、
資料を捨ててなかっただけ、まあ、、

にわかに無線的何かを弄り始めたのだけど。

なにかを作って失敗しても、
得るものがゼロってコトは無いから。
技術は確実に蓄積されている。
結果論の成果でしか言えないことなど無い。


除振台：
3.39：
632.8：
λ：30
FM：3*多
HM：30*2
コリメーターレンズ
O-Mic、Stg、MagB
AGC-AMP：40
PD：20
AOM：40
発信器：185
P-Di：10
石英窓(モノコート)
コモンモードフィルター
Per-AMP
可変ATT



これは、部品も考え、結構時間がかかるかな？
完成したときの機能性よりも、調整出来る余裕、失敗しても、修正が効く実装。じゃないと大変。

Z変換と増幅を整然とイメージでは、分けたかったが、いっしょにした方が良いみたいなので。
増幅のメインがFETへ変更。二段増幅して、10.7MHzを一段増幅が良いかも？まあ、MIXerの規格次第。
一応、FETのソースを揺らす方式では無く、混合器を使う。
あと、IF通す前の増幅が結構高いがどう出るか？
また、混ぜる方とのゲインの関係もありそう。
復調して音を聞くわけでは無く、検波して、そのパルスで音声ディテクタの閾なラッチをONにする感じ。

あと、水晶のコルピッツ発振の回路なのだけど、

上は、自分なりに考えたパラメタ。
パラメタで発振しにくいのは場合によるだろうけど、
妙だ。
色々弄っても、全く発振しない。

実際に動いてるのを参考にして設定してみても、ピクリともしない。Trも同じなのに、しつこく動かない。ミスで無い可能性が高いので、腹立たしいね？
電池でやってるので、静的であり、最初に何か刺激が必要とか？？

ダメだ。。

横にアル電流の電源をコピーして揺さぶっても、F特ではちんまりと共振するのみ。それを頼りに、振動が大きく見えるように弄るも限界あり。。
こんなに振動しないのはさすがにおかしい。

ブレッドボードでやった方が良いかも。

多分、ほぼ理想値なのでは？　ただし5Vで2SC1815に限る。

でも全く振動しない。

1815の回路は、2つあったので、そのパラメータをコピーしてやってみたが、嘘のように動かない。
Spiceの設定なのか？？それも考えにくい。というのも、インバーターでは動くみたいだ。となるとトランジスタか？？1815も出回ってる4種類を試した。
時間の無駄！！こういうソフト上で意味不明に理不尽な時間を食うのは、何も生まないので不快な気分。。

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で、考える。
共振部分を振動しやすくしてチェック。C3を取り除く。
R1に対しR4を高くしてみた。
で、異例の長い時間、まあ4mSecして、振動が始まった！！＜通常600μSecもすれば始まっている。


そこから、共振系を戻して更に考える。
なんと、更に20mSecと、とても遅くなった。
思うにググって見て、こんなに桁違いに遅いのは驚きなんだけど？
しかも、推奨な設定と同じでは全く駄目。ってどういうことだよ？？
まあ、
R1に対し、R4を高くし、両方を全体的に低くしたのが効いたのか？
バイアス抵抗R1とR4をちょっと低めにバランスして、出力は高めに出るように。

エミッタから正帰還されて発振するみたいだから、
Z＝1/(ωC)だから、RとCのバランスも重要。あとは、バイアスを丁度良く。
R3とC2のバランスは良いような気がしてる。



40倍遅いとか、原因のワカメなとこがあるが、
最悪シミュレーションが正しくなければ、シムでは良くって、実際の配線で発振しない可能性も。
もうちょっと詰めては見ようと思う。

回路の問題は2つ。
・Trを用いた水晶の発振パラメタの問題
・Trに繋いだFCZコイルの共鳴周波数の大幅な低下というズレ。
・発振やNFを抑えたゲインの判定。
・LDを壊さずレーザー発振まで出来るか。
実装には、
・FCZコイルの固定。
・LDの極性など判明させる。

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とりあえず、X'talだけで丸半日は弄ってたので、疲れた。
発振したのは不幸中の幸いであり、原因を考えると疑問も残る。
あとは、Trに付いたFCZの共振周波数の問題が大きい。
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しっかりしないと製作には取りかかるにはマズい部分もある。
ただ、
妙に作り上げることだけへの執念ではイカンと思う。
執念は最後の一押しで、途中はやる気を上手く制御するコトでアル。

特に、一気にやろうとして、結果、やり直しは心に堪える。

固執しないで始めて、執念で終わらせるみたいな部分はあり得る。
ただ、遠い計画なので、終わらせなくっても良いかな？と今回思うことにしてる。やる気の問題。

忘れてはならない目的は、専門も生かし伸ばしたいというレベルということ。失敗しても技術にプラスな部分があり得る。

専門は電子では無いが…、関連はする。
記録を取っておけば、あとで、引き出せる。自分用でアル。

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220302：光線銃の色々な問題原因が特定して対処出来てきた。

今、金銭的に、アレなので、考えるだけに留めてる。

リスクを伴うことを絶対にしない、或いは他人に押しつけるような投資家は金が欲しいだけの存在かも知れない？

発振を遅らせる原因。
一番と思われるのは、等価回路のC3。つまり、LCRに並列につながったCである。
ベースに容量があったら結構問題かもしれない。

発振を決めてるLとCのバランスなんてものが関係してる可能性もあるかも。

LRCだろうとLCRだろうと直列だと変わらないはずだが、設定のしやすさも気になったので、クオーツの設定に戻して、、

ベース入力に抵抗を挟んだ。

予想が当たったのか、、発振が早期に始まるようになった。
波形はちょっといびつになってそうで、歪んでる事であるが、まずはOK。

次に、クリスタルの等価回路のLを1/10、Cを10倍してみる。Lは振動質量、Cはバネ係数に相当すると思われる。

飛躍的に変わった。が、実際のクリスタルの中身の数値は分からないので、まあ。でもL=0.11は普通の部品では、さすがに極端な雰囲気もある。水晶だから分からないが。。

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で、
実際の回路で発振するかというテスト。

ブレッドボード上に組む。

ちゃんと発振した。



ちょい対称性が薄い三角波っぽいので、奇数の逓倍にも向いてるのかも？


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次に、トランジスタに繋いだ(FCZ)コイルのLC共鳴周波数の低下問題。
これは、そのFCZコイルの後段にあるトランジスタのベースの容量が影響していたようだ。。
FCZコイルをトランスにしても、それを介して影響しているようだ。。
以下の改善で共振のズレが治った。か、回路の部品が増える結果となった。

しかも、高周波では、ベースの抵抗とゲートの容量によって分圧されゲインが下がる。

よって、FETの回路にした方が良い可能性が高い。

実際の455KHz試作品回路でもFETに変えたら、かなり改善した。
(2SK303にて、あまり考てなかったが、後で書くけどMOS-FETと動作領域が違うだろうに大きく増幅した。不思議。ソースはGNDに接地しているが。発振はしやすい？)

片方(1段目)がZ変換なので、一段増幅でこんな感じ。かなり感度アップした。

バイポーラートランジスタはベース容量を無視出来ない。
という場合が多いのかもしれないのでFET優先の可能性も感じた。

30MHzだと、やはり、VHF用カスケード接続なFET、2SK439が欲しいところだと思っている。

LED照射して見たところ、増幅は2段程度で、IFに入れた方が良いという感じがした。その後、10.7MHz以降で増幅という感じ。455KHzでやるとラクかも知れない。

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220303

難所の10mm角のFCZコイルやIFTの基板への取り付けは、
基板とコイルを弄ってて、ドリルで拡大で対処は不可だったが、
斜め45度に傾けるとDIP規格のユニバーサル基板にピッチが合うコトを発見した。
缶部分の取り付けがちょっとズレてるのでどうにかする必要があるが、朗報と言えると思う。

DBMへ入れるキャリア信号の電圧は、100mVあたりが良いみたい？
VRで適度に落とそうと思う。低周波なので、インピーダンスは結構ガサツでも良さそうだ。


455KHz試作品回路で分かって来たが、コイルを付けたFETで2段増幅すると、かなりのゲインになる故、、
ケースを閉めないと多大に発振するようなので、トリマーコンデンサーで調整する際は、手でシールドしながらやっている。。
この発振傾向は悩ましい限りである。トランス構造にしたり、FETの種類を変えれば改善するのだろうか？
その後ろの高倍率なOP-AMPは、どちらにしろ発振するので無理な要素のようである。

2段目2.2mHと60pFトリマー、3段目3.3mHと60pFトリマー
60pFは容量が小さめなのでLが大きくなるしCの変化にシビアなので、あまりオススメではないが…、
(前に、Lは振動質量、Cはバネ係数に相当すると思われる。と書いた通りで、重い振動になる感じ？)
試作品には安いトリマーコンデンサーとなるとこんな感じ。
ピークがかなり穏やかな気がするが、存在する。

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光線銃の受光部などについて少し考察で詰める。

220304

FETを注文、K439×10＋K241×2、
「樫木総業」というトコ。因みに「樫木総業、偽物」という検索ワードも出てくるのでアルが。。
ただ、
他で買うと評価は高いのもあるが、高い上にやはりかなりのリスクがある。
まあ、正常に動けば偽物でも良いが、、、
ピン配列はK439の場合左からGSDで、K241の場合DSG、となり逆であるので、注意。これも統一性が無いな…、
この2つは互換性があると色々なトコで書かれている。MOS-FETなので、保護が欲しいが、K241はツエナーがあった。K439の方は内部回路が書いてなかった。

注意すべき点は、このFETの特殊性。
Vgs-Ids曲線、MOS-FETなのだが、CgsとかCdsとか接合間容量が驚くほど少ないようだ。CissとかCossとかいうやつ。
あと、パワーゲインがデカい。
(2SK303はMOS-FETと動作領域が違うのに大きく増幅した。ソースをGNDに接地して。発振しやすいかも。)

LTSpiceで普通のMOS-FETモデルの容量を小さく編集したら、スペクトルの問題は解決したが、増幅率がほぼ無いという問題が残っている。
もっと手をかければ良いのかもだが、完全にシミュレーション上の改善でしかないし、特殊な部品を扱ってることには変わらない。

LTSpiceでただのNPN選ぶと良好なのは無駄な特性が無いようで、
945や1845等のバイポーラーなNPNで入出力の静電容量が小さければそれだけで良いのだろうけれど。。
ベース入力の容量の少ないモノが欲しい。

ブロック図を更新、006Pに5Vレギュレタが必要だが、100mAクラスじゃ駄目そうだから標準品になるだろうな。

HF-VHFな領域で小さい回路なので、Zマッチングは、ほぼ要らないかな？回路内部なら150MHzまではこんな感じで行けるかな？

FETのソースに繋げるRsは、初段100Ω、二段目220Ωが良いみたい。
これは、信号強度とバイアスから、飽和具合と増幅率と、ノイズの影響があるからかな？と思っている。

あとは、RF-AMPなICとFCZコイルを組み合わせるとかあるが、同様の問題が出ないとは限らない。

ケースが大きいと高く付くので、初期増幅部分のみ金属ケースにいれるとか？

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以前、レーザー光によるヘテロダイン干渉計は、高周波は発振周波数の精度が要らないのでLC発振でも良いと書いたが、
特に、受信波形にもあまりこだわりは必要ない。
よって、AGC-AMPは、単に直列に繋ぎ、飽和で歪みまくってても構わない。若干発振気味でも良いのかも。
まあ、直列しまくって、発振しない素子は珍しかったが、まあ、適宜LCフィルターなどを通せば無難ではあったみたいである。
しかし、汎用性を持たすため、フィルター無しにVHF領域を60dB増幅するのには苦労した記憶がある。

今回はそれ以上に大幅な増幅が必要だ。
前に120dB欲しいと書いたが、ロジックな5VのTTLレベルへの換算で、検波などから検知を考えるに0dBmレベルなら、100dBオーダーな程度となる。
信号源が光であることと、フィルターがあることで、ある程度高倍率に出来るとは思っているけど、、
まあ、レーザー仕様なのでゲインはソコまで要らないのは事実かも。LED仕様も考えるかな？

レーザーを通す、誘電体多層膜BPFは非常に有効だが、一個作れば単価30万、
ちっちゃくして大量に作れば数百円だが、研究室共同で作って単価を下げて、3万とかにはなった。
数百円とは、サーモパイルなど見ればそんな感じ。遠赤外なので、ジンクセレンフィルムなのだろうか？

光学系のフォトDiは受光面積が広いと、接合容量が大きくて、高周波に向かず、ノイズも大きくなる。
なので、逆バイアスで、空乏層を広げ、容量を下げ、ノイズも減らす。
しかし、面積が狭いこと自体は、光を受ける量自体が減ってしまう。そこでレンズで集光する。
ここら辺の案配が上手く行ってない大学は多かった。

他には、センサー直下に自作のプリアンプを設けていたので、外部磁場ノイズによるノイスに強かった。
電気(強電)、一部の物理が専門が多かったため、いわゆる、電子工学は門外という印象だった。
自分も電子専門ではなかったが、どうにか作っていた。

幾ら与えられた課題に対して優秀でも、問題意識が足りないと発展は難しい。
だが、見つけられたら、それは既に既成物であるから。優秀がウリのモノ達にすぐ持って行かれるので注意。
彼らにとって既成物は、すぐに当然のモノとなる。自分が導いたわけでも無いのにな。。

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220305

まずは、MOS-FETを使った増幅部分。


ここで、1つ疑問が出来た。
LTSpiceのシミュレーションでは、FCZコイルのトランスの後段に容量のあるバイポーラートランジスターのベースを繋ぐと、
トランスを介さず、直接繋いでるのと同じく、共振周波数が低下して、鋭さも鈍る。
が、雑誌で見ると、
実際の無線機などの回路では、バイポーラートランジスタをトランスの後段に繋いで、問題が無いようである。
つまり、トランスの先は共振系にあまり関与せず、
シミュレーターのトランスモデルが簡素すぎると言うことかも知れない。
(じゃないと、無線機なんて、ANTやケーブルで共振周波数がズレてしまい兼ねない。)

逆に言えば、MOS-FETを使えば、トランスで分けなくても良いのかも知れない。
コイルを手巻きするにはありがたいかもしれない。

ならば、初段普通のFETでZ変換⇒バイポーラー2段でもOKかも知れない。

部品数が増える。

ところで、VHFで作れる帯域となると、150MHzが144MHzのFCZコイルが使えるので、その程度がまず上限。
コイルの手巻きなどなら、200〜300MHzまでイケるかもしれないが、、それ以上はUHFで、かなり様相が変わってくると思う。

あと、クロックモジュレーター。コルピッツ回路等の信号レベルからDBM用の適正値100mVrms程度に落とすには、
固定抵抗10KΩならばそれと直列に単回転半固定抵抗500Ωで行けると思う。

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FETが届いた。
455KHz試作品回路にて、2SK439を試す。
Trだけで考えるとパワーゲインは、二段で60dBとなるようだが、ロスもアルだろうけど、共鳴系でもアル。

・回路を外に剥き出しだと、やはり2段目で発振はする。
・しかし、ケースや手で、無用な回路の発振現象は止めやすい。ドレインに接続されてるLCの並列はトランス構造になっていないが、共振のピークはかなり穏やか。
・この状態では、ゲインが足らない。

ゲインが欲しいけど、ノイズや発振は避けたい。

特に、発振は気になるところではある。
若干の振動がホワイトノイズ等であり、それが共振回路が励起されてるとかアルのだろうか？
IFフィルターを付けたり、トランス構造にすればどうなるか？

無変調の単発パルスではなく、信号を乗せれば、ある程度発振していても判別して読み取れると思うが、回路がまた複雑になるし、パルスの時間も長く必要。

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455KHz試作品回路、
Z変換後、2段目のFETにIFTコイルをつけた。＜FCZコイルと同じ役割で。
つまり、トランス形式になった。(その次の段はもとのまんま、、)

配線をかなり引き回しても問題無いのは長波の良いところ。

フタを開けてると発振はするが。
閉めるとかなりのストップバンドがあるようで落とされる。つまり、鋭い共振器(BPF)になる。
多分、LTSpiceでの結果とかなり違う。コイルの等価回路のモデリングによる差だと思う。

もう一段足せば、…出来るのか？
だが、もうちょっとゲインが欲しい。
後の段もトランス形式にすれば、問題無く出来るのかも知れないが…、
セラミックIFフィルターの後にもアンプを使えば。。

ワンショットトリガーで信号の共振の立ち上がりも調べたい。
で、オシレーターから、555の発光ユニットに切り替え、パルスを出す。

振動開始の初期は、ちょい干渉してうなりみたいなのが出るみたい。連続で出すと問題無い。

発光回路を変えると、短いパルスとなるので、LEDでは電流は結構稼げたりしますが、
うっかり連続発光させてLEDを飛場しかねないので、今は使っておりません。

30MHzとFCZコイルだと、発振の状態は、また、かなり変わってきそうにも思う。

ということで、455KHz試作品回路はここらである程度の答えが出た感じもする。
あとは、もっと掘り下げれるか？どうするか…、、

IFTコイルを増やして、ゲインも上げて、もうちょっと弄って見たいが、、、

今月の使用料金がアレなので、
時間を待って…、次の課題を見つけたい。

あと、
Spiceによるレーザーダイオードのシムもやってみたいとは思っている。
LDのモデルがあるのだが、2端子のモノと、3端子にまとめられてるので、どれをどうするか迷い中。


雑誌とは主に、1987年の初ラのいくつかの記事を参考にしている。
(あとは、ラ製やトラ技、エレライ？とかあるが、、)
ウチにある本は皆古いモノ。。

後半はワンチップICを多用するモノが多かったが、
1980年代初期とかなってくると、真空管も多く。後半はMSXなどマイコン、激動の十年という感じでアル。。
IBM5100はさすがにアレだが、、MZ-700とかは古い方に入るだろう。
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220306

広帯域受信機の、AORの「AR-3000A」の感度を調べて見た。
最高は0.25μVでだいたい1μV程度アル。
以前換算したのが、5μVだから、オーダーは合っている。
0.25μVは、信号が埋もれないギリギリだろうから、誤作動無く動かすには、やはり2〜3μVが要求されると思う。

高級機、「アイコムのIC-R9500」では、低くてマイナス十数dBμということで、0dBμ=1μVなので、あまり大差は無いかも。
dBmは電力なのですが、dBμは電圧という紛らわしさがあります。

5Vに上げるとすると、ゲインが120dB、0dBmだと100dBなのが必要だと言うという感じで
以前換算した予想と全く変わらないようにになってきた。

となると、増幅段3段に、その後、1段程度かな？

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IC-R9500のその他の仕様。

受信方式	HF:トリプルスーパーヘテロダイン方式
V/UHF:クワッドスーパーヘテロダイン方式

中間周波数	HF帯
第一 58.7MHz、 第二 10.7MHz、 第三 48kHz
V/UHF帯
第一 278.7/778.7MHz、 第二 58.7MHz、第三 10.7MHz、 第四 48kHz

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455KHzではなく、48KHzだって…。
大まかな決まりはあるが、メーカーによって様々に設定してるようなので、

だが、
市販パーツもあり、確定的なのは、10.7MHzと455KHzや450KHzが決まり。

広帯域じゃ無ければ、増幅もシンプルにターゲットが狙えるので、安くて高感度のはあると思う。

で、この感度の他に、フォトDiの集光能力がある、
受光面積が大きいと、シグナルは上がるが、応答特性が下がる、ノイズも増える。
なので、ある程度の面積でレンズも使う。特に高周波は逆バイアスをかけるにも容量低下に限度がアル。

やはり、中間周波数にしてから増幅を繰り返す事もあるようだ。

ナローFM受信機は、帯域が狭い455KHzのIFは使わない？でも製作記事では使っている。
AM用と書いてあることはある。

クリスタルのコルピッツ発振回路は、ラグ板の方がラクだと考えて組んでみた。
ラグ板への半田付けは、熱を使いやすいため、クリスタルへの熱を避けるため、線を長めにして、ヒートクリップも使った。


こう言うのもあった。
手巻きが使えて、DIPソケットにハマる。

ちっちゃめなので、200MHz程度の高周波までなら対応出来そう。
φ0.1mmワイヤー50mと共に注文してみた。

バリコンもあったが、、

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あとは、555からのを混合するのでは高調波が多いのでフィルターを必要とするか、バリキャップDiによるVFOかなーと迷ってる感じ。
555だと、RCかLCフィルターかな？

あとは、LD発振も、高周波LEDでチェック出来ないかと思っている。
金属ケースも。。料金がかさむ。
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まあ、事情は、次回に書くことにしよう。

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220307

ピン配置的に、IFTコイルの1次側の電圧を見ていたみたい。
2次側は巻き数が少なく1/30とかになるので非常に低い値になることになる。。
2:1程度の巻き数比のFCZコイルの代用にはならないみたい。
となると、1次側のセンタータップを用いた上手い配線が必要になるかも、、
だけど、この端子はセンターじゃ無いし、仕様自体が特殊すぎるIFTコイルなので、、、。
あとは、バイアスとの兼ね合い。があるけど、試作品では、ここまでという気がした。

まあ、1MHz用のFCZコイルが使えるかもだが。。

455KHz試作品回路の検証段階で、30MHzの回路は諸事情により、一旦作業を中断する。
構想はこんな感じだった。


具体的に実験で重いのは、各にFCZコイルのようなIFTトランスを入れて、発振や、感度帯域特性を見積もることである。
30MHzの状態で増幅三段はイケるか、それ以前か？、また、IFに落としてから増幅はどの程度可能か？という感じ。

コイルやクリスタルは、「サトー電気」が豊富なコトに気が付いた。
http://www.maroon.dti.ne.jp/satodenki/l.html
昔町田にあったトコだったような。

現在の問題。

・ゲインと発振の関係がどの程度か見積もれない。
・共振系フィルターの多用と過渡応答特性の鈍りの問題。＜特に455KHzが低いので。
・金がかかりすぎてる。
・LDを壊さないで30MHzのドライブ。

FCZコイル/IFTトランス/セラミックフィルター/クリスタルフィルターを多数使うと金がかかるというのもあるし、励起に時間がかかり、応答が鈍くなる。

まあ、光線銃に関して高性能な回路をとなると、微妙な部分ではあるが、
干渉計や他に関する技術には有用な部分もある。

オーディオは低周波であるが、無線は面白い部分が多いとも思ったが、今や、使ってる人が居ない。
つまり、デジタルのあおりで、アナログのオイシイ部分を持って行かれた感じではある。
今後、無線は復興スル可能性は無いともいえないが…、、
HF-VHF-UHFあたりはニッチではあるが、計測技術には不可欠である。部品を絶やすのは考え物。


455KHzの場合、コイルトランスが面倒。
30MHzの場合、LDドライブの問題、IFの使用など複雑になる。故に金がかかる。

赤外線リモコン受光モジュールの動作原理がどうなっているのか知りたいところではあるが、そこらには無いみたい。

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加えて不快だった。
疲れたので止めると言ったトコだろうか。。

ひとが苦労して作ってるモノを
蔑ろにして、ケチ付けてばかりのアホがいる。
初対面なのに敬語を使わず礼儀も無い。
よって、萎えてきた。
自分のその非常識でくだらない存在に気づいた方が良い。

どこかで習ったことをさも自分が見つけたように「当然」といって、マウントするのも困りものだが、
今回は、そのようなレベルでも無く、タダのクソリプだった。

エアリプや本文内に警告的な注意を入れておいたが効果は無かった。

まあ、ヒトの企画潰したと思うことで、さも満足だろうに。

電子は専門じゃ無いんだけど、
電子関係の社会って、こう言うの多いの？
くだらんマウンターの宝庫なのか？

自分が作ったモノで悦に入るのは結構だが、他人を巻き込むな！！と思った。

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＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

で、レーザー、、は、どの程度の準備だったかというと、、

かなり昔から準備で集めていたモノである。(秋月がクラス3Bを売ってた頃だからかなり昔。)


この他に、2年前くらいに購入した、レンズ付きモジュールも安いのでクラス1だったと思うけど、10ッコぐらいあった。
Amazonで買ったのかも知れない。

でもそれが見つからなかったので注文していた、
出力は温度で結構変わるはずだから、まあ、クラス3A〜3Bレベルと思われる。

を2セット(20個)注文した。

壊れるのは高出力強度のエネルギーで反射面を壊すのだろうから、一瞬でアル。
よって、静電気がダメなのは、コレがあると思われる。
まあ、正方向より逆方向の方が耐性がないのもあるから、接合面の破壊もありそう。

ただ、最近、ドライブ範囲が広がって、乱雑でも結構壊れにくくはなってきてるようである。
この手のものは、電気的には、コンデンサーと抵抗のみ。あとはダイという放熱部、調整出来るコリメートレンズくらい…、極めて単純。
高速送信にはコンデンサーを外す必要があるが、後端にあるので安易かと思う。

まあ、光ポンピングによる励起が必要だから時間がかかるのか分からないが、電源からの変調は思ったよりも速くないのは前に書いた通り。
30MHzだと、変調率はかなり下がってしまうと思われ、2〜3割行けば良いかな？と言う感じの予想であった、

パワーがあるLDは、APC回路の必要性が少ない。接合面積も大きいと予想され反応スピードは落ちる。

LDは、量産で恐ろしく安くなったのだから、それに合う光学BPFも量産して安くなって欲しい。
650nmや555nmのがあれば、結構便利だ、LDはスペクトルが安定してて綺麗というわけじゃないけど、＋−20nm程度のBPFは合うのではないだろうか。
あとは、モジュレーター、単純に電源で変調出来ないなら、比較的安価でも光学的に出来る部分もあると思う。


見つけた。。

Amazonの購入履歴を見たら約4年前だった。しかも、10個で175円。
で、、上記注文の商品は来てないのだが、よく見ると全く同じ。91Ωで…、
光りかたや消費電流から見るに、クラス1や2とは思えない…、、。
焦点は調整してグ接着剤で固定済み。コンデンサーは説明に書いてあるだけで無いらしい。ってか、他のタイプのにも同じ文が…、、
見た感じ、チップLDを用いているようである。応答速度が気になるトコでもある。


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30MHzドライブを想定したドライブ回路。


作った回路。

これはLED、PDが遅すぎてテスト出来てない。
テスト用に、高速LD、LED、低面積のSi-PINフォトDiとか、高速の送受光のパーツが必要。

TrやLED、LDのドライブの状態は、LEDへの電流(33Ωの電圧)やLED接続端子間電圧をオシロで見る。
変調信号をのVRの設定が小さすぎると、光らなくてダメだが、大きすぎても光りっぱなしで変調が無くなる。
逆バイアスをかけたフォトDiで測るのが最終的な感じ。

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残った主要の課題。
30MHzで汎用LDを駆動出来るか？⇒高速なモノなら変調率2〜3割は行きそう。
FETのドレインにFCZコイルのトランスで増幅して効果はどうか？
増幅のゲインを120dBに出来るか？

と言った感じである。

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220311記述

波長: 638nmのオレンジレーザー1200mWパワーレーザーユニットにTTL変調が付いてるけど、Pwm/ttl: 0-20kHzとか0-30KHzだと書いてあった。
やはりハイワッテージは遅いようですね。レーザー刻印によく使われるモジュールのタイプの派生品らしい。
変調には、光学素子が必要そう。

太いビームをファットビームというらしい、(脂肪ビームと訳されてる。。)
以前書いたが、ある程度太い方が安全で、離れた場合ビームも見やすい部分もある。

発振と停止を繰り返すより、発振を維持しつつ強度を変える方が高速かも知れない。

このタイプは、上で購入した発光モジュールの電源入力に
10KΩが信号ラインに併設されてるだけというモノのようだ、

10KΩは結構高いから、微弱な強度変化で発振を止めないという考えであると思われる。
受光モジュールも売られてて、フォトトランジスターであった。
あまり高速ではない。上昇15μSec下降15μSecという程度だ。

高速なら音響光学素子で瞬間的にフレームアウトさせてやる位かな？
印刷機用のが3〜6万位で売られてるみたいだけど？詳細はまったくもって不明。

レーザーは光軸に対しての光量変化がシビアなので、リモコン用の低周波な受光ユニットだと、
長距離からの送受信はブレるとそれだけで、反応してしまう可能性がある。ストロボなど高速変化するモノで検知側は反応する。

赤や青やUVレーザーは量産されてるので安いが、人間が見やすい緑は結構高いようである。

インターネットの光通信は、シングルモードファイバーで仕様から1〜1.5μm程度の波長なのだろうけど
レーザー光だと思っていたが、、微細なLEDかも知れない？


RC回路でキレの良い矩形波とか、高周波となると、予想されたのは、
論理回路でアル、シュミットトリガーインバーターの発振回路である様で、
200MHzクラスのオシロのtr：ライジングタイム(上昇時間)から、BW：バンドワイズ(帯域幅)を割り出すのに使われてました。
たしか、発振も30〜60MHzまでは出来たかと。
発振だけなら、こちらの方が、555よりもラクだと思います。コンデンサーのトコでPWMでも使える三角波も取れますし。
末尾にAPが付いてるのが入力にツエナーが入ってて静電気に強いのですが、周波数の限界には影響するかも？
「74HC14AP」とを調べて見たトコ、余り関係なさそう。。速さがウリのもありそう？

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220212
一部部品が来たので、確認作業で。
高速とある。だけど、面積も大きく接合間容量、tr及びtfは、PINフォトダイオードとして、月並み程度な気がする。

アリエクに頼んだのは面積がちょい大きいので1/2の速度くらい？
あとは、逆バイアスの抵抗値が物を言う。



LEDは、帯域40MHzのモノにした。870nmであるが、強いので見える。

これで、変調率を見る。

クロックモジュールは、3.3Vのモノから5Vのに交換。
PDの逆バイアス抵抗が2KΩと高めなのもあるが、1/2位の時もあって、変動しうるので、
もしかしたら、電波としても拾ってる可能性がある？

オーダー的には、可視光高輝度の455KHzの変調と余り変わらずなので、まあまあ信用出来るかな？

これがクリア出来れば、LDの変調に取りかかってみるかも。

トリガーをACカップリング、シングルショットにして再度見て見るにこんな感じ…、

このまま見ると、変調率が1/3程度と言うことになる。
もちろんであるが、逆バイアス抵抗が高いので、測定系で積分されてる成分もあるかもしれない、、



この30MHz発振回路で、レーザーDiモジュールを駆動してみる。ピークの電流値は、定格の1/2以下になる程度に再調整した。



トリガが上手く行ってないので2ショットがダブってはいるが、変調率は予想より高かった。
つまり、かなりの成功だと言って良い。
干渉計で多用していた60MHzにしても良かったかも。

ここまで成功するとは思ってなかった。
と言うわけで、、30MHz用の受光部を作成するか考え物ではある、、

注釈＞
ゼロが光がゼロの時で、波打ってるのが光の状態。
光強度：面積あたりのパワー(インテンシティー)に該当である。
接続上、マイナス方向に振れてて、オシロ側でINVしてないけど、まあ…、


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30MHzドライブなレーザー光の変調率を見やすくするため、トリガの調整、表示をINVして、記録し直した。
2/3位の変調率である。ただし、受光系の積分作用があるかもしれないので、最悪でもこれぐらいは変調されてるという指標になる感じ。

レーザーは、半分程度の電流なので、クラス2以下である。
パルスなので、実効値は更にその半分未満である。実質クラス1程度になると思う。

455KHzの受光ユニットはもう試験途中で良いと思う。
パーツを注文しようとしたが、メールが返ってこない。
近いので電車で行った方が送料より安いし、、、
とりあえず、いくらかの試験は有意義に終わったので、止めてみる。

そして、あとの試しは、30MHzの受光ユニットが上手く行けば良いことと思った。

とりあえず、パーツは、殆どあるけど、
IFに合わせる発振部分をもうちょっとラクにするつもりはあって、その水晶が入手出来てないという感じでアル。
フォトダイオードからFETにFCZコイルを付けたBPFアンプ部分は出来ると思う。
まあ、そのうちに考えてみようかなー、、、と。

そういえば、秋月にはプログラマブルなクリスタルモジュール、やMEMS発振素子があって、カスタマイズ出来るのだが、特注だと400円x10個だと…、、
書き込みユニットは3万ちょいする。

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30MHzな受光回路を続くまで…、、。

チンタラと初めて見てる。

30MHz程度だと、あまりパターンは気にしないかもだけど…、ベタGNDで、また、クシ型じゃないほうが良いと言えば良いが、、視認性が悪い⇒ミスに繋がる⇒部品破損という。。
もし、パターンを複雑にでも、となれば、ユニバーサル基板のアドリブで、と言うことは避けて、PCでパターン書いて、感光基板でしっかりやった方が良いと思う。
100MHz越えるくらいなら、パーツの足の長さや、基板の誘電率なども気にした方が良いかも。。。

で、まず、
作業の良さも考えて、、
GNDは銅箔テープにする。V+もそうするかも。

水平に貼るには、剥離部分を端っこ5mm位を剥がして、剥がしていない部分で水平に張してみてから剥がしてる部分を貼る。あとは、全部を剥がして、それなりに綺麗に良く貼り付ける。
(要は、端っこだけ剥離紙を剥がしたテープを、押し当てて位置決めして決まったら、端っこ貼り付けて、その後全体を、と言うこと。)
そして、保護も兼ねて、プリント基板用のフラックスを塗る。

FCZコイルの固定は、缶部分を留めるツメを通す穴は0.8mmドリル刃のバイスで穴を開けて、2mmのドリル刃の電動ドリルで広い穴にする。
まあ、要らないか？っていうと、もげにくい強度が出る事はあるかな。という感じ。通すだけでハンダ付けの必要なほどは感じていない。
(追記、初段のみ、缶をGNDに落とすと発振が弱まるイメージだったので、GNDに落としました。)


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で、2段までやって試すと、

30MHzでは、コアが外れるほど飛び出た位置になる。
1段では感度は低く、2段の時は発振しまくっている。



コアの問題は、FCZコイルに付いてるCを低くしなければならない。
容量が小さいので、数値は細かく存在しそうだけど、、
ルートの中なので変化に鈍感でアル。22pF程度が理想だろうか？

発振の理由を考えるに、
プリント基板のパターン。と、FCZコイル同士が近すぎる？
コイルとコイルの間とかに金属の衝立が必要かも。というか、初段をシールドボックス状にする必要がある可能性も。
発振しない必殺技が欲しいトコである。

入力のDiとFCZコイルの間は、コンデンサーのみだが、抵抗を入れる方が良いかも？？



ところで、干渉計なのだけど、
当時、一般化してきたレーザーダイオードや光ファイバーを使って、と思っていたのだが、今は実現化されてるみたい。
あと、ファイバー内でファラデーローテーションを、という実験もやらされてたのだが、
それより、ファイバーを巻いて、ジャイロにならないかな？と思いついていた。今で言うと、光ファイバーのリングレーザージャイロで実現されているようである。
研究から離れたので、仕方ない。
研究は、未知に領域なので、成功するかは未定でリスクがある。、他人が同じコトをやってる可能性もあり、、
結果だけを実績として見られたら、仕事として不安定でそうそう成り立たない。
飛びつきがいがあり、成功して金になるというのを狙ってのみ政府が金を出すのを、ムーンショット計画なんて言うらしいけど。
目的すら未知の研究には価値観を持たない時代になってきたようにも思う。
与えられた研究というのの副産物を出すのがテであるのでそれを色々やってた感もあるが、
短距離走の勢いで長距離を走るようなことになって、そんな感覚で、短い距離で疲れることは、かなり疲れる。。

そういえば、干渉計はマイクロ波領域でも作れて、昔、それをやってる人が居たような。。
光ファイバーは導波管に相当するようだ。



で、話を戻すと、、
電圧変動、温度補償などアル、高精度な22pFは、持ってない。どうしたモノか。。
とりあえず、30pFのトリマーなバリコンで済ますかな？

発振の原因に電源投入時のショックがあるのを確認した。
ゆっくりと変動させて、発振を一旦止めると、それが維持される場合が傾向として強い。

で、
トリマー付けたら背が高すぎて問題になったので、
セラコンなディスクタイプの20pFを4つ見つけたので取り付けてみた。

コアの飛び出方がそれほど変わらない。
もしかすると、基板の寄生容量やTrのコレクタ容量みたいなのも大きくあるのかも。そしてFCZコイルの変化カーブの影響も。Qファクターへの影響も懸念はしている。
だが、2段でなんとか発振しにくいレベルまでは来た。でも、ギリギリっぽいから初段を隔離保護する金属の仕切り板みたいなのは必要かも。

今までの455KHzのように、高感度な雰囲気には行ってない感じであるが、そもそも高周波発振の時点の足かせがあってのコトなので、判断しづらい。

また、暫く考えよう。


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発振は、一見同調してるように思えるが、勝手に付近の周波数で発信してるため、光入力のピークとズレていて別物である。
付近なので、探るのがかなり難しい。

同調を合わせるには、どこかをずらしたり、スロースタートなどでまず発信を止めた状態に持っていき、
LDでは光軸がシビアすぎるのでLED入力でやる。或いは、オシレーターからの電気信号を数10KΩを介し入力に送り、共振度合いを見る。
発振が敵なので、見分けながら、初段から順次シグナルのピークを探る。
その際、オシロの信号は若干後れることから、ゆっくり回しながら少し動かしては止めが必要。
(コアの振動などでの回り止めについて、昔はパラフィンロウでネジ止めしていたようだが…、)

発振の現象には、後段の大きな信号の、初段など高感度部分へのループバックが考えられる。つまりハウリングのようなモノ。

入力をショートしても発振が止まらない場合、後段が単独で？発振してる。

二段くらいは標準的で、ちゃんと増幅して欲しい。
あとは、IFフィルターなどが使えるから。その後である程度増幅も出来る要素もあるかもと思っている。
最後は、検波してからの増幅とか、高感度ディテクタで。


発振の原因を純粋に考えてみると、やはり、出力信号が入力に回り込んでしまっている可能性を疑う。
FCZコイルに対し、TrのDとSのレイアウトが近すぎるような…、。
しかし、対策が思い当たらない。基板の誘電率が高いとしたら、それで発振の原因として、信号がどこかへ漏れていくことすら考えてしまう。。
もう、組んでしまったのだから、できるコトは…、、パターン面の掃除くらいかな。

FCZコイルのCをもっと下げるのは、ちょっと気が引けている。
33pを20pにしてもこうなのだから、基板による寄生容量じゃ無い場合、バランスとしてどうなのか？という。。

しつこくおかしい箇所を洗い出そうと調べて見るに、初段のFCZコイルによるシグナルと周波数がズレた発振の主なる原因という要素が大きい。
ココのコアを発振の回転位置では無く、30MHzシグナルに合わせて、あとはそれなりに、というトコもある。
ただ、3つのFCZコイルそれぞれの関係にて、どの周波数でも発振できる要素がアル。
なので、単に振幅を見るのでは無く、順序立って、ターゲットを発振から切り離すように意識しないとシグナルの出力を得ること自体も難しい。

変調か発振かを見分けるには、とにかく発振を止め、
スイープをゆっくりにして、ブラシレスファンなどを使った、チョッパーで変調信号の量を可視化して見ると良いかもしれないと思った。

大抵、発振前に、シグナルと発振の信号が混ざって波形が乱れ始めるのでそれも指標にしている。

因みに、普通の可視光赤色LEDでも、高輝度で、面積が狭いのでは、30MHzは結構な変調が出来た。電流を通常に絞っているなら、信号はさして変わらず、同じくらいかな？
やっぱドライブの状態を考慮しても、455KHzのZ変換後2段増幅の方がかなり感度は高い気がする。うーん…、、受光面積も加味して…、、
トランス形式になって、選択がハッキリした感じはするのだけど、信号出力の大きさやS/N、ソコは負けてる可能性が大いに濃厚でアル。


ここで、干渉計を作れるモノならと考えてみた。
まあ、ちょっと簡易なのを作って見たくも思うのだけど。

自分で作ってたモノ。
・Pre-AMP＋バイアス回路。
・AGC-AMP
・フェイズディテクター
・LPF、HPF、BPFは、フェイズディテクターの製作のパーツと同じく調達。

・AOMのドライバーは既製品があったので作ってないが、製作可能。
・1.5D-2Vの同軸をトランス状のフェライトに巻き付けてコモンモードフィルターにしていた。
・ATT：アッテネーター：作れるが、ダイヤル式可変のT型のをジャンクを見つけて使ってた。
・除振台：既製品だったが、まあ、作ろうと思えば…、、
・反射光カットのピンホールや光量調整の偏光板細々としたモノはテキトーに調達出来る。

干渉計で作るコトがまず困難な部品は、
・FM(フルミラー)、HM(ハーフミラー)、波長板、石英レンズ：λ/40とか言う精度なので…、、レンズはモノコート程度。
・ガスレーザー発振器：ガラス工芸品？余計なスペクトルを取るBPFも特殊パーツ。でも、今は半導体レーザーで良いならとりあえずお手頃。
・AOM(音響光学素子=ブラッグセルとも呼ばれる。)：二酸化テルル(TeO2)自体の調達と平面の精度も問題だが、ただビームに変調かけ微量の干渉を得るのなら、色々出来そう。
・フォトDi：遠赤外領域だったので特殊パーツだ。HMも特殊だった。
・それなりに高速ストレージなデジタイザー＋マルチプレクサ＋トリガー用タイマー。atanで角度を出すに、平均化、機械的ノイズの緩和等の機能のソフトは自分で作成。A/D入力の積分増幅器はお手製。

ステージに載せるミラ−ホルダーとしてはポピュラーだと思われる、コレが欲しいんだけど。高い。…ミラー類も高いけど。。

マグネットベース類も必要だったり。
でも、扱いは不便だけど、金属加工屋に金属(アルミ合金)の塊に、スリット切って、ネジで締め付けて微量に動かすというのを大量発注すれば単価はかなり安い。

あとは、PDの焦点位置合わせにXYZステージが使われてたけど、アレはかなり高そう。。

うーん…、これは、何らかの工夫して、、という感じ。ラック&ピニオンのマウントを3つ使えればそれなりかも？粗動ネジでしか操作出来なさそうだけど。

当時、干渉計は、1セット600〜1000万かかると言われたシステムなのでこんなモノか。逆に金に物を言わせれば、パーツは安易に揃うかも知れない。調整の腕は別だけど。

研究テーマは4ヶ月で終わり、その後高性能化したり、他の研究室や他大に提供したり。いくつかは売ったり。

中国製でみつけった。温度変化やガタ、数値の再現性はアヤシイ部分もあるだろうけど。。フライス加工用のベース用途が多いみたい。


精度不明のレンズ、ミラー類(金のは刻印器用だった)も一応あるようだが、ホルダーやBPFは見当たらない。

そういえば、これらのサーボによる遠隔操作も考えていた。


今度、分光器も調べて見たい。

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220315

で、早速なのだが、メレスグリオのジンバル式ミラーホルダーが1個中古で売ってたので購入。金ミラー付き？5000円という破格値であった。
海外のeBayで中古はあったが、シグマ光機ので$150が相場であったので。


XYZRステージもセールだったので購入。
送料も含む合計: ￥ 16,644

ジンバル式ミラーホルダーは、あと3〜4つ必要。

AOMは、まずは完成品を。と思っているが、印刷機の中古が3〜4万である感じ。
ミラーは、レーザー刻印機のは…、ある程度使い物になれば…、、
あと、軌道に乗って来れば、クリスタルオシレーターのプログラミングツールも購入しても良いかもしれない。

通信用の1μオーダーのLDとシングルモードファイバーというのもやってみたいけど、これは予算的に大変そう。＜パーツがかなり高い。

最近になって、干渉計をググって、
予想はしてたけど、干渉計は、重力波の測定にもかなり有望なようだ。

コレを見つけた。安いタイプなのだがシグマ光機のは±3°だけど、これは±4°である。
値段も手頃だから、センターがズレても良い部分に使えれば良いと思う。
ただし、径がインチなので、30ミmmタイプのミラーは無理そうだ。まあ、貼り付ければ付かないことでも無いけど…、

とりあえず、2つ注文。。

HMじゃなくって、キューブタイプのビームスプリッターがお手頃かも？

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光線銃やってて、
オッサンのまがい物な技術(ホビー)レベルからのマウントが幾つかあったけど、
技術者且つ研究者はそんなこと言わない。レベルの違いを感じるね。
こういう輩はバッサリと潰しきって行きたいね。身の程をわきまえろ。と思うばかり。

他に、3Dプリンターとか使って制御モーター作ってた人にも、似たようなヤツが来てて笑いものにしようとしてた。
見る人から見れば、醜いクソツイ人物が露呈してるわけで。人格も低レベルすぎて見苦しいね。

わざわざヒトをバカにしに来るんだから悪趣味だよな〜、、

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そういえば、メールが来ない注文なのだが、別のメールアドレスから送ってみている。
が、今日は定休日なので、まだわからない。

2KΩのバイアス抵抗で、455KHzのの受光器に今まで使っていた、大面積のPDを30MHzの回路に使って見たら、信号が結構上がった。
バイアス抵抗を上手く弄れば、受光部分でもっとゲインを稼げると思う。

単焦点の樹脂やガラスレンズは、レーザーコリメート用が非常に安価に存在している。色々流用が出来そう。

赤や緑の半導体LDに向けた光学BPFも、探せば出てくるかも知れないので、もうちょっと探ってみようと思う。

AOMのドライブ周波数を見て、80MHzが多いようなので、それも考慮に入れようと思う。
80MHzはFCZコイルも、10mm、7mm両方とも存在するし、これくらいの周波数なら、ボビンに手巻きも可能かも知れない。

そのうち、干渉計の話に移転するかも。

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なんだか、干渉計作成の気分が本気になってきた。

とはいえ、AOMも入れれば、長い道のり。。

ビームスプリッターを購入したが、使えそうなモノは予想外に高かった。送料込みで2383円
反射面λ/8、ガラス表面λ/10と言う程度。

個人的には、AOMやBSはZ回転以外は動かさない方が良いと思うので、しかも、先に決めてしまう感じ。なので、テキトーなマウント方法があれば、、

あと、マウントベース、軸(ロッド)、ポスト、カラーなどは来月に。
ロッドとポストは、合わせてブラケットということで、規格も考え、同じメーカーが良いだろうし、ココの費用も考えねば、いちいち送料が付くのは頂けない。。
図面では、ロッドがφ12mm、ポストがφ12.7mmというのが書いてあるけど、さすがにそれほどガタは無いだろうから、適当に書いてある気がする。
にしても図面の規則として、左右対称じゃ無いと中心線(一点鎖線)は要らないし、材質の中に文字を書くのは頂けないというコトになってる。。。ハッチングは無いけどA-B断面とかも無いし・・
しかし、それにしても、送料が一番の圧迫を感じる。同じ製品をまとめてもあまり安くならない。


ココで、話が変わって、
広帯域受信機のAR2002のAM受信モードにて、30MHz発振回路をLEDにてチェック。
1〜2m程度だと、回路からの電波だけで反応してしまう。
そのまま、逆バイアスをかけコンデンサーでデカップリングしたフォトダイオードからだと、強烈ではないようだが、結構に強めのシグナルが来る。レンズ次第かな？
最長距離はチェック出来なかったが、作った方の受信機の感度がまだまだという感じでアルという判断が出来た。
この受信機は、AMモードで0.5μV(10dB S/N)とあるので、かなり感度が良いのかも知れない。
この機器の回路はMIXは分からないけど、FETのソースを揺さぶるか、ゲートが2つあるFETを使ってそう。

条件に、ナローバンドだというのもあると思うので、IFを狭くすれば、、、
水晶発振＋555などの偏重の結果の正確さが必要ということになる。
光のBPFも有効かも？？
あとは、冷却したり、低面積PD＋コリメートレンズを使うなど、干渉計では良いが、光線銃には非現実的な感じ。


どこかの高専の授業というか実験で「光通信」というのもやっていたのですが、7時間目まで終わらないからてきとうに切り上げて帰らせて、と言われてたのですが、、
強度のガウシアン分布や、ダブルスリット干渉縞から光速か波長を逆算とかとかからやったと記憶はしてるのですが、
632.8nmのガスレーザー内部は昇圧用のトランスが入ってるので、ソコの途中に端子がアリ信号を付加するという単純な方法でして、、
それだとあんまりに思い、半導体LDのAPC回路(PD制御)に変えて実験及び説明してました。でもすぐ終わってしまうと言う…、一時間半程度で、、
で、
このような構造ですから、
ガスレーザーが寿命に近くなると、対策は、前にどっかの記事で書いたネオン管の寿命延長と似たようなことでして、
単にスライダックで電源電圧を上げてやれば、まだ安定して使えるというものであります。
そういえば、トランス式の200Vの蛍光灯は長持ちですね。電子が飛ぶ閾と定格電圧の間に余裕があるので安定して電子が飛ぶ感じです。


シグマ光機の面精度保証ミラーのトコ見て見たけどλ/10って書いてあるなー、、、
コートって書いてあるからかな？
金無垢、アルミ無垢を使ってたから…、違うのかな？

ここに来て、シグマ光機やミニサーキット、R&Kなどの分厚いカタログが必要に感じたのだけど、、、さすがに、ドコにやったのやら。。。

除振台はアレだけど、温度に影響の受けにくい、マグネットベース対応の常磁性の板が乗った台が欲しいことは欲しい。
ネジ穴が沢山空いてる板があるけど、レイアウトが楽な感じはする。重みによるたわみと温度特性とか、どの程度の精度なのだろう。

光の感度に関しては、今のLDなら、パワーで踏み倒すコトも出来るレベルだと思う。


追記＞
ビームスプリッター、コロナのエピデミックにより自宅待機令で1〜2週間後れるとか。。

注文したXYZRステージは、フライサーなどに付ける機械加工用のようだけど、良い選択の可能性が高い。
まあ、PD取り付け部分なのでネジの規格はテキトーでOK、実は、XYZステージでOKなので、機械用だと更に安くなったけど、、
光学用はXYZでもやはり2万は越える。
Rステージが取り外せたら、BS用に使えるかも知れない。

大分前、ラック&ピニオン高いとは聞いてたけど、桁が違うような…、、
全自動で家から実験装置を遠隔操作だ。とか言ってたのも。

金額と時間と、設置場所で少し萎えてきた。
あまり密にやると、疲れるし、金も食うので、ゆっくりと。飽きないように？

あと、
部品注文がメールブロックで上手く言ってなかったトコのが別メアドで上手く行った。

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220316

30MHzのこの回路でも、2SK439を2SK303と差し替えて動いた。ということは、両者、マイナスに加えるバイアス領域で動作してるのだが、
今回は、303は、ちょっとゲインが低めに出た。周波数の問題もありそうだが、多分バイアス用の抵抗Rsである程度改善出来るかなーと思う。
また、303-V3から、Vgs-Idsの勾配の高めかも知れない、303-V5に変えるともっと良くなる可能性がある。
FCZコイルの同調セッティングもほぼ同じなので、差し替えながら試して見ると面白いかも知れない。
ローノイズな石だし、実装も考慮すれば、303-V5三段とかも可能かも知れない？
ただ、60MHz程度まで使えるかなー？というレベルだと思う。

220317
考えてみるに、今あるオシロがBW=70MHzまでなので、80MHzの設計もちょっと厳しいかも。
ということで、やっぱ60MHzが妥当な気もする。200MHzランクのオシロを入手するのはちょっとキツイ。

今のゲインは60〜70dB程度と思われ、あと50dBほどと考えるとラクでは無い。
発振が大きな壁であり、コアの調整で微妙によけているのだが、これ以上は難しい。
各段の回路同士を電磁気的に離す必要性を感じる。

確認になるけど、国内での販売の規制は、
消費生活用製品安全法(PSC)適合製品(レーザー出力クラス2準拠)
であり、1mW未満と思われる。
安全性で考えると、ビームの太さや、平行度などによるし、機器用途によっては規制の対象外。

で、現在使用してるのは、多量に注文してるものと同じく、5mW未満：クラス3Aである。APCじゃないので多分3Bレベルの場合もあるかも。
両面基板使ってるので、その静電容量はそれなりにあるかもしれない。

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220317
いくつかのパーツ類が届いた。
FCZコイルの7mm角のモノは、ユニバーサル基板にハマる。が、ちょっと狭いイメージなので、バイスで内側へ削ると良いと思う。缶の穴は大きめに。
で、60MHzのFCZコイルは、80MHzと兼用が良いかな？50MHzだとキツイかも。
あとは、IF周波数で増幅を考えると、10.7MHzは、14MHz用かな？これも9MHzはキツイかも。
455KHzの場合、前に書いたかと思うけど、1.0MHz用を使うしか無い。低い周波数だからZも気にしないようなので、まあ良いかと。

ミラーは銀色で、ロッドの軸が20mmと太めのモノで、器具の状態は良いと思いました。

ここでインチ規格との統一の問題が出てくるけど、
中華に頼んだミラーホルダーもmm規格で合わせることにしたいと思います。
中華製は穴にねじ切ってないみたいなのもあり、苦労はせずともそれなりにくっつくと思います。
でも、日本製のブラケットは高いので、中華のmmがあれば、あとは、中古か、ブロック状のモノにくっつけても良いかもしれないと思っております。

日本の研究室の場合、ガスレーザーがメレスグリオで他は皆、シグマ光機が多かったのですが、
多分、この製品は、互換性があるような気がします。

下に置いてあるのは、届いたパーツで組んだクリスタルOSC。
120pFのトリマー(茶色の)が付いてる方が、今回の、12.3125MHzのモノで、調整すると、12.3095位までは行く。
そのまま、30MHzからIFな10.7MHzを出すための、12.3MHzとして使います。ズレはフィルターでは一応、スルーする帯域です。
セラミックフィルターはWFM用も考えられてるので、通過周波数が、±30KHzなので、
(クリスタルフィルターはBW=15KHzであり、ちょいキツイ。12.6608MHz＋555発振の混合の方法ならアレですが、、、)
また、10μH程度をコイルを負荷に直列にすれば更に動かせるようです。


で、やってみる。
このミキサーは、入出力をコンデンサーでデカップリングしないと電流が逃げたりオフセットしたりするのでダメ。
AC信号だからと言って省略は出来ない。めんどくさい仕様だ。


見たとおり、10.6905である。
これをまた、10.245MHzより低めにクリスタルを調整した周波数を引いて、455KHzに変換しセラミックフィルターを通す。
その間、何度か増幅が可能かな？と思っている。また、30MHzの段階でももう少し増幅が出来たら…、とも感じている。

細かい波形は、キャリアとシグナルを足した周波数が漏れているのでは？とおもわれる。
LEDでまともに動作させるには、あと80dB位欲しいかも。

220318
ここまできて、555を電源として光らすと、電流が足りないというか、電圧降下をしていることに気が付く。
故に、Trで増幅してスイッチしてやることに。
上手い方法を思いつかなかったのだが、2SC1815を用いて上手く行った。

トリガー部のコンデンサーは、0.001μFにした。抵抗は変えてないが、1MΩ以上が適当に思う。

実装はこんな感じ。

φ3.5mmジャックにトリガーとなるスイッチを繋ぐ。赤いボタンはテスト用で押してる間は連続発光。


ワンショットを撃ってみる。120μSec程度。一瞬明るく光るのが見える。
受信ユニットはIF=10.7MHzを用いている。

今のところ、もっと短いパルスでもイケる感じでアル。
問題は455KHzのフィルターで立ち上がりが鈍るか？というトコ。。


追記＞
555の4番(リセット)ピンにVccを繋げているが、これはないほうが良いかもしれない場合も？チャタリングの原因？。
2番ピンを上げておくプルアップ抵抗は有った方が良い。故にレイアウトが少々変わる。
だが、これ、555の種類にもよるみたいである。データシート見ても、イロイロアルし。


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受光部の増幅を、2SK439Eの3段にしてみた。

結構な発振はしているにもかかわらず、ゲインが大幅に改善され、発振はIFのフィルターで綺麗にカットされている。
発振は信号がつぶれたり、不安定になるほどでもないから、まあ良いかもしれない。
前は、ビートアップと思われる4倍ほどの振動が見られたが、信号が大きくなったためか、波形の改善も見られた。



BNCでスマートにした。あんまり関係なさそう。
インピーダンスもオーダー程度に緩めに合わせてはいる。
もともと、場合に寄りだが、オシロ手前で100Ωでターミネイトしている。
低いとこから高いトコに行くと結構反射が起こるが、10.7MHzなので、あんま神経質になっても関係しない。
このケーブルは、黒いので、75Ωかも知れない。


で、LEDだと、まあ、2〜3mが波形の存在が読めるトコだと思う。30MHzの回路では、これでも、かなりの進歩。
S/Nで言うなら、あと20dB以上欲しいのだが、、シグナルの大きさで言うと、どこかで後2段位欲しいところ。

ただ、このMixerは、
キャリアに100mV以上の大きなゲインが入ると、ゲインコントロールが入ることがデータシートに書かれてるので、
シグナルもその要素があるかもしれない。というのも、かなり大きな信号を入れても、それほど波形は大きくならない。
だとすると、発振の強さなどでゲインが変わってるかも知れないので、
単に最後の出力の大きさで、善し悪しが決められない要素もあるかもしれない。なので、弱めの信号で調整した方が良い。


干渉計のことや、技術的な興味との兼ね合いで、30MHzに引き上げているけど、
実際のトコ、発光の信号が10.7MHzの信号でも、十分すぎるとは思っている。


ところで、FCZコイルの7mm角のモノと10mm角のモノ。両方存在する場合、どちらを選ぶべきか？
値段は同じだし、コンパクトでも、あまり密に置くのも好ましくないようだから、性能で選びたいとこである。
大きい方の10mm角のが、Qが低い。同調用のCは、変わらない。ワイドバンドの時、大きいのを使うと言うこと？
80MHzは、66MHzあたりでもデーターが載ってるし、周波数も変わるとQが少し変わりそうである。
あとは、電流容量の違いかな？送信に使うのでは無いので、、、

220319
気が付いたのだけど、
参考の雑誌が古いためか、左なのだが、現在、右の方が主流のようで、こちらの方がゲインが出そうな感じである。

組み替えるか悩み中。

組み替えた。

パターンが近かったので十数分で終わった。
で、結果。
発振が止まった。これは驚き。
だけど、感度は少々下がった感。まあ、供給がデカいか取り出しがデカくなるかの違いかな？
そして、飛距離が半減した感。。電源やバイアスを下げれば少しは？

FCZコイルのコアが、ねじ込んだ内側で調律が取れるようになった。

実際のトコIF出力の波形が4倍程度の周波数が強く出てきて、汚れている。
10.7MHzのBW30KHzのセラミックフィルターから帯域の狭いBW15KHzのクリスタルフィルターにすると結構綺麗にはなるが、帯域が狭いのが。。

ただ、発振を止めやすいので、もう一段増幅も考慮に入れられる。

とおもって、セラミックフィルターに戻したら、感度は改善してて、前と遜色が無い様になったようだ。

IF用の19.3MHzの局発はトリマーと直列に20μH程度を繋ぐと調整幅が増えるので、いずれそれを行いたい。
そうすれば、狭いBWのフィルタで行ける。


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IF以降はMixerにてゲインが制限されるようなので、それなりに増幅は必要だが、それ以前にもまだ必要性を感じて、
30MHz段階で4段にするなら、発振してもFETを選ぶことで対処という方法や、
発振しててもまあまあ、良い信号が出せるのでは？という。

しかし、20pFのコンデンサーがもう無いので、なんらかの方法で…、

でもって、これしきのことで待ってるのには長すぎるので、
39pを直列にして、18.5pFとした。


現時点、当然のごとく発振してるのだけど、それが激しい。
でも、IFのフィルターでカットされる。
オシロで見るにも、10.7MHzの時点では、かなりの高周波ノイズも多くなっている。
ゲイン的にも逆効果な感じがしている。

表示においては、高周波をカットするてだてが欲しい。あとはLPFかな？
ということで、オシロに20MHz以上をカットする機能があるのでとりあえずそれを使うと、かなり抑制される。

でも、感度は良くない。一段追加がタダの無駄というレベルでアル。でも3段目も当初はそうであった。

やっぱ、発振がMixer出力の振幅を低減させてるようである。信号がつぶれてるか、Mixerのゲインコントロール。
なので、発振を止められなくっても、できる限り弱めたい。

近づけると、イキナリ波形が大きくなるので、Mixer側によるゲインコントロールがアル上での、「シグナルか発振か」という弱肉強食状態である。
FETのドレインにフェライトビーズとか、何らかの発振止めが欲しい。

3段目と4段目の間の線が長めなのであるが、そこに軽く触れると、発振が止まり、信号は下がらないイメージ。
ここらをなんとかすれば、上手く行くかも。

とりあえず、4段目の入出力に1KΩを繋いだ。発振は止まらないけど、他の段を道連れにすることは無くなった。
高周波ノイズは相変わらず多く、何故なのか不明。もしかすると、この振動で励起されてる部分もあるかもしれない？
とにかく、受信ゲインが思ったようには上がらない。
今回はクリスタルフィルターの方が好結果。ということは、コルピッツ発振の幅を広げてピッタリ合わせれば行けるかな？


100μSecのワンショットの比較。
上がクリスタルフィルター、下が、セラミックフィルター。


クリスタルフィルターはとても鈍い。
振幅が小さいのは、立ち上がりのための励起時間が短いと思われるのと、現時点、シグナルが帯域幅のちょい外なので、、でも、S/Nは良い。

クリスタルフィルターはもっと狭い帯域のを注文してみている。BW=3.5KHzの
帯域幅も重要だが、ストップバンドの域でのゲインはどれだけ低下させられるか？というのも重要そうである。
ノイズは、非常に速い振動なので、LPFでも落とせるけど回路の部品点数が増えるのは嫌な感じ。
速いのは30MHzに近いようなので、発振してるモノが漏れてるのかも知れない。

220320
高周波は、結構な部分が、オシロへの同軸ケーブルで載っていた。なので、フェライトコアを使ったらかなり緩和した。

とにかく30MHzの発振をしていても、それを100mVからMAXで300mV以下に落とせば、ゲインコントロールによる制限は食らいづらい。
あとは、鋭くて、時間応答の良いフィルターが物を言う。




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レーザー発光部分のマウントを考える＋α。


性能は良さそうだけど、
幾つか出てたけど皆同じような値段で、…高すぎ。。

とりあえず、これをLD専用とする。

LDホルダーのように、Lアングル材をV字に立てて設置する。ちっちゃなコの字材の方が良いと思ったが、手元に無いので、、
(レールカバーの改造でも良かったが、どうも安くて良いのが売っていなかった。。)

LD発振モジュールを軸方向に回し、左右のズレをなくし上下のズレにする。

でもって、

これで、上下のズレを緩和し、最後にスコープ側で微調整。

あと、バレルにレールを付けるアダプタを3種類注文。299円と555円と792円程度だったので。。

20mmピカティニーなレールマウントシステムは、光学系に有用に思い、干渉計でも使えないか考えている。
干渉計用の光源は、ちょっとしっかりしたLDモジュールにしたい。アレなら、メレスグリオの中古のガスレーザーとか。

トリガリングなのだが、ミノムシクリップで接触させると、
接触のざらっとしたノイズで二回パルスが飛んでしまう事があった。
で、マイクロSWに変えたらそのようなことは全く無くなった。
また、トリガを離したときに発光する事態も起こらない。
トリガ付近の微積分は、0.001μFと10MΩとなっている。トリガ投入時微分信号を送り、積分してコンデンサーに溜まった電荷をゆっくりと戻す感じ。
チャタリング防止みたいな感じ。


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220322

地下室で見つけた正体不明のフェライトビーズ(外径φ3.4mm、全長5.0mm)を
初段と4段目のFETのドレインにはめると。発振が半減した。

無論、シグナルも半減してる可能性もアルかも知れないが、
結構好印象なので、上手く使えれば…、、と思った。

50MHzの受信機でも、パーツの足は極力短くとあるので、それなりに影響はアルかなー、、、と今思ってるトコ。。

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ゆっくり固まる瞬着で仮固定し、5分のエポキシで盛る。
接着剤や、アングルは黒くした方が良いか悩むトコ。



LDモジュールを設置し、タイラップを絞める。
梱包材を切ってタイラップの下のLDモジュールとの間に押し込む。

これでまあまあの固定出来た。ケーブルをアングル付近に固定しないと引っ張られるので、対処を考えてるトコ。

レールマウントにくっつけてみた。

ケーブルは、もうちょっと長くても良いかな？　
あと、最終的には、梱包材などでは無く、固定もネジとスプリングなどでスマートに抑え込みたい。

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L字材が大きく、バランス的にカッコが付かない気もしてるが、
黒塗りすれば、それなりかも知れない？

そういえば、このフローティングバレルなレールシステムのハンドガードは、M4用なのだけど、
今のM4-RISは、余り弄りたくない。分割バレルだというのもアル。
マルイのM4電動ガンにもハマるモノだと思うので、サードパーティーのフレームに交換した場合の廃品となったフレームが無いかなーと探ってみるに、
アッパー＋ロアレシーバーのみで、5000〜6000円近い。予想より一桁高い感じ。。どういうこと？

横からの外観。回路はもうちょっと違うところに付ける予定。


あと、f=330mmの筒状のコリメーターも進化させたいのだが、ドコにやったのやら、見つからない。

光学製品の面精度=λ/10という数値は、波長に何を基準にしているかというと、
633nmと書いてあることが多い気がするが、これはHe-Neガスレーザーの632.8nmの事であると思われる。


ロッド、ポールは、シグマ光機のが良いと思った。結構安い。中華は送料入れたら逆に高い。
ロッドスタンドは中華と同じくらいだが、日本国内だから、まとめて送れば一括だし配送も早い。
スタンドを付ける板も必要。
Zブラケットというのは高め。L型は安いが、普通に金具として売ってるアングルでも代用出来そう。

キネティックミラーホルダーは、シグマ光機が二倍位する。

でも、これは破格値だった。


Si-PINフォトダイオード、10個で百数十円なので、大量購入。


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220323


LDホルダーは、マスキングして要所を黒く塗るか…、

統一感が欲しくなったので、マスキングは、途中から剥がすことになった。


こんな感じ。





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で、次は、
発振器の発振周波数の補正。
20μHを繋いだら19.3⇒12.3MHzまで降下、余りにも下がりすぎなので、いつか今度3μH位を注文しよう。
水晶を2つ並列にすると調整出来る幅が増えるらしいけど、持ってるけど、、勿体ない。。

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＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

謎の60MHzな回路を始動してみる。

220324
諸事情で急遽60MHzの発振器が必要になった。受信機作るのに発振出来なかったら評価試験が出来ないので、最重要。
しかも、量も必要そう。。
で、書き込み用を。

とにかく、基本で必要なモノなので、
欲しかったのが買おうとしたらイキナリ品切れで、3ヶ月は入って来ない。
慌ててもう一つの方を注文。

しかも、こっちの方が高い、、

いくつかのチップをサポートしてるが、SOT-23-5はSOT-23-6⇒DIP-6変換基板があるので、、
このチップはプログラミングのために、ピンセットでソケットにチップを載せるのだが、結構大変。
また、ピンアサイン的な配列がよろしくない。

PCにて情報を書き込む。
チップのプログラミングは出来たようだ。

実装の半田付けは、
熱、静電気に注意しながらである。
マスキングテープでチップを基板ごと机に固定して、I型のコテ先で、金フラッシュ部分からハンダを呼び込ませて付けていく感じなのだが、
端っこの足から一本半田付けしては、冷やす。(真ん中のピンがNCなのは助かったトコ)
結局、アバウトで、熱で壊れてないかとか気になる。
やっぱ細かすぎてストレスを感じますね。


無事動いた。


出力がちょっと小さいかな？＜20MHzのフィルターがかかってたので外したら、まあまあ大きくもなった。
それでも、帯域が70MHzまでのオシロとしてギリギリなのでそれもあると思う。
バイポーラーTrを動かすには、品切れだった5VのクリスタルOSCの方がよっぽどラク。
でも、チップの種類が豊富だから、使い勝手が良いのもあるのかも？？


で。
これでまず作った被検体のPre-AMPなるモノをテスト。
構成は、FET一段で、入出力を7mm角のFCZコイルを使っている。

FCZコイルは、80MHzのモノで、同調Cは12pFでやってみる。

コレでテストするに、発振傾向があるのだが、
ケースに入れると使えないほどになる。

考察するに、
60MHzという高周波、7mm角のFCZコイルという。コトである。
恐らく、二つのFCZコイルが電磁場的に干渉してる。その点10mm角のほうが有利かも知れない。
7mm角の方が漏れが多いのだと思う。しかも高周波。。

で、諦めて、入力はゲートとGNDを1MΩで繋ぎ、出力のみFCZコイルにした。

図がアレだけど、ドコがどう変わったかは、判断は付くと思う。
実験段階用の試作品なので、
入出力のデカップリングコンデンサーはテキトーに0.1μFにしている、ソースのパスコンは0.01μFになってる。

20dB程度でちょっとゲインが少ないけど、正常動作する。
ただ、ケースを閉めると若干同調周波数がズレるようなのでケースに穴を開けて調整出来るようにしたいトコ。

こんな試験の感じ。

オシロ手前で51Ωでターミネートしてる。
まあ、10倍の増幅率だが、フォトDiでどうでるか？
BNCは絶縁と切り替えられるし。入出力の直流のスルーSWを装備している。＜現物のフォトダイオードの逆バイアス回路とどう兼ね合わせて行くかは不明。
ホントのとこ、逆バイアス回路も内部に設ければ、無駄がなくなり、ゲインも大きく出来るとは思うが…、、

穴を開けて再調整。まあまあ良くなった。
でも、アルミの外にデカい透磁率のモノが近づけば結構変わりそうにも思う。。

穴にはフタを付けるとさらによいかも？？

電磁ノイズが大きければ、入出力のCを削って、10mm角のFCZコイル、電池まで入る鉄製ケース。と言う感じかな？
本番の回路は、そうなると思われる。SWとパイロットランプも付ければ…、
もし、FCZコイルを入出力に両方付けて、二つで使う場合、10mm角で、二つの距離を離す必要性アリ、だが、コイルなので、電磁ノイズも乗りやすいので、高感度部分ではあまり多用したくない。

信号が結構入ってるとき、消費電流は、2.2mA程度。パイロットランプは、0.3mA程度だと無難？
小電力LEDを使う。
テスターのDiモードでも光るので、100KΩを選択した。故に0.07mA程度と思われる。


試作なので、勿体ないのでスイッチは省略することに決めた。

因みに発振器の消費電流は5.44mAであった。

220325
ゲート抵抗が1MΩと大きく、入出力のCが大きいので、ちょっと不安定な気もする。ゲートは静電容量もあるのでちょっとバランスが必要だと思われる。
ココは調整が必要かなー。試作の段階でドコまでやるかは不明。


入力Zを50Ωとかに下げればバッファAMP程度になるだけかな？
色々と弄ってみて、フォトDiを直下に置き、逆バイアス抵抗にチョークコイルを入れたりして、インピーダンスを高めにして、ナンボの回路になっていることに気が付いた。故にノイズの関係も上がるかと。

まあ、FCZコイル2個だと、初段の入力のトランスがインピーダンス変換となっているワケで。シールドしてるのなら、実装でなんとかしたい気もする。

10mm角の80MHzのFCZコイルが必要か再度考えたが、とりあえず、7mm角のFCZコイルで、電源周りから回り込んでる可能性もアルので。再調整を考えてみよう。


コンデンサーを20pFのトリマーに変えて、FCZコイルのネジを1.5mm位奥で大体同調させ、コイルのネジ側で微調整するやり方にした。
振幅だけで評価せず、発振成分を抜くため、無線受信機のAMにて探ってるのだけど、、、Sメーターが粗いのとかで苦労。発振の除去も刺激による気まぐれで完全では無い。
発振を止めてても、現時点、振幅は小さい。
もしかしたら、一段目をトランスで共振にしても、振幅は稼げないかも。。なら、初段はスルーが良いかも。でも、もうちょっと様子を見る。

MEMSは無線で聞くとギュオーという感じのノイズが多いみたい。AMで大きいから、振幅のノイズかも、、、MEMSICの種類にもよるかもだが、最終的にはクリスタルOSCの出番かも？
使い方の問題でこのノイズが避けられたら良いのだけど、というのも、この値段で致命的に思うので…。
シリコンの振動らしいので、メカニズム的には、クオーツと近いような気がするけど。。

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ところで、キューブなビームスプリッターなのだけど、向こうが勝手にキャンセルの返金処理にしてしまった。。遅れても良いと書いたのだけど伝わらなかったようだ。。
発送されないのだから、また何時か正常化した後で頼んでも同じようなことだが、結局のトコ予定より大幅な遅れになるかも…。


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まあ、この1段だけのAMP、全然上手く行かないのだけど、収穫無しとは思いたくない。
表面の成果だけで無く、内面のスキルアップみたいなのは絶対にあるからだ。
ソコのところは辛抱をしてやっていくしかないが、、、ストレスにも注意だ。

MEMSの発振器には、特徴に「低位相ノイズと低ジッタ」が書かれてるので、計測用ドライバー回路にも使えれば良いなー、と思います。
10mm角のFCZコイルを買うかが問題だが、正規完成品としては、必要に思う。

220326
入力側にFCZコイルを設置するとゲインが出ない上に波形が汚いということで、やっぱ無しにした。
試作段階で動作テストすると発振しやすい理由に、出力を50Ωでターミネートしても、接続が同軸じゃないと発振傾向があることを確認した。
60MHzという高さ故の事であるが、入力では無く、出力のリード線接続が発振に繋がるのは盲点だった。

ただし、この回路は信号源の直下に置きハイインピーダンスで受けることが条件となる。インピーダンス変換用である。
よって逆バイアス回路に加工が必要と思われる。できなきゃタダのバッファーになるかも。
60MHzは予想外にインピーダンスや誘導などに注意しなければならないようだ。舐めてはいけない。
60MHzでは、万能な増幅器という存在はかなり無理な設定がアル。つまり、扱いを選ぶ。

入力はCは0.01μF、ゲートは100KΩで、とりあえずまとまった感じ。入力のロード抵抗はCの手前で適当に高めに選ぶ。

比較のために、入力を100Ω出力を50Ωにして測るとこんな差
増幅無し(入力側)

増幅アリ(出力側)

2〜3倍くらい、、まあまあ大きいという程度。波形が綺麗になってるのはFCZコイルによるフィルターのおかげかな？。信号が大きくなってS/Nが上がったと言うことも。
だが、入力Zを大きいまま使用が出来れば変わってくるかも知れない。

ところで、干渉計なのだが、周波数を上げると、時間分解能は上がるが、角度が不正確になりがちだと思う。
位相検出器のPDとPDQの位相差が配線などで出てしまい、直交しない状態になると言うことになる傾向は持ちうると想像した。既製品は調整済みかと思うが、、他にも色々と問題が出そう。
なので、いたずらに周波数を上げまくるのも考え物。

あと、この周波数帯の場合、ICソケットは使わないし、基板のおもて(パターン)面に実装することが多い。
足の長さや基板の誘電率まで気にする。

オシロの周波数表示はFFTではなく、カウンターなので、ブレるとズレる。

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220327
この60MHzの回路は、50MHzの無線の技術がある程度転用出来るのだけど、
注意すべきは、用途が高速の計測なので、応答特性は高速で無くてはならないので、鋭い共鳴系を何段も入れるわけには行かない。
よって、トータルで、普通のLC共鳴を2〜3段だと思っている。

よって、Pre-AMPの初段のFCZコイルを排除したのは意味があるかも知れない。
正確なインピーダンスも決まっていないので。

あとは、昔作ったAGC-AMPなるものを改良して作らなければならない。
ここでも目にするのが、
ビデオ用高速OP-AMPやその帯域のVCAなどは滅びてるという事実の感じがする。
しかし、理由が「滅びてる」ばかりじゃモノが作れないので、その時代のモノを探す部分もあるが、
コイルなどは手作りも可能。AGC部分はICは調達が難しいが、3SKなFETの第2ゲートを扱うのもアリだが…。(ゲート信号同士の掛け算的要素)

世の中の現象は色々あるのに、計測用のモノはかつてのVHFまで伸びてない、時代と共に退化してると思う。
通信は帯域の多い、GHzはまだあるようだが、その間の部分が抜け落ちてるのは計測用途としては何だかな…、
儲からなきゃ技術も捨てるのは人間辞めようとしてるイメージだ。

とりあえず応急用の装備が出来てきた。症状を予想すると効くかは不明。(最悪、発振によりゲインコントロールが暴れてるだと難しい。)


左のが新たに作ったBPF、
LC回路は手で触れたりすると周波数特性がズレたりする。
あとこの回路は比較的鋭い部分もあるので、やはり外界の影響を受ける。
入出力をひっくり返すと、再調整が必要になる位でアル。
ただ、信号のロスは予想してるほど無かった。


既存品或いは、TDKや太陽誘電に特注をとも考えて調べて見るに、、
すごいお値段だ。

ミニサーキットのだと結構安めかと思いました。
ストップバンドの減衰率や、帯域がマチマチなので、

そういえば、TrのECBの配列ってエクボというのか…。


あと、バイポーラーTrをパラレルで使えるかを考えると、、
2SC945のデータシートからは、
同じベース電流で、温度が高いほど、hfeが高く、流れやすいので、複数のTrのバランスをとるのは無理そう。
ただ、スイッチとして使用するなら案外発熱も少ないので、使えるかも？
加えて、放熱フィンやファンで少しは緩和するかも。
あとはプッシュプルで、発熱を二分化するか？
2SC945はコレクタ損失750mWなので、スイッチングパルスで出させて、後で共鳴系で歪みをとる。とか出来れば。。で、2W位の出力に耐えられれば…、、
2パラで放熱を上手くすれば、、って、壊れる直前の定格駆動になってしまうような。。

他に、ポピュラーで60MHzの2W程度の駆動が容易なパワーの出せるTrがあれば…、、

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30MHzの光線銃の受光回路において。

前は22μHで、12.3MHzまで下がってしまったが、
クリスタルのコルピッツ発振は、クリスタルにかける負荷のLについて、
与えたLに対し比例で変化するモノでは無いようだ。

2.2μH×2直列と60pFのトリマーで19.3000MHzへ調整ができた。




XYZRステージは、元々がXY、Z、Rの3段階の部品の組み立てになってたので。
XYZとRを別に使うコトが出来る。お得な仕様だった。


キネクティックなミラーホルダーは、
25.4か25mmでポールへのネジは切られてないようだが、M4と書いてある。
この製品はmmとinchの混用な仕様と言うことになる。ヤーポン法は滅びて欲しいというのは同意でアル。



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220404

10.7MHzのBW=±3.75KHzのクリスタルフィルターが来た、帯域は結構狭い方だと思う。


このフィルターでの100μSecのバーストでの出力特性。


タイムスケールを伸ばすと、

波打ってるけど、反応は、まあまあかな？

連続波の振幅は、

なので、まあ、ギリギリではあるが励起は最大まで行ってると言える。

因みに

セラミックフィルターでは大きな波形が出る。(注：タイムスケールは違う)

放置してたし、周波数がちょっとズレてるのかな？

どれも細かく波打ってるのは、レーザーが強すぎて高調波が強いのかも知れない。
LEDで入れれば良かったのは分かっているが、今は、時間が惜しいような状態。
周期的には、5倍位なので、、ビートアップの漏れかも知れない。


意外なのは、狭いフィルターの方が、反応が早いことです。
もしかすると、±3.75Kじゃなくって±37.5とかじゃ無いだろうか？と思ってしまう。
品番みると、7.5と書いてあるので、＋3.75K−3.75KのBW=7.5Kで、ということのようですね。
±って、場合によって、片方の幅だったり、全体の幅だったりするので、紛らわしいコトこの上ない。


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高速オシロ購入。




測れる電圧のレンジが少し狭いけど、
レスポンスはかなり良い。
1GS/Secで、波形は200MHz、FFTは500MHzまで測れる。
下のを補う形で使いたい。
MEMS発振器はシリコンの振動らしい。
60MHzの発振器は、高調波がとても多く400MHz以上もあることが分かった。
まあ、石の種類とか書き込み設定がイロイロアルので出ない穏やかなのもあれば…、、

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後は基板を作るのに、
透過原稿が必要なので
おたクラブでクリアシールで、
お絵かきソフトでパターンを書いた。



がその後業者に発注の話もあり、
CADLUS X
CADLUS PCB
を入れた。
TA7124PとかFCZコイルの部品図面は作らなきゃならないし、
習得に丸一日かかった。



A面B面、部品面、ハンダ面、表面、裏面が紛らわしかった。

シミュレーターなどで回路図を書いてないので
ネット情報が構築出来ないため、べたGNDは半自動で、端子やランドとの接続はサーマルリーフとして手動で。

専用フォーマットなので、特定の国内のPCB業者となる。
ガーバーデータが出せる製品版は50万を越える。

DesignSparkとKiCadも使って見ようと思ったが、にわかには、、、
有償ならAutodeskのEagleが良いかも？

理想はSpice系のソフトと連携が出来れば…、、

最終的に、サンハヤトからインクジェットで作るフィルムが売られていたので、それを使おうと。

で、CADLUSからぱたーんはだせないので
B面パターンとB面自動ベタのみ表示させて、
画面のすくりーんをキャプチャして、実際のサイズへ解像度情報を変更して、お絵かきツールで綺麗にしていきました。



あとは、ベタGNDと配線のGNDを繋ぐのに良い方法は無いかな？
フォトレジストで視認性の良い感じの


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モノはこんな感じです。
A4サイズです。




おたクラブに発注しようかと思ってます。

今あるのはレーザープリンタなのですが、
そういえば、
学生時代にOHPとレーザープリンタでやって成功したのですが、ちっちゃなな回路でリスクが少なかったです。

試しにレーザープリンターにトレーシングペーパーを入れて見たら皺が出るし、透過も結構あるのでボツ。

レーザー用のOHPもあるけど、やっぱ、結構透過するだろうから、、
感光させる露出が正確に分かれば、多分、これでも良いのだけど…、

Amazonで調べると、
サンハヤトのでは無く、感光基板にはインクジェット用OHPシートでOKみたいなのがあるけど、レーザー用はない。。

レーザー用だとコクヨのがトナーの定着が良くていいみたいですね。
とりあえず、安いので、おたクラブのクリアシールのがうまく行かなかったときも考えて、注文はしてみました。

シャープに出すには、エッチング液の温度を上げると良いらしいですね。


そういえば、画像処理で、白を透過にするアクションを使いました。

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220411
レーザープリンターでOHPに出してみたけれど、かなり透過しててあまりよろしくない。
絶妙の露光を行えば問題は無いだろうけど、なかなかに難しい。
よって、おたクラブにクリアシールとして入稿してみた。

特殊なフォトダイオードへの逆バイアスが700〜1000mVということで、
電圧と抵抗値が判らないので、電流も判らない。それが存在するとこに行くのも大変と言うことで、
Diの順方向電圧で行うコトに、
1.5V電池にDi3つと22μHで高周波をストップ。

(受光面積から30mA程度は流れるかも知れないと判断しているが、
フォトダイオードの抵抗が低かった場合も考えて、片方に2個付けている。場合によっては、GNDに接続してるDiをカットしてもOKそうだ。)

追記＞
ショットキバリアDiとスイッチングDiを組み合わせることにより、回路自体の消費電流を25〜30mA⇒1.9mAに下げることに成功。
無負荷で1000mVギリギリ越えない。50Ω程度で850mVていど。余裕があってよろしいと思う結果となった。



で、Pre-AMPのがわのDCスルーを行わなければならないけど、これは、入出力をつなぐコトになるので、22μHでは漏れて影響する。
よって、22μH⇒CでGNDに落とす⇒22μHというT型のLPFのようになった。


また、Lは大きいと浮遊容量(寄生容量)で高周波を通すし、場合によっては、自己共振周波数に当たってしまってもマズい。
比較的コンパクトなのが自己共振周波数は高くなってるようなので、それを避けてこの値である。






Pre-AMPの80MHzFCZコイルを60MHz同調用にするコンデンサーを固定値に決めました
以前、理論値で12pFでそれを使用してたのですが、
外したトリマーは、やはり、ほぼ12pFでした。

ただ、余裕を持たせるため、今回は、15pFにしてみました。
コアは結構ねじ込みますが、そっちの方コイル側に調整の余裕が残り、良いかと思いました。
ドレインやゲートに容量がある場合はそれをさっ引いた方が良いことは良いですね。

増幅率は20dB行くかどうかという感じで、少々上がった感じです。
ただ、GNDラインがシビアで、入力のGNDを基板直結より、ケース側に引き回した方が安定するという謎の結果です。
まあ、元々の実装がユニバーサル基板なのでこういうことになるのかも知れません。
フタの開け閉めも影響します。。

エッチング液200ccはバットに入れると量的に厳しいと思い追加。
Amazonの画材用がかなり安い値段でしたのでそれを使うコトに。
送料が製品並みの値段なので、2本まとめて購入しました。
廃液処理は消石灰。或いは希釈して沈殿物以外は下水処理でも良いとか。

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実装上の問題。

今回、基板のGNDに入力BNCのGNDを繋ぐとよろしくない振動が出た。(出力のBNCも振幅が低下した。)
入力は顕著なので、解せないところもある。多少クシ型になってるのもあるけど、FCZコイル手前なのでそれも影響が無いハズ。

FCZコイルと同調用コンデンサーはできるだけ短距離で低インピーダンスで結ぶ必要がある。
理由は、何度も間で電荷をやりとりするからだ。
これは、固定コンデンサーの背面直付けで、コアが若干引っ込む感じになってて、共振も改善された気がする。

これで、ハイインピーダンスかも知れない、フォトダイオードから受けた場合、どうなるのかは未知数。

まあ、
「Pre-AMPの入力をケースGNDを介して引き回すと結果が良いのが不思議。」
みたいなことを書いていたのですが、
GND接続SWを通さない限り、ケースと基板が繋がってはいなかったので、入力のGNDが絶縁されてて、
FCZコイルのトランスを介して、信号のみが伝達されてた。
そちらの方が、ノイズが乗らず、良いという結果であった。


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220418
おたクラブからのクリアシールが来た。

解像度は十分。だけど、予想よりもちょい透過する。

多分、インクジェットと同じくらいかも知れない。
ただ、細かいドットの濃淡があるので、拡散光を当てた方が良い感じがする。

回路は、何度か改良する予定なので、
次は、クリアファイルが良いかも知れない。

シールの台紙が白なので、ガラスに貼る必要があるけど、剥がしやすいよう、ウィンドコート剤でどうにか…、
で、ホントは、下地にシールのノリに、中性洗剤数滴を混ぜた水スプレーをかけて、位置決めや、気泡抜きをしやすくすると良いのだけど、
そのまま一気にやってしまった。位置はあったが、気泡が入った。ある程度抜けたから良しとしよう。

6月が一番日差しが強いとも思えるので、4月半ばはシビアに思う。

昔の感光基板は、色が変わるので、だいたい目安が付いたけど、
最近のは入りが変わらないので、未知ですね。

1分15秒から1分30秒程度にしてみよう。


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60MHzのAMP出力のBNCのGNDを絶縁すると、数mVの速いノイズが出るのですが、



これが、電源を入れなくても出ることが判明。
この秋月で120円の絶縁コネクターを有効にすると十数nSecのスパイクノイズのようなモノが周期的に励起されている。
オシロを変えても出るし…、

試しにコネクタだけにして、それに接続したら、それでも出てくる…。
多分、コネクタの絶縁体(テフロンっぽい)の誘電率とその厚さ等の寸法とかが原因かも知れない。

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AGCなるAMPですが、
データシートにLowNoiseと書いてありながら、NFが良く無いので、初段に使うコトを避けることにしました。
そのため、回路レイアウトが大幅に変わるので、設計のやり直しですね。

出来ればCADは「Eagle」でやってみます。
そうすれば、ガーバーデータとなり、基板は海外に安く発注出来るかも知れません。


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220419

で、違うタイプのAGC-AMPだけを製作です。

要所の基板だけを感光させることにした。
最初に暗闇で基板をPカッターで切断。

フィルムカメラの晴れと曇り及び日陰のLUX値を比べるか、
安い入射光式露出計を注文してみたが、最近のはLUXが標準みたい。
次元は、Lm/�uで
W/�uの単位に比例すると思われる。
となると、LUXが1/4になれば、露光時間(量)は4倍で良いのかな？
Lmの次元が判らないが、扱うのは、どれも、強度(W=J/Secのようだ。)
まあ、感光基板がリニアに反応するとした場合。

光源は、ライトボックス(トレース台)でも良いかも。

ググってみるに、
OHPとかは食いつきが悪いため、あえて普通紙にやる人も居ましたが、
普通紙なら、いままで試しに出した場合、レーザーの方が良い感じのようですね。。

あと、基板は1年以上保管したら、10％程度露光時間を長くするとか。

で、実践。
太陽光は辞めて、
3WのLEDライトを4〜5cm程度の距離で、多少動かしながら、8分45秒でやってみました。
多少、光量不足は、現像時間の延長と、あえて低めの温度のエッチング液で、
17分位かけた感じで、

パターンは、鮮明に出た感じです。
フラックスの塗りムラ跡が残ってますが

左右の光量不足は関係ないのですが、まあまあありました。＜ギリギリ。

露光は、オーバーよりは、不足が良いというのは大体合ってる気がする。

あとは、穴開けが待っている。が疲れたので、後日。

新型基板、一回目で成功して良かった。
何度もやりたい作業とは思えないけど、、、


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お絵かきソフトで、
ランドは70pt、ホールは8ptの二値のドットを打ってるため、これがセンタ決めにとても役だった。
透過させながらドリル刃を寄せていくと、スコっとくぼみにハマる感じになる。

これで、φ0.6mmのドリルで開けた穴に同じ径と思われるICソケットや
φ0.8mmで開けた穴は、同じと思われる10mm角のFCZコイルがキッチリとハマる。


穴開け作業は、大変だったが、ピッチの精度への不安は杞憂に終わった。

ただ一つ、フラックスの塗りは、平筆か綿棒の方が良かったと思う。

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照度計が来たので、測ってみた。
使ったLEDライトスタンドは、4cmくらいの距離にすると、
まあ、6500LUX程度で、これで、10分もやれば十分だろうと思う。

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スパークルハンダの方が扱いやすく感じている。ヤニの違いかな？

流れや食いつきの違いを感じる。

アルミットのは、粘りが強いらしいです。
ブランドに釣られて買ってる人も多いけど、用途で分けた方が良い。

Gootのも良いと聞く。
共晶ハンダも。

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新型第2タイプののAGC-AMPができあがってきた。

偶然ではあるけど、使ってない回路にμPC1658Cを一個だけ見つけて抜き取った。

増幅はするけど終段のゲインとしてちょっと物足りないところで歪むので、
スイッチングDi2つから、ショットキーばりあDi一つへ電圧をちょっと上げて、
μPC1658Cの2番ピンのテスト入力に180ΩをGNDと繋ぎ、等価回路のエミッタ抵抗を下げたところ、1.8Vpp程度の振幅が出るようになった。
(あと、4番ピンと5番ピンを繋いでおいた。バイアス抵抗が下がって安定するようである。)

で、ちゃんと増幅は出来る。電圧入力でゲインコントロールも出来ることも確認した。

つまり、このTA7124Pは激安の新品だったので、偽物かも？
と思っていたが本物のようである。

FCZコイルはシビアでは無いが、15pFを使ったら、結構奥に行ったので、12pFで良さそう。

しかし、AGC回路の方が難儀した感じであった。
予定の単電源の計装アンプICは、なぜだか入力側に電位が戻ってきてというか漏れてきてダメであった。

となると、
FETかCMOS入力の単電源(12Vまで耐えられるヤツ)というのが無かったため、とっかえひっかえした。
なぜか、レトロなノーマルのOP-AMPで動いた。これを、単電源で非反転増幅回路にした。

オートゲインコントロールが出来るようになった。

今は応急処置だが、単電源なCMOS等に変えれば、もっと良いかも知れない。


ということで、計装AMPの部分は、パターンからして変えねばならない。
KiCADの出番が出てきまくってる。。

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旧タイプのAGC-AMPは、入力の反射対策の改善と、電源にチョークコイルと、途中にフェライトビーズで、僅かにゲイン上昇と外連味が改善。

AD811の電源電圧を上げれば、ゲインが倍位は上がるかも知れない。
ただ、高電圧で動く、電流帰還OP-AMPは少ないので、回路を変えるのは必要に迫られない限り、オススメ出来ないです。

220421
作ってる途中の新AGC-AMP第2回路のオートゲインコントロールがうまく行かない。丸二日弄りながら考えている。
しかし、回路と配線は合っているハズ。

で、突き止めたのが、
検波出力はうまく動作している。
まずは、検波信号が高く出るように見直した。

でも異常は治らなかったが、
つまり、入力レベルを変えてもゲインコントロール電圧が余り変化しない。＋OP-AMPの仮想接地点の正負入力端子間の電圧の食い違い(イマジナリーショートしていない)。
つまりOP-AMPがまともに機能していないことが分かった。

よって、OP-AMP自体の問題なのだけど、単電源でレールtoレール(フルスイング)が可能なのが望ましい。が、電源が12Vまで動作するのは少ない。(低いとTA7124Pのゲインコントロール電圧に達しない。)
なので、ウチにある数十種類のOP-AMPの中で2種類程度だった。
これで、オートゲインコントロールが動作するようになった。
しかしながら、入出力の時間差で、AGC回路が高速発振している。
よって、出力を一桁鈍くしたらある程度安定した。なので、この回路を入力側に移動。すると問題が無くなるまでに改善。



実際問題、どのメーカーも10μSecの諸元表でゲインコントロール速度を謳っているが、実際の回路を見ると、2〜3桁のバラツキがある。
大体、そんなに速いゲインコントロールは要らないというか、実験装置からの誘導で含有されるノイズのゲインにも合わせてしまうため、あまり良くないと思う。

ただ、今は2回路のOP-AMPを1回路のソケットにはめる自作変換アダプター(ゲタ)を使っている。
1回路でまともなOP-AMPを探さねばならないかも。


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220422


左のが新たに入手したモノ、
10000のを1000円値引きで、1000円のクーポンで8000円にて落札。


シグマ光機と書いてあったが、メレスグリオだった。
まあ、関係なさそう。







AGC-AMP、第2回路をケースに入れました。


でも、まず、ケースに入れると問題の感じでした。
で、内部ケーブルが硬いので長めにしたのもアリ、フェライトコアを使ってコモンモードの誘導らしきモノを抑えてるのですが、
基板を金属板で保護したり、途中にビーズを入れた方が良いかも知れないとか、イロイロアルかと思います。
あと、50Ωで終端しないで長めのケーブルを出力に繋いだら、入力無しで、200MHz程度の発振がありました。＜ケーブルによります。

まずは、トラブルが無いとは思いません。
実装も問題ですが、
混変調や発振が気になるトコですが、、、、
まあ、ゲインの問題は、付属品を用いてトータルした良さを考えないと行けないと思っております。

実装とケースGNDの取り方などイロイロで変わりうるので難しいですね。


発振器で出せる最小にすると、振幅が少し小さくなる。
この計測においては、最大ゲインは、前のAGC-AMPとさして変わらない気がする。

ノイズも下にあることから、ゲインだけを上げても良くはならないかも。
TA7124PがNF=6dBと、優秀では無いので、これ以上に上げるならPre-AMPだと思う。
しかしながら、フォトダイオードのDATAのS/Nレベルが、逆バイアスでいかほどに変わるかがネックでもある。


ノイズや発振を避けて、ゲインを稼ぐのにはかなり苦労しそうである。


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旧式のAGC-AMP、コンデンサーを強化したら、若干ゲインが上がった気がします。
これで、新旧二つのAMPは同等くらいのゲインかと思います。
ただ、新型はFCZコイルがあるためか、波形の歪みがあまり出ません。これが計測上影響するかは、また不明ですが、、、

そして、AD811の電源電圧なのですが、
データシートを見ると、「±5V、±15Vの二段仕様」であって内部が切り替わるようです。
よって、±9Vとかは切り替えがうまく行かないNGなようですね…、、難儀な仕様です。
まあ、必要なければ、周波数帯域の大幅な拡張は、発振などの危険性もあるので、二の次かと思いました。

この電圧だと、今後扱う同軸ドライバーのOP-AMPは、別のも考えねばならないかもですね…。

ゲインコントローラーは、実は後ろにあった方が良い気がします。
絞ってから持ち上げるより、持ち上げてから絞った方が、ノイズとかに強そうなイメージです。
そういう意味でも、Pre-AMPがうまければ、、、

相手がフォトDiなので、インピーダンスの問題が出やすいのもPre-AMPかも？
直下に置けば気にしなくて良いかなー、、と思っております。

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220423

予想を含めて比較、まとめてみると、

・旧回路：発振傾向になりやすい。⇒ドコがどう発振してるのか？
・新回路：ノイズが多い⇒どの石の段階で起こっているのか？

前者は入力にケーブル何かを繋げただけで波立つ傾向。＋入力が大きいと歪む。
後者は入力に何も繋がなくても波立っている。

入力が歪むのは、ゲインコントロール範囲が狭いことに起因している。
AGC回路の差動入力の増幅率を上げてどうにか…、あと、同軸ドライバーの帰還抵抗と倍率設定も最適化が必要そう。
全体的に各ICの電源ラインの遮蔽とCの強化も必要そう。
あと内部ケーブルは短い方が良いかと。

青いフタの製品が使える理由、ゲインが高い。多分ゲインを下げる領域に達していない。
けど、回路がAGCとは言えないかもなので、干渉率の悪い入力で大きく増幅してる状態だと、ノイズだけが過大に増える可能性もアリ。

正確な判断には、ウチに干渉計があれば、、、と思うけど、、

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旧型は初段のμPC1658が入力環境によりで暴れ気味で、新型もTA7124PのノイズでμPC1658が励起してる様子があるようだ。
μPC1658はNFが低くゲインが大きいが、そのゲインのためか、暴れやすい気がする。

で、旧式のμPC1658の4-5番PINが結合されてるのだが、2番PINとGNDを510Ωで控えめに繋いできたら、まあまあ振幅が大きくなった。
この回路、やはり、AGCの幅が小さい気がする。

無線のPre-AMPで、混変調が多く、ノイズばかり増幅するタイプというのがあるらしいが、そのようにならないように注意が必要である。

30MHzの増幅回路で、経験上、かなり強く発振しててもフィルタで除いてからAGCに入れれば問題無いことは確認している。
ただし、鋭いBPFは、共鳴回路なので、応答特性を悪くする傾向がある。


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AGC-AMPについて、ゲインかノイズか？というのがあるけど
(歪みやそれによる混変調は余り関係ないと思う。)、
どちらにしても発振安定性要素は犠牲に出来ないと思われ、
まあ、発振もZ整合などあるけどμPC1658Cを扱うのに難しい点でもある。
多分、高周波まで伸びてて位相余裕的な要素がシビアなのかと予想。

そこで、干渉率⇔レーザーCH数による信号強度があるが。
これに対し逆バイアスやPre-AMPの存在がどれほど良好かによって、
AGC-AMPに求められる要素も変わってくるように思えた。

なので、そこは、実験結果の報告次第でもある。

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でもって、
KiCADがVer6になってから、部品ライブラリの読み込みがまともに出来ないようで、
これだと、どのPCB用CADも良いのが無い状態に思える。
本もかなり高いのだから、深刻です、、、しかも、KiCADの本は水曜日に届くとか。。
トラ技SpのKiCAD特集が、Ver6用で出ると予想はしてるので待ち状態。


KiCAD本の到着というかまだ発送すらして無くてが遅いし、Ver6は以前と仕様がかなり違い、
迷いながらも、ググって学習可能だと思い、本はキャンセル依頼しました。どうなることやら、、、

一応、ここまで出来てきております。


裏面には、パターンも描かれています。ベタはまだです。

部品図面をフットプリントと言いますが、
FCZコイルやTA7124Pなどは、3Dモデルを作らなければ、それで可能ですので、思ったより簡単そうです。
多分、パッド(ビア)、外枠、シルク、ピン番号程度だと思います。

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発振器に繋いでるけど、発振させてない状態で計測。

予想通りというか、ホワイト的なモノの60MHz中心のノイズですね。＜他はFCZコイルでストップされてる。

(横軸リニア、一番下のはハムノイズかと思われる。)

多分、SMAに何も繋がないでもコレは変わらない。なのでTA7124Pのノイズかと、
この石は白黒TV用で、電気も食うみたいでほんのり暖かくなる。

これが単に入力ノイズなら、ゲインを上げれば下がっていくが、
石の内部で発生してるのならそうもいかない。
なので、ゲインコントロール回路は後ろの方が良いと言うことになる。
が、この回路の場合、2石のうちのパワーの乏しいハイゲインAMPなので、移動しようが無い。

まあ、この回路構成の場合では、入力信号に対し、ノイズが気になると言うことはあまりないような気がする。

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220424

インピーダンス不整合は、発振にも結びつきやすいかも知れない。
この手の回路の入力、場合によっては出力にも、トランスやBPF、ATTなど繋いでるのが多いのは、そのためだろう。
BPFは、FCZコイル2つで結構なのが作れるけど、
ミニサーキットの「BPF-A60+」もインピーダンス整合のためなら使えるかな？と思われる。

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計算のゲインは新回路の方が上のハズなので、おかしいと思いつつ、

旧回路がコンデンサーで出力上がったのだけど、
TA7124PもμPC1658Cもゲインが大きく電気を食う系統なので、
もしかして…、と、思い、今までの0.1μFに対し、1μFを併設。
すると、振幅が大きくなり、逆転。

高い周波数の場合、同じ積セラでも、容量が小さいならそれだけ設計も高周波では低ESRだと考えたので、
それにデータシートの例には0.1μFでOKみたいに書いてあるけど、実際はそうでもないような結果である。インダクタもあるし。
IC直下のコンデンサーはとても重要なコトが判った。

旧回路は要所のCのみ付加したけど、もしかしたらもうちょっと行けるかも知れないことはあり得る。

ただ、ゲインの上げすぎは、ノイズと発振の原因。特に、発振は論外である。
新型は、BPFがあるけど、それが少しマシにしてるかも知れない。

ということで、逆バイアス回路とPre-AMPがどうなのか次第である。

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もし、新回路などでノイズで信号DATAのリサージュ円が崩れるなら、
μPC1658C側にゲイン調整用抵抗を付けるべきだと思う。スイッチで切り替えるような感じで。
AGCのループの中じゃ無いと、、
発振じゃ無い場合は、AGCループの前後に付けてもそれほど意味は無い可能性が高い。


で、旧型もICの電源入力周りを全部1.0μFにした。そうしたら、また上がって、
どちらも、最小入力でゲインコントロールが若干働いている状態になった。
なので、区別が付けにくいけど、旧型の方が、若干上かも知れない。。不思議。

あとは、安定性の要素が大きいかな。

先ほどの、トランス、BPF、ATTを入出力に入れるのを、
「ワンクッション」置くので、「緩衝」とも言われるようである。


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でもって、実測で比較をしないとダメっぽいので。。
とはいえ、ゲインコントロールが効いてる状態。



安定性は新回路、60MHz周辺のノイズの低さは旧回路かなという感じ。
波形は、FCZコイルの有無の影響が強くある、
横軸リニアで縦軸は対数表記ではあるが、全般に3、5、7倍のトーンが目立つ。両者480MHzまであるのは驚き。ここらのレベルは余り関係は無さそう。

ゲインがコントロールのかからない低い領域では振幅の揺らぎがあるが、発振器の性質かも知れない。

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今日さきほど、GWが挟まってるのに気が付いたのもあり、急ぎで秋月にちょっと注文しましたが、注文もほぼ1段落が付いた感じです。
(資金は借金でギリギリという感じで行きそうです。…なので少し時間の余裕出てきたかも。)

あとは、
AGC-AMP「第3回路の基板」をどうするかですね。(第2回路は基板ミスがなかったですが仕様変更の加工を結構しました)

第3回路を最初から委託するか？で、ガーバーデータ出力が可能なので、
中華がいかほどの値段と納期か？を見極めなくては…、
というのもありますが、回路に手落ちがあると相当に痛い。

もしも、外注するなら、両面ベタGNDの基板にしようと思います。
なので、失敗は修正しづらい。

基板の厚さや誘電率との関係などが気になりはしますが、、、、
厚さはあると、キャパシタンスの影響が減りますが、ICソケット仕様には実質上相性がかなり悪いです。
薄い基板はひょっとしたら割高かも知れないですね。

そこら、を何時か調べねば。

で、三種類の回路が出来たら、どれが良いかで、
また、回路、基板の改良となっていくかも知れません。
が、これは、前回などに書いた通り、「実験環境との適合」したモノにもしなければならないです。
それで、性能が高ければ良いのですが、現状が判らないので…、

そこで、逆バイアス回路、Pre-AMP、フィルターの結果を知りたいですね。
ノイズが多いと、AGC-AMPのゲインコントロールがそれに引きずられて、リサージュが暴れる可能性も危惧されます。
また、インピーダンス変化の緩衝材としても扱えるかも。
なので、フィルターは、AGC-AMPの手前の設置も試して見て考えねばです。

とにもかくにも、芳しくない場合とかも考えるに、
まあ、いずれは、
あらかじめ「課題をまとめ」、稼働機のほうへ行って、「まとめて」情報収集⇒対処かなー、、と。弄って見ないと判らない効果もあるし。
あと、他の測定などの機械の情報も収集はしたいと思ってます。

とはいえ、
去年にトイレ水漏れを床から交換で20万、2月にシロアリの駆除をやって30万、今後も何が起こるか判らない。。(地震と富士山噴火が一番怖い。)
ゲイン、発振、各種ノイズどれに重きを置くか？その実験装置の環境の要求に合わせないと、良い結果は生まれない可能性があります。

実際問題として、
失敗で終わり、初期費用を回収出来ないと身動きが出来ず、
新たな製作活動も出来ないという悪循環というか、循環すら出来ない心配もあります。

VHF系パーツの入手困難性も加味されて、手間取っています。

とにもかくにも、前に進んで行くには、情報収集の機会を増やすのも重要に感じております。

なので、総合的にシビアな問題でもあるようです。


旧AGC-AMP回路の改良と新たなAGC-AMP回路がうまく行けば〜、
そして、あとは、Pre-AMPや逆バイアス回路、フィルターも有用な感じにしたいですね。
結構これらの小物が無いと、実験環境が変わったときに対処しづらいですし、、、



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220425

OWONのオシロ、SDS1202は熱くなる。

USBメモリー抜くと、金具がかなり熱い。裏に貼ってあるシールが剥がれかかってるようになるし、
涼しい日でもこれではかなりヤバいと思い、FANを付けました。
表にはフィルター兼ファンガード、裏にはサークル状のファンガードを着けてます。
効果は高く、これで、暑い日でも暖かい程度になりました。


正規代理店を謳うとこは幾つかあり、
T&M Techも正規代理店といってるのですが、
対応はしっかりとしてて、日本語マニュアルもくれます。
ソコが言うには、
オウオンジャパンは偽物らしいです。失礼な文章送ってきたし。
配布データが古いし。

前から言われてるけどぼったくり水道業者などをトップに上げてるGoogleって犯罪だね。
でもって、個人データは検閲かよ！！

秋月では、日本語サイトはココ↓だと。
http://ja.owontech.com/


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プリント基板製作業者。

Twitterにて、
JLCPCB日本というところからフォローされたので、これも見て見ようと思います。
中華のPCB作成の間を日本のオフィスが取り持つ感じかな？

あとは、有名な「PCBWay」とか？

調べて見るに、、
https://xn--p8jqu4215bemxd.com/archives/18938#i-4
10x10cmのが5枚でも10枚でも500円なら、値段がとんでもなく安いですね。

同じの列べて自分で切断するかも考え物なくらい。


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コイルの干渉などで発振するのを、「M結合」による発振現象と言うことらしいです。
なので、FCZコイルにはシールドが施されていると、FCZ研究会の記事にありました。
アナデバのトロイダルコイル記事でも見た気もする。


で、最初は経費がかかったので、、
こちらが使った諸経費が14万程度。そちらのが5万超えるのが引かれるとしてと思うのですが、
今のとこ、総経費20万とかくらいかな？と認識。


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ユニバーサル旧バージョンの改良と当該の新回路込みで、
それにちょっとこの回路の改良は今後も続くかもです。

で、今後暫くは、改良や、プリント基板製作がネックになりそうですね。
あと、第3回路、Pre-AMP、逆バイアス回路、、フィルター、ATT、、
ユニバーサルVerの様子も見て、他に残った旧回路の改修作業が出来るか？？という見積もりも。

あとは、作業などの費用など、今後のためにも貯金が増える要素はいつの日にか、
労働の元が取れるようにと、


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異種面付けというのは、追加料金が発生しやすいのですが、
Vカットを入れたりしないで、ただ、二つの回路を載せて、自分で切断するならば追加の料金は発生しないそうです。

ネットワークのGNDアサインが消えるので、コピペをする前にベタを入れる必要性がある用です。
つまり、その後の回路変更は気が付いても困難。

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ゲインの判定を出したいとも思いまして。
あと、基板は、異種面付けを行います。

基板切断の器具がコの字材の切断も出来るかも。
で、ちょっと探しております。

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220426

回路をかなりチェックしたところです。
この段階でミス問題は、もう無いと思いますが…、、

あとは、ベタGNDと隙間のVIA打ちがあり、
二つの回路をちゃんと面付けします。

で、PCB業者のフォーマットで、ガーバーファイルを書き出します。



明日27日には、発注出来るかな？と思います。

で、
PCBWayに出してみたら、審査に三時間、12時間待っても「返信待ち」状態。
どうなってるのか？とメッセージを送っても無反応。

220427
で、キャンセルして、FusionPCBにしました。
で、支払後一時間はキャンセル出来るようですが、
その後にぼーっと考えてて不安が生まれ、確認したらミスが発覚。
異種面付けの際、ベタとGNDが分離してた。
これは、まあ、テストなのでレジスト削れば良いですが、
3000円弱で失敗基板というのは、やや納得がいかない。

送料は無料が選べなかったので、$22かかりますが、速いことは速いと思います。
基板は一種類$4.90なので、「送料が共通」なら、こんなにケチる必要性はあまり無いかな？と思いました。
ちっちゃな基板多数の同種面付けなら有効かもですが、そもそも10枚で$4.90なのだから、そんなに必要な場面も無さそうです。

FusionPCBやKiCADのガーバービューアでは、シルクがパッドやビアにかかってないのかとドリルデータの確認のみでした。
特に、FusionPCBのビューアは、かなり重かったですし、配色的にも判りづらかったような…、。
なので、GNDとViaのチェックならKiCADの画面やその3Dビューアの方が良いかな？と。

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220428

で、新型のAGC-AMPは20〜30mVのTA7124Pが出すホワイトがFCZコイルを通過したと思われるノイズがデフォルトであるのですが、
入力に長めのBNCを引き回すと、17μSecのスパイクノイズっぽいのが出ます。ウチの環境だけなら良いのですが、、

まあ、700mVpp程度のシグナルなのでこれが無ければ、ノイズは踏み潰せるレベルかも知れないです。

あと、終段のμPC1658Cは結構暖かくなるので、放熱フィンみたいなのを付けた方が良いかも？クールスタッフがお気楽かも。

旧式の方は、ゲインが結構上がりましたが、入力環境による暴れが神経質にも思います。
入力に、何か、緩衝材となるフィルターやPre-AMP、ATTなどを付けると安定するかも知れません。


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最近の広帯域AMPは安いのですが、ICがかなりちっちゃいので、半田付けがかなり困難なのですが、
これもPre-AMP等に使えれば、妙なクセが無いモノができるかも知れません。
ただ、いかんせん、ちっちゃすぎるので、どういう扱いをすれば良いのかですね。
あと、3GHzあたりまでゲインが伸びてるので、へたな扱いは禁物のようです。

SOT-343は、MEMS発振器のSOT-23よりも小さい規格のようで。熱の問題も含め、半田付けが困難かも。
載せる規格も、SOT-23変換基板に無理矢理か、基板設計して業者に作って貰うかですね。

動画では、この手のマイクロチップの接合は、クリーム半田とホットエアステーションとか、CCDマイクロスコープを用いてやってるのを見ました。

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基板作成と切断用具で、この60MHzな製作に使った金額が、151000円程度に増えました。(総額250000くらい？)
暫くは注文はしなさそうですし、ココで一旦注文の節目にしたいと思います。

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Pre-AMPに広帯域アンプICを試して見たく思い、
あと、AD811の代替品になる小さめのチップと変換基板も。
4000円ほど注文しました。

基板をムリやり横に実装すれば、今のディテクターケースにはめられるかもです。
ただ、これはかなり試験的な使い方なので、予定通りの新設計のケースが良いと思います。

まずは、AGC-AMPの前に付けてからチェックかもですね。
これは案外結構早くに作れるかもです。

これができあがったら、また、AGC-AMPもチェックしたいので、まとめて持っていきたいと思います。
都合が合えば、GW中になるかも知れないとおもいます。


Pre-AMPよりも逆バイアス回路を付けた方が振幅が大きく見えるのですが、
となると、逆バイアス回路の効果は絶大で、振幅が10倍近く上がっている可能性はありますね。
ここで、やっとAGCのゲインコントロールがかかるようになってきたような印象です。

ウチにあるデータを見たところ、リサージュ円のは無かったのですが、SINとCOSのはありました。
この実験のプラズマ生成では、
1フリンジはしないのですが、予想するに位相検出器出力が100〜180mVppくらい出てるようです。
なので、AGC-AMP出力は600〜700mVに思いますので、
AGC-AMP入力からの出力ノイズが50mVあったとしても、位相検出器出力では10％も行かない可能性もあります。
また、ノイズがあっても、同等であれば、半径が変わるだけなので、角度の位相ノイズは極小かも。

詳しく見るに、ケーブル誘導と思われるスパイクノイズが、大きいので100mVppですが、ここまで大きいのは0.5秒に一回くらいで、
ケーブルを外すと、TA7124P固有のホワイトノイズと思われるのが、20〜30mV、まあ、本来のシグナルの1/20〜1/30で、
AGCが十分働くなら、出力振幅をちょっと大きめにして、S/Nを上げる手があります。


詳しく見るに、ケーブル誘導と思われるスパイクノイズが、大きいもので100mVppですが、ここまで大きいのは0.5秒に一回くらいで、
入力ケーブルを外すと、TA7124P固有のホワイトノイズと思われるのが、20〜30mV、まあ、本来のシグナル700mVの1/20〜1/30で、
加えて、AGCが十分働くなら、出力振幅をちょっと大きめにして、S/Nを上げる手があります。
ということで、TA7124Pのノイズは致命傷では無いと期待したいです。

TA7124PなAGC-AMPですが、
大きめのゲインを入れると、振幅に10μSec程度の揺らぎが見られることを見つけました。
多分、振幅の検波積分回路による位相遅れによる制御の発振が「微妙に」起きてるようです。
実際には、半径が揺らぐのみなので、信号をatanした値は狂わないですが、、
実験で何か不都合が出れば、制御速度を少々落として見ます。
実際、放電時のノイズを考えても、妙に素早くゲインを動かすよりも遅い方が良いのだと思います。

とりあえず、ゲインコントロール速度を一桁下げて、振動を消しておきました。

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でもって、、
二つの回路の特徴をまとめた感じなのですが、

旧回路は、入力のコンディションで暴れやすい。＜発振気味になりやすい。
TA7124Pの回路はその石からでるノイズが大きめ。

一番気になるのが、これらがどう出るか？ですね。

前者は、入力を整合させることが最重要ですが、クッション段階になるモノをはめるのが手っ取り早いようです。
後者は、回路の一部のゲインを下げるのも良いのですが、AGCで大きめに出して、あとでATTで絞るのも一手かも。

とにかく、使い物になることを祈るばかりですね。。
入出力とかとの相性がありますので、こればかりは、実際に使ってやってみないと掴めないかなと。

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そして、新たなAGC-AMPの基板の回路には、
「AD603AQ」と「μPC1658C」が必要なので、月曜までに揃うと良いのですが、、、
μPC1658Cは、旧回路の別のヤツから一時的に抜き取っても行けますが、前者が問題です。

あとは、秋月のパーツが揃っているならば、どうにか試作まで出来そうです。

それで、うまく動けば良いのですが、
初段は、一応、旧回路と同じ、μPC1658Cのフルゲインです。
なので、そのままなら、傾向は似て入力に神経質な部分も出ると思います。

でも、緩衝材が使えたり、帰還抵抗でゲインを下げたりも出来ます。



なんだかどこかでのやりとりの内容が増えてきた感ｗ




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いくつかのAGC-AMPのスペックを見ると、最大で0.3μVppを0.7〜1Vppにまで上げるのが標準的かな？と感じました。
故に70dB 程度かなー、と。
で、こちらで作ったのがどの程度なのかというと？入力の振幅が判らないため、データシートからの予想しか出来ませんが、
OP-AMPの性能にも左右されるため判らない部分も多いです。

TA7124Pのは、少なく見積もって、45+38dBで83dBと出ますが、こんなに高いのかな？とは思います。
というのも、旧回路の方も同じくらいか高くて出てて、、38＋18＋？-6dBです。
「？」は、設定値が15倍ですがOP-AMPの低電圧な同軸ドライブはキツいためかなり落ちてると思います。
20dBも行かないかも、、と、思っております。-6はZ整合のため、ゲインが落ちます。
なので、70dB行ってるかなー、、という程度にも思います。

まあ、ゲインは一定以上は現実的では無く、求めても、なかなかうまく行かないと思いますので、この値だろうと思ってます。
フォトDiの冷却など特別な場合に、Pre-AMPを要するのが普通なのかも知れません。。
あとは、干渉率、光源のレーザー光のパワーや60MHzラインの計測機器の整合性とか総合的なモノですね。

でも、次回作る回路が一番ハイゲインで、ゲインの調整範囲も大きいのが特徴の予定です。発振が一番の敵です。
なので、必要ないなら、その分は帰還抵抗で初段のゲインを落とすかも知れないです。

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あと、新旧両者共に、現在、同じYM-200なケースに入れてるのですが、
これも、課題があり、大きな鉄ケースが良いとかあるかも？とかも考えてて。。まあ、それほど影響は無いかなー、とも。
これは、シールドよりも、発振に関しての対策の要素が強いです。

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でもって、コモンモードノイズの抑止ですが、
前に、フェライトのトランスのようなコアに1.5D2Vをぐるぐる巻くといった気がしますが、
写真を見つけました。画像が小さいですが、、TDK製です。
廃棄されてなければ、多分、どこかで眠ってるブツだと思います。

注意すべきところは、全体を絶縁しないと逆に変なとこで電流が流れてしまうかも知れません。

FCZコイルなトランスの付いたPre-AMPで完結にやらそうと思ったのですが、、
そちらの方が無難かなーと思っていたのですが、なにかの振動スペクトルが出てますので、ちょっと考え中です。
(FCZコイルで切らなくっても、ディテクタごと絶縁で浮いてれば同じかも？ですね。)

FCZコイルで作ったフィルターも、絶縁をさせることが可能ですが、アレはGNDを繋げて作ってますね。
絶縁コネクタも変な現象があるのかも知れないので、今後の課題として考えます。

まあ、放電ノイズが出たあとに測定したい物の信号が来る場合が多いようなので、実際はあまり気にならないかも？
測定CH数の増加によって弱まった干渉信号をうまく捉えるのが必要な感じでしょうか？

追記＞
TA7124Pのゲインの問題は、FCZコイルが3：1程度で巻かれてるトランスであって、10dB程度下がるというのが抜けてました。
すると、やっぱ、70dBちょいという感じですね。

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[EOF]
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PCBWayで気になってたのですが、
中国の物流が止まってるみたいですね。

となると、基板は送ってくるのが相当に遅れるかも？？

で、
広帯域なチップICを用いたPre-AMPなのですが、
思いついた当初は、「BGA420」という安めのチップを使おうと思ったのですが、
余りにも小さすぎて、、、なので、
秋月のチップとコンデンサーが基板実装されたキットなモノにしました。
これを改造して、使いたいです。

前者はゲインやNFのスペックが良いのですが、3GHzまで伸びてるのは逆効果かも。
位相余裕とかどうなってるのか判らないので、単に、スペック見てもその通りに行くかは不明なので、
とりあえず、この基板実装のモノが行けるかなーと感じてます。

AMPでのノイズだけだったら、3SK121なガリヒ素(GaAs)のFETが良いのかもですが、
それ以前の振動スペクトルの問題があるですね。現時点、原因不明なので。

報告によると5μSecの振動が0.5mSec周期で唸ってるらしいので、
本質的には、5μSecの方の振動がどこから来るのか？ですね。
気になるのは逆バイアスバイパス用の22μHのインダクタの多用もあるけど…、これと0.1μFで…、、
単純にLC共振を考えてみると0.11MHz…、2つ併設を考えても、0.15MHz、、
まあ、オーダー的には近いかな？
…だとマズいかも。

次の広帯域Pre-AMPでも同様に作って似たような現象が出るようなら、それを変えねばならない。
AGC-AMPでも出たら大変ですね。

多分、Cをデカくするだけだけど…。ダメだったらLも？、
期待薄だけど逆に小さくもやって測定周波数外に追い出してみるみることに？。。

内輪の備忘録になってきた〜…、、

とにかく、両対数グラフでスペクトルを見るに、ノイズの振幅は低くても、結構出てるようなので、
多分位相情報に結構強く及ぶだろうということが濃厚だと判断しました。



「青いフタ」のAGC-AMPの原理ですが、
回路図が残ってたので見ました。

まず、入力に-3dBのπ型のATT、そしてLCのBPFモジュール(多分TA7124Pと同じく白黒TV用)を通します。＜かなり鋭いと思います。
15dBのRFAMP用ICを直列に6つで、90dB増幅します。
この倍率だと、多分、発振してる場合もあるかと思います。
そして、出力がオーバドライブ状態で、20dBmで頭打ちなので矩形波のような振幅で歪んでいるはずです。
しかし、鋭いBPFがあり、これで、特定スペクトル以外をストップし、波形が整形されます。
その後、振幅調整用のVATT(バリアブルATT)ダイオードを通り規定値の振幅に出力させる。
そして、-3dBのπ型のATTを通す。
という仕組みです。

発振に関しては、入出力のBPFもありますが、入出力に緩衝用に軽度の「π型のATT」を入れてるトコですね。
つまり緩衝材2クッションx2で4個入れてる感じです。強力な入出力の保護にはなると思います。

頭打ちにさせて、波形を整形させるので、入力レベルが大きいとノイズが目立つと思います。
しかし、AGC-AMPって、ゲインコントロール範囲が結構狭いので、さほどトラブルにならないという感じです。
また、ノイズが出ても、位相のノイズでは無ければさほど気にしないというモノですね。
まあ、制御してないので、AGCと呼ぶのか不明な存在ですね。

総じて、90dBにATT-6dBですから、ゲインは結構高めだと思います。
小さい信号には結構有効かもですがこのICはNF=5.5なので、ノイズは強く出やすいですね。

NFは増幅した際のノイズの増加ですが、
TA7124Pのように入力雑音やIC内部で「一定量発生している」のもあるので、微少信号だと、ソコも重要な観点になります。
TA7124Pを用いたAMPは6dbmと大きな出力の受信を想定してるため、
しかも、ゲインコントロールする前に減衰もさせてるものなので、
それによって若干S/Nが3倍程度良くなる方面ではある感じ。

このAGC-AMPの後段にある鋭いBPFは、今使ってるコの字材に入れたフィルターと結構似た構成です。
ただし、あちらは、コイルの一次側のみの仕様です。つまりトランス構造になっていない。
前段と後段に同じBPFを用いなかったのは、多分、後段ではパワーが大きすぎるからだと思います。

旧式のAGC-AMPの入力による発振も、大体-1dBのT型のATTを付けるだけで消えます。

大体のAGC-AMPにおいて、増幅器部分のゲインが大きく出るなら、その分ATTを付けて、
入出力環境の変動による発振なを抑えるべきと考えて作ってるようです。
強いモノでは、十数dBの減衰をさせてるという感じです。

そこが差に感じているので、次回の回路は素の状態でゲインがデカいので、
緩衝材の保護をするようにしたいです。

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あと、位相検出器の規格も出てきました。
これは製品にもよるはずだと思いますが、
出力は150mVppとあるので、予想と大体変わらないですね。

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でもって、
高感度なAGC-AMPを用いて、出力が小さいので、
干渉率を上げる以外に、低ノイズのPre-AMP回路は有効ではあると思います。


Pre-AMP回路のバイパスパス用のLと平滑用というかGNDへのパスコンのCですが、
100μHと10μF積セラで33倍周波数も高周波に対するインピーダンスも落とします。
これに1000μFのOSコンデンサーか低ESRコンデンサーも加えれば振動は問題無く消えるかな？と思います。

とりあえすは、
綺麗さっぱりインダクターのチョーク回路を無くしてチェックして、原因がチョークコイルと平滑Cの共鳴であることの確認が必要ですね。

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220430

ところで、AGC-AMPの17μSecおきに出る、スパイクノイズだけど、
どうやら、スイッチング電源アダプタのようである。
アダプタを変えると周期も大きさも変わる。

ただ、出現周期は遅くても、
瞬間的に速いスパイクなので、どこから乗ってきてるのやら、、、

秋月の、
AD-K120P100
は、小さめだけど
AD-E120P150
の方は、結構大きなノイズが出る。


コモンモードもノーマルモードもかなり強く阻止してるのに乗ってくるのは、
コンセントを介してオシロからGND続きで回ってくるとかあるのかな？
また、
コモンモードノイズに「速さ」があるので、フィルター特性が合わないコイル構成かも？

たしか、NFJのオーディオAMPに使っていたACアダプターなのだけど、
コレに繋げると、ノイズがほぼ消える。
でも、たまに100Vから来るのかスパイクが出る。

もしかして、AC側にフィルターを付けると変わったりするかも知れない。
シールドルームの電源環境が良ければ、どれも変わらない可能性も？

使うACアダプターは考えた方が良い。
良いのがあれば、電源を分岐させて共用で使うのもアリかもしれない。

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あと、信号を入れたまま、電源を入れると、ゲインコントロール回路が発振する現象を発見。
これは、電源のコンデンサーを強化することによって改善。
スパイクノイズも少し少なくはなった気がする。


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220501

新AGC-AMP
まだ、他の装置への相性など、性能を評価した後の作業が残ってますが、一応納入出来る形になりました。
内部仕様及び、特に、ケースは、まだ解らないのですが、
中のケーブルの取り回しなども含めて必要に応じて換装できたら、、と、思います。

旧AGC-AMPは改良が済みましたが、感度が高いため、発振しやすいかもです。

昔購入した、これと同じものが、そちらのどこかに残ってあると思うのですが、
「10dBのバリアブルATT」です。

T型のATTの可変版で、1ノッチ1dBで変化します。
発振気味の時にこれを手前に入れ、-2〜3dB減衰させると発振が止まる場合が多いと思います。
それ以外には、フィルターを入れて見たり、両方使って見たり出来ます。

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でもって、モノを持っていったら、機械がすべてそちらに行って出払うので、
ウチに60MHz用品がなくなるので、暫くは、できるコトは頭で考えることくらいです。
あと、きた部品で作れるモノがあれば、、

しかし、
基板の方は発注後、4日経ちましたが、報告無しなので、中華領域なので、発送出来ない状態なのかも知れないです。
この状態が長い場合、とりあえず、こちらでエッチング、と思うのですが、
前回、印刷したパターンとかなり変わってしまった故、策を練らないとうまく出来ない状態です。

他に、基板切断の機械も発送の状態で止まっており、
フェライトコアに関しては、もう、かなり経ってるのに、発送もしてない状態です。

フォトレジストは、また印刷も料金がかさみ、なんなので、
…普通紙でやってみるのも一手かな？とも思っております。

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秋月のプログラマブルクリスタルオシレーターモジュール、
書き込み機は売り切れなので出来合いのモジュールを特注した。
チップには、60.0000の刻印がされていた。

無線受信機で聞いてみると、AMでは若干のハムがあるが、電源は電池なので発振器の問題では無い。
他のモードでは、無音であった。
MEMSなOSCのようにギュオーというのはなくて、至って快適である。

波形は、モトが矩形波なので、高調波を含んでいる。MEMSより崩れは少ない気もする。

これで、2WのAOMドライバーも作れるかも知れない。

波もふらつき若干が少なくなって、安定してる印象。
MEMSが勝るのは、周波数精度かな。60.00003になってるときも。


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220503

KiCADで、印刷出力を仮想プリンタ「CubePDF」にして、PDFで出して、AcrobatでPNG出力。
その後、その画像ファイルを「実寸」で印刷。
「片面基板」になりますが、こんな感じになりました。
部品をあてがってみてもズレはないようですね。



普通紙だと、ムラが出そうなので、また印刷業者に頼むか考え物です。
もし、業者に頼むのなら、Pre-AMP回路も一緒に面付けして出したいところです。

また、基板業者に頼むにも、送料がかさみますので。
面付け無しでも、やはり、同時に、別の基板も頼んでおいた方が良いと思いました。

まあ、AD603AQも揃っていないですし、まだイロイロ実験結果待ちで、
業者発注の場合は、それを見てから、改良点などを含んだ形で発注した方が良いですね。

光量は、3：00で太陽の方に向けると約87000LUXですが、COS成分になって、水平面では65000LUXという感じ。
以前のLEDライトで6500LUX程度で、10分ということは、この状態では1分と言うことですね。
6月の南中時間だったら、30秒でも良いのかも知れません。

昔、夏は1分、冬は2分であって、クイックポジになってから少し速くなったようなので、このような状態かな？と。


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220504
以前書きましたが、
SOT23とかBGA420とかちっちゃな部品に使うハンダ作業について、
できれば、チップのATTも。＜ちっちゃすぎ…。

チップのハンザ付けに、
「アルミット」の「KR-19-RMA」のφ0.5mmなヤツを購入はしてみました、
デカくて細いので扱いにハンダリール台が必要になったのでハッコーの二段のを購入。

で、KR-19なのですが、
ブランド的に一流と言うことで、この銘柄を選ぶヒトが多いのですが、
「スパークルハンダ」より粘りが強いので、困ってました。食いつきはどうなのかな？

Twitterにて、「共晶はんだ63/37％が流れやすい」とか、「gootのが手頃で良い」とか。聞きました。

共晶はどちらかというと、強度が売りだったような気もしますが、
粘性が低くて強度もあれば、それなりに期待出来そうではあります。

で、
「クリームハンダ(ハンダペースト)」で、63/37％があったので着目。
前から、ホットエアステーションの簡易なのは安くなってますし、その必要性を感じてて、



でも、クリームハンダって保存性が悪いので、うまい考えはないかなー？と。
瞬間接着剤のように、乾燥剤、ジップロック、冷蔵でどうか？　＜脱酸素剤も有効？

調べて見るに、やっぱ、乾燥が大敵のようです。
なので、冷やすのは有効だけど、乾燥剤はどうかワカメです。脱酸素剤は酸化防止に有効かも？

とりあえず、
乾燥したら、揮発したわけで、液体フラックス追加で柔らかく出来るとか。ということらしいですね。

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で、評判がそこそこのマイクロスコープと台を購入してたのですが、
・Jiusion 2K HD 2560x1440P USBデジタル顕微鏡等


自動露出がちょっと暗い気もするので調整した方が良いかも。

距離に対する倍率とか被写界深度とかの性能は満足してるのですが、
ちょっと倍率が大きいので、スタンドで一番離しても、領域はUSBメモリーくらい？狭い感じ。
あと、根本的に遠近感とか解らないですね。

まずは、虫眼鏡でもキツイような基板や部品のチェック用ですね。
あとは、ホットエアなどの作業で溶けるのを確認ならかなり有効かも。

普通の作業では、コレと同時に購入した虫眼鏡のLEDスタンドの方が有効そうです。安いモノなので、扱いづらさはありますが。


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続き＞＞
中華は今、バーゲンのようで、このような事態に？？


いわゆる普通の一番売れ筋の63/37％とともに、
138℃というのも頼んでみた。

でも、普通のハンダ部分と混ぜて使うべきじゃない気もして、
まあ、チップに使うごく一部分ですね。

ちなみに、ログインする前はこうだった。。


これがログインしたら、光学機器に変わった。

そうそう、D型のコテ先1.6と1.2mmを追加。



今、円高＋中華の流通がどうなのか判らないけど、まあ、これだけは早めにしてみた感じで。。
ま、中華に対しては円高はないか〜、、どちらかというと円安が過ぎてるという話が強いし。


そういえば、PCBの作成依頼も進んでない感じ…、
活動した金が戻ってこない限り、これ以上は動けない。。







静電気、電源ラインノイズ対策＋主にリワークなハンダ付けについて。

220506
地上物は＋に帯電してることが多いですが、「電位差」で「絶縁破壊」が起こり素子が壊れる要素が強く、
よって、「等電位」同士なら、さほど問題は無いとこもありまして、それには気を使っていたのですが、
やはり基準の電位も低めにしたいです。

KR-19-RMAのφ0.5mmが線が細いのにデカくて重くて扱いづらく、ぶつけて断線も困るので、
ハッコーの二段の「ハンダリール」を購入。一般のKR-19-RMAは軸が太くてハマらないので、上段のほうは軸の端をちょっと削りました。
で、
このハンダリールにもアース線端子があります。
ハンダゴテにもあります。で、やっぱチップを弄るには必要かなー、、、と感じ、対処を考えるに至りました。。
コンセントの端子のはもぎ取ってたので、アース線を削り出して、再度線をハンダ付けしました。

「リストバンド」はあるのですが、めったに使ってなかったし。

オシロもアースが付いており、安いオシロのノイズもアース繋がないと出やすいともレビューにあったので。
あと、今回、スイッチング電源が電源を回ってノイズを出してるようだったので、
オシロやスイッチング電源ACアダプターには、「AC電源ラインノイズフィルター」もいずれ必要かと思いました。
まあ、そういうのは使って見て効果があれば使って、阻止したため別に流れて逆効果だったら外す感じですね。
アース線はフィルター筐体に接続させ、アースへスルーさせねばならない仕様です。
テーブルタップで共用とかではなく、基本、機器一個につき一個ですね。

まず、アースの取り方なのですが、繋いでなかったので、地面にジャンクなステンレス(SUS304)のアース棒にアース線を接続。融着テープで巻いて、それを地面に挿して、
それにダイレクト接続(主に電源関連)と、人体などショック無くゆっくり流れる1〜2MΩを繋いだものを作ろうと思います。
抵抗は、一つのモノに対し、一つ付けた方が相互の突入電流によるショックを避けられて良いかと思います。

あとは、「帯電防止マット」。
リワーク用「耐熱マット」も使用の必要がありますが、
中華製品は帯電防止機能を謳っているようですが、実際は、それは全く考慮されておらず、逆に、物凄く帯電して問題のようです。

そこで、「帯電防止スプレー」なのですが、効果は鋭くても、皮膜が剥がれやすかったり、効果が持続しないモノが多く、
弱電な作業を考慮してるのは、エンジニアのZC-26というモノでした。これをスプレーします。MonotaROのは長期持続性を謳ってるけど効果は弱めとか聞きますが、良いかも？
冬場は、擦れやすいイスとかにもスプレーすると効果的に思います。基本、かなり空気を加湿した方が良いでしょうね。

また、「帯電防止マット」もホーザンとかエンジニアのとかが安かったです。
ただ、帯電防止マットは耐熱性が弱いので、使い分けかな？と思いました。
でも、リワークのヒトの多くは、リストバンドで十分との判断のような感じで、動画とかでは使ってませんね。

あとは、「帯電防止ピンセット」、とか、「静電気防止手袋」というのがあるようですが、とても局所なのでどうなのやら？

ただ、静電気に関しては、ツエナーなどで対処して耐性のある品が多くなってきてる様ですが、
GaAsなRF用FETなどは、保護がノイズを発するモノになってしまうため、付けていない方が良いとか、、

SMD(表面実装部品)が多くて…、

つべでリワークな動画も見て見ました。
双眼な顕微鏡が有用そうでした。
母材も暖めねばと思う反面、プラパッケージのモノはテープで保護しないと溶けても困るような？

動画や商品のコメとかでホットエアはハンダゴテより熱的に素子に優しい方法と言ってる人も多いけど、ホントに素子に優しいのかな？
どちらかというと、、細かくて、しかも、多量の足を同時に暖めねばならないのでこの方法なだけのような？
関係ない部分を保護せずにエアをかけてるのは明らかに害があると思う。
商品レビューのデモンストレーションでは温度設定、風量も無神経な動画も多かった。熱の強烈さに周りが劣化してるのが見て判る。
出来るならフラックスやコテをうまく使うのも重要だと思った。

ただ、手ハンダで経験済みだが、
低い温度でだらだら熱してるのも熱勾配が低くなって、低熱伝導で護られてる素子内部にダメージが出るので注意である。

しかし、秋月にあるチップATTはちっちゃすぎて機械で扱う以外、どう使うのやら？レベル。
1005サイズって、1mmx0.5mmってことだろうから…、、4端子を接合は至難の業。。

電流が必要な場合など、R∝d/Sであるから、
ハンダは、表面接合面積Sと接合間距離Sの密着が要所となる。
接合面が広くて薄膜であるなら、
ザラザラした酸化やら不純物が付いてたりする物理的(機械的)接合よりマシな部分も多い場合も多々。
RCに使うコネクタでも、物理的(機械的)接合面が一番加熱し溶けたりしやすい。
故に、ハンダ面の熱結合で基板へ放熱するタイプの半導体などでは、ハンダ付け時に押し当てると効果的だと思う。
が、
どちらにしても、悪条件でなければ、引き回したケーブルなどと比べれば誤差内の数値ではある可能性も。
じゃあ、ケーブルは加熱しないのかというと、しているのだが、放熱面積が大きいという部分もある。

あとは、計測の世界では、異種導体間の接合面積が大きいとノイズの量も増える。
といっても、まずは気にならない。

でもって、今まで半導体を静電気で壊したと思ったことは、
ロジックICがいつの間にか動作しなくなってたときが2回くらい経験している。
ダメージを与えた瞬間は生きてて、その後徐々に壊れると言うことなのか、製作作業時以外の静電気かも知れないが、そのくらい少ない頻度ではある。



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220508
「耐熱マット」の静電気、腕の毛が立つほどらしいけど、
やはり、人体に蓄積した電荷の方が問題と言うことのようです。
人体は、単極のコンデンサーであって、巨大であるため大して電位が変わらなくても多くの電荷を貯められますし…、
気になるなら予定通り帯電防止スプレー程度で良いかと思いました。

「帯電防止マット」は、リストバンド代わりに、座るトコや、足を乗っけるとこの方にも有効かも。腕は煩わしい部分もあるので…、
静電靴なども有効らしい。

エンジニアの帯電防止マットZCM-06は耐熱性はそこそこあるようです。なのでコレを基本、常用としたいです。

まあ、これで、アースの環境は整った感じ。

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新たな発振器をAGC-AMPで扱える0.3mVppに合わせようとすると、振幅が大きすぎるし、不安定だった。
そこで、ミニサーキットの-20dBのATTを付けると、
インピーダンスが低い領域から高いトコに行くためか、三倍振動の方が多くなってしまい、
更に安定が悪く、電池に触ったりしても波形が変わる始末。

そこで、FCZコイルを挟むことにした。今回は50MHzのFCZコイル(本物)があったので、
それをはめたのだが、確かに改善したのだが、コアを回すのにセラミックのでは大きすぎて、鉄の精密ドライバーで合わせるに至った。
高調波が見えるとわかりにくいので、感度の高く70MHzまでのHantekのオシロにして0.3mVに調節した。選択ピークは穏やかなようであった。
共鳴側に入力を置いたとはいえ、FCZにも適正に設定すべき入力インピーダンスがあるから。適不適は存在する。



ということで、60MHzにもなると、正常動作にはインピーダンス整合はとても重要と言うことが感じられた。

これで判ったことは、フォトディテクタにAMPを繋ぐのはかなり神経質だということ。
ここで参考になるのは、光ファイバー通信の受光モジュールかも知れない。でも、光量やバイアスがあらかじめ適合するように作っているかも知れない。
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フォトダイオードのインピーダンスは、逆バイアスによってかなり変わるし、何らかの手立てが必要に思う。


それにしても、電池に触ると高調波が変わり、波形が変わる。
ケースに電池を入れると、また変わる。
ここら辺は、電源コンデンサーの強化で緩和はしたが。依然起こっている謎現象である。。
こんな微細領域で信号の逃げ場のなさそうなところでも、不一致による反射などのトラブルが生ずると言うことだ。

もしかしたら、縦型ボーンズタイプの半固定抵抗が問題を起こす可能性もアルが、
ヘリポットのように中身がコイル状のヘリカル構造であるとは思ってないので、大丈夫かなー、と。

整合が出来てない場合、AMPをディテクタ直下に置くとしても問題は結構あると言うことだ。もちろんそれ以外は論外となる。

定在波の問題もあるかも知れない？

実験作業現場での実際のマッチングの計測として、NanoVNAと言うモノを購入。


SWRが高いとマッチングが取れていないことになる。
アンテナチューナーというモノでどうにか出来るのか？問題はアンテナと言うよりフォトDiなので
信号を送って反応を見る受動体ではなく能動体なので、計測は不明である。
ただ、フォトDiから来るシグナルに対しての反射波の量や位相が測定出来れば、現時点のコンディションは判るはずである。
つまり、装置が送るシグナルでSWRを測定せずに、フォトダイオードに60MHzの光を送って、反射波を見なければならない。
つまり、光の60MHz発振器も必要になるかも知れない、信号強度も考えて、やはり多分、難しいことになる。

VHFなどのパーツは滅びてるが、
必要が無く、滅んで良いモノでは無く、技術が低いののでもなく、伸びる余地もあり、現に伸びている．
儲かるだけが目的なら資本主義の行きすぎたその企業もそれまでのくだらない存在に成り下がる。
隙間産業を無視するなら、この先、痛い目に遭うだろう。

無線技術に限定なると、工業技術的な数値演算の技術で物理学的な解釈ではなくなる。
積み上がった技術式を使うのみですが、いちいち物理学的考証はやってられないと行ったところであろう。

それにしてもSMD、エアをかけてるときチップ押さえてないと動いてしまうモノも有るようだ。
外すのにはラクで有るかもだが、取り付けはコテが良い部分も多大にありそうだ。

スイッチング電源のノイズだが、やはり、密に巻きすぎたLの大きいコモンモード用コイルでは、ストレーキャパシタンスで貫通してる可能性が高い気がした。
オーディオの件でも、この要素が合った気がする。インダクタンスを欲張ると、スイッチングノイズは消えない。
あと考えられるのは阻止した結果、別のルートBNCケーブルからのGNDラインなどで回り込むこと。これは可能性としてはプラズマ生成時の放電ノイズとかなら別だが、少ない要素である。

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マイコン制御っぽい、RFシンセサイザーIC搭載のADF4351の発振器は出力は50Ωらしいので、良いかなーと思う次第。
まあ、出力調整はさほど出来ないと思うので、ATTを付けるのみで問題は無いかな？

220510
前回の続き的。

AGC-AMPがうまく動かない場合、多分、リサージュが崩れて円が描かれて無く理由は発振等が濃厚。
原因は、ほぼ、インピーダンス不整合。だからAGC-AMPが悪いわけではなく、インピーダンスを整合させる対策が必要。
問題箇所は、フォトダイオード−同軸間の可能性が極めて高く、クッションを置くか、整合させる何かが必要。

増幅動作はこちらが出荷時に発振の混ざっていない正常な振動を計測しているので。
まずは、リサージュを見たり、60MHzがおかしくないか測定して確認して欲しい。

あとは、電源及び初段のノイズくらいである。

内部で同相ノイズをストップする構造にはしているのだが、これが、放電時のノイズを別のGNDラインを流れて、影響が拡大することが懸念される。
それは、現存の実験系で試して見るしか無いかと思う。


で
「NanoVNA」が届いた。
この機械を使うに当たって、スミスチャートなのだが、昔マイクロ波の実験で見た気がするのだが、詳しくは忘れてたので、ググってみるに、概念的なモノは判断が付いたが、
これで、実際の回路をどう扱うかが問題かな？

過渡特性では複素平面で加減算するベクトル図があったな、

で
「NanoVNA」が届いた。
STM32なマイコンであるが、FWの更新にちょっと手間取った。

で、この装置を使ってみた。
まだ、使い始めて数時間もしてないので、イロイロとワカメだし、確たることは言えないのだけど。。

で、キャリブレートしたケーブルに、1mちょいのケーブルを付加し、ターミネーターとオシロを繋いだ結果。周波数は60MHzに固定。
オシロだけの性能を見たければキャリブレートした付属のケーブルのみが望ましいと思われる。
オシロには容量があり20pF以下と書いてある。60MHzにとっては結構大きい値だと思う。

SWR

まあ、実際に1.253と言うことなら、イロイロアル割りには良いんじゃないのかな？

インピーダンスの絶対値。RLC成分全部合わせた値となるが、実軸状の長さでは無い？？


スミス。直交するのが色々な要素をまとめて20.9nHだという考えかな。


他にもLPFの特性とかも測れるのでイロイロ便利である。


測定中、オシロ側にも、掃引周波数の波形などが出るが、モトの生成が矩形波で選択的に基底波を計測してる気がする。

発振器としては波形が汚いという話があったが、
これは、ロジック的にシンセで出してるから故なのかな？とも。

PCに接続して見るソフトもあるが、携行する感じでメインに使うのがオシロと同じく主目的かな？
高速でコンパクトなノートPCでもあれば状況は変わりそうだけど。。


フォトダイオード側の任意周波数のインピーダンス測定はできないモノかな？
逆バイアスと周波数で変わるので簡単そうではないけど、キモの部分ではある。


フォトディテクタをこの回路に繋げてZは測ることが出来るかも知れないが、
この機械の測定信号の振幅はわりかし大きいので、バイアスも合わせると向かないと思われる。

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220511
FusionPCBから基板が届いた。真空パックされてきた。

GNDのスルーホールがベタと繋がってないのはべつ図面枠にコピペ時に接続ネット情報が切れてしまうと言うミスだった。
それを繋げるため、レジストを効率よく綺麗に削る方法はないかな？

製作に時間がかかったようだけど、配送は$17払ったので速かった。
トータルすると、発注から14日だった。コロナで配送環境が悪かったことも加味してPCBWayよりちょっと速いと思う。
今度はPCBWayや他にも頼んでみるかな？

その時は、今回のGNDが切れるなどの問題を避けるため、異種面付けしないで出そうと思う。
回路も若干改良すると思うし。(現時点入力に-1.85dBのπ型ATTを付加)

どちらにしろ、この回路での試験を終えてからになる模様。

これで作業に取りかかれるかと思ったら、、、
まだ、AD603AQが無かった。

まあ、TA7124Pのヤツと旧回路の結果を見て、更にPre-AMP回路二種の結果を見て、
Pre-AMP回路も含めて新たな基板を発注かな？

今回は、基板厚1.2mmだったが、1GHz近くても1.6mmでも行けるようなので、1mm或いは0.8mmはどうかな？とも思っている。
信号線のパターンの太さが、容量、Zに影響しそうな気もするが、余り細いと回路の後加工に苦慮するし。。

あと、GNDの強化。信号線に沿って、GNDへ上下にスルーホールを打った方が良いようなので、それも実施予定。

追記＞
1.6mm厚だった。
安全を見積もってそうしたのかな？忘れてた。

詳しく見るに、
04/27日昼に発注。05/6昼に発送、05/11昼に到着といった感じだった。
製造まで1-3日、製造に7日くらいということかな？
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追記02＞
PCBWayも無料配送が選択肢から無くなっていた。
無料での製造時間も大幅に伸びていた。
今の流通事情だからか？？

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追記03＞
レジスト剥がすのに、薬品とかより、スクレーパーが良いらしいが、
クラフトナイフ加工の記事があったけど、文のみでの説明で解らない…。
よって、マイナスドライバーをソフトにした感じがよさそうだが、
Gootから「ソルダーアシスト6本組 SA-10」というツールを見つけたので注文…、、




緑ではあるけど、故に高価だけど、100MHz駆動可能なLD



220513

今度は、JLCPCBに発注した。



注意点。
・日本語対応ではない⇒ある程度機械翻訳を頼りに。
・登録、ログインでエラーが起こった⇒理由が分からない。けれど、Googleアカウントでログイン出来るので、その方法で入った。＜アリエクと同じ。
・格安送料でまとめて送る設定だと、基板の種類だけかかる⇒速い運送である程度の値段のところなら一つにまとめてくれる。
・2ドルは最初の5個のみ。⇒次の基板からは$4だったのでいっそ$5の10個にしたほうがお得。
・ツイッターアカウントに日本ユーザーへのクーポン紹介がある。追加クーポンはDMでもらえるらしいが、ちょっと躊躇してる。

どのPCB製造業者も、特色が違うけど、注意すべき点は送料の決め方かな？
複数の基板注文をまとめられるか、製造時間と輸送時間も兼ね合わせ考えて選ぼう。

普通のショッピングな注文より手違いがないか？と、かなり緊張する。もし、あったら恐ろしい…、、、

今度は、基板厚1mmにした。＜送料が少し安くなる場合も？？
紫の基盤にしたけど、
赤だと疲れるし、黄色だとレジストの存在が視覚的に判断しづらい。
青は、既に前回やったので、悪くないけど、緑と同じく、平凡かも？

ベタのある基板のミスを、ガーバービューアーで見るに、配線自体のミスまでは解らないので、
ベタをする前にソフトで確認かな？


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この機体は、ウチの環境での計測では、問題は無いですが、
たたき台の評価版でもあり、適合した未来の形は未定である。といういう事です。、

何度も書くようですが、二台のバランスはかなり違う設定で、
「発振」と「S/N」、及び、スイッチング電源が懸念されるところではあります。

新型であるTA7124機の出力段であるμPC1658Cの最大振幅を考えると、
出力は気温25℃環境で終段Trの消費電流が40mAと記されている。
アイドル電流が20mAであるとすると、20mArms流せるとみて。
その上で安全を見積もって、25mApp。これを50Ω負荷に流すとして、1.25Vpp(3mW程度)となるかと思います。
石にクールスタッフを取り付けて更に、若干冷やし、余裕を持たせようと思っております。

位相検出器の入力には、0dBm〜6dBmの幅がある製品があるので。大きめの入力なら、AGC-AMP入力や初段からのS/Nには強くなります。

どうしてもノイズが多かったりした場合、
μPC1658Cの利点として、帰還抵抗(NFB)によってゲインを調整出来るという部分があります。
これで、ゲインを下げ、その代わりにプリアンプの増幅に回すという考えもありです。

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院生よりの連絡で、納入した製品は全て正常動作は確認されました。
この後、内容証明郵便物が届くと思います。不在とか無いと良いですが…、
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220519
試作ができあがり、支払い、納入方法など手続きを聞いても、「無視」され続けるので、生活も困窮してきて、
内容証明郵便で「催告書」を送りました。

最初は、メールで、代理店を通し納入の一点張りでしたが、今更遅い。
「紛争をしたければ裁判所が良いかと思います。猶予は一週間あります。よく考えて下さい。」と伝えました。
で、払わせることにしました。
しかも経費で。。。どこまでドケチなんだ？？　自腹切れよ！！

(こっちは自腹なのだが、、自分がやられてヤな事は人にするなは人間の基本。それが崩れてる。)

あとで、メールでのイヤミが多かったので、もう、金輪際受けないことにしようと思います。
ドケチで誠意も無いヤツが偉ぶるだけだと最悪だな・・、、

ソコまでの人間だったか。みたいな言葉を吐いてきたのですが、それはこっちのセリフだな。
制作者の生活を護ろうとせず、侵害してまで、って、もしかすると自滅して何も払わないで良くなるとか考えていたのかもですね。

とにかく、モノ受け取って払う気など無かったことは事実だ。
完成品を納入だかどうだか言っていたが、自前のチェックでちゃんと動いてるのにどこまで行ったら完成品なのだ？それはこちらが決めることだ。
だいたい、やったことが、製品のみだと思ってるのが舐めてる証拠だ。

あー、損失でしかなかったなー…、、、

出世、威厳と金の亡者なら、学生もその足かせを被ってるハズで、気の毒だ。
特に、たて替えを一切しないのなら、研究はかなりスローペースになり、学生へのリターンも減ることになる。

220520
基板が届いたが、使うアテが無いね〜、、



考えるに、向こうは縁を切ろうとはしないかも知れない。
全ての装置を最後までやる責任があるとか言って来て…、、
それは、やだな。。

幾らかかるか分からないからこちらが管理するとか言ってたけど、
何度も料金態勢説明してるし、どんどん安くなって行くこと判ってる上でそういうコト言うのも気分を逆なでしてるんだよな？
んで、気に食わなきゃどうしようもない？
どうしようもなくって結構だ！！

そんなにドケチで安く買いたたこうモノならってことで、よく判ったよ。
金があるということがどういうことか知れてる。

それこそ、そんな文句あるなら自分でやれば？と思った。


生活が少し改善すると期待してたのだけど、全然で苦しい。
会計で見せたモノ以外に、ESD対策、リワーク用品も考えると、ほぼ、経費だけで、
自分の収益は、1.7万程度である。
1.5〜2ヶ月ずっと他のこともせずにやってきた労働をこの程度とみられてるのだな、、、、












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光線銃を60MHzな回路に適用してみる。

どうにか部品を流用を考えて、

これで、60MHzの回路をお役御免にしたくない。
30MHzのレーザー発光ユニットに60MHzのクロックモジュールを付けて見た。
突き詰まっては居ないかもしれないが、変調率が10〜15%位になってしまう。
2SC945のベース容量もあるかもしれないが、Tr出力を見ても、振幅は下がってはいるようだけど、派手に下がってるようなことは無さそう。
となると、やはり、LDユニットかな？　まあ、40MHz程度に抑えることにしてみても良いかも？

これからの予定だった新タイプAGC-AMPなら、このタイプは周波数縛りがないから、どうとでもなるかも知れない。
でも、AD603AQが無い。

国内で3000円と高くてもうすぐ2ヶ月だってのに届かないような遅いのは意味が無い。
そこで、アリエクを見る。

結構いろんなところが出していた。
で、一番安いとこで、、偽物の可能性もアルが…、

かなりの数購入しても、送料は変わらないっぽい。



思ったことだけど、TA7124Pは安かったけど、偽物ではなかった。
でも、中華ライセンス生産かコピー品である可能性はある。
ならば、本物の東芝製はもうちょっとノイズが低い可能性もアルかも。


Pre-AMPも考えて、
ムリして60MHzで使うべきか、30MHzにすべきか迷いますね。


で、測定の仕方が良くないから波形が出ないのでは？
と思い、逆バイアスをかけずに、ターミネーターをつけてオシロに直に入れて見たところ、


変調率は100%ちかくあった。(この接続では0から下へ行くほど光が強い。もうちょっとドライブしても良い感じ。)

周波数が中途なのは、トリガリング電圧に対し、光軸が安定せず、カウント値が下がっただけである。

つまり今までの測定方法がよくなかったようである。
ターミネーター無しだと復調率?は下がるとは思う。が逆バイアスでの改善もある。

これは、用途が光線銃で、干渉計ではない。流用ということである。


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220605
あと、アリエクのAD603AQが来た。

モールドが特徴的なので、偽物でないと思う。
でも、汚れやハンダが付いており、新品ではないようだ。
まあ、使えれば文句は無いかと思う。

220620
まあ、鬱な問題があったのだけど、趣味の光線銃用として使うと考えている。

以前の基板の回路は組んでないけど、

また新たに思いついた感。

終段はOP-AMPではなく、μPC-1658Cを使うという感じ。
どう出るかは判らないけど、ゲインは十分だし、出力もまあまあ、ノイズは少ない。
強いて言えば発振の心配かな？

帰還抵抗を弄って、丁度良いゲインに出来そうではある。
とはいえ、また、基板製作業者に依頼かな？？
両面ベタGNDで1.6mm厚、でどうにか。とも思っている。

信号線に沿って、GNDにスルーホールを打たねば。

いつの日にか〜

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220622
基板を発注した。
トータルとしてお得なJLCPCBにした。
$5のクーポンがあったのもあるけど、現時点では送料もかなり安いのが選べる。

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220705
かなり以前、音響のコーナーで書いたことだけど、
自分の専門は電子では無いのもあり、
Trの特性まで調べても出来はしますが、ディスクリートがベストで良い。偉い。とは余り思っていないです。

また、加えて、

受けてた仕事には納期に応じたスピードと量産性が要求されるはずであった。

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でも、仕方が無いときには、とは考えても居たことも事実。

FCZコイルの代用。または大きなパワーを入出力する場合。
トロイダルコイルを使い、調整はセラミックトリマーとなる。
巻き数比は、3〜4：1程度で良いと思う。
ターン数はLのインピーダンスで計算出来るので50Ωよりちょっと低いとイイかな？

センタータップが欲しければ、バイファイラー巻きも良いかと思う。

60MHzとなると、
コアは、Ｔ５０−１０やＴ３７−６が良さげ。一次側が10〜12T位かな？
注意は、透磁率は同じように見えても、周波数によって変わるので、有効な周波数で使うコト。

次に、AGCをVCAな集積回路無しで組むには、VATTなDiや、3SKなどのFETの第2ゲートへのNFBが良いと思う。
多段に組むことにより、ゲインコントロール範囲が広くなる。

位相検出器の混合器DBMは、研究では、トランスとDiブリッジを用いていた。スイッチング機構でアル。
難点は、入力ゲインが結構必要なコト。なので、これも3SKなFETなどを使うと良い。が、専用のICもあるのでコレで良しとした部分も。



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今回のことについて、
相手の金銭難を軽くどうにか出来ても、知ったことではないということがよく判った。

後いくつかの言葉に、ぶち切れた。

気にして早く安くやってるのに、だらだらとやって経費がかかっては困るからこちらが管理するとか、言い出したのだ。
で、その程度の人間とか言ってきた。、
だから、上から目線でマウントするなら、知れてると言ってやった。

大体仕事が遅れる理由は、こちらにはない。あちらがのろいからだ。

料金も低いことこの上ないし、量産すればもっと下がることも説明済みだ。

都合の悪いことは無かったかのようにムシするのが時間を引き延ばした結果だ。

催告書の期限は、カードの決済日でここまでギリギリにしてやってあのような口を叩いたことは許せない。
昔のよしみだとしても、いや、だからこそ人間性を疑った。
こちらに何の旨みのない仕事を誰が受けると思ってるのだ？
よって付き合う人間をミスった。



つまりなんだ、金が沢山あると言うことは、

ケチでアコギでごうつくばりだから潤沢にあるワケだ。


干渉率を上げれば冷やす必要なしと言ったのだが、、
プラズマ密度が10E+7だから10.5μmのレーザーでも、ディテクタを冷やさなければ、とか言っていたが、見逃さなかった。
ココは温度も関係するが、最終的には位相回転角度だ。10.5μmなら、かなり回ると思う。

でたらめを言うモノでは無い。



嫌なら自分でやれと言いたいトコだが、
元々、まともに敬語すらしゃべれず、人の悪口の多い人間だったのが、表面は180度変わってたのでいぶかしげに思ったが、本質は変わってないのだろう。
せいぜい、学内の政治で良いポジションを維持してればいいだろう。

人間性と科学を捨てたと言うイメージだな。

まあ、立場を欲すれば、それはそうということか？

グチはこの辺で、とは思うけど、

何故不当に思い、腹が立ってるのか？というのを忘れてはならないという気分はアル。
状態に妙に慣れて忘れてしまうなどしたくないから。

それに、これだけヤな事があれば、
今、続きをやる気が無いのも事実だ。


「組織は奴隷か金のなる木を探してガチャ回してるだけ」ってのを聞いたけど、
まあ、あちら側の人間に望んでなったのだろうからね。

でも自分はそれを望んでないと言うことだし、求められても合わせる義理も無い。


230117：他の人が言ってたけど、出来る人間がいると邪魔なので、わざと追い出そうとすることもある。と言うことも考えた方が良い。と。

考え方のメカニズムが違うというか、まあ、一番に目立ちたがれば良いが、
専門に求めてる分野が、目立つことや出世等我欲なのなら不純動機極まりない。でもそう言うのは多いと思う。
それこそ、お望み通りマスコミに行けって思った。

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科学ってのは、
いかに高尚そうな理屈をこね回しても、
最終的に実際と合ってるかが肝になり、ダメなら跳ねられる。
つまりそこまでの「判断」が重要である。

特に事実を受け入れない。最悪、聞かない。そんなマウントタイプをよく見てきたので、
説明は無用だと途中で諦めて、去って行くようにしたことが何度もある。

幾ら学問を学習しても、姿勢が悪ければ、同じだと思うのだが…、
特に上に立つと、誰も指摘しにくいし、傲慢になるから、修正も出来なくなっていく。

誰も必ずいつも正しい判断が出来るとは限らないというかソレがありえないからだが、
ライトスタッフとはどういうことか？
という感じだな。

つまり、オレはオマエより上.だから正しい.
みたいなマウントレベルを披露する人物は、そもそも科学レベルとしてどうなんだ？という考え。
でも、よくいるのだ、、

あとは、人の失敗見つけて、しつこく「間違ってる」を連呼し繰り返すヤツは、、やっぱダメだね。


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こう言うのを見つけました。



前に作ったスイッチ式のに似てるけど、
カートリッジとして実銃の薬室にはめ込む。
撃針が押されたた瞬間のみ光る。
それを、スマホが検知して当たったかどうかを判定するようである。

自分が作ったのは、2種類、一瞬レーザーが点くのと
一瞬消えるタイプである。それを微分回路で検出する。

スマホがあるなら、スコープにデジカメ組み込んで、当たったかを判定しても良いと思う。


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落札した。



ベース部分以外は良好かなー、、と予測している。

ホルダーのマイクロメーター取り付け部分がちょっと錆びてたり緩んでたりしましたが、ラスペネでどうにかなりました。問題無し。

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220910
新たな光線銃が発売。
https://hobby.watch.impress.co.jp/docs/news/1438279.html
銃側にセンサーがあり、レーザーを飛ばす。到達は70mだとか。
レーザーで70mってのは、短距離ですね。

銃を狙うというのは面白い観点かも知れない。
シンプルだし、銃は撃つとき必ず露出するから。

到達距離と精度の狭さというかシビアさの変化の関係は、真剣に考えると難しい部分ですね。


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DVDやLDは、レーザーDiの発信に380MHzが乗っているという記事をトラ技で読みました。
S/Nを上げるためらしいですが、画像に影響が出ると書いてあったのは場合によりケリかもですね。

でもって、UHFを載せる技術ですが、APCの後ろにUHFな重畳回路が接続されているというモノで、

まずは、APC回路でレーザー発振するスレッショルドギリギリの状態に置く。
そこに380MHzの弱めの高周波電流を重ねる感じです。
これで出来るらしいです。

APCへのフィードバック制御は緩やかな信号のみのようです。分離が勘所ですがオーダーが物凄い違うので案外ラクにうまく行くのかもデスね。

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ところで、
大量購入し損ねたのだが、
SONYの赤外線リモコン受光用IC「CX20106A」というのがある。超音波受信として流用されることもあるようだが、
共鳴が、35KHzとか端数が良く無いとも聞くが。
ゲインは最大80dBらしい。多分低めではあるが、これを参考にしてみるのも良いかもしれない。
それほど古いICでも無さそうなので、、

調べたら冒頭で使っていた古い受光モジュールもこのICだった。
なので、40年近く前かも知れない。

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高速バッファー：BUF634
何かに使えるかも？


230422
AGC-AMPを作ってるのだが、ゲインと出力は低いがそれなりの性能。
なので、発展させたいところ。

で、Pre-AMP＋逆BIAS回路を作ってみた。

60MHzAGC-AMPにつける、Pre-AMPが完成☆
フォトディテクタに逆バイアスをかける回路付き。


一応、2SK439という古いFETを使ってるけど、
現在販売されてる2SK212も少々ゲインが低いけど使えるので、先々が安心な回路。
Rsは変える必要あり。

ホントは初期の設計が低ノイズな衛星通信用の3SKなFETの予定の基板だったので、余ってるところがあったり、、

レーザーに60MHzをかけてPINフォトDiで受光にて、
逆バイアスがかなり有効に働くことを確認。


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230503
最近のRF-AMPのICはSMD仕様でちっちゃいのもあるけど、
高周波向けで神経を使いそうでもアリ、NFも低周波だとたいしたことが無いので、
利点は、案外ゲインがあって、出力がデカいモノがあったり、



でもって、光学調整用のミラーホルダーにLDユニットを付けたいのだけど、
ピカティニーな20mmレールを使えば、旨くっついそうと考えた。

最初レールが、100均以下レベルの樹脂であっても、その一桁上の異様な高価さだったので、
型取りを考えた。

コレをかたどれれば。


型取りくんと、手びねりプラスチック 150gが880円なので購入。
結果論から言うと、感触は悪くなかったけど、一回目の失敗で挫折した。。
前者は湯をポットで再沸騰させて、サーモスカップに入れて、
練って型取りしようとしたが、どうも、横の溝が旨く行かなかった。
もっと暖めたり、後者を使ったりすれば旨く行くかもだが、なんだか、繰り返すのがなんとも。



で、作戦変更。
アリエクで400円はしなかった、ネジが出来損ないのレールがあったのでコレを使う。
接着は、1年前くらいから話題の、「重曹と瞬着な、プラリペアもどきである。セロテープでこぼれないようにして、少しずつ積層する感じでやる。
瞬着は、100均のセメダイン耐衝撃な黒のヤツ。なかなか固まらないので、最初の位置決めの時はスーパー液でくっつけてからである、





ミラーホルダーはφ30mmのモノなので、φ30mm径、T=5mm厚のアクリル板を注文したのだが、
旋盤で真ん中にネジ穴を開けて、はめようと思ったら、径が30.8mm程度合ってはまらない。
従って、中心のネジを掴んで、また旋盤で、と思ったけど、旋盤の力の方向はネジを緩める方向なので、
旋盤を逆回転させ、突っ切り板バイトで無理矢理削った。が、まあ、それなりに旨く削れてはまった。



発振器の固定にまだ課題あり、
60MHzだとケーブルはあまり長くは出来ないのをどうするか。。


230505
ミラーホルダーでテスト。
畳の床でベースがふわふわである。
そうでなくても、微動ネジは、1m程度の距離では、かなり細かすぎるくらいである。

逆バイアスは-1.0Vである。＜元々3.39He-Neレーザー用のディテクタの仕様。
これでも、シグナルは倍増する。
オシロの電圧レンジは、50mV/Divでかなり強いシグナルであるが、しっかり合わせれば、もっと強く1.5倍程度は出る。
見た感じ、光軸が合いすぎると、強すぎて飽和する要素があるかも知れない.

左下のシリコンPinフォトDiに命中させている。


右下に発光部。



発光モジュールを逆向きに付けることで、ケーブルがギリギリ足りている。



次は、ワンショットトリガー回路を使った状態でどうか？を見てみたい。


230505-2
ワンショットにしてやってみた。

プラグからツイストケーブルを介して、D2F系のマイクロスイッチを付けている。
これの微分信号で555をトリガリングする。

で、見て見るに、、
発振時間は100μSecピッタリにセットしてしてあった。＜長いことの放置で忘れてた。
出だしの信号の大きさはちょっと気になるかも？
(微分回路をちょっと入れてたからかも？？でも60MHzはコンデンサーを貫通するから、多分、信号の変調率を上げたかったのもあるかも。と思ったがCは電源に繋がっていたので別だった。)



拡大するとこんな感じ。555からC1815をドライブしてたからその影響か、
小さい状態から始まって、次にオーバーシュートしてから安定する。振動に時間がかかるのはPre-AMPの共鳴系の励起時間かも？？…にしては長いとは思う。


LDをハズして、同軸ケーブルを繋ぎ、50Ωでターミネートした状態で電圧信号を見る
コレで見ると意外にも、あまり変調されてない状態で大きな発光をしてきてるようである。300nSecほどの間オーバーシュートしてから安定する。



100μSecで弾速が1000m/Secとかと過程でもブレはたいした影響が無いけど、
AGC-AMPの反応やら考えてギリギリはこんなモノかなーという値にセットしてみる。

発振時間のパルスを、15μSecピッタリに設定。



時間軸を引き延ばしてみるに、ギリギリではあるが、こんな感じ。
(あんまり時間軸を縮めるとサンプリングレートが切り変わり、ソレと高周波が干渉して変な波形が出たりする。エイリアシングみたいな現象)



駆動電圧信号からレーザー光の測定に戻してみるとこんな感じ。
良い感じではあると思うが、オーバーシュートを避ける方が良いと思ってはいる。この突入電流みたいなのは何なのだろう？
無論、ショット用Trを通さないでバイパス状態で抵抗にて電流を設定してるから、定格は越えない。が、逆に言うと持続している状態の発光のロスが大きいと言うことなのかな？？
なにせ、励起直前を上下させるのでは無く、電流ゼロから発光させてるので、、また、発光部分の温度とかもあるかもしれない？


これは、厳格には2現象で電流と光強度を同時に見れば明らかだが、
60MHzのオーバーシュートは、DC的電流のオーバーシュートの後に起こってると思う。
それは、LD内部でのレーザー発振状態の変化なのかも知れない。光が強いとするとその光エネルギーでLDが壊れるらしいのでどうなのやら。
或いは、オーバーシュートした電流と60MHzが旨く合うと、0からの発振じゃ無いので、発振状態の変動の振幅が良くなっている可能性もアル。


そこで、
あらかじめ、ある程度電流をスルーさせてLDに順方向のバイアスをかけてLED状態近くで暗く光らせておくような設定を思いついた。つまりレーザー領域の励起が高速になるかと。
ということは、高速応答になって、高いレーザー光の変調率が期待できるかも。

しかし可変で組み込むのは作業上結構に難儀かな、、、？

5mA程度DC成分を流すようにしてみたら、イケるかも？500〜1KΩ程度かな？
1KΩ付けたら、一応弱く発振してる状態？っていう程度だったので、もうちょい弱い方が良いみたいだけど、、
最大電流をC1815下流のVRで決めて、(固定抵抗33Ωにかかる電圧から電流を予想)。
C945の手前で、変調率をもうちょっと詰める仕様だったかと思うのですが、33Ωには330mVがかかってる。

弄って見て、変調率はこんな感じがMAXとなった。


200MHzオシロに変えたらこちらの方が、入力Cが大きめなのもあるのか、振幅が小さく？
波形の低いとこが歪んでますがさしたる問題は無し、、


とにかく、C945手前のVR設定で、
下げれば0からにもなるし、上げればMAXのまま。でした。

C945の手前は、浮いてる電圧があるらしく。＜ベースに電荷が少し貯まるのかも？
1KΩを繋がなくっても良いみたいだったが、33Ωには520mVかかってて、持ち上げると変調せずに光りっぱなしで850mV程度。
故に、ピークで30mA弱程度流れててこれは、LD端子だと実測で4.5V程度になり、安心な設計である。

LDに2Vが標準とし5Vをかけ、モジュール内部に91Ω程度あるから、
(5V−2V/91Ω)＝33mAが標準と思われる。

6Vのレギュレタを使っているから、また、別サイドで計算するに、
(6V−2V)/(33Ω＋91Ω)＝32mA
MAXがちょい低いのは、C1815やC945などが少し抵抗を上げてるかも知れない。

なので、実測は30mA弱である。
なお、計測時は変調率を見るため、DCで測定してるため、また、結線上も面倒く、簡単には逆バイアスをかけられないのでかけてないです。
まあ、良いのではないでしょうか？

で、オーバーシュートは、この現象から、C945ドライブの方かも知れない？
ただ、今回のキャリブレーションでMAXで制限するまで振ってるのでそれほど出ないと思う。
また、ホルダーにマウントせねば。。

フォトDi⇒50Ωタミネート、つまり光をダイレクトで測った様子。


二つのオシロで、同じく盛大にオーバーシュートしてる。。
これは、前回、LDをハズしてみて電圧を計測しても同じだったハズだから、LDの問題じゃ無いのかな？
このLDが熱で限界を示すのでは無く、光強度で限界を示すのなら、これは大問題だから、どこから来てるのか探す必要性がある。


Pre-AMPを用いた場合。ノイズなのか何なのかうなりがちょっとある。

キャリブレーションで光の振幅も大きすぎるので何かあるのかも？

ユニットの手での持ち方を変えたりして高周波への影響を避けようとしてみる、
見て見るに、オシロのサンプル周期とかドットとの干渉もありうるけど、それほど気にならない感じではある。

あとで解ったが、入力のパルスがイキナリ立ち上がったコトによるモノのようだ、定常状態ではうねりはみられない。


とりあえず、この測定の先端部分を見るに、光強度における60MHz変調成分のオーバーシュートは消え去った。

一番の先端はDC成分に近いから当たり前の結果である。
その後にある、つまり、CalにてDCとACが混ざった(混合回路のことでは無い、重ね合わせのこと)ベストの領域が持続的に選ばれてる感じかなー、と。



LDの電源はノイズがあっても良くないと言われてるので、このオーバーシュートはスロースタートなどの機能で落としたいところである。
まあ、熱問題なら、無視で良いと思う。

追記＞
抵抗で電流が制限されてるのに、発光側が3倍近い出力を出すことは、原理上ムリっぽいコトだと感じた。
そこで、受光側の容量を疑ってみた。50Ωのターミネーターで落としてからプローブを1/10にてケーブルやオシロの入力容量を除外するようにしてみた。
(理想的にはフォトDiにも逆バイアスにしたかったが、ちょっと重かったのでやめた。)
これだけで、だいぶオーバーシュートが減った。というより、定常部分が下がって見えてる状態だったのかな？


また、逆に、ケーブルなどを長くしてターミネーターをなくせば、かなり高いオーバーシュートが出ることも判明。

LD側にオーバーシュートがあるなら、受光側の容量を減らせば逆に鋭くなる可能性の方が強いと思うので、計測側の問題と判断に至る。


追記02＞
更なる検証実験

フォトDiに実測2.3V程度の逆バイアスをかける。＜この高速シリコンPINフォトDiは低電圧でもPN接合間の空乏層が広がりやすくなっている。
必然的にACとなるが10μFの積セラを使っている。。
そして、50Ωでターミネートして、1/10プローブに入れ、オシロ入り口も50Ωでターミネートしている。


オーバーシュートが完全に消え去った！！


60MHzのシグナルも、とても大きくなる。

静電容量低下の効果は複数あるようで、
多分ソレによってオーバーシュートとみられた部分は小さくなって消えてしまっているのでは？



230507
追記03＞
検証実験2
プローブの後ろをターミネートした状態だとAC測定がキツイので、
妥協して？そこは取り外した。もちろん、Cの影響が出てしまうと思われる。
(プローブのCalでどうにかなる可能性も？)
すると、かなり弱めのオーバーシュートが出たが、結論としての判断を変えるに至るほどでは無かった。


プローブもキャリブレーションした。

60MHz変調が安定した部分が下にずれてるので、光量的にオーバシュートはしてないハズである。

最初が光り続けてしまうのはC945周りかと。

プローブの感度を1/10倍にする理由は、1倍では、当然入力容量は変わらず、良くても表示だけが補正されるので…、

230508
初段のFETのドレインにFB(フェライトビーズ)を入れて見たが、逆に、信号無しで発振する。
Trの端子容量とで、雑音から励起してるとかあうかも。
初段じゃ無ければ、この程度の小信号は良いのかも知れないが、発振止めには疑問な場合もあるのを認知した。


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230509
第三のAGC-AMPの回路。
PCBが来たので早速作ってみた。

発振しないで一発で大ゲインが出た。
だた、最初の二つのFCZ用のCは小さすぎるかも。基板厚を1.6mmと厚くしたからかな？


ケース側に付いてる電圧降下させるためのDi二つは、適正電圧にするため、あとでハズした。

＋−電源は、抵抗による分圧というシンプルさ。


波形とスペクトル。一番低いのはハムかと。
あと、二倍高調波程度であるが位相検出器のLPFでカットされる。






箱を見つけたので、Pre-AMPを入れて見た。

FCZコイルは押し込んだときより、引き出したときの方が鋭く反応する気もする。
コレの基板厚は、多分、1.0mmである。それ故か同調用のCに対するコアの出方の感じが違う。


フォトダイオードに、60MHz変調レーザーを15μSec打ち込んでみたテスト。


逆バイアスが無いと、全くと言って良いほど60MHzの波形が出ない。
フォトDiは、使用条件によっては、逆バイアスがあってナンボのモノな場合も多い。


で、この二つの回路を組み合わせると、発振が見られるのだが、ゲインコントロールが10μSec位の周期で振動してるようである。
反応を速くして二段積分とかOP-AMPの種類を選ぶことでもできるかもだが、
レーザーの弱い散乱光の信号でも入れば、ゲインコントロールがなされ、振動は止まるようだ。

まあ、干渉計の場合、Pre-AMPで増幅し、AGC-AMPで絞り気味に動作させることで、
Pre-AMP⇒AGC-AMPの伝送系に強い磁場のノイズが乗ってくるのを防止する効果がある。

だが、今回は、干渉計じゃ無いので、、


++++＋＋＋＋＋
230528
第3回路の強み。
入力のFCZが緩衝剤になってる。
初段が、低NF且つ発振しづらい。
どうやら、RF-AMPなICは反転出力の方が発振に強い気がする。


更に改良したところはゲインコントローラーかな？
とりあえず、2回路OP-AMPで二階の積分をすることになった。
これ以上の性能が欲しければ、高速で位相余裕の広いOP-AMPが欲しいところだが、割に合わないので割愛。

ランドをパッドに出来るピッチなので、20XXサイズ程度のSMDなチップもくっつく。
実際、信号ラインには、ラジアルリードのCの裏側に、チップも加えて付けてテストしてみた。

Pre-AMPも感度を上げると発振が激しい。よって、感度低めの2SK212にしている。＜Vgsは-0.2V程度になるようRsを設定。
FETの足が隣接してて長いのを短くしたいが、ICソケットを使ってる以上、限界がある。



思ったけど、フォトディテクタからケーブルを付けると、Zは整合しているとは思えない部分もあるにはあるし、Pre-AMPは発振しやすい。
そこで、逆バイアスとFCZでトランスにして…、とも考えてみた。

まだ、製作、テストはしていない。

ハイゲインだと、イロイロシールドで区切ったりするようで、
無線機などは感度がかなり高いが周波数変換をしてから増幅したり、音声にするまでにケース内部で完結してる部分はある程度ある。

なによりも、感度を上げても、熱雑音やその他のフィールドノイズで計測に使える環境に無い。
光変調用のドライブ信号のジャミングも問題そう。

ところで、放電ノイズを考え、スパイク的なノイズに対する耐性を見て見た。

6μSec程度で消えるが、暫く続くのは、FCZコイルの共鳴系が振動してるからだろう。
問題は無いようだけど、極度に大きなパルスには異常動作する可能性も。


Zの整合、出力の入力側へのループバックが気を使うところではある。
そこで気になってた、ケース内部でのGNDループ。入力の絶縁を行った。

ただ、ケースに密着してるので、貫通しそうな部分もあって、また、線自体がアンテナになり得るとも予想し、パッチンコアも併用状態。コモンモードを抑えている。
詰まるところ、電子は流れやすいトコを流れるから、GNDを切っても、また別のGNDラインなど、変なとこでまた流れてということも。

スペクトルを見る。

今回は三倍高調波歪が多い感じ？


次はアクロバティックな空中配線ではなく、IC直付けで行こうと思う。
改良基板一週間後くらいに来ると思われる。


追記＞
とりあえず、AGC-AMPにそのままフォトディテクタを繋ぐとAGC-AMPが発振するが、2m程度の長めの同軸ケーブルを繋ぐと発振しない。多分、入力のフォトDiの持つCなどの意味合いが伝送ケーブルによって変わってくるのだと思う。
なお、ケーブルは3D2Vであるが、ロスも考えられない程度だと思う。

となると、Pre-AMPがある場合、それの出力側にも長いケーブルを付けた方が、直に付けるより良いのかも知れない。


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230605
とりあえず、AGC-AMPにそのままフォトディテクタを繋ぐと発振する

が、2m程度の長めの同軸ケーブルを繋ぐと発振しない傾向。

入力のZの測定。FCZコイルを適正バランスにしたら、49.96Ωになった。
下のはちょい悪い感じ？

3D-2Vのケーブルなども、経年劣化もあるだろうけど、65Ωとかいうのまであった。逆にかなり低いのも。

3.5D-SFAというのは良かった。



L字の直角SMAコネクタ付きのケーブルが来た。細いのと太いのが3本ずつ。
なので、まずは、細い方を取り付けようとしたら、長さが5mm程度足りない。
それ故、ハンダめっき線で繋いで、パッチンコアをはめて、シールドにアルミ箔を巻いた。

だけど、
入力開放だと発振する傾向を持つ結果となった。つまり、その前よりも悪化した。
いつの日にか、基板位置をずらそう。

新たな設計の基板が来たので、製作して試してみた。
(似て非なるモノ)

太い方のL字な直角コネクタケーブルを使用。
入出力のBNCは、絶縁コネクタ。
二つの石は直付けとなった。
出力にパッチンコアがかなり良く効く。ということはコモンモードや反射があるみたい。

ゲインはやたら大きい感じになった。
ついでに、漏れ電波のループバックもありそう。


FCZ50より80を使う意味は、Cのバランスが安定して取りやすいからです。

また、Zは低いところから高いとこに行くときに強く反射しますイメージです。。

そこで、
信号漏れの影響が少ないと思われる方法を試す、
基板からダイレクトに入出力してみる。



パッチンコアは付けていない。
だが、最小信号でも、ゲインコントロールがかかり、最大振幅まで出る。かなり安定している。
故に、この現象は、信号の漏れの影響の証明となるだろうし、
同軸コネクタを両端から短く出す形ならば安定する可能性がある。

それに加えて3番目のFCZコイルの接続の変更にて出力を反転させれば、
ケースのパネル端子からの出力でも、安定度は更に上がる可能性もありえるかも知れない

気が付いたが、やはり思いのほか「基本のゲインが高すぎる」ように成ってしまったので、良い環境では正常だが、
パワーデバイダーに繋いだり、外に付けるケーブル、Pre-AMP、ディテクタなどのインピーダンスの食い違い等が重なると、結構な発振を生ずる事が判明した。結局、ガサツな扱いが出来ない代物の状態だ。

Zの食い違いは、反射によって定在波を生み、信号の漏れに繋がっているのかも知れないし、「反射がダイレクトに石に戻ってくる」ような結果は良いとは思えない。
一般的に、Zの段差や反射にはATTでワンクッション置くのが有効ではある。-3dB程度が有効かも知れない。


やはり、出力のケース内部のZの不連続要素や信号の漏れが問題なのだと予測される。
で、出力に繋げたケーブルを短めにしてパッチンコアでコモンモードを抑制したら大分安定する。

どうもモヤモヤするのが、ケーブル内反射で完結してるのか、電波輻射等による入力へのループバックなのかだ。
そこで、切り分けの為、入力をショートしてみると、負荷変化に無反応になったので後者であると断定するに至った。


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230607
次の製作まで時間があるので、できる限りの実験による情報は事前に得ておく
1世代前の第3回路においての実験。
(直角コネクタ繋いで、長さが足りないのでハンダめっき線で延長したら発振しまくったヤツ)

パターンカットとジャンパで改造して発振のしやすさなど様子を見る。

まず、
入力をFCZコイルにて完全に絶縁⇒微妙に悪化した気がする。

次に、
第3のFCZコイルの極性反転にて出力の信号の反転を行う⇒やっぱ微妙に不安定に悪化した気がする。

つまり、発振については、どちらも旨く行かず。。疲れた。
とはいえ、比較対象がICの直付けやら、終段の電流帰還なOP-AMPのRfが違ったり、ケースなどとのGNDの張り方も結構違う、、

一応、

こうやってみたら、それなりに良好な感じで改造による差もかなり小さくなる。つまり信号の漏れがキモ。

で、スマートではないが、この方法に近い方法を模索。

BNCのエッジコネクタはよくわからないし基板の再設計が必要。基板に負担がかかりそう。
SMAコネクタにBNCへのアダプタを直に付けると、これも負担が多いし、コネクターアダプタは反射の原因になるので、なるべく避けたいが、これで中に引き込むにはケースの長さが足らなかった。
で、SMAなケーブルを引き込んで、スマートにBNCへ変換したいと思った。SMA-J⇒BNC-Jアダプタが工程が短く良い感じ。。

秋月のSMAコネクタケーブル。500円のはVSWRが2.0以下でちょっと心配。同じみたいに見える1080円のが、VSWR1.20以下。大きな違いのような…、、
アリエクも見て見て、計測用の高級ケーブルはVSWRが1.15以下なので、良さげだが、何故か送料は高いし、、でもこれしか選択肢は無さそう。


20cmのにしてみた。


とにかく、ケーブル、コネクタをマトモにしておけば、段差が少なく、反射など起こりにくい。

でもって、Pre-AMPの方は、繋げると電源の入り切りしてもそれ自体の発振はせず。で、AGC-AMPの状態の変化もあまりない。
あるとすれば、ケーブルの状態などでAGC-AMP側が発振するか問題、つまりPre-AMP出力のFCZコイル設定も微量には効いてるみたいだが、その電源の入り切りの影響はほぼ無い。
じゃあ、とりあえず、思い切って、FETの直付けまで予定を進めてみようか、、。

で、新型の3種類を送り、

しばし時間をかけてから最新型にして様子が良ければ最終版を。

問題は、新たな改良基板を二つ設計してしまっていて、まあ、微妙に性能と扱いやすさの改善という〜、、
まだ発注はしてないけど、それほど価格もかからないので、その内に発注してしまおうとは思っている。
まあ、光線銃にも使える部分もあるようだし。

基板上8cm程度離れたとこに10000倍近いVHF信号があるのはキツイのかな。
今の状態で、総合で、ゲインは、最大90〜100dBは行っているかも知れない。
パターンも細くしたかったけど、弄る際に損傷しかねないので太めです。


でもって、FETの足を物凄く短く出来た。

まあ、2SK212は倍率が低いので、元々、発振しづらかったので、発振はしないようである。
倍率はちょい下がり、電圧にして4〜5倍くらいかな？
信号が微小すぎて、ノイズまみれで正確には判らない。
金属ケースに入れて、BNCへのワイヤリングを短くすればそれなりに見えるかも。

これなら、2SK439とかでも良かったかも。
出力のFCZコイルの整合性は、VNAで測定しながら合わせた方がAGC-AMPにとっても良いだろう。

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230612

現時点、基板の製造待ちで、ケース加工をやった程度である。

見た目は良くないかもだが、ケースとその内部のケーブルの実装としては良いと思って、
「MB11-8-25」なケースを使用。

電源部分はかなり密集させることになった。


横長で両端からケーブルを出す感じである。


SMA-J⇒BNC-Jコネクタアダプタな、
パネル取り付け変換コネクタもあったので、可能だったらこれも試すつもり。


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で、また、出来ることからテスト。

BNCハンダ付け接合部の漏れ予防に、
アルミ箔から銅箔テープへ変更。

若干良い感じだけど。それより、アルミ箔のようにペラペラしてないので、扱いが良く、はみ出してきてショートするなども防げる。

GND絶縁系の実装は放電などの磁場誘導ノイズには有効でも、電場的誘導の見地からはアンテナに成ってしまうかも。で、一長一短。
そんなときも、パッチンコアは有効かも。

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干渉光の強さが基本ではあるが。
逆バイアス、Pre-AMPに加えて、引き回しているケーブルのロスというのもバカになら無いと思った。太くて低損失が良いが、発泡PEなどは経年劣化とか曲げに弱いとかありそう。

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発振問題は主に、
「Z整合」、「入出力のループバックのシールド」、「高すぎないゲイン」
で抑制できる。
シグナルに対し、大きく発振してなければ、ゲインコントローラーが有効に働く。故にゲインを下げる必要は無い。

漏れのループバックは既に出来ることをやってるので、
ゲインの低減を試みたが、それほど変わらなかった。やはり、何倍というレベルで下げないと…、

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ここで、発見が困難だった、「発振は主にどこを起点としているか？」を探る。
穏やかなときでも終段のAD811に触れると大きく発振する現象が見られた。

確認のため、AD811をジャンパに変えると殆ど発振しない。
まず、ICソケットは辞めたい。

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残るは、やはりZ整合である(フォトDiもあるが、主に出力側のコネクタ、ケーブルや位相検出器)。それとAD811のICソケットを廃し、基板への直付け。
AD811は直接的な帰還を用いたOP-AMPなので、反射波に弱いかな？と思われる。

これに対しては、FCZコイルを用いたBPFや同軸型タイプのATTを使って見ようと思う。

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どこかでの会話。
＞出世欲と保身ですかね。。。
＞頑張り屋じゃなく
＞プライド、自己顕示欲が高くて出世欲があって悪い意味で世渡り上手
教授の素質があるような感じですねｗ



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タダでくれてやると送りつけてみて様子を見ている。
まだ連絡も無しとは、興味深く面白い結果だ。思考の中身が知りたい。

立場はデカくても、
人間性は豆粒以下かも。。

続けて、第2の送付をした。反応無しだね。

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230615


千石はFCZコイルの扱いを辞め、サトー電気では扱っているが、中国製のため現在コア材の品質が至らない事によりQが低いとのこと。まあ、Qだけ低いのなら良いが、コイルとしての効率が悪いとちょっと不味い。
でも、コア材の性能だから、言わずもがなという予測も。



＜入力の絶縁を再考＞
FCZコイルをトランスにすることでコモンモードノイズを減らす案の正確な確認。
下図の通り、GNDを結合するかを、SWにて切り替える事で比較する。



結果としては、やはり、GNDを浮かせていると発振が悪化する傾向が見られた。

ケーブル自体がGNDから浮いているのでアンテナになってしまう部分をバランスし、GNDを繋ぐと、それが、ストレーキャパシタンスか導体の体積か何かで、中心導体部分と外部導体の電位差を生む感じで誘導されているかと考えられるが不明ではある。
要は電荷の動きの余裕の差である感じかと。まあ、繋がない場合など考えなくても良いかと思うが。

問題は、特に、電源投入時のショックによる励起は案外絶大なので回路全般を揺さぶるのであって、
定常時の電源安定は強化しつつ、投入初期のスロースタートな要素が欲しいところでもあるが。
まあ、大抵の発振は、入力をショートさせミュートしてしまえば止まるが、、
この場合の発振は初段のICっぽいので直付け状態ではナンボかマシになっていることだろう。
(終段が発振した場合は、入力のショートでは治まらない要素もありうる。
場合によっては電源まで揺さぶられることも。それがVCAのAD603AQの場合であった。)

試しにチョークコイル1mHで低ESR電解8200μFを繋いで突入電流を緩和してみても効果はあまり…、、

＜電源のスロースタートを試す＞
早速試してみた。



時定数をテキトーに組んだため、スイッチオンから実際に電源が入るのに10秒ちょいほどかかる。



で、どうかというと、
ショックで発振するかしないかの微妙なラインの状態にしか効果が無い。
つまり予想したほど高い発振の除去効果でも無かった。

＜ケーブル直での外だし実装テスト＞
VSWR=1.15以下の計測用な高級ケーブルが届いたので、これをケースから出すようにして接続してチェックする。
このケーブルはしなやかではなく、とても硬い。
秋月の1080円の方の1.5mなSMAコネクタ付きケーブルは、VSWR=1.20以下で、これよりほんの僅かに劣るが、
かなり良いレベルで長さ辺りの価格は安めなので、フェイズディテクタに直接入れるなら一本で済みそうだし、
用途によって十分選べると思われる存在である。誘電体はPTFE(テフロン)なので、耐久性も良さそうである。



ケーブルは20cmで、SMA-J⇒BNC-Jコネクタアダプタでそれなりに高級なケーブルに繋いでいる。
(本来なら、コネクタアダプタも排除して、基板から一本の高級ケーブルで繋ぐのがベストであるが、、)
狙った予想通り、かなり高い効果で、振幅の不安定さや発振が抑えられた。
(パッチンコアは無くてもOKのようだが保険。)
コレに加え、基板の最新化や、ICの直付け、横長のケースなどの使用により、更に良い結果に繋がれば、と思う。

この結果からして、とにかく伝送系のケーブルやコネクタは、
Zが不正確であったり、不連続なインピーダンスは、反射を起こし発振傾向などの問題に繋がるので、ケーブル及び変換コネクタは良いモノを使うコトが条件となる。

次に、逆バイアスをかけたSi-PINフォトDiを繋いでみた。Zマッチングは行っていないが、かなり安定していた。
60MHzのレーザーを入れて見ると、振幅は以前より浪打が少ない状態を確認。
FCZコイルのトランスで信号Zを整合するように変換すれば、更に細かい浪打ちが減って、波形が安定するのでは無いかという期待も持てる。

余談だが、ハンダは、アルミットのKR-19は、食いつきも良さそうで一般的には人気だが、いかんせん粘性が高い。
同じスズ60%でも、スパークルハンダの方がその辺が格段に良いし、KR-19のように一瞬弾くような感覚が無い。
特に、スルーホールのハンダ付けには、スズ63%の「共晶ハンダ」が良い。半田濡れ、流れが良いのが特徴だが、
これの利点は、むしろ部品を外すときに、低融点で、流れが良いので、吸い取りやすいので、部品を外しやすいという事で、部品や他の部分にも負担が少なく済むという観点からである。

−−−−−−−−−−−−−−−

20230621
それぞれに切断したが、真ん中のBPF二つのどちらを使うか。

違いはトリマーコンデンサーか固定値のコンデンサーか？である。
後者を算出して、組んでみたところ、無事、ピークが出る。
(真ん中のCは3pFしか持ち合わせてないのであるが、許容範囲と認識し、それを使う。)
けど、少し振幅が下がる。多分、これが、先に述べたコア材由来のQの低さだと思われる。

高周波でのESR特性の良い単板型ディスクコンデンサーを付けた。

RF-AMPの部分はICソケットを廃し、直付け。




図の基板両端に出している同軸ケーブルは質が悪く、結果も良くなかったが、VSWR=1.15以下のケーブルにした。
それを含んだ結果から言うと、ケーブルなどの伝送系のZマッチングが良好であるならば、
「空中配線な試作の基板での試験的改良段階」と、ほぼ、変わらない結果となった。
あまりにも殆ど変わらないので不当な気分。

実装の差としては、
・第3のFCZコイルは、非反転。
・RF-AMPの部分は全てICを直付け。
・裏面の±5V電源ラインにディスクコンデンサーを設置。
・横長のケースで、基板からケーブルへダイレクト接続。
・GNDラインのケースへの設置の違い。
・GNDのサーマルスポークの太さが1.5倍の0.75mm。
である。


気が付いた点であるが、
ケーブルなど伝送系の状態が悪いときパッチンコアはそれなりに有効である。反射⇒コモンモード発生なのか？
ノイズによるFCZコイル励起と思われる若干の波打ちが多少ある。これは課題かも知れない。
第2のFCZコイルが鈍感。TA7124Pの入力のCは5pFと大きいのと、51Ωは要らないはずではあるのが影響か。
まあ、増幅ゲインの比率が高すぎる問題の方がありそうなので、追究してまで、弄らなくて良いとも思う。



悪く捉えればうなりであり、別スペクトルが混入していることになる。

スペクトルで見ると、案の定50MHzのジャミングがある程度ある。

幸い、10MHzも違うのでフィルター類でカットされるであろうかと思う。
どこ由来の揺らぎなのか気になるモノではあるが、、
実際にリサージュがどの程度の円を描くのか？そして、最終的に角度にどの程度の影響を与えるか？である。
デカい信号を入れても改善しないなら、恐らく終段のゲインを下げるような改造が必要となる。

出来ればだが、L字の直角コネクタで下図のようなU字の配線が出来ればスマートかも知れない。
U字なので、端子間距離の柔軟性が出来る。

・ケースGNDなどとコネクタGNDの絶縁/接合をどう処理するか？
・U字の曲げに耐えられる高品質ケーブルと、そこでの入出力信号のループバックな誘導か無いか？
・パッチンコアは付くか？
など、やってみないとわからない部分もある。

で、既製品なら大抵の最短な10cmが適当だけど、15cmのケーブルで実験。



穴開けがシビアなので、コネクタを瞬着で付けてから、ドリルで穴開けという〜

ケーブルの質が余り良くないのであるが、とりあえず、問題は感じられなかった。
そこで、3.5D-SFAケーブル数mの先にフォトDiを付けて見た。
最初落ち着いていたが、ターミナルの緩みもあり、中心導体方面のフォトDiのアノードに触れた途端、大きく発振して、一時止まらなくなった。
SFAケーブルの両端にパッチンコアを入れると半減はするので、そこらの反射の積み重ねの総合結果。と言うことのようで、パッチンコアである程度発振しないようには出来るが…、、

そこで、前の硬い高級ケーブル接続でどうだったかを見たら、中心導体に触ったとき乱れの程度は比較的結構小さめな信号が発生して、でもって、手を離すとすぐに止まった。
ということで、基板からBNCへの変換コネクタの中継のケーブルの質を良くすれば問題無さそうだと言うことが判明した用な感じである。

しかし、
基板からパネルに繋がった変換コネクタへ、10cm以下で既製品か、オーダーメイドの高級ケーブルが必要となった。
しかも、細めが良く、直角コネクタな装備。

ケーブルコネクタユニットのVSWR値って、コネクタの要素も結構大きい気もするのだが。
(Voltage Standing Wave Ratio：VSWR=1.15とか1.20以下というのは、一応ケーブルのみの性能表記だ。)
しかし、VSWRが悪い事と、輻射したり、パッチンコアが効く。というのは直接的ではないようだ。
ただ、ググってみて、やはり、「定在波によって伝送線路が電波を発するアンテナになる」と記述されていた。
ということで、コアの使用は、ロスを解決しないので、苦渋の策でもあると推察される。

放電ノイズなど環境ノイズからの信号強度によるS/Nを考えて
・逆バイアス：カットオフが低く本質的にかけて使う設計の領域なら大きな効果が得られる。
・Pre-AMP：増幅だけでなく、ケーブルへの出力Zのマッチングの意味もある。
・Z整合：フォトDiやケーブル。
・ケーブル損失率：PEが誘電体のRG58が20mでは結構なロスとなるだろう。
・AOMドライバーの出力漏れは絶大なので注意。
これらには考慮しておいた方が断然良いであろう。


ただ、内部のケーブルをU字にして出すと、この形のケースの方式にした意味は半減する。
・ケース両端から出すことによって、外部のケーブルが接近しない。
・ケースが少し安く電源部が密集していて製作がラク。
というレベル。
最高級なセミフレキシブルケーブルを使うなら、
前のタイプのケースが適当かな？

ただ、直付け出しとの切り替えもやりやすいということが違いかな？


割と精密に測って直線でむすんで見た。
基板を本体から外して接続しないと出来ない。

RG316は誘電体はPEで、コネクタは特殊で横から中心導体をハンダ付けする。
よって、通常のより誘電体のない不連続部分は多めにあるのだが、まあ、直角コネクターよりはマシかもなーと思う感じ。
それにしても、フェルールが、くしゃっとしている。RG316対応コネクタも色々ありそうだから、寸法が合わないと言うことなのかな？
PTFEタイプのケーブルで、通常のストレートコネクタでも挑戦してみようとは思うけど、配送に、時間がかかる。
長さの誤差は1mm程度でも結構キツイので、ホントは組みながら様子を見た方が良いかも。

で、計測結果としては、、
前回と同じように、3.5D-SFAケーブル数mの先にフォトDiをつけて、
信号ラインに触れてみると、案外安定してるし、発振は起こしそうにない。微妙に改善したといって良いだろう。
無信号もそれなりだと思うけど、物凄く良い状態とは思えないので、ケーブルとコネクタの改善に期待かな。


VNAにて、この回路の入力のインピーダンスを測ったら、Z=103Ωと、異常に高い値が出た。
Zの高い方への信号は強く反射するので問題。
Zが高いところから低いところへ行く場合は、振動が緩い開放端に近くなるので反射の問題はあまり起こらない。

入力のZに重要な部分は、FCZコイルの不調和なバランスであると思い、これを弄って見る。
FCZコイルは、抜く時と押し込んだときで二度ピークが出来るが、今回は、抜く方の対処が良いようで、
もしかしたら、押し込んで変化できる限界に近かったのかも知れないが、どちらも試してから答えを出した方が良いみたいだ。FCZコイルを使った回路を扱う上での注意点でもある。
無事、ピークで入力Zが50Ω程度に安定した。(第2、3のFCZコイルは、押し込んだ方が良い結果だった。)
ここらへんの問題の発見にVNAは非常に有効だった。

で、コアが結構出っ張った状態でのバランスなので、Cを小さくもしたかったが、適当と思われる7〜8pFが手に入りづらかったのと、トリマーでは足が長すぎるという判断から、
出っ張ったままの状態で良いとするが、振動などで動かないよう、「パラフィンロウ」で固定する。


追記＞
ショップのページのダイスサイズの表記が間違っていた。
RG316のダイスは3.25mmのようで、2.70mmのがあるダイスが対応で使えるようなことを書かれていたので…。別のダイスのみをと思ってみたが、単体ではないので、工具ごと買い直しに。
輸送に、また、10日位かかることになる。

0.55mm強くつぶしたことになった。
もしかしたら、これが、整合の不良に少し影響しているかもしれない。

今度は、ケーブルもコネクタもマシなモノにしようと思う。
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中華なモノです。

ちょっと値が上がったのと、信頼性のありそうなショップで10000円で購入。
原型はM40です。

カートリッジに入れたスポンジ弾を飛ばす感じの排莢アクションが楽しめます。
空気圧をかけるスプリングはボルトのプッシュコックで圧縮を行います。





20mmピカティニーレールマウントを多数装備してます故、
スコープとバイポッドは純正ではなく別で使っていた製品を付けましたです。
付けると結構重くなります。

金属は亜鉛パーツが多いようです。

難点は
ボルトのガタとストッパーのレバーの戻りが弱い。＜テープで固定。
マガジンをかなり強く押し込まないと、マガジンストッパーがかからない。＜削るか？
トリガプルが少々硬い。

スポンジ弾の押し込み感がキツイ時など。シリコーンスプレーを薄く塗るとイイ感じになりました。

壊れたら光線銃素材へ切り替えます。

純正で付いてくるスコープの出来はかなりオマケレベルです。
が、高倍率を付けても〜、、

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あとは、振幅の微小な揺らぎが気になる。位相の揺らぎもあるとすると、フィルターでカットできるかがネックだ。

位相の揺らぎ成分もあるとすると、フィルターでカットできるかがネックだ。
この速度はAGCのコントロールより遙かに速いことは確かである。
よって、問題にはならないとは思うが、精神衛生上の問題ではある。

まずは高周波チョーク用インダクタと平滑用のCでは、40〜100KHzとかが共振周波数となるので、そのQは低めに保ちたいが、放電ノイズの影響以外は度外視である。

終段以外は最大で10〜20mA程しか食わないので、今までのコイルでOKだと思われる。
ただ、終段のAD811へのチョークは、負荷に比べて、ややESRが高いかも知れないので、φ3〜4mmの4.7〜10μH程度に変更したいと思った。
或いは、終段はノイズを受けるのではなく出す方だから受け側のICが防護されてれば、終段のLは無くても良いかも知れない。

AD811は5V駆動で±2.9V振幅なので出力に47Ωを繋いでマッチングさせていることから、
電源にLをつなぐ事は、かなり厳しい状態である。

大きそうなファクターの電源用の平滑コンデンサーだが、一律で50Vの1μFを使用している。
積セラは大きな値だと積層構造でESLが大きくなるし、耐圧を下げると歪みも出たりする傾向を持つ。
なので、50Vの0.01μFのチップを裏付けすることで特性を改善するテストが出来れば、とは思う。
ふらつきは結構速いので、Lの問題より効いてくるかも。

これで、揺らぎが消えなければ、
フィルターか、ゲインを落とすか？であるが、実用上の問題は無さそうには思う。








根元でちょっと低めの|Z|値にてFCZコイルのコアをホットボンドで固定することにした。しかし、BNC入り口では63Ω程度が出て、3.5D-SFA数mを繋ぐと今度は36Ωとなった。


これは、定在波のレベルが位置によって違うという事だと思う。
つまり、ベクトルが違っているが|Z|を合わせているので、、根元で見ても虚軸のL値成分が高い。
その原因は、FCZコイル共振系のLとCのバランスかも知れない。
だが、無線でそんなにシビアに合わせていることは見たことがないような気もするから、
FCZコイルが同調できる範囲で、大体振幅が大きくなるところ程度という調整で済ましているのではないか？とも。

まあ、この調整でも少しばかり揺らぎが減ったような感じもする。

終段の電源へのLの排除、平滑用Cの強化、信号ケーブル、コネクタの高級化とフェルールの締め付け適正化等も考えていたが、
とりあえず、原因はソレもあるだろうけど、このような環境の問題による観点で評価した方が良いかもしれない。
とにかく、うまく整合しないと、定在波の問題があると思われることから、パッチンコアなどの対処で安定性が変わったりするかも知れない。
20230701





|Z|やR(Real)で見ていてIm(虚：リアクタンス)成分を重く見ていなかったのだが、リアクタンスはL成分方向に存在している。
ということは、恐らく、固定端で反射成分が大きくなる方向性の成分であるから、かなり問題であると判断した。が、
SWRという測定方式もあるからこれをなるべく1に近づけるとやはり、RとImが多少大きくなる。
ここで、ゲインのピークは大きく変わらないようだが、発振傾向に対する違いが大きいかも知れないと思っている。
(定在振幅、発振傾向が大きければ、波形は大きく出る要素もあるだろうから見かけのピークだけでは評価できない。)
そこで、まずは、旧試験回路でケーブル直付け状態にてFCZコイルの同調用のCを下げることから初めて見る。
それがある程度上手く行けば本回路に採用する。





FCZコイル同調用コンデンサーを8pFへ変更。



ピーク振幅でこの状態。コアの出っ張りは半減したが、
つまり、数値があまりよろしくない。
虚軸を下げるように弄っても、最低SWRもあまり低くならず、下げると振幅も下がる。





だがコレでも一種のピークが出る可能性があったようだ。定在波を無視すればコレがベストなのかも知れないが、
10pF時よりRが大きくなる。

でもって、コアを突っ込むことでコアの作用が強くなるが、もしかすると、中国製コアは性能が疑問だから、旨く行かないところもあるかもしれない。
コアを突っ込んでバランスさせるとR=130Ω位となり、かなりヒドい。
10pFと8pFただ、この差程度だと、迷う所もある気もする。
製品の表では60MHzは10pFとなってはいる。基板やICの容量などのC要素が足された結果こうなったのかも知れないがちょっと極端な影響に思っている。
ストレーキャパシタンス要素での共鳴成分は、その効率が悪いとは思うので、これも同調用Cを下げるとやはりマイナス面が強くなる事になる理由になり得る。
Cは10pFから変えず、SWRを低く釣り合わせる方法を探る感じかな？と思う。
しかし、旧回路にてSWRを下げると、発振に繋がることがある時もあるので趣旨と逆行しており混乱している。
多分、ケーブル上の接続長におけるケースバイケースもあるようだから仕方がなく、深くは考えても答えは出ないような気もしている。

バランスさせるのに、
C成分を小さくすると、単純にL成分が強くなるってのも影響あるのかも。

20230707
＜振幅のふらつきへの対処である＞
まずは、電源電圧ギリギリで電流も食う終段のAD811のチョーク22μHをジャンパ線でショートする。
次に、0.01μFにしては大きめの耐圧50Vで2012サイズなチップコンデンサーにて、これ以上にない高周波パス特性にする。
結果を見ると、かなり発振傾向になり、振幅も不安定に。
そこで、終段の22μHのジャンパ線を除去したところ安定した。
つまり、電源のチョークは、かなり必要な要素であった。
チョークのDC抵抗特性を良くするため終段のみφ3mmではなくφ4mmにしたが、ちょっと足を伸ばしてφ5mmにした方が良いと思った位だ。
或いは、通常の電流帰還OP-AMPでのギリギリの±6V給電にするか？とも考えたが、パターンを変えねばならないし、耐久性に問題が出るかも知れないので…、
更に、低ドロップの可変レギュレータを使い0.5V下げた11.5V程度から±電源に分圧しても良いかもだが、いたずらに電源を複雑化するのも躊躇われる。

20230708

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＜VNAとAGC-AMPの入力を最短距離で接合して反射の様子と整合を見る＞
最短で接合できる変換コネクタが届いて、取り付けて測定と言うことになった。





とりあえず、測定してみたところ、
またもや、まだL成分が多いと成って、それを下げるため、FCZコイルのコアを締め込み方向に動かした。
コアが外れるほど、という状態は、そもそもバランスとして不自然な状態に思うので、締め込みは妥当だと思う。

調整中の感触では、
・イマジナリーの下がりのほぼボトム状態で、SWRも最低となり、一致性が出た。
・増幅した振幅は若干小さくなった気もしたが、ケーブル長の変化によって、出力の強さの傾向があまり変化しなくなった気がする。つまり、振幅がケーブル長によらなくなった感じ。

VNAでこんな感じ。




イマジナリー成分を極小に出来るようにやった。
入力Zのリアル部：R=68.35Ω　＠SWR=1.367
一段目のICの入力Zが高めなので、ココが限界だが、なかなか良い結果であると思われる。
20230814



20240126
作業が終わって、数ヶ月前に目にしたことであったけど。

OP-AMPなどの出力インピーダンス整合について、以前から書いていると思うけど、39〜43Ωとか低めに設定してる。
これは、出力に内部Z成分があることや、Z成分が高いところから低いところはあんまり反射しないということと踏んでである。
つまり、多くの回路で行われている出力Zが50Ω整合だから50Ωの抵抗を厳密に接続するのは、あまりにも教科書の理想そのまま的であろうかと。

で、アナデバかどっかのサイトで、計算および実験にて、33Ωとかでリンギングおよび発振傾向予防など、十分な役割を果たすと書いていた記憶があったのでココに記しておく。
一周期以内で減衰するレベルならさほど問題ないだろうし、、

これも何処かで書いた記憶があるけど、
抵抗のノイズはピンクノイズ的で、高周波はゼーベック的なノイズが少ないらしいが、一応、カーボンを極力避けて金被にした。



＞＞＞＞フィンガーアクションブローバックなGlock17



モデルは、Gen4である。
グリップの形が特徴的かも。
外観は結構良い。ハードな樹脂のGLOCK専用ホルスターにも入った。



細かいことは、Youtubeが良いと思う。
とりあえず、白い板の叩かれるところがネックで、脱脂した方が良いともあったが、グリースがくっついていたので、ティッシュで軽く拭き取った程度。

レーザー光線銃の機能を持つ。
この部分の分野は先見の明にてすでに実行済み。
昔動画
https://www.nicovideo.jp/watch/sm25995979

で、ブローバックメカの方は、
バネに蓄積した力の量の解放で「叩く」事によって、スライドが後退する。その叩く行程はとても短い。

トリガープルはとても重く、切れる瞬間は特に大きな力を使う。
5Kg以上らしいから、リボルバーよりも重いような感じ。トリガーセーフティーの溝が指に食い込んで痛いとこもある。
理由に、トリガーが動く、トリガートラベル幅が小さいこともあると思う。

静止状態から蹴るのだから
エネルギー保存でも力積⇒運動量でも成り立つと思うけど。
単に見た目に素早くスライドを動かすだけなら、加速行程をもうちょっと稼いでもいいと思う。
ただ、あまり遅いとカートが飛ばないかも。

なので、ここらは今後進化することによって変わりそう。

(電動なら、シリンダ型のアクチュエーターがシンプルで良いかも。まあ、電ブロでもモデルガンでも。リニアモーター的でも？)

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受光側に周波数特性らしきものが書いてあったため、発光側を測定。
単に、単発で光るだけ。
ただ、レーザー光なので、光学的なBPFも使える。多分、普通に赤フィルターとか入ってそうだ。
大体の特性。


・立ち上がり(50%)：5μSec
・パルス幅：3mSec
立ち上がりの遅さは、電解コンデンサーを使ってるのからかも知れない。
もっとパルスのエッジが立って早ければ、微分回路でかなりカットできる。(ちなみにこの微分の時定数はテキトーである。)

推測するに、多分ではあるが、抵抗とコンデンサーのようで、
比較的ゆっくりコンデンサーに充電して一気に放電か？
逆に微分回路でコンデンサーの電化を比較的ゆっくり逃がすか？
の2通りが考えられる。

それに加えて、スイッチが押すモノが素早く通過するのでリンクも瞬間的というのもあるだろう。(開けてないのですべて予想で、)

3PマイクロSWなら、こうかも知れない。



LDはこちらの汎用品なコリメーター付きLDモジュールを使っていそうだ。3点支持なので調整はめんどいかも。
とにかく、LD内部に抵抗があり、いくつかのボタン電池から更に制限してうまく電流調整するための抵抗を付けているハズ。



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で、受光器は売っているけど、とりあえず、昔自分が作った奴で。白いビニテに当たり散乱光を見る。＜昔は紙切れだった。



図の330Kと100K以上は逆だけど、LDモジュールならこちらの方が良いと判断。

また、ポリカボケースだったが、耐ノイズのため、アルミシートシールドをして、GNDと1点アースを行った。
ホントは、金属ケースが良いけど、基本は電場で、電磁波の場合、出来るなら鉄が良いかも。次に銅、真鍮など？。アルミは遮蔽周波数が高いがそれでも十分かも？
あとは、LEDが光るけど、これが外乱になりうるのでスロースタート且つ遮光気味にしている。Trでリレー回路で動作させたり、
ブザー音か何かが良いかと。

でやってみると、それなりにゲインが必要ではあった。
案外と反応が鈍い気もするのは、PDの波長特性が多分、960nm程度がピークだからかと。
また、白色の散乱用のモノと、PDにレンズありとか、受光面積とか。。


なお、購入はAmazonではなくVOISKYというトコから購入。

あと、
「シューティングレンジオンライン」というので、スマホのカメラを使って着弾位置を確認できるようです。
過去に。
実銃のダミーカートのレーザー発光ユニット用で見たことがありました。

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追記＞
光測定用のPDに逆バイアスをかけ忘れていたようなので、
反応が鈍いだけで、発光はもっと速いと思われる。＜10倍以上速いかも。
測定がめんどいので、いつの日にか。
まあ、単にスイッチを一瞬入れてるみたいなので。

↓

結果、見たとおりパルス時間は幅は変わらない。が、スイッチを手で押すと長く光るのようだ。
つまりメカニカルな接続と遮断が行われていると思われる。
で、逆バイアスをかけると、受光スピードは高速化したのに、問題の立ち上がりが、逆に遅くなっている。
これは、逆バイアスで、今まで頭打ちであった表示が、高いレベルまで表示できるようになったことに起因していて、これが発光の本来の姿なのかも知れない。
もっと高い逆バイアス電圧が欲しいほどだ。

レーザー発振に時間がかかる？かどうかはまだすこし不明だが、まあ、、




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追記02＞
受光器を晴天の日中な屋外など明るいところに置く場合、なるべく外の太陽光などが入らないようにすることと、
バイアス抵抗を下げて、ゲインはあげる方向で。
あとは、レンズや光学フィルターがある程度意味を持つけど、誘電体多層膜BPF位じゃないとうまくいかないと思う。

バイアス抵抗可変にて、3.3Kで、増幅倍率1000倍でそれなり。
もっと極端でもいいかも。

100Ω⇒10Ωで、PDのバイアス用可変抵抗に直列に大きめのマイクロインダクタをつけてみた。それなりに感度があるけど、
明るいところでは元々逆バイアス以上の電圧が出てしまっているところがあるかと思う。赤外リモコンも受光部に直射日光が当たったら反応が鈍りまくるのと同じ。
逆バイアスにも限界電圧があるため、そもそもの入射光がレベルオーバーという感じであるかと思われる。BPFやレンズ、ひさしを付けるとかな工夫が必要。

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シューティングレンジ・オンライン
やってみた。
類似ソフトはいくつかあるかと思う。

印刷したターゲットを認識し、着弾であるレーザーの輝点を判別する。



部屋が明るいためか、カメラのキャリブレーションなどがシビアだった。
カメラの距離もポイントだとは思う。

結果、レーザーユニットが大きく左下にズレてる感じだった。
3点支持且つ、みょうな反発物質が挟まっていて、
なので、調整がよくわからない感じ。

写真は、目分量の着弾修正で真ん中に当てている。
2〜3m程度では、結構簡単に当たるが、距離をとって、サイトを使わないで撃つのは面白くないだろう。

少しずつやっていければいいかな？


当たっても反応が出ない場合、
ビデオカメラのシャッター間隔で輝点が撮影されないことに起因すると思われる。


こればかしは、スローシャッターのできるカメラじゃないと…、、
そのスローシャッターを30Fpsとかで採取してPCに転送する感じのモノ。
ローリングシャッターということかな？？？？

絞りやゲインだけで、シャッタ時間も変わらずだと、
コマとコマの間が空いてるので、、
これは、カメラを選ぶ感じ。
スマホではうまく行くので。。

Webカメラじゃナカナカ無いかも。
USBカメラで、スローシャッターの効くモノや、一眼レフなどをUSBでつなぐ手段で使えるかも知れない。
無難なのは、タブレット端末と三脚スタンドかな？ズームするか？？




的に近くにタブをおいて、
HDMIアダプタか、アンドロイドTV、PCに画像飛ばして、確認が良いかも？
前に書いたけど、LDモジュールモジュールが軸回転できるのなら、左右のずれがなくなるように回して、上下はサイトでどうにかするのが望ましいかも知れない。


ターゲットが暗くないと高速シャッターになるようなので、ソコも注意。
また逆光などにも強い端末が良いかなー？と。
また、太陽などで、明るすぎると、レーザーによる輝点が埋もれて読めなくなると思う。



追記＞

このシューティングゲームの画面がカクカクなので、ゲーム設定で640x480まで画質を落とすと、
うまく行きました。ブラウザの問題か、USBの能力かPCの能力かどちらかですね。。
OSの設定ではFullHDでも流れるようなのですが、、
CPUも重くないし、、
どうやら、プアPCのCPUも問題でしたが、USB端子の接触も問題でした。接点復活剤でマシになりました。1024x768でもOKなようです。
標的の近くにカメラを置けば細かい判定ができます。が、そうすると、複数のターゲットは難しくなりますですね。。
上がダットサイト、下がオープンなアイアンサイト。



OSのカメラ設定で露出をある程度落とさないと、紙は白なので、
判定できないことがあるようです。
まあ、α版らしいので、そのうち自動で行くかも。

あと、発光時間内の銃のブレやシャッター時間が結構複雑にしてます。
あまりぶれてると、反応しないようですね。
トリガーが硬いと結構ぶれますから。


240204
画質で評判が良く大手の、ロジクールのC920nというのにした。ガラスレンズで、内部乱反射などの迷光も少なそう。
暗めの場所となるので、ノイズなどが影響しないよう、なるべく明るいレンズの方が、ノイズに強そう。
シューティングレンジの解像度を640x480にて
ロジのソフトウェアでソフトウェアで最大ズーム、ピントを固定。
あとは、暗いときのフレームレートを落とす処理をOFF、自動露出をOFFにし、ゲイン低くした。
これで、ある程度良くなったけれど、やっぱり明るすぎるのも暗すぎるのもダメっぽい。パラメタが多いので難しいところがある。
なるべく、外からの光が的に影響しない環境が良いかと思う。


送られた製品が間違っててカメラはC922というちょっと古めだった。基本は似てるが、ガラスレンズかどうかとか進化はどうか？
ということで返品手続き。

とにかく、明るくて迷光の少なく、とかあるといい。そして部屋(ターゲット)は明るすぎないように調整。
とはいえ、あまり部屋の照明が暗いとレーザーの赤が散乱し、判定した着弾点の誤差が大きくなる。

で、以前のカメラに戻る。古めで桜チェッカーではあまり良い評価では無い過去のモノであるが、思ったほど悪くないと思う。
これを、モニターアームで近くに寄せた。

ここまで寄れば、逆光などにも強いと思う。

これでも、昼間の明るさでは反応しない？
ターゲットのカメラ画像をよく見ていると、ほとんど光らないし、たとえ、光ってるフレームがあっても反応してない。
それはシャッタースピードが速くて、反応しないのだと思う。
そこで、カメラにNDフィルター(ニュートラルデンシティーフィルター)のND100を入れてみた。つまり、光量が1/100になる。
ターゲット全般に渡って反応するようになった。もうちょっと明るかったら、ND500とか必要かも。まあ、いくつかそろえて重ねて使うと良いかも。
カメラに絞りがあればいいのだけどね。
ただし、明るすぎたらレーザーが埋もれるので、そこはターゲットに日よけが必要だ。

主に中華には可変NDフィルターがある。色合いは難ありかもで高品位の写真には向かないけど、こういう使い方ならOKかと。

可変型は、偏光フィルターの重ね合わせなので、液晶を用いたシャッターやゲイン調整などの機能があれば、向かないカメラもあるかも。

明るめの蛍光灯下でも、ND100を使うと着弾表示の精度が上がるようで、有用である。
暗めのところでは、レーザーの輝点が明るすぎてにじんでしまうのか、コントラストや彩度を落としてもなかなか精度が満足いくモノにはならない。

フォトDiのバイアスを超えてるターゲットのセンサーもNDフィルターで落としてやると行けそうである。
そのタイプは、微弱な変化が読めると思うので、もしかしたら、直射日光でも検知できるかも知れない。

240213
カメラ用偏光フィルターは径がちっちゃくても結構な値段がする。中華や中古でもそれなりの値段だ。
しかも、カメラによって最適なモノも違うだろうから、
そこで、100均のサングラスも良いかもしれない。度が強ければ、ND100近くあるかもだし、二枚重ね位は行けるだろう。
多少小さいモノならグラデーションのかかったサングラスの方が調整しやすいかも。

ただ、NDフィルターの方が圧倒的に逆光に強い。
多分、反射防止コート等の性能であると思う。

他の方法は、下に書いてあるよう、発光側のコンデンサーの容量を大きくすることで、発光時間を長くするのも手ではある。



センサー式には、
誘電体多層膜BPFもあると良いけど。
と、思ったらアリエクであった！！、長いこと待ち望んでいたモノ大量生産廉価のなせる技。ポピュラーな波長なので、出来たのだろう。

送料とのバランスにて、キャンセルして8個に増量した。下のはカートに入れたけど、中心波長が少しズレてる成績だったのもあり削除した。
ただ、半値幅は50nmと広め。40nmのもあったけど大して変わらない上に割高だった。LD波長帯域の変化なども考え、段階的に見ていこうと思う。
まあ、シグマ光機とかには半値幅一桁のもオーダーメイドであったと思うが、、半導体LDは中心波長が若干不安定なので、このくらい幅があった方が良いだろう。











＞＞マルイのG17Gen5MOSとフィンガーアクションブローバックなG17の改良

東京マルイのGLOCK17Gen5MOSのリコイルの強さは、多分スライド先端の金属の重りだと思う。
これは、軽いスライドに付けてるという特徴がある。
つまりロアインナーフレームに(後述のものを挟んで)ぶつかるの部分ががこの重りなので、スライドに負担がかからないからという感じ。
加えてリコイルSP後方にゴムが挟まってあって、ある程度シャープでも、過剰に鋭い衝撃は緩和する機構かと。

ガスガンは、リコイルをスライドで行ってるため。実銃よりも激しい動きをしてる可能性もあり得るかと。
よって、スライドに搭載するダットサイトの耐衝撃性は結構必要かな？とも思う。

昔買ったM4RISは、TNバレル、チャンバーには電気なまず等入れていたが、コレを上回る精度みたい。なまこを入れたL96AWSもあるけどこれも超えるかも？
固定銃身のエアソフトガンだったら、長物と短銃では追求しても、さほど変わらないのかも。
でもG17はガスなのに高レベルなのはとても驚き。
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＞＞フィンガーアクションブローバックな奴



とにかくトリガーが重いが、トラブルとして、トリガースプリングが折れやすいとのこと。
なので、弱めた方が良いだろうと判断。

そこで、まず、リコイルスプリングは、当初は弱い方がはまっている。
それを、53mm程度に切り詰めた。多分55mm程度の方が良かったのであとで伸ばしたりSPの角付近を折り曲げて全長を長くした。＜このバネは余裕があるのでへたらないがトリガースプリングは疲労するレベルなのでこの調整ができない。
(あまり短く切って伸ばすと初期圧は低いが、バネのレートが上がってしまうのもある。)

次にトリガースプリング、これも三種類あるが、最初にはまってるのを使う。
(ピッチの細かい弱いのは切らなくってもフルストローク行かない仕様であるので除外。)
これを31.5mm程度にしてみたらうまくいったが。これも若干角を曲げて長くして33mm程度に延長した。長さに対して結構シビアなので、注意。あと引っ張って伸ばすのもあまり良くないと思う。30mmにしてもOKだったけど1�oでかなり変わるので注意。
微妙なので、カート入れて下を向いて撃っても、ちゃんとフルストローク行くようにしておくと良いとは思う。。
まあ、最低限ちょっと下向き程度でフルストローク行くように。

あと、BLKの空振りは良くないらしいので、ポートが完全閉鎖するようスライドやショートリコイル機構も良く潤滑しておく。
トリガーが引っかかる部分の一番極圧加重がかかる部分は、GRPタックグリスを使ったが、ベルハンマーとかも良いかも。
以上でトリガーは結構軽くは出来る。

不調になったり、壊れたりする前に行うと良いともう。
仕様は今後変わるかも知れないので、慎重に。

特に、トリガーアッセンブリの極圧部分が摩耗すると、
前方のフラップがSWを押し上げて、トリガが切れブローバックのにラグが起こるようである。

トリガースプリングを切りすぎてしまったり、後でヘタってきて旨く動作しない場合。
トリガースプリングにプラ板などスペーサーをはめると良いかも。

切ったばねの端は、数日かけて使っていくうちに少し曲がるようなので、ソコを計算に入れた方が良いようである。
トリガースプリングを切りすぎた場合は、初期圧を上げるためプラバンなどの板を挟めばイケるかも。

ベルハンマーはかなりトリガーを軽くする。
類似品はAZの超極圧などあるようだ。
だけど、100発も撃たないぐらいで油の潤滑が切れてくる。
グリスタイプが良いんだけど。。

AZだとCKM-002が液体で高性能。CKG-002がグリスタイプ。


あと、トリガーとその軸の間の潤滑も気をつけないと、
トリガーにちょっとガタが来る気がする。


あと、トリガースプリング、端っこの角を立てても時間が経つと寝るようです。なので1�oちょい〜2mm余裕をもって切断した方が良いです。
自分の場合は、3mmねじのナットを挟んだけど、
挟んで組み込むまでにバネごと外れてぶっ飛びやすいので注意。
(接着するか、袋の中でやった方が良い。)

ところで、一回一回撃ってはスライドストップを解除してたら、引っかかりが削れて、ストップしなくなった。
マルイのG17のように、金属かなにかで裏打ちとか？

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レーザーの調整だけど、
モジュールの先端部ねじにゴムが挟んでアル。
それがわかったら、シューティングレンジオンラインで着弾点とアイアンサイトと合わすことができた。

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240228
レーザー光用のBPFが届いたので可視光対応の大面積PINフォトDi(ピークは960nm)なS6775に設置する
半値幅は50nm、誘電体多層膜と思われる


ガラスは裏表があるので、コート面を接着面にする。接着剤はSUソフトのクリアー。(はみ出しをちぎろうと引っ張ると接着面まで剥離に及ぶ事もある。)
Gクリアーも使えるかもだけど。
フィルターは6mm角なのでぴったりである。


フォトDiのセンターに少し垂らし、フィルターを載せ押しつける。
あまり強くやると、弾力やゆがみから気泡が入る。＜入っても良いだろうけど、後に述べる遮光塗料が入ると不味い。

あとは、完全硬化後、クラフトナイフなどではみ出た接着剤を落とす。
受光面にフィルターとの隙間からの光が漏れ混まないように周りに「遮光塗料」を塗る。
「モデルカステン オリジナルカラーシリーズ 電飾用 遮光ブラックPRO 50ml 模型用塗料 C-23」



(プライマーが無いと剥がれやすい。)


透過しないモノは反射するようなので、
画像解析には、これをハーフミラー的に扱って、当たった点を判定も出来そう。


自作簡易、高速パルス光受光器の方は、逆バイアス回路に47mHを繋いだ。つまり、素早い信号は逃がさないという考え。




ユニットの光軸のズレが修正しきれずでかいのでゼロインできそうにないので、ダットサイトに切り替えた。

240301−PM1：20
センサーを直射日光下に設置するような非常識な過酷さの状況でテスト、反応するがLEDが見にくかったので、音とか、別の表現が良いかも。
また、陰の動き具合で誤作動もあるみたい。

ビニテを磨りガラス的なもうちょっと透過効率の良い拡散フィルターにして、センサー自体には直射日光への日差し除けを付ければ。
逆バイアスな電圧の上昇や、もっと信号をしっかり周波数フィルターなどで使えば良いと思う。

応急的にはNDフィルターも可能だけど、レーザーも弱まるので、応急的手段となる。
650nmBPFの二枚重ねはどうなるかな？


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240308
直射日光下でのさらなる試験
シンプルな微分回路での試験。

フォトDiへの逆バイアスを抵抗を下げないと触ったりしたときのノイズで誤作動連発。
(ちゃんとシールドケースに入れてれば問題なしかも、それにレーザーに信号を乗せればOKかと)
逆バイアス抵抗3KΩ程度がだとうかな。




すべてを取っ払って直射でチェック。これでも動作する。


これは、レーザーに信号をのせれば、かなり期待も高まるところだ。

予想されるのは、日差しの強い6月中旬？の直射だけどそこまで過酷にする必要があるのか不明。。


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240313

レーザー光線銃の受光テストとその後の予定。

受光回路を弄った。
3段微分と、増幅率の拡大だ。あり合わせで、設定上20万倍まで出来るが、オープンループゲインがそこまで無いので。
まあ、OP07一石では限度がアル。低速だし。でも、レーザーだし簡易微分回路を無理に回路の高級化する必要もなさそう。

初段OP07の入力手前の330KΩは100KΩへ変更している。

24/03/10：PM12：15
「センサー自体」に直射日光を当てながら、一応、透過と分散のバランスの良さそうな「トレーシングペーパー」にレーザーを当てる。

トレペが包んでたら誤作動は無いだろうと言うことで、あり得ないほどの悪条件のテストでアル。

銃先端からセンサーまで約11mちょい。普通に反応する。数十mなら、大きく広がらないので、反応すると思う。
数100m〜1Km以上ならレーザービームの「コリメーター」次第だと思う。
6Vからの逆バイアス電圧は十分のようだ。抵抗は約1.5KΩである。47mHがある。

微分は3段階だが直射を、手で素早くチョッピングすると反応する感じ。
加えて、PWM調光LEDライトは、モノによっては近づけると反応する。
これらは、連続光なので650nmを含んでるので、、
もっと鋭いHPF(微分回路)である程度除去可能かとは思うけど。
あと、赤外リモコンは1m行かない。これは、650nmが弱いのと、OP07一石だけでの増幅率に限界がアル。

コレらへの対処には、レーザーの高周波発振と電気信号系のBPFを必要とする。

簡単には、リモコン受光ユニット用ICを探して、その周波数でLDを発振してやる。
たいした増幅では無いなら、RFアンプと455KHzや10.7MHzのIF周波数フィルターで、そのまま。
重度だと、60MHz変調のパルス発振レーザーを受光で、FCZコイルなどを使った多段AMPにMIX回路を付けてIF周波数に落とし検波。シグナルレベルを読む感じ。
レーザーの60MHz発光回路は既に出来てるが、受光側は、AGC回路は設けず、検波して、レベル検知すれば良いかな？
Mix回路やIFフィルターもめんどいし。逆にIFフィルターの周波数で発振させる方法もあるけど芸が無いし、コイル等も面倒。
チップな、FET、ICはアレなので、よほどのことが無ければ、DIPスケールの基準で行こうと思います。

レーザーはサバゲ的仕様には向かず、的当てに良い感じでアル。

レーザーのコリメーターのレンズもアリエクに注文してみた。
300mm、75mm、50mmレンズでアル。

そういえば、巷の5VのLDモジュール、一般中国製品では、アルカリボタン電池4個の6V駆動が多いようで。
多分、6Vで適正に使えるように、抵抗追加とかはないので、それに耐えられる丈夫さがあるのかな？

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追記＞＞
10Ωを外し、そこに82Ωと0.1μFのディスク型単層セラコンの並列に交換。
故に、4段の微分にした。

これでゲインを再度調整したら、
直射日光を手で速くチョッピングしてもほぼ反応無しになった。

リモコン光やレーザー光線銃では、逆に感度が少し上がったようである。

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240314
レンズが来た。

75mmは、ミスで「-75mm」で凹面だった。
が、考えてみれば、コレのほうがコンパクトに組めるかも。


で、コンパクトに出来るのだろうけどすでに作ってた鏡筒はでかい。。
対物レンズ的な部分の内径40mmの鏡筒に付けるには、外形50mmのレンズは大きいなーとか。
サイズは融通効くショップではなかったので、、
（前はケンコーのf=330mmのでぴったりなのを使ってたが、仮固定状態だったテープが劣化でレンズが外れてて紛失状態。
モノコートとか形状、精度はあるけど値段が何十倍も違うので、、）
レーザーの広がりを考えると、対物レンズ径は3�p位でもいい感じ。

チェック用回路。
連続光とワンショットパルスが出せるモノ。
5V用レーザーモジュールに、アルカリ4本の6Vを加えるに、LD自体は2Vとして、モジュール側の内蔵の91Ωに継ぎ足しの33Ωが必要とみて、

10KΩは静電気からの保護。
ワンショットは、タイマーなど必要としない、1μFに電荷をためて、受け渡す簡易型。

立ち上がり判定が理想的だが、簡易受光回路は微分してその信号レベルを見てる。

テストしたが、正常に動作する。

240315
光は、G17なヤツより発光時間は短いので、目には光が弱く見える。
そこで、センサーを直射日光に当ててやってみたところ、逆に結構強めに出る。
コンデンサーの種類や、LDのパワーが違うのかもしてない。
どちらにしろ、良好な結果だった。

ちなみに、電池つなげて連続発光させれば、5mWクラスの強い発光を示す。まあ、5mWのモジュールだろうから。

「クローズアップ＋3」とはケンコー製品のNO.3に当たるハズ。
たしか、33cmを∞で合わせる設定だったと思うので、、F=330mmと思われる。⇒(1/f1)＋(1/f2)＝1/f
これで、鏡筒に合うと思われる、40.5mmのをマルミと言うメーカーので836円程度で見つけた。
コレを付ける予定。

あと、一応、焦点距離の調整ネジ穴を延長の可能性アリのため、800円のφ3mmエンドミルも注文。


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240316

発光の光強度を見た。

C=1μF

ちょっとギザギザだった。そして逆バイアスはかけてない。


マイクロSWの問題かも？穴を開けて接点復活剤を入れて、


今度は60MHzに使ってた受光のヤツで試す。＜逆バイアス9V
激しい上下動は、受光信号が逃げないように組んだもののL成分だと思うので無視すべきかもだが、
ギザギザなイメージがある。


コンデンサーにためてLDモジュールに受け渡すより、昔書いたように「通す」やり方の方が安定するかな？
それと、もうちょっと発光時間は長くても良いかも。

今後の課題でアル。

原因が少し判明。
Cを一桁上げ10μFにした。だが発光がそんなに良くない。
LED発光領域が多いようで、
レーザー領域で安定して出すには、
更に大きくしないとイカンということらしい。

更に47倍の470μFに容量を上げたら、明るくなって出力あがったけど、
キレが弱い。
もちろん前回のG17の信号は、スプリングによるメカニカルなたたき込みで入り切りしてる部分もあるし、
入力光強度のレベルオーバーしてるようだろうし。なにより6V駆動っぽい。


今回のは、白いものに当てて反射光を測定している。
その違いだろう。まあ、微分信号には、立ち上がりが鋭ければ良いわけだし。。光量が上がるときだけ読めば良い。

直に入れると、、


60MHzはおろか、DVDの変調のように380MHzとかでも発振できる立ち上がりがあるが
それは、LED発振領域でレーザ発振手前で待機してるのである。

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追記＞＞
GLOCK17のレーザー光を白いモノの反射光にて測定し直してみた。＜逆バイアス9V



やっぱ案の定この通りだった、前の測定はレベルオーバーだったのだ。


ついでにオシロ入力のC大きかったので、それでなまってるとこもあったようだ。つまり、ターミネーターなどの負荷抵抗はつけていない。
よって、オシロの寄生容量で積分されてる模様で、実際の受光回路に対しては立ち上がりはもっと早い可能性は十分にある。



シューティングレンジオンラインなどのような、
カメラを使って判定する場合、そのシャッタースピードが速すぎて判定されないエラーが出る場合、
ココのコンデンサーを大きくするのも手かも知れない。
フレームレートが1/60のカメラを選んで、それに合わせるのが妥当に思う。



でもって、
逆バイアスをかけ、ターミネーターを繋ぎ、白い標的に反射させて銃に入れたまま撃ってみた。＜つまりメカニカルで電源が切れる。



高周波パルスを含んでいた。

拡大


ということであるが、
電池を入れてても放電は、自己放電以外、回路の放電の問題ないようなので、
スイッチは主電源でアリ、それを繋いだ「瞬間」しばらく発振が続く機構になっているようだ。

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レーザー光線銃集光用コリメーターの制作。

まずは、短縮方面に出来るようにして、組んでは、みる。


ちょうど、30mで収束する距離を探ったら、330mm-75mm⇒255mm程度になったので、←330＞75での近似的
調整用の溝を、フライス盤でかなり延長。


で、600m程度の距離にて収束近くを探ると、

こんな位置になった。

距離が離れると光点な輝点が小さすぎて見えない。
なので、スコープが付いている。

アバウトに収束させてるので、光点の径は10cm位あるかもしれない。
対物レンズへの光は径1.5cm程度なので、もっと径の小さい対物レンズも使えるが、なかなかそういうのは無い。

特注だととんでもない値段になる。


以前のように、1200mでの輝点を15cm以下にはしたい。
凹面レンズをF=-5cm程度にしたら、もっとちっちゃくなるのだろうか？(2つ重ねればその程度行くと思うけど。)


可逆な考えが成立するので、
オペラグラスを逆から遡ったような形式に思う。


比較正確に計ったら、560m先で、輝点は4〜6cmのコリメートになってるようである。

今回はハードフォードの古いレーザーサイトを使ったが、
いつか、5Vモジュールを付けて、変調信号を送って様子を見てみたい。




発光側は主に3種類。
・赤外線リモコンの規格38KHz⇒幅600μSec
・ワンショットパルスの微分信号
・60MHzパルス⇒1μSecオーダーの幅
加えて、
・455KHzや10.7MHzなどのIF周波数、フィルター系をそのまま使う。


38KHzの発振回路も変調率を上げるには、ある程度LED発光をさせた上で信号を送る必要がありそう。



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24/03/18

ソニーの「CX20106A」は、冒頭で使っている昔(35年くらい前)使ってた赤外リモコンモジュールのICで、
なんと、今もロングランで売られてるそうなので、予算が出来たら注文するコトにした。

とはいえ、
古いICの扱いで、ゲインも今の最高のと比べたら、レンズ無しにして、
ゲインは80dBで、おそらく15〜25dB低い値だと思う。BPFのQ値も低いと思われる。

ただ、この手の回路でのPPM信号に扱われるパルス幅は、600μSecパルスで同期という規格があるが、別に短めでも良いみたいだ。
(極端言ったら、ストロボで誤作動起こす。)
なら、半分の300μSec程度にしてみたいと思う。実弾だと1m進むかというか感じ？

なので、モジュールを使い、出来ればバイアスを006Pなど、別電源で高めに設定しようと思う。バイアス側には47mHのインダクタと1KΩ程度の抵抗を入れる。
1番ピンが入力を兼ねてるらしいから、Cで切って、別に加えれば良いと思う。
TTLレベルな5V(4.5〜5.5V)専用ICなので、ここは78L05などレギュレーターを使って555に送って、判定用のブザーやLEDに繋ぐ。



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光軸のセンター出しの方法だが、
レーザーサイトをレールに当てて、軸を回し、その中心が、レールの延長、即ちバレルの延長線となる。。
これに、ダットサイトを合わせる。
エアガンなどだと、ゼロイン前に、弾の飛びが正常か？という指標にもなる。

センター出しが出来ない小型一体モジュールの場合、軸方向に回して、一番下に来るようにすると自然かも知れない。
弾は上には飛ばないので、スコープ類も上にはずらすことがあまり出来ないようになっているし、、



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UVレジンで凹面レンズに接着しようとLDモジュールモジュールを押しつけてたとき、筐体にガタがあるので気がついたのだけど、
この安いLDモジュール、実は筐体の前半分が、フォーカスリングになっていた。そのネジのガタ。
つまり、
フォーカスを大きくずらせば、凹面鏡無しに対物レンズを使ってコリメートさせることが可能かも知れない。
方向は、焦点を短くする方向が望ましいが、どこまで行けるか？

だけど、くっついてしまったので、そのまま使用中。。

とはいえ、ガタがある訳なので、焦点を決めたら、テープかネジ止め剤で固定した方が良いかと思う。
筒の中で広がりすぎたり、筒の中で偏って光が欠けてしまうと、無駄になるので、光軸合わせは重要だけど、今の状態では、そう簡単にもいっていない。
とりあえず、レンズでは無く、タダのガラス板(懐中電灯補修用とか有る)を使うと便利かな？とは思う。

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で、夜、560m先に合わせてみたが、点はかなり小さくなる。けど、ハードフォードのレーザーサイトを使ったときよりも、ちょっと暗いような気もする。
対物レンズへの光の欠けや、点の大きさにもよるので一概には判断できないが、、

400m程度だと、蛍光灯の部屋の壁よりは結構明るいことが分かる。
700mでもチェックした。スコープでも輝点は、十分に分かる。

木の板に1/4インチのナットを打ち込み、三脚に固定できるようにした。




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追記＞
上でレールとスコープやサイトの光軸の平行化を示したけど、
バレルがレールの平行か？という問題があるので、、
詳しくは、次回にするけど、バレルと平行にしたいところではある。
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東京マルイの電動ガンM4系等の精度への影響を調べてみる。

前回、LDモジュールとマウントしてるレールの軸を合わせる方法を考え、課題が生まれた。
バレルとレールの関係の問題だ。

240319
M4RISをほぼ無風でチェック。
ダットサイトを基準に見てみる。
距離は18m
サイトをハンドガード搭載⇒左に10cmくらい着弾がずれる。(ダットサイトのレティクルも右に多少ズレてるかもだが。)
アッパーフレーム後端に搭載⇒持ち方に寄るが、右に15cmほどズレる。

でもって、分かったのが、ガタ以外のことである。
ガタは無いが、バレルとハンドガードのレールもズレてることが判明。構造的にも一致はなかなか困難。
バレルが途中で途切れてなければ、ハンドガードとそれほどズレない構造にも出来たかもと思うけど、、

アッパーフレームのレールは、バレルに傾きに多少追従(連動)されるよう出来ているが、固定はがっちりではないので、これほどだと無理のようだ。
簡単に言えば、
実銃はアッパーフレーム(レシーバー)側がバレルの方向に近いが、エアソフトガンは、ハンドガード側にずれが寄ってる傾向がある。
もちろん、メタルフレームで、フローティングマウントバレルなら違ってくる。

ちなみに弾は、結構精度良く出てるようでばらつきはあまり感じられない。

バレルとレールはズレてるなら並行に矯正すべきなのだろうけど、
エアソフトガンではギミックを組み込んだりで、ずれが激しいモノもあるようだ。
あとは前述したような問題は実銃でもあるにはある。

簡易的には、ハンドガードの方はガタの影響はないので、おそらく取り付けが平行では無いという問題だけである。
単に平行にしたいなら、ハンドガードに溝をつくって、バレルにはめれば良いんだけど、
M4RISの場合、電源関係のブツがはいってるので、問題を難しくしてる。
しかし、ハンドガード取り付け部ネジを緩めて弄って正常にさせるのは簡単じゃないので、サイトの側を着弾点にゼロインさせる一致させる方法でやるしか無いと思う。

ただ、ハンドガードだと前過ぎるので、ややハイマウントで後ろに延長できたらエアガンとしても扱いやすいかも。
フローティングマウントでも無く、弾の降下も多いし、ハイドラマウントと言うヤツの逆発想が使いやすそうだけど、、つまりハンドガード側に付ける。
ハイマウントは、メカニカルオフセットという問題があるが、エアソフトガンはその極みではあるけど、斜めにマウントすれば、弾の降下から逆に視認性は良くなるかも？？

「パトリオット＋」でも握り混むと少し右にズレるのは有ると感じてる。ただ、「パトリオットHC」よりかなり精度が良いらしい。
こういうのを考慮しなければ、パトリオット＋はノーマルで30mヘッドショットが可能なレベルのグルーピングらしい。

まあ、キッチリ組まれたエアソフトガンをいじり回すとプラの歪み、削れからガタがふえるなどもある。
それを嫌って、あまり中を開けたくなかったと言うことである。

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鏡筒内部は、望遠鏡と同じ感覚で、
軸を合わせて、絞りみたいなモノを付け、黒く塗った方が良いだろう。理想的には。

受光部には、レンズもあった方が良いかもしれないが、
サバゲ系とかでは指向性などイロイロ難しい都合も。

CX20106Aは多分、中華ライセンス品が多量に出回っているようである。

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HOPじゃなくても実銃で斜めに構えること。
なんだか流行ってるので、、イロモノかも？　
実銃でも縦に構えるのが以前の鉄則であるが、
CQBなど近接戦闘では精度が要求されないため許容されているようだ。
CARシステム。
でもって、斜めに構えると、部品の位置が微妙にずれて再現性が下がると言うこととかが懸念される。実際問題銃にはガタが多い。
腕を大きく曲げたままでは、リコイルを押さえ込むには技術と力が必要になるかと思う予想。

で今の問題。
長物銃のハンドガードを強い力でホールドすると、首周りが歪み、
照準と弾道がズレる。
実銃でもあること。


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240322
逆バイアスは、006P9Vと高いが、直射日光下では微分型で1KΩちょいの低さが必要になってたので、1KΩとした。
それに直列に47mHを接続。＜コイルはかなりノイズを拾いやすかったので、シールドが条件に。
10KΩVRは省いた。

CX20106Aモジュールは、IC規定の部品がくっついて鉄のシールドケースに入っているだけである。
これで、555を動かし、LEDとブザーを鳴らす。
フィルターを付けない小型のPinフォトダイオードを付けて、リモコンを動作させると、向きなど関係なく反応するほどの感度であった。


で、650nmのBPFを付けた大面積のPinフォトダイオードを設置。
こんな感じ。


これで、中心が650nm程度のLEDの38KHzの発振回路だと、
これも、光が当たっているとは思えない明るさの部分でも反応をする。
発振回路は一応、6V駆動だから(9VもOK)、レーザーは、単純に今のユニットを接続できる。

レーザーだと、数キロでも、投射した光がスコープで観測できるので、つまり数Kmは飛ぶことになる。
こうなると、迷光や反射光からの問題の方が気がかりかも知れない。

超低反射な塗料も購入してはいる。

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追加の負荷試験として、センサーであるフォトダイオードに直射日光を当てると誤作動が多いのが分かった。
回路はほぼシールドしてないので、ノイズの多い部屋でも誤作動を起こす。
まあ、それ故、モトは鉄の箱に入れてあったモノなのだから。

誤作動が増すそのメカニズムは、おそらく日光によってフォトDiのインピーダンスが下がることである。
それによって、コイルなどへの電磁誘導の影響が表面化しやすいのだと思う。

ここで、コイルのインピーダンス。
f=38KHzで、L=47mHだと、
Z=2πfL=11.22KΩ程度となる。
信号の漏れ止めとしては十分に作用していると思う。
ただ、使っているのは、太いアキシャルリードのマイクロインダクターなので、
シールドもないし、ノイズは誘導しやすいようには思う。

タンク型(ラジアル)タイプのフェライトでシールドされたモノでは変わるかも知れない。が、すぐには手に入らない。
それで結果が改善されないなら、回路ごとシールドボックス(ケース)に入れる必要性がある。38KHzだとやはり、アルミよりは鉄が良い。
あと、9Vなので、1KΩはちょっとフォトダイオードにとって低すぎ負担になるかも知れない、1.5KΩ程度が良いかも。ただインダクタの巻き線抵抗300Ω程度有る。

使っている何処かの回路から採取するかな？
100mH(104)程度のが欲しい。ただ秋月にある太陽誘電の100mHを見ると、自己共振周波数が0.085MHzという際どい値…、、

ということで、まずは妥協してアルミケースからチェックかな？
Lの値を大きくするなら500mHや1000mHだが、あまり多くはないし、シールドされてて自己共振が問題ないモノが得られるか？である。

大きめの鉄ケースと、窓は鉄の網があれば、これ以上は無いけど、単価が高くなって現実的では無い。
バランスの良い落とし所を探してる感じ。

感度的には十分すぎるが、あとは、一応、60MHzの回路も進めていこうとは思っている。

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簡易的に、
回路をポリ袋で包んで、「アルミケース」に入れ、蓋と筐体の隙間からセンサーに太陽光の直射を入れて、誤作動が無くなることを確認。
隙間をかなり狭めないといけないことは有りましたが、、
その直射の状態で、赤外LEDのリモコンに反応することも確認しました。
シールドが面倒だけど、OKという目星は付いた感じ。





240326
アルミケースに入れてみた。


誤作動はまだ多いというか増えた気がする。

回路改変のため、一部鉄シールドを剥がした。
そもそも、アルミケースではシールド性が低いこともあるだろう。

原因はコイルがあった。コレを外した。抵抗は1.5〜2.2KHzΩにしたら良いかも。
あと電源の平滑化。そしてブザーがノイズ源になっていたので、ブザーの電源入力にもコンデンサーをいれた。
誤作動が減ったが、まだ、電磁波など別ルートがあるかも知れない。
555に関しても、素早くON/OFFするので、刺激にはなるかも知れない。





光の問題に関しては、遮光塗料が結構剥がれやすく、マスキングテープを付けただけで一気に剥がれるので、エナメル塗料とか、プライマーを試してみる必要性がある。
外乱光への判断に対してはこの剥離対策が先決だなーと、
接着剤部分の塗料の剥がれも考えないと。。

現時点、感度が高すぎて、懐中電灯の電源ON/OFFでもBPFを励起するのか作動する。もちろんLDでもである。
遮光で減らすのも必要。

そもそも、フォトダイオードが大面積なので、光にも敏感だけど、これは、S/N比にも関わるので、そのままにするか、面積を下げるとしても多少という感じ。

レーザーでは数Km飛ぶのは余裕であると思うので、誤作動を減らすのが課題である。





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追記＞
遮光は、窓が良いかなー、、と思った。
アルミ箔や遮光テープ等を張り付けるなど。
4〜5mm角程度の穴をあけるのがネックかな？
穴あけは結構繊細だとは思う。

ドリル穴とかワッシャーとかなら。
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240327

遮光はとりあえず、ワッシャーにて、



実用上に問題が懸念されるレベルで感度が低すぎることに気がつく。
多分、微分回路の時定数やZだ。

で、また、追加回路の設定を解除しながら直射日光でチェックする。

・直射日光と逆バイアスのコイルがなぜか相性が悪い。⇒謎⇒単に感度上昇とケースへのノイズ侵入の関係かな？それとも、そのノイズをコイルが誘導したりする？、コイルとC成分で共振とか？
・直射日光は、手で素早くチョッピングしても反応してしまう。⇒HPFを追加したい。⇒微分回路はFc=15KHzに設定したつもりだったが、IC側の入力Z成分が不明なので(多分Cでデカップリングされている。)
LCRメーターで、10KHz、100KHzでのIC入力のZ位は見られるかも知れない。
・ブザーのノイズが有る？逆バイアスへ回り込んでる？

あとは、発光側のパルスもとても綺麗とは言えないので、改良すればすこし検知能力が上がるかもしれない。

なので有望なのであるが、、
発光がのろく見える理由に、入力にロード抵抗(ターミネーター)をつけ忘れていたのもある。つまり、オシロの入力の寄生容量などの影響も受けてた。
発信側は、一応、コレクタエミッタ間に1KΩを入れて軽く光らせている。

とりあえず、100KΩを外して、Cをとっかえひっかえして、0.001μF程度で、直射日光のチョッピングに反応しづらく、感度もそれほど落ちないところになった。
あとは、発光側かな？今の状態でも、かなりいけるが、パルスを綺麗にしたら、伸びそうではある。

ほかには、LDモジュール出力の大きなモノで、
「仕様:赤-100mw @ 650nm、 Φ11.93x15.2mm、動作電圧: 2.5v、動作電流: 130mA」
というのも比較的安いので持っているが、安全規制の問題で、瞬間的に光らせるコトと、ビームをある程度太くすることかな。

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レーザー光線銃、受光ユニットのトラブル⇒回避

240327-02
太陽の強烈な光を浴びせながらチェックしてたのだけど、
途中から、いきなり、ブザーが鳴りっぱなしになった。

灼熱な太陽の熱か、光の強さによる過電流でフォトダイオードの劣化かも？と思って外しても鳴り止まない。
数時間イロイロやって最終的に見つけたのは、逆バイアスを入力から外すことだった。

じゃあそこからノイズがあるのか？と思うと、既にいくつも電源安定対策をしているし、、

とりあえず、555を変えてみる⇒変わらない。レギュレーターの電圧をオシロを含めて見る。異常なし。

モジュールのCが古いと思い、全交換しても変化無し。
CX20106Aの問題とも思えず、、

入力をショートさせると最も静かにはなる。
Cが有るから電荷を逃がした方が良いと思い、100KΩを戻し、取り付ける。
が、変化無し。

全く、異常な事態に思える。

CX20106AはICソケットにして、別のを購入、交換が良いかな？

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逆バイアスにノイズ混入は、
レギュレターICが不安定に電気を食ってると判断。
抵抗を1KΩ⇒2KΩにして、
電池からのリード線と、レギュレーター、逆バイアスの分岐点に、容量の大きなコンデンサーでなんとか安定方向に変化して来たけど、
多分、入力はものすごく繊細だし、ノイズは取り切れて無いのかなー、、
インダクタも有効にして、夕方なので、強力懐中電灯で確認中。…やっぱ2KΩはちょいきついみたい。弱い光の感度が変わる。
とりあえずの問題はなさそうだけど、2KΩとコイルが悪さしないかは日に当ててみないと〜。

電池からのリード線は馬鹿にならない抵抗値なのか？
高周波用低ESRの0.1μFより、100μFな大容量の電解の方が効いたのは、消費電流のカットオフ周波数の関係だろう。
あとは、非常に感度が高い部分に供給してるトコ。

しかし、なぜにイキナリこうなったのか不明、、レギュレターが半死状態とか？？
レギュレーターは、NFBがかかってるので、容量性の大きい負荷は制限があったりするのですが、そこは多めに設定したりイロイロ変えても変化無しで、
その手前で問題が起きていたとは〜、、


240329:追記＞
太陽光直射にて、逆バイアス回路にインダクタを用いても問題なさそうな結果を得ました。
しかし、手で素早くチョッピングすると反応してしまうようなので、デカップリングコンデンサーを小さくした方が良いかも。
あとは、2KΩをやや小さく、1.5K程度にすると良いかも。
Lは更に大きくても良いかもしれないけど、レーザーではその必要性はなさそう。

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グリーンレーザーはどうか？


まあ、割高。送料もあり、BPFの方は3個以上だとかなりのレートで上がっていく。
利点は、同じワッテージでも、かなり明るく見えること。
38KHzでは使えるだろうけど、60MHz駆動は未知数。

フォトDiは、高速性を重要視するならPinフォトダイオードだけど、
38KHzなら、550nm付近にピークの可視光重視のでも良いと思う。

BPFの仕様
中心波長: 532 + - 5nm
ハーフ帯域幅: 20nm
ピーク透過率: ＞ 90%
カットオフの深さ: ＜ 1%

LDは35mWなので、ちょい弱めに発光させるのがテかな？
レーザー寿命: 8000 - 30000時間 
レーザー波長: 532nm 
レーザーパワー: 35mw 
動作電圧: 2.1 - 2.2v 
稼働電流: ＜260ma-350ma 

もっと安い50mWのドライブ回路つきもあったが、
ドライブ回路は信号の邪魔であるし、筐体にヒートシンクが必要とのことでそれを考えると割高であるという感じ。


持ってる赤のハイパワーなのは
赤-100mw @ 650nm、 Φ11.93x15.2mm、動作電圧: 2.5v、動作電流: 130ma。
なので、緑はワッテージの割に電流を食う。
スイッチングTrを選ぶことに。



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240331

300mHの大きなインダクタを見つけたので、接続。
太陽光直射での電流飽和対策にRは1KΩに。
チョッピング対策に、1000pF⇒330pF




LCRメーターで見たところ、CX20106Aの入力Zは、38KHzでは5〜10KΩ位ありそうだ。場合によっては100KΩは必要が無い。
よって外した。
その状態でAM8:00の直射日光でチョッピングではエラーが出ない。

課題としては、強いノイズ場の有る場所ではアルミケースでも誤作動が起こる。＜鉄ケースなどがいい。
高速パルス発光する、LEDライトやCCFL式モニターの近くだと誤作動する。＜直近レベルなので関係ないようだ。が、調光式LED懐中電灯の照射には強く影響⇒感度を落とせば。。

追記＞
300mHなんだけど、真っ昼間12時にチェックしようとする前に中が断線した。
なので、未チェック。
外して47mHのみでチョッピングして反応無しなので、まあ、それなりかな？

代わりに500mHを見つけ、付けてみると、誤作動が止まらない。。多分、自己共鳴振動数か、ノイズを吸っているのかのどちらかだろう。



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240402
「レーザー光線銃」受光の光学系を変え、再測定。

前に作って使ってた光強度の測定系がMHz帯域用だったで微分要素が強く、また、受け手は積分要素が強かったので変調率などがわかりにくかった。
そこで、微分無しのDCから計れるようにし、ターミネーターを50Ω⇒2KΩにした。

GLOCK17レーザー光線銃


電源にコンデンサー使用か何かのためか、最初が高い。


周波数は、微分回路が入ってるので見づらいが、、
4Div×40μSecで5周期程度だから、T=32μSec
31KHz辺りかな？


自作パルス回路


自作のはパルス時間が長い。スイッチ信号の微分回路の時定数が長すぎる設定だと思う。＜そこは、多分一時的に故意に弄ってあったようだ。

両者変調率は100%近いようだが、レーザーは間接光、自作はLEDで直接光に近かったのに、レーザーの方が強く出た。

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発信側は、
デューティー比の均一性、発信周波数の正確さと安定性。
パルスを短くすること。が必要な感じ。

周波数指定用のVRをサーメットな多回転に。＜出来れば金被抵抗を直列にする。
スイッチの微分用Cを小さく。


受信側のチェックは、
バイアスにインダクタ100mHを繋いでみた。反応が止まないので、ノイズを吸ってるか、自己共振周波数85KHzに引っかかってるかも知れない。
とりあえず、100mHインダクタ2個を巻き方向を互い違いに直列に繋いでみたけど、反応は止まないので、フィールドノイズを吸ってる可能性は低いかな？と感じた。


発信周波数の見積もりに、周波数カウンターはあまり推奨しない。、スペクトル解析を行っているわけで無く、スレッショルドを超えた回数を数えてるだけなので、不安定、不正確なときもある。


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光線銃用のグリーンレーザーのブツが届いた。

まずは、問題。
ACC回路がレーザーモジュールというかレーザーダイオードの後端に直に付いている。
(ACC回路だけで別売りもしてるので、無いと予想をしていた。)

まずは熱収縮チューブを切って、ホットボンドを剥がす。


ACCは、VレギュレターとOP-AMPでトランジスタを定電流に駆動するような回路かな？と思います。
平滑用のCが高周波ドライブの敵です。

最大出力の弱いレーザーは発振とダメージを受けるまでの出力領域が狭いのか、パワーを監視するAPC回路が多く、(出力の温度特性も結構大きい)
ある程度出力の強いのはACC回路が多い。…と言う気がする。


レーザーダイオードの端子のピンアサインを記録して、ハンダを剥がすが、加熱に注意なので、すぐに吸い取り器で取る。
ハンダの質が良くないのか、あまり綺麗にはとれなかったので、クラフトナイフである程度そぎ落とし、
基板に折曲げの力を加えながら熱して剥がす。残りはクラフトナイフを挟み込んで切り込んで切断。基板を除去する。
その後、ピンの根元にハンダが残ってショートしてないか確認。

でケーブルを直に付ける。

10KΩは静電気からの保護用。

で、3.4V電源に6.8Ωを繋いで概算176mAというかなり弱めに光らせてみる。＜高い電源電圧の方が電流は安定するけど、電源の逆接続に注意。
結構強く光って見える。(写真では、ストロボを使っている。)

多分、38KHz駆動自体は余裕で追従するだろう。
ただし、駆動用トランジスタは定格電力が大きいモノにしないとダメだけど。


バンドパスフィルター(BPF)も同時に届いた。
見た感じ、赤のよりも、シビアな透過帯域なのに、透過光が強く見えるというか透けてる感じ。これは、人間に視覚の波長特性が影響してるのだろう。
反射光は補色的うすピンク。



後気になるのはストップバンドの透過率である。赤でも言えることだけど、妙に透過して飽和やエラーを呼ぶなら、二枚重ねの必要性もありそう。或いはホットミラーの方が安いかも。

650nmと532nmの辺りの太陽光の強度はさして変わらない。

回路基板の方は先日発注し、昨日発送されたばかりなので、暫くかかる。
今のを流用も出来るけど、いくつかの考えもあるので、






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240414
昨日基板が届いたので、まずは、38KHzの発振回路から、グリーンレーザーダイオードのドライブする回路を組み立ててみた。
が、これが意外に手こずっている。




定電流化させる抵抗は200〜250mA流す設定にしている。

パワートランジスターの部分は、ICソケットにして置けば良かったのだが、太すぎてダメだと思って直付けにしている。
あとで思ったのは、Trの足を細めの線で延長してしまえば良いと言うこと。


まずは、1.5Aクラスのバイポーラートランジスタで試す。
hfeが100程度と低いのもあるが。(これが高いと今度はベースは電流が流れにくい傾向もあるようで、)
おそらく、タイマーICの555の内部抵抗でベースに流れる電流が限界で暗く光るようだ。
パルスで光らすから半減はするけど、その比じゃ無い感じ。。

じゃあ、パワーMOS-FETに交換すると、FETのゲートはほぼ絶縁だから良いかというと、更に暗い。
最初はゲートの電荷を逃がしたりする回路を付けていたが、それだとレーザーの発振に至らない。
外しても、ゲート容量は5000pFほど有るのが原因か、先の尖った波形になり、それに負ける原因は、やはり555の内部抵抗だと思われる。。

これがゲートの電圧。


555で555を駆動してるので、なおさらZが高いので出力が貧弱と言う結果だ。
ただ、LMC555なので、まだマシという感じかと。。
ダメなら、ある程度プルアップ抵抗とか、今のアルカリ4本の6Vから、006Pな9Vに変える必要があるかも。
バイポーラーで行くなら、ダーリントン接続も。

ドライブする2個の555を低内部インピーダンスな大電流型に変えるべきだと言う感じ。
で電流容量の多いXD555というのに交換かな？

で、XD555にしたら、FETでは更に暗くなった気も。。更に電圧が低下してる可能性も。バイポーラーに戻してみよう。

残るは、電源電圧アップか、ダーリントン接続だが、めんどいのでダーリントントランジスターがイイかも。。
と思ったが、比較的人気のある2SK4017が有ったので、調べてみるに、容量も少なく、起動電圧も低めで、ギリギリ行けそうかも。
やってみるに、…最初のバイポーラーレベルの感じ。
まだ、フォトリレーとか、バイポーラーのダーリントン接続も出来るけど、

6Vな電圧ではスイッチに半導体を使うとここらが限界なのかも？というのも、Trを通さずスイッチでつなげると、とても明るく光る。

で、ゲートの波形を確認すると、デューティー比が低くなっていることが分かる。
今のところ、555出力とゲートは、直結状態で、プルアップも負荷も無しではある。

入力容量による立ち上がりのなまりで、7〜8割程度に落ちているが、駆動パルスのデューティーも1/3である。ギザギザも有る。
間違ってVRを回したかも？と確認もしてみたけど、部品も古いから信頼性が、、

ともあれ、パルス生成回路の方も基板は出来ているので作り直したい。
その上で、ダーリントンなバイポーラー、適正なMOS-FET、フォトリレーなどの選択肢から判定を考えて行きたい。

ここで、一般的欠点は、Vceが高め。低速ですね。
で、
ここあたりも。
ダーリントントランジスタ TTD1415B 100V7A
ダーリントントランジスタ 抵抗入 TTD1509B 80V2A　＜高速だがVceがでかい。

一応、通常でhfeの高いのも試してみるかな？

とりあえず、プルアップ抵抗で電圧をスレッショルド近くに上げとくのも手かな？
ゲートドライバーとか？
単純には電源だけど…、006Pだと、適当な低ドロップは無く、7806程度を使うコトになる。

けど、
K4017の仕様を見る限り、それほど大きな問題はなさそうなので、
一番の問題は「デューティー比」である。まずは、パルス発振回路作成のほうが優先かな？



これは、レーザーユニットを付けてそのまま持続的に光らせたゲート電圧の波形。

デューティ比を上げるため、RAを300Ωに下げてたことで異常動作しててはまっていた。
RAは、1000Ωでもうまくいく石と行かない石がある。
この場合1300Ωでうまくいった。発信周波数の精度も高い。
また、データシートにも間違いと思われる記述があって一時、混乱していた。

でも見て見るに、やはり、レーザーは暗いので、FETのVdsに起因すると思う。
電流制御用の抵抗を下げるか、電源電圧を上げるか？である。


でもって、ワンショットパルス。
デューティーが低い。レーザードライバーを外せばくっきりした矩形波にはなるが、デューティー比は低いままである。
しかも、周期も早いようだ。

これは電源供給用の555の立ち上がりか信号発生用の555の立ち上がりが関係ありそう。
なので、発光時間を少し伸ばしたり、どこかを軽くプルアップしてみるとイイかも。

或いは、パルス生成を駆動し続けながら、ワンショット信号で「ANDゲート」か「加算」を通す感じかな？
OP-AMPで演算が有効かも？
その際、ゲートドライバやフォトリレーなども検討できる。

簡単にするなら、
PICなどのチップマイコン⇒ゲートドライバー⇒パワーMOS-FET
これを表面実装すれば良いのだが、、電子工作としては空しい気もする。


そこで、Trでの加算方式を考えてみた。
バリエーションもあるけど、それぞれ2KΩを通してまとめ、510Ωを通し、1KΩでGNDに落とし、Trへ送る。
バイポーラーTrは電流で動作するので良く動いた、MOS-FETは暗いのでちょい考えねばならないかも？


発振状態でもワンショットのトリガリングしてる時の場合は非常に明るい。
でも、キャリアで薄明るく光る。この信号は、38KHzなので、受信側が反応してしまうやっかいだ。

そこで、やはり、OP-AMPで倍率に制限をかけたコンパレーターが必要。
この場合、倍率設定は、1〜3倍なそこそこの値に設定するとイイかな？

ただのコンパレーターICの使用は、ピンアサインが違うので、多少迷っている。

部品数が多くなり、コンパクトじゃ無いのは悩みどこ。
基板の作り直しに熱中するより、この基板で出来るチェックはやり尽くしたいが、弄りまくると、基板周辺の耐久性も。。

基板制作の失敗は結構な時間と金の浪費なので、思い切ってブレッドボードでチェックすることした。


元祖OP-AMPみたいな古いのが有ったので繋いだら、スピードが足らず、発振もすると言うひどい結果だったが、
汎用な5534を繋いだら難なく出た。

ということで、基板制作はそのまま進行かな？


OP-AMPは、出力がちょっと浮いてるので、レールTOレールとか、フルスイング、単電源用で高速なのを探してみる感じかな？
それか、Diをかますか。

330Ωのプルアップ抵抗を取り外すのを忘れていたので、外したらOP-AMP出力に何も付けなくってもOKになった。
電池がちょっとへたってきてるので新品に変えたら少し変わるかも？


接触の問題があり、改善すると、漏れが確認されたので、
あと、電池の電圧が5.5Vに下がり、シグナルも弱めになってると思われ、
強いシグナルとキレの良さを考えると、高速なショットキバリアDiか何かがあると良いようだった。

まあ、Diで結構変わるのだけど、そこは、OP-AMPのスイングの幅や電流の駆動能力の方が重要かな？

シグナルを改善し、レーザーを強く出せると、38KHzの発振状態にて壁への反射光ですらまぶしいくらいになり得るコトも確認。


光をフォトDiで受けるとこんな感じ。(逆バイアス無し)

レーザーは強すぎるので、ダイレクトに受けてない状態。

トリガー前でも、信号が少し漏れてる。これもOP-AMPとDiでどうにかなる予定。

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出力の大きいレーザーダイオードは、接合面積が大きく、故に接合間容量が大きく、高速応答には向かないかも知れない。
グリーンレーザーは特にそうなのかも知れない。
だけど、38KHz程度は対応して欲しい、が…、

NJM5534は特別で、他のは、光ってしまい、発振信号ONのボタンを押すと、逆に消えてしまったりする。消えるのは謎である。

2回路OP-AMPをシングルで使ってみている。
耐えられるのはNE5532とNJM13404位だ。


NJM13404でDiを介さずダイレクトで弱めに光ってるときが安定かも。
弱いのはNJM13404の最大電流ドライブ能力がが弱いみたい。


でも、これだと、グリーンじゃ無くって良いのでは？とも思う。
まあ、光軸あわせはフルパワーで、パルスは弱めでも遠くへ届くというのはあるかも。




遊んでる1回路を出力バッファAMPにしてみた。

結果

明るさは変わらないけど、トリガーラッチダウン直後の波形スタートのエッジが改善したかも。。
ただ、OP-AMPの速度の問題か、二重の増幅で、ピークに丸みが出たようである。

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240417

Trをhfeの2.5倍以上高いモノに交換したが、不思議で逆に暗くなった。
OP-AMPの出力電圧が低いのかな？とおもって、波形を見ると、あまり変わらないが、
やはり5534よりもレールTOレールの13404方が暗い。ピークは若干高いのに、、
よく見ると、波形が台形になっているので、応答スピードが遅くて、スレッショルドでのデューティー比が結構下がっている可能性があるかな？

あとは、レーザーが消灯状態から点くのと、最初、若干光ってる状態から、というスタート地点が違うというのも有るかも知れない。
とりあえず、出力電圧が低いとかは無さそう。
ただ、Diを入れると電圧も下がるけど、それより電流が下がるのが問題のようで、Diのパラレル化の効果が見られる。

詳しく言うとLED発光状態からレーザー励起して発振するまでに、ある程度エネルギーを吸う時間がかかる。ということはあるかも、と思う。
が、しかし、問題は、赤の小電力レーザーより、グリーンレーザーはそれが大きいかも？と言うことなのかな？
APC回路＋弱めのパルスなら無理矢理ドライブできるとか、ギリギリ弱くレーザー発振してる状態に置いて、信号パルスが来たら瞬時に最大に、となると、…難しそう。




240418
結局のところ、5532の出力に大電流用高速ショットキバリアDiを付けたのが明るかった。
トリガを押してないときはちょっとだけレーザー光が漏れるようだけど、無変調でアル。抵抗の設定でも漏れの量は変えられそうだし、

で、PCBもこんな感じで発光部が大きめになったけど…。

5mW程度の赤色LDならOP-AMP無しで旧式回路でも余裕で行けると思います。

発注はまだ、金銭事情で出来ないですので、他の基板と併せて注文すれば、送料のウェイトが下がり、単価がもっと安く上がるので〜、

240421
受光ユニットは、逆バイアス回路を付けると直射日光には強くなるけど、感度はかなり下がると思われる。
フォトダイオードだけなら、おそらくかなり高い感度になるが…、


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240430

4つの方法を並べると。
・高速OP-AMP⇒誤作動しない単電源のモノはどれか？
・ダーリントントランジスタ⇒Vceが高いけど…、、
・ゲートドライバ＋パワーMOS-FET⇒チップパーツになる可能性大なので、基板設計から変わる。しかもピンアサインはモノにより違う。
・フォトリレー⇒微妙に遅そう。
という感じで、最初のOP-AMPが無難かな？
ダーリントンならうまくいけば、OP-AMPを使わない昔の方法でも動くかも？

























#光線銃#精密射撃#射撃#レーザー#モデルガン#ビームライフル#レーザー光線#半導体レーザー#光#マイクロスイッチ


#電子工作






＜＜まとめ＞＞
RCヘリを操縦桿で動かす。
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/soujyuukan.html

RCヘリの姿勢制御について、
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/Seigyo-R.html

ヘリなどの主にメカニカル制御について、
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/heli-r001.html

古いエアコンチューンナップ？
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/Aircon-S.html

太陽電池と、鉛電池の再生、延命
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/S-N-J.html

ヘッドフォンAMPなど
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/tone-k-001.html

光線銃の制作
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/kousenjyu.html

中周波なEMSの製作
http://clamp-cc.sakura.ne.jp/M-EMS.html

http://clamp-cc.sakura.ne.jp/rc-gas001.html





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