2022年9月3日土曜日

Heathkit GD-1B グリッドディップメータのリペア

  コロナだ、猛暑だ、、、というストレスなのかボンヤリと日々を送っているうちに、気が付けばもう9月です。
 ブログをアップする元気もなく、かなりのご無沙汰です。

 気を取り直して、今回は「Heathkit GD-1B グリッドディップメータのリペア」を取り上げました。
 Heathkit(ヒースキット)については、以前このブログでも取り上げました。

 Heathkit社についてはその中で述べていますので省略しますが、個々の製品は私のお気に入りで、今回のグリッドディップメータもその一つです。

 このグリッドディップメータの最初のモデル GD-1A が世に送り出された(もちろんアメリカで)のは、1951年で、次のモデルである、この GD-1B は1952年から1960年まで生産された長寿命のモデルで、60年以上昔の製品です。

 ここで少し簡単に
グリッドディップメータの原理を紹介しておきます。

 共振回路(LC回路)は"L" で表されるコイルと "C" で表されるコンデンサで構成される電気回路で、左下の式で表される共振周波数"f"で電流が変化します。
 ここで、L はインダクタンス(単位はヘンリー)、C は静電容量(単位はファラド)である。周波数 f の単位はヘルツです。


 右図において、測定すべき共振回路に右側の発振回路のコイルを近づけます。
 
 次いで周波数を変えていくと、特定の周波数(共振周波数)で測定すべき共振回路と電磁結合が起こり発振回路のエネルギーが被測定共振回路に吸収され、発振強度(グリッド電流)が低下(ディップ)します。

 このことから被測定共振回路の共振周波数を知ることが出来るわけです。

 詳しくはネットや左に示した参考書に譲ります、この本は1962年に発刊されたものですが、今でも私の座右にあり役立っています。















 さて肝心のリペアですが、ヒースキットの各モデルには詳細なマニュアルがあり、そのほとんどをネットからダウンロードすることが出来ます。

 この詳細なマニュアルさえあれば、対象物が物理的に破壊さえされてさえいなければあとは何とかなるのがうれしい限りです、なにせこれらの製品はすべてユーザーがマニュアルに従って自ら組み立てるキットなのですから!!























 上はマニュアルに掲載されている回路図です。
 真空管 6AF4 を使ったごく標準的な回路のように見えます。

 計測器に物理的破損はなく、通電での発振を確認しましたので一安心です。(コイルが欠損していましたのでありあわせで)

 マニュアルにある例の素晴らしいイラスト(左)と回路図に従ってほぼバラバラにして清掃、部品のチェックをしました。(写真などは省略です)

今回手を入れたところを以下に示します、

 1. 電源の整流素子がなんと懐かしいセレン整流器だったので、シリコンダイオード・タイプに交換。
 2. 電源トランスが1次115Vの米国用だったため真空管 6AF4 のヒータ電圧が低く、小型のヒータ・トランスを追加・搭載。
 3. 電解コンデンサ交換
 4. その他の抵抗、コンデンサをチェック、必要に応じ交換。


 今回の問題点は、本品を入手した際には本体だけで3~5本の発振コイルが欠品していたことです。
 マニュアルに掲載されていた右写真から付属コイルの様子が推測できます。またネットの情報では3本のコイルデータとして
2 - 5 MHz 180uH 、5 - 14 MHz 21uH 、14-37 MHz 2.7uH の数値がありました。これらから推定してバリコンの容量は 5 - 45 pF 程度と思われ、コイルは自作可能だと思われます。

 また最近では周波数測定技術が大幅に進歩しており、100MHz以上の測定も容易であることもあわせ、グリッドディップメータの周波数目盛りにコイルを無理やり合わせる必要もないので、この点では気楽です。

 左写真は作成した発振コイルです。

A はRCAプラグをつけたもの、D は今回のグリッドディップメータに装着するためのアダプタ、B はヘアピン・コイルと呼ばれる 100 MHz オーダーを発振させるもの、C はあり合わせのコイルを使うときの方法を示しています。 

 右写真の左下はアダプタを使用しているところ、右下はヘアピン・コイルを使っているところで黄色い線のループは周波数カウンタの発振周波数ピックアップ・ループです。この場合、上のカウンタ写真から約 140 MHzで発振しているのがわかります。

 ということで、60年前の測定器が稼働し始めました。古いですが、真空管を使った発振回路は強力で、場合によっては最近の半導体ディップ・メータより使いやすいかもしれません。

2022年7月18日月曜日

七夕のニッコウキスゲ

  七月に入って多少暑さは和らいだように見えましたが、今度は雨の日が多くなってきました。

 コロナもなんとなく収まってきたように見えたので、例年のごとく蓼科へ出かけることにしました、七夕の当日です。

 電話でホテルの予約を最終確認した時、期間限定のトラベルサービスの信州割が期間延長されて我々の宿泊にも適用されると知りました、ラッキー!!!

 これは各一人当て、ホテル利用代金の5千円引きに加え、夕食時のお酒飲み放題、2千円のクーポン(一泊)とお土産もついての大サービスです。

 例によって昼食はお定まりのスウェーデン料理レストランのガムラスタンです。
 料理のメニューはそれこそ十年一日のごとく同じで、毎年ブログにアップしていますので、今回はレストランの雰囲気を一枚にまとめてみました。


 美しい木の素材を生かした室内のあちこちに木彫りの赤い馬が飾られています。
 これはダーラナホースと言われ幸せを運んでくる馬として世界中で親しまれています。ダーラナ地方での林業では馬は欠かせない存在で、家族のように愛されていました。雪深い冬の間に木材の切れ端を掘ってつくられたのが始まりだとか、、、、

 ここ2~3年前からはお嬢さんも店に出て、元バスケットボール選手のご主人、奥様の3人の背高トリオでレストランを切り回しておられます。

 昨日までの雨模様は何処へやら、、、、毎年の定点観測地点から見た蓼科山と白樺湖の美しいこと!

 このぶんだとニッコウキスゲも期待できそうだ、と富士見台の駐車場へ急ぎました。。

 なんということでしょう!!!
 山は一面に咲き乱れたニッコウキスゲでおおわれていました。

 これまで何回も何十回も訪れたのですがこれほどの景色はめったにありませんでした。

 右写真は、少し悪乗りをしてパノラマ合成でニッコウキスゲ越しに蓼科山を狙ってみたものです。

 花の多さと、澄んだ空気で遠くまで見通せる、夏の日中には珍しい景色です。

  ことのついでにさらに先にある、コロボックル小屋目指して出発です。

 この小屋は今では平屋ですが、50年以上前に初めて来たときには、天井の低い2階で宿泊したものです。

 その時に観た夜空の美しさは忘れることが出来ませんし、この小屋で今も売られているホットミルクを大きなマグカップでふうふうさましながら飲んだのもいい思い出です。

 この地区は、富士見台より少し遅れて鹿の食害対策の電気柵が設置されたようですが、効果は抜群で、皆さん満足げにニッコウキスゲの大海の中を散策しています。
 青空とニッコウキスゲの取り合わせは紛争中のあの国の国旗に似ているような、、、かの地にもこのような平安が早く訪れますように、、、

 流石に夏休みを前にしたこの時期は、ホテルも比較的空いており快適です。

 ゆったりと源泉かけ流しのお湯につかった後、早目の夕食です。
 最近はビュッフェスタイルでもトレーの白さが目立つような盛り付けが出来るようになりました、これも歳のせいでしょうか。

 せっかくの飲み放題サービスも下戸の私たちにとってはうれしくもあり、うれしくもなし、、、取り敢えずはカシスのスパークリングワインから、、、

 そろそろ午後8時です、ホタル出現の時刻なので近くの沢へ散歩がてら出かけました。途中ライトアップがしてありました、白樺の幹がきれいです。

 待つことしばし、、、数は数匹と少ないですが暗闇の沢に次々と出現してきました。
 今年はブログでホタルのことを知ったという親子連れもおりホタルの点滅を見て感嘆の声を上げていました。
 ならば、、、と一匹を捕らえ、小さな女の子の手に乗せてあげました、夏の良い思い出になることでしょう。

 暗闇のホタルは撮影できませんでしたが、こんなものも、、、これはコクワガタの雄です。
 日本ではどこにでもいるはずですが、なかなか目に留まることはありません。

 短い信州への旅でしたが、十分に楽しむことが出来ました。
 これも健康と平和の賜物です、感謝感謝!!!です。

2022年6月12日日曜日

KENWOOD PWR18-1.8Q 定電圧電源の修理

 少し前になりますが、左写真(ネットから借用した一般的な写真)のような「
KENWOOD PWR18-1.8Q」多出力定電圧電源 を入手しました。

 かれこれ20年も前のモノなので当然新品であるわけでもなく、やってきたときの姿は、筐体はあちこち凹みや擦り傷があり、ロータリーエンコーダのツマミはなく、ロータリーエンコーダ自体も少し歪んでまともに動くかどうか怪しい感じでした。
 当然ジャンク扱いで保証なしですがその分極めて廉価で入手できました。

 右写真は入手した装置を分解修理するために押し釦スイッチの押し釦をテープで仮止めしているところです。
 この手のパネルは取り外したとたんに押しボタンがバラバラに外れ、元の位置にセットするのに大変な苦労を強いられることになるからです。

 パネル面も薄汚れたままです。








 いろいろ手を入れるには回路図が必須なのですが、この製品については取説のみで、回路図はネット上にはありませんでした。でも、取説でもあると無いとでは大違いです。

 この「KENWOOD PWR18-1.8Q」多出力定電圧電源は±18V 1.8A(トラッキング可)、8V 2Aそして-6V 1Vの4出力の定電流/定電圧電源で、開発・実験用途を意識して作られたようで、まさに私にとって最適なものです。

 基本的には、トランスを用いたシリーズ電源で、いささか古い感じはしますが、今時のスイッチング方式の電源と比較して、ノイズが少なく、壊れにくい特徴があり、多少嵩と重量が大きいといった難点はとるに足りません。

 写真のように、どんどん分解していきます。
 内部の配線やプリント基板はほとんど新品同様でホコリなどもほとんど無ありません、ファン・レスなのも幸いしていたようです。






 右写真上は、フロントパネルの下にあるこの装置の制御基板です。
 問題は修理云々ではなく、再組み立ての折、黄色で囲ったLEDが右写真下の前面パネルの穴にすべてキチンと入らねばならず、これが最大の難関でした。





 先ずは、ロータリーエンコーダの修理です。
 左写真中、黄色の丸で示したのがそれで、下写真のように取り外し、分解・清掃の結果異常なさそうなので、歪みを修正し、再組付けをしました。






 本機には電源を落としたのちも、設定条件を記憶することが出来る機能が有ります。しかしながらこのためのメモリーに必要な電源である、スーパーキャパシタ(右写真中の黄色丸印)の劣化が早くに起きるとの情報が多くあり、最新のものに交換しました。









 上写真中央がスーパーキャパシタ(正確には電気二重層コンデンサ)の新旧比較です、小さいほうが0.1F 5.5V 交換した大きなほうが1F 5.5Vで、プリント基板にやっと収まっていますが無事再組み立てできました。これで従来の10倍は長持ち、、、?

 ことのついでに、出力のON-OFFボタンの感触が、使用頻度が高かった故か少しおかしかったのでこれも交換しておきました。








 ということで、修理完了です!

 右写真はしっかりとフロントパネルもきれいに清掃した本機です。ロータリーエンコーダのツマミがあり合わせなので少しおかしいですが、機能、操作性共に生き返りました。

 今後の実験に、大いに役立ってくれることでしょう。

2022年6月5日日曜日

HP3335A の PLL ユニットを使う

  左写真は1977年と言いますから、約45年前にHP(ヒューレットパッカード社)から世に出された名機 HP3335A です。
 この HP3335A Synthesizer / Level Generator は 200Hz から 80 MHz までの正弦波を1/1000秒の単位で正確に得ることが出来る当時としては画期的な測定器で、今でも愛用している人が多いと聞いています。

 このような高価で巨大な測定器はとても縁がないと思っていましたが、縁あって、その心臓部ともいうべきPLLユニットをジャンクとは言いながら入手しました。(右写真)
 HP大好きな私としてはその造りの良さにしばらくうっとりとしていましたが、このユニット自体を動かしてみようと思い立ちました。

 そうなれば純正の回路付きのサービスマニュアルの入手が必須です。この時代のHPは極めて丁寧なサービスマニュアルを発行しており、かつ今ではネットで入手可能なものが多いです、それもフリーで!!

 左がそのマニュアルです、1990年発行とあります。











 掲載されていたこのユニットの回路図から以下のことがわかりました。

1. 電源は+15v、-15v、+5v、-5.2v の4種類が必要。
2. 出力は右図右側にあるバッファー回路を通して50Ωで約0dBmが2回路。
3. 1MHz基準周波数の入力信号は、ECLレベルでなおかつ25nS(40MHz)の高速パルス。
4. 制御信号はTTLレベルで、SER、NSH、NLCH の3種類が必要。

、、、と、結構煩雑で一瞬たじろぎましたが、勇をふるって前進です。
 1. はKENWOODの4出力汎用電源を使い、専用電源は作らず筐体が大きくなるのを避けました。
 2. 出力が物足りませんが、しばらくはこのままで、、、
 3. いろいろ悩みましたが、回路図をさかのぼって別ユニットにTTL-ECL Converter 回路を発見。

 回路中 PNPトランジスタは 2SA1015、ダイオードは ショットキー・タイプの 1SS106 で代用しました。また抵抗も手持ちのものを使用しており数値は少し変わるかも。

 1MHz基準周波数はGPSに同期した10MHZを74HC390で1/10に分周したものを使います。

 4. は前掲の回路図でわかるように、74164へSER端子からシリアル8bitデータをNSH端子のクロックに合わせ取り込み、この周波数を決めるためのデータを次段の74273がNLCH端子へラッチ信号を与えることで取り込んでいるのです。
 Arduinoを使ってスマートにやる手もありますが、今回は動作も不確定なのでオールマニュアルでトライします。

 右表は、出力周波数を決めるためのデータで、39~79MHzまでの8bitデータが表示されています。

 今回製作した、これらのデータを入力するための回路を下図に示します。
 図の上半分は前述した、GPSに同期した10MHZから1MHzのECL出力を得るものですが、高速パルスにはしてありませんが最初に74HC390APの1ピンへ入力してあるのが気休めです。

 下半分の説明に移ります、まず1bit入力セットボタンを使ってデータの1または0を決めます。(ボタンを押した状態が0)
 そのままで、1bitデータ入力ボタンをおすと74HC123AP(モノステーブルマルチバイブレータ)から74164へパルスが送られ1bitデータが74164に取り込まれ、これを8回繰り返すことで8bitデータが整います。

 そして、ここで8bitパラレルデータ転送ボタンを押してユニットはこのデータに対応して周波数を出力します。











上および右上は完成したHP3335A PLL UNIT です。中央部にあるのがコントロール基板でデータをモニタするLEDが8個(8bit)見えています。 左上の手前が電源およびシグナルの入出力BNC端子です。

左写真はコントロール基板のアップで、それぞれのボタンがはっきりと見えています。
 モニタのLEDは「1101 1000」ですから40MHzを出力中です。





 右写真は70MHzの出力をオシロで観察してみたところです。
 ちょっと見ですが、きれいで安定しているように見えます。

 39~79MHzが実際に使っている周波数領域だとされているようですが、ちょっと試した範囲では37~88MHzまでは行けそうでした。(VCOが頑張っている?)
 80MHzの出力をGPSrefのカウンタで観測してみましたが、mSの桁で0±1で収まっていました。

  APB3で40MHzの出力のスペクトルを見てみました。span10kHz、RBW10Hzのデータですがまあまあだと思います。

 下に80MHz出力時の400MHzまでのスペクトルも見てみました。怪しげなデータですが、これもまずまずでした。


 解体ジャンクのユニットで、想定していたよりいい結果が得られて幸甚でした。少し周波数範囲が狭いですが、PLLの基準周波数源や周波数変換の実験に使ってみたいと思っています。

 大きさはともかく、そこそこ電力食い(今どきの省エネに逆行して)なのが難点かも、、、、
 消費電流は、+15v:0.10A、 -15v:0.18A、 +5v:0.07A、 -5.2v:0.60Aでした。

2022年5月25日水曜日

百均のガーデンライトを修理しました

 左写真は百均の定番商品であるガーデンライトです。
 日中はライトのトップにあるソーラーセルで発電した電力を内部のNiH(ニッケル水素)電池に蓄え、夜間にLEDを灯し、庭園のアクセントに使うものです。

 値段が値段ゆえに、照明として使うには今一つ明るさが足りませんが、それでも夜間、我が家の入口階段の足元確認用としてはとりあえず役立っていました。
 設置後2年は経ったでしょうか、2個設置したはずが1個しか点灯していないのに気づきました。

 さっそく分解してみました。
固定用のねじが片方錆びています。
 さらに分解していくと、LEDのピンが腐食でなくなっていました。(下写真、左上)










 こうして見ると、小さな基板上に4本足のIC、スイッチ、インダクタ(47uH)そして今回こわれたLEDがささやかに乗っているだけの極めてシンプルな構成です。

 この基板に、ソーラーセルとNiH(ニッケル水素)電池を接続すれば、、、一丁上がり!!

 LEDを手元のものに付け替えれば修理完了ですが、せっかくですので少しお勉強です。

 基板上にあった黒い4本足のICは YX8050 と刻印されていましたので、ネットでデータを調べてみました。右が使い方の1例で、おそらく本品と同じ使い方と思います。

 動作としてはソーラーセルが発電している間はNiH(ニッケル水素)電池を充電し、ソーラーセルが発電をやめたとき(夜間)は電池を電源とした発振回路を働かせ(LED点灯には1.25Vは不足で2V近くが必要)パルスで必要な電圧と電流をLEDに加えるようになっていると推測します。

 LEDは定電流で働かせるのが良いので、このICは回路図右上のインダクタを47uHとすることで8mAの駆動電流をLEDに与えています。

 LED交換で、左写真のように甦りました。LEDは手持ちの昼光色を使いましたが、効率の良いLEDを使えばより明るくなりますし、インダクタを68uHに換えれば点灯寿命は倍になるはずですがその分暗くなるでしょう。



 また、内臓のNiH(ニッケル水素)電池は100mAhと容量がかなり小さく、同じく百均で売られているNiH(ニッケル水素)電池は700mAh以上ありますので交換も効果があるかも、、、

 最近では百均も経営難から閉店も相次いでいるとか、、、
たしかにこのガーデンライト一つ取ってもこれで利益が出るのかどうか疑われます。関連して最近では300円のおしゃれなガーデンライトが多くみられるようですが、使用されているソーラーセルやNiH(ニッケル水素)電池は同一のものらしく、デザインはともかく性能は同じらしいとの噂です。

 修理の終わったガーデンライトには、右写真のようにもとの場所でしばらく働いてもらいましょう。