Arudino uno R3 + LCD Shield で Bird43のメーターをデジタル化






Arudinoでバード43のメーターをデジタル表示するソフトを作りました。



Arudino Uno R3 + LCD Shield のバックライト黄色、黒文字バージョンです。LCD色違い、電源パイロットLEDなど、
何種類か存在します。(LCD ShieldはArudinoのオフィシャルサイトには無いもので、他所で作られたようです)
16x2のLCD、タクトスイッチ6個が実装されていて便利なのですが、欠点としては、タクトスイッチは多数の直列に接続された
抵抗の中間をアースにつないで、その一番上の抵抗の電圧をアナログポートで読み取る方式なので、デジタルポートに
直接接続する場合より読み取りミスが多い事、LCDとの接続がArduinoのLCDライブラリのデフォルトとは違うため、設定変更が
必要で、ライブラリの都合、使用ポートを他の用途と共用できない事があります。




残念ながらArudinoとLCD Shieldだけでは、Birdのエレメントからの電圧レベルが足りない為、単電源オペアンプで増幅しています。
エレメントの負荷抵抗を純正メーターの抵抗値(1350Ωぐらい)にすると、マイコンの内部基準電圧を1.1Vにしても、
電圧が低すぎるため、約18.6倍に増幅しています。上記の通り、簡単な回路です。
オペアンプの非反転入力にはパスコン1000pFと0.1uFのコンデンサを入れています。エレメントの負荷抵抗との時定数は
マイコンのサンプリングよりかなり短いです。これで表示がうまくいっているので深く検討していません。
純正メーターとこのユニットをパラにつなぐと、メーターコイルの逆起電圧で、デジタル表示電圧がおかしくなります。
基本的には、純正メーターと入れ替えで、このデジタル表示ユニットを使用します。
エレメントの負荷抵抗を大きくすると電圧が高くなりますが、エレメントのバンド・レンジを変えると電圧が高くなる様子が
違うのでダメでした。


使い方

表示内容を説明します。



この写真画面は実動作ではなく、表示だけのソフトで表示させています。

実動作の流れは下記のようになります。



デフォルト状態では、入力電圧を進行波のレベルとして読み取って表示します。
反射波側はゼロのままです。SWRは、この反射波で計算しているので1.00です。
表示左下はバーグラフレベル計表示です。キャラクタLCDなので、キャラクタ同士の間にスペースができます。
ピークホールド機能もあります。一本線で表示します。でも表示機能の都合、平均レベルとの差が小さいときは
表示できません。



SELECTキーを押すと、上の写真の表示になります。バーグラフの表示が切り替わります。
(もう一度 SELECTを押すとバーグラフに戻ります)
現在測定中なのはFwd進行波、Rev反射波、どちらであるかの表示と エレメントのレンジ表示 100 50 25のいずれかの表示になります。
この状態でRIGHTを押すと反射波Revの測定に切り替わります(下の写真)。進行波Fwの値は押した瞬間の値が保持されます。
(LEFTを押すとFwd進行波に戻ります。押したときの反射波Revの値を保持します)



SWRの測定手順は、Fwdになっている状態で送信して、SELECTを押すとその時のFwd進行波電力が記録されます。
そして、送信停止してからエレメントを逆方向にして、RIGHTを押してRevに切り替えてから送信すると
その時の反射波が右上に、表示中されているFwd進行波電力とRev反射波電力から計算したSWR値が右下に表示されます。
LEFTを押すとFwdとなり、反射波がその時点の値が記録され、測定は進行波Fwdになります。
SWR値は逐次計算していますので、進行波、反射波の記録値により変化しますが、送信電力が同じの時しか
正しい値は表示しません。



測定レンジ切り替えは、この画面でDOWNキーを押すと順に100→50→25と切り替わり、UPを押すと25→50→100に切り替わります。
エレメントに合わせて切り替えてください。現在、3レンジしかありません。1000Wなどのエレメントの場合は
読み替えてください。



SWRの表示は、進行波電力が100Wレンジで2W以下(各レンジの1/50以下)の場合は数値が消えます。
SWR>10の場合は ∞表示になります。
SWR<1.5の場合は小数第二位まで表示します。

調整
ソフト側で個別のメーターに合わせる調整機能が無いので、精度向上にはオペアンプ回路の抵抗値の調整が必要です。
まず、上記回路図の入力抵抗R1,R2の無い状態で、Bird43のメーターとオペアンプ入力を接続して、
フルスケール値が同じになるようにR4を調整します。その後、Bird43のメーターと入力抵抗R1,R2を接続して
R2を調整してフルスケール値が同じになるようにすれば純正メーターと同じ指示値が得られるようになります。
しかし、このユニットはあくまで表示をアナログ指示→デジタル表示にしているだけです。
絶対精度が求められる使用(検査用測定器)はできません。ユニットを使用しての校正は不可能となります。
(精度を保証できない為)

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