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もう勘弁・・・前面バッフル磨き完了

2015-06-21      
 ALL ASIANの真っただ中ですね。今回は出場を見送るつもりですが、時折ハイバンドを覗いています。朝早く(といっても07時過ぎ)には西海岸各局が聞こえていましたし、SSNもそこそこなんで、今夕と晩の15mはもう少し念入りに聞いてみようとは思いますが、多分オンエアはしないでしょう。

 昨日は、外付けスピーカ前面バッフルの塗装の追い込みを行いました。天気のよい日を見つけては、かれこれ十回以上のニス塗りとサンディングを繰り返してきましたが、刷毛で仕上げるのは難しいなぁ・・・と途中、ちょっと嫌になって放置。そして、二週間程前から再開しました。
 ヤスリの番手を320番から400番に変えて数回整えたらニスの乗りが圧倒的に良くなり、1200番で2回程塗り&サンディング。最後は1600番で整えて最後の塗装としました。きっと、ここで水研ぎなどしていけばもっと綺麗に仕上がるんでしょうが、実際、製作開始から既に3ヶ月を過ぎて()もういい加減マジで飽きてしまい、試しに仕上げのコンパウンドで磨いてみるとそこそこの光沢が・・・というわけで、昨日の夕方からは、使い古しのクタクタのハンカチを使ってコンパウンドで磨きまくり。

 ここでちょっとだけ「MDF材の塗装に関する覚え書き」をしておきます。

 1) MDF材は着色剤(ポアーステイン)でしっかり着色しておくと後が楽

 MDF材は、表面が滑らかなため下塗りに使う着色剤をそのまま塗ってもよいが、事前に穴開けなどをすると結構表面に手の油や汚れが付いているため、これを落とすことを含めて一度綺麗にサンディングしておくと着色剤の吸い込みが均一になり、ニス塗りの際にムラがなくなる。

 2) ラッカーサンディングシーラーがいいかも

 サンディングシーラーは2,3回の塗り&サンディングで下地を作れば十分。今回は「水性」のシーラーを使わなかったため滑らかに塗れて乾きも早く、この時点での仕上がりはかなり良かった。ただ、兎に角「ニス臭い」んで、室内の作業には向かない。

 3) 水性ニスはあまり薄めないのが吉

 水性ニスはあまり薄めないで塗る方が良さそう。最初の塗りでは勿論、サンディングシーラーをきちんと乾かししっかりサンディングしてからでないと、水分量云々以前にNG。水性ニスは、薄めると水分が増えただけ表面張力が増して刷毛塗りではデメリット(乾く際に、水の筋ができてしまう)となり易い。特に、水性ニスを器に少量だけ残しておくと、結構粘性が増してくるため途中で注水したくなるが、この量がよく判らないため薄め過ぎて失敗する。塗るために必要な適量をボトルから器に出して塗っていくのがよさそう。即ち、塗り残したニスは水性故流してしまい、次に塗るときは新たにボトルから器に注ぎ出すのがよさそう(ちょっと、勿体ないけど・・・)。

 4) ニスを塗ったらとにかく「よく乾かす」

 前日に塗ったものを翌日サンディングして上塗りし、また一日乾かして・・・というのが無難。慣れてくると「乾いた感じ」が分かってきて、水性ニスでも数時間でちゃんと乾くことは分かるようになるから、もう少し詰めて塗装することは可能。ただ、サンディングしたときの感触で「怪しい・・・乾ききってないぞ」と思ったら即刻サンディングを止め、さらに数十分から1時間程度放っておくのが良い。

 5) 「さっと擦る」のがサンディング(←これ、重要

 初めての塗装作業で行うサンディング・・・特に、紙ヤスリを「金属のさび落とし」や「木材の大きさや太さを変える」という使い方が染み込んだ連中は、きっと「強く擦りすぎて失敗」ということになるだろう。サンディングは、どちらかというと当て木に巻いた紙ヤスリで「撫でる」に近い感覚。強く擦ると、折角塗ったニスが「剥がれる」という憂き目に遭う。特に乾きが甘いと「かさぶた」のように剥けてくるから要注意。板面を満遍なく撫で、凹凸をなくすイメージだ。

 さて、昨日は食後に我が「納戸シャック」に戻ってから寝るまで、ラジオと音楽を聴きながら磨いていましたが、漸くこんな感じで仕上がりました。



 大きな穴が空いているのが前面、真っ黒けの方が背面のバッフルです。背面は、サンディングシーラーで下地を作ってから、240番のサンディングとニス塗りを3,4回繰り返しただけのものです。まぁ、背面をピカピカにしておいても仕方がありませんからね 前面パネルには、背後の風景が反射しているのが少し見えるでしょうか。



 少しアップにしてみました。バッフル左の方に映っているのがミニタワーのPC前面、右の方にはリグや測定器を収納しているラックです。マウスも一部光沢があったんで並べて見ましたが、何やらよく判らないですね

 カメラには焦点距離があるんで見た感じとちょっと違います。そこでインチキ写真を。



 ね、鏡面仕上げでしょ 実際、表面を観察すると細かいキズや歪み(何かを反射すると、その像が歪んで見える)がまだ結構あります。 さらに磨き上げればいいんでしょうが、先に書いたように「もう、本当に飽きた」・・・もう、十分ですよね

 背面を含めて、前面以外はまぁこんな感じの仕上がりです。



 刷毛のアンジュレーションがあって、これはこれで綺麗だったりします。まぁ、何れにしても側面や背面はラックにすっぽり入って見えなくなってしまうんでこれで良しとします。



 今回の仕上げに使ったコンパウンドと共に、完成イメージをパチリ。コンパウンドは大量に残ってしまうことになりましたが、まぁいいでしょう。

 これで漸く最終段階に入り、LCフィルタを内蔵させた上でスピーカを取り付ければ完成です。その後はラックの配置を考えながら、もう少し工作ものに手を付け易いようなレイアウトに変えたいと思いますが、この辺りは来週末かな

80m用カップラ検討完了

2015-06-13      
 結構な遠回りを経て、漸く80m用のカップラ部分について検討を終えようと思います。ALL JAが終わってから検討を始めましたから、結局丸1ヶ月も・・・まぁ、仕方が無いですね

 プチ実験を含めたLマッチを中心とした検討を行い、「トロイダルコアによるインピーダンス変換とTマッチの組み合わせ」に辿り着いたんですが、Lマッチ部分のロスが思いの外少なかったことから、トロイダルコアによるインピーダンス変換を前置する必要性も薄れてしまい、結局以下のような形になりました。



 Lマッチの先にリアクタンスを何とかするためのコンデンサ「VC2」を設けただけのものです。アンテナ側の条件は、現状の釣竿君@80mの諸元データより決めています。
 純抵抗は25-38Ω・・・これはLマッチ部分の設計条件になり、定数自体は計算で求められますが、コイルのインダクタンス値も変化させなければなりません。タップを取って細かく調整するのは少々難儀ですので、今回はこの部分をVC2にやらせる格好で解決します。



 Lマッチの変換条件は、TRX側の50Ωから25-38Ωへの変換を行うため、最大で1.14μH、最小で0.97μHが必要。仮に、コイルを1.14μHになるように巻けば、最小値との差分である「0.17μH」を打ち消すような容量のバリコンを直列に入れて調整できるようにすればよいわけですね。このバリコンにより「必要な打ち消し量に調整可能」とすることで、コイルのタップ切替の代用として使えます。グラフには、お遊びでL,Cの値の動きとQ値を入れてありますが、特に他意はありませんよ
 上記の図より求められた余計なインダクタンスの打ち消しに必要なキャパシタンスは「最大3.7Ω」と求めることができました。これを容量換算すると凡そ12000pF余りというかなり大きな値・・・これでは上手くありませんが、これは一旦置いておきましょう。

 VC2の役割としては、もう一つ重要なこと・・・アンテナのリアクタンス成分を打ち消す役割が必要です。ここ一連の検討で「電気的に長めのアンテナ」にすることで運用周波数で必ず「インダクティブ」になるアンテナを前提にすると決めましたが、この値を現状の釣竿君@80mにおける「3.3MHz付近に同調点がある場合のリアクタンス値」(この詳細は、既に記事にまとめてあります)を前提に最大「250Ω」としました。

 ここで、先に求めたタップ代わりのキャパシタンス値を合成します。ここは単純な足し算で求められますから、VC2の可変範囲は3.7Ω~253.7Ωと求められますが、これでは「12000pF問題」は解決しませんね。そこで、VC2の値が巨大にならないよう、ちょっと「下駄」を履かせてみましょう。
 先に求めたタップ代わりのキャパシタンス値は、Lマッチに必要な最大値(1.14μH)を基準に考えて3.7Ωを導き出しましたが、例えばこれに10Ω分の下駄を履かせると、調整範囲は13.7Ω~263.7Ωになります。これを容量換算すると、その最大値(13.7Ωのキャパシタンスをコンデンサ容量に換算)は3300pF余りへとかなり小さくできます。この調子で数値を探っていくと・・・。

下駄(Ω)キャパシタンス値(Ω)容量(pF)
最小値最大値最大値最小値
03.7253.712290.0179.2
1013.7263.73319.2172.4
2023.7273.71918.7166.1
3033.7283.71349.3160.3
4043.7293.71040.6154.8
45★48.7298.7933.7152.2
5053.7303.7774.7147.3
6063.7313.7661.9142.7

 下駄を40Ω乃至50Ωにした場合に、二連のエアバリコンぐらいの容量で可変できることが分かりましたので、間を取って()45Ωの下駄を履かせることにします。最終的には、Lマッチで必要なインダクタンス値(1.14μH)に、48.7Ω相当のインダクタンス(2.22μH)を加えたものが、このカップラのコイルに必要なインダクタンスになります。

 これらをまとめるべく、回路図として完成させました。



 バリコンの最小容量には、数十pFの残留容量が存在します。手持ちの単連(VC1用)と二連(VC2用)を調べてみると、単連で13pF、二連で22pF(単連あたり11pF)となっていました。この回路では、その分を差し引いた上で市販のコンデンサ容量で賄えるように考慮してありますから、このまま製作すればきっと上手くいくでしょう

 できてしまえば「たったこれだけ・・・」なんですが、紆余曲折たるプチ実験やヘッポコ検討にも、自分の理解を含める事柄がたくさんありました。お次は40m・・・また違ったコンセプトが必要ですが、ユルユルと検討を進めたいと思います。

Tマッチのリアクタンス打ち消しの様子

2015-06-08      
 今週は外出の日が続きます。職場と客先が結構離れているため、道中は様々な工作や実験に思いを巡らせて過ごすことができ、結構お気楽なウィークデーが過ごせそう。暫し「平日のオアシス」を満喫したいと思います。

 漸く、カップラ再作成に向けた「頭の体操」も佳境に入ってきました。昨日まで、あれこれとカップラ内部の「ロス」に着目した検討とプチ実験を進めてきましたが、インピーダンス変換に採用する予定のトロイダルコアによるトランスやLマッチで生じるロスは、総じて(というか、想像していたよりも)小さな値に収まっており一安心。そこで、最終的な回路構成として必要になるTマッチ部分の詳細な検討をしました。

 今回再作成するカップラの大前提は、長めのアンテナ・・・インダクティブなアンテナを接続することを前提にして調整方向を決めてしまうことで、個々の検討要素を単純化しています。即ち、前段の低インピーダンスへの変換(ここは、フェライトコアによる50Ω⇒低いインピダンスへの変換)を前提に、それ以降 の回路では「インピーダンスが高い方へチューニングする」という形で画一化するように考えています。



 上図は、既に書き留めておきたいことを全て盛り込んだもので、あまり詳細説明は要らないような気もしますが、自分の頭の整理として説明書きをしておきます。

 上図のアンテナカップラにおける高いインピーダンスへの変換は「Lマッチ部」が担います。これは、インピーダンス変換部の出力インピーダンス(図中のZi)と、アンテナの「純抵抗」(図中の「R」)を整合するのが目的であり、カップラ内蔵のコイルが必要十分なインダクタンスを有しているとすれば(コイルのインダクタンス=L+Lsurp)、インピーダンスの変換比より図中のLとVC1の値は決まります。この状態でインピーダンス変換に使われなかったインダクタンス部分である「Lsurp」がVC2のキャパシタンスで相殺されれば、恰もLマッチ部分のみが存在するように見えます。
 一方、アンテナ側にも同様な理屈が成り立ちます。即ち、アンテナのインダクタンス「Lant」が打ち消されるようにVC2を調整すれば、アンテナの純抵抗「R」しか見えない状態にすることができます。
 つまり、Lsurp(+jX1)とLant(+jX2)が同時に打ち消される値にVC2を調整すれば、Lマッチと「R」しか見えない状態・・・この「長めのアンテナ」に対する調整は完了します。

 面白いことに(って、きっと面白いと思うのは自分だけですね)、VC2に必要なキャパシタンスはLsurpとLantを同時に打ち消す値であり、Lsurpがある程度大きな値になるよう設計しておけば、Lantが小さい・・・同調点が運用周波数に近い場合でも、無理なくチューニングできます。
 40mのチューニングを例に考えてみましょう。アンテナの同調点が6.99MHz、運用周波数が7.01MHzでこの時のアンテナのリアクタンスが+10Ωだった場合、これを打ち消すキャパシタンスは-10Ω・・・コンデンサ容量に直すと2300pF近くの容量が必要です。つまりVC2には、かなり大きい容量で調整を担わせる必要があります。
 ところが、Lsurpとして1uH程度のインダクタンス(リアクタンス約44Ω)が存在したとすると、アンテナのリアクタンスとの合計が約55Ωとなり、これを打ち消すキャパシタンス(-55Ω)をコンデンサ容量換算すると凡そ410pF程度・・・これなら、ジャンクのエアバリコンでも賄えそうですね。

 さぁ、これでTマッチについても理屈が解った気がします。あとは、実際に組むための適正値を求めたいと思いますが、これは別の記事でまとめます。

Lマッチのコアの違いによるロスの測定

2015-06-07      
 土曜日定番の歯医者は昨日で治療が終了し、今後は三ヶ月刻みの定期検査・・・暫く楽になりそう 時間的にというより、精神的に楽になりそうです。

 トランスとTマッチで構成しようとしている次作のアンテナカップラ・・・トランス部分は、直前記事で記した通り無視し得る程度のロスで収まりそうなことが解ったんで、次なるはTマッチの構成要素となるLマッチ部分のロスを測定してみました。



 今回の測定は、前段のトランスによって一旦22Ω程度に下げられたインピーダンスをLマッチで50Ωに戻す格好で回路を構成し、トランス部分のロスを差し引いたものがLマッチ部分のロスという形で測定しました(直前記事の測定で得られたトランス部分のロスは凡そ-0.045dB)。



 用意したのは#2材と#6材のそれぞれT37とT106という、ちょっと極端な組み合わせになっています。T37は自作機器への組み込みによく使うサイズ、T106の方はそこそこの電力を扱う場合のチョイス・・・といった感じで選んでいます。
 測定周波数は3.5MHzです。この周波数におけるLマッチによる22Ω⇒50Ωのインピーダンス変換では、インダクタンスは約1.13μHが必要であり、個々のコイルはこのインダクタンス値に近い巻き数で折り合いを付け、バリコンは凡そ1018pFで固定しておいてロスを測定しました。この実験自体、あまり突飛な結果が得られるとは思えなかったんですが、その通り、あまり面白い結果ではありませんでした。

<3.5MHz 22.2Ω⇒50Ω>
コアの種類巻数ロス
T37-216-0.052dB
T37-619-0.062dB
T106-29-0.083dB
T106-610-0.141dB

 測定周波数より「#2材の方が有利」と思っていたら、サイズに関係なくその通りの結果になっています。サイズが小さい方がロスが小さいのは、巻き線の長さに起因する「銅損」の差(T37の方が11,2cmほど巻き線が短い)と思われます。また、同じ径の場合も、巻き線長に依存してロスが増えている形になりますが、T106で1回しか違わない(巻き線長にして3cm程度しか変わらない)にも関わらずロスが大きく違っているのは、邪推するにコイル自体のQの差によるものではないか・・・ということで、7MHzで同様の測定をしました。必要なインダクタンス値は0.565μHです。

<7MHz 22.2Ω⇒50Ω>
コアの種類巻数ロス
T37-212-0.070dB
T37-614-0.038dB
T106-26-0.063dB
T106-67-0.223dB

 T37-xについては、ロスの量が3.5MHzと逆転しています。この両周波数とも、必要なインダクタンスを得るための巻き数として比較的バランスの取れたものになっていて、HFのローバンドでは#2材、7MHz辺りから上は#6材が「Good Choice」であることを裏付けた格好になりました。これは、個々のコア材における「Qが高くなる美味しい部分」を使うことでロスが減ったものと思います。
 一方のT106-xについては、コアの大きさに対する巻き数があまりに少なくなり、所定の特性が出なくなっています。T106-2は透磁率が高い分、何とかギリギリの特性を保ったと言えそうです。

 この測定結果から、トロイダルコアで作るLマッチについては総じて目くじらを立てる程のロスは無く、「1つ辺り0.1dB程度のロスがある」と見積もっておけば「お釣り」が来そうです 勿論、もっと小さなコアや高い周波数ではこの理屈は通用しないんでしょうが、T37サイズは今後もよく使うものと思われ、QRP機の自作もHFメインでしょうから、期せずしていいデータが採れたと思います。
 また、アンテナカップラに採用する場合には、7MHzのT106-6のパターン(サイズに対して巻き数が少な過ぎる)にならないように考慮する必要がありそうです。

 面白いデータではなかったものの役には立ちそう・・・夜更かしし過ぎ(もう03時前)ですが、まぁヨシとしましょうかね
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どよよん無線技士

Author :どよよん無線技士
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アパマンというハンデにさらにQRPまで課し、失敗連続のヘッポコリグや周辺機器の製作・・・趣味というより「荒行」か!?

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