ＴＳ５２０Ｓ／Ｖ用デジタルディスプレイの製作

ＴＳ５２０Ｓ／Ｖに接続する、外部デジタル表示器の実機製作

ＴＳ５２０ファンの各局様お久しぶりです。
試作公開から間が空きましたが、実機版がようやく出来ました。
割と安価かつ簡単に製作でき、ちょっとは役に立ちそうな周辺機器と思います。

これはTS520Sの送受信周波数をデジタル表示するのが目的で、
純正周辺機器「DG-5」の機能を意識したつもりの機器です。
とは言っても、当局はDG-5を持っていないので本来の動作詳細は不明ですが・・・
TS520S/V本体を改造しないので、操作感・雰囲気はアナログそのままですし、
そして、さりげなく運用周波数を比較的正確にデジタル表示してくれます。

試作品を実際使用してみると不具合が発生したので、それを改修で対処する事にして、
それを金属ケースに収納しました。
機能詳細は「ＴＳ５２０Ｓ／Ｖ用外部デジタル・ディスプレイの試作」を参照して下さい
内容的には試作機と同じですが、回路とプログラムに少々の変更点があります。
ＴＳ５２０(ノーマル)への接続については、リグ本体の改造が必要なので考慮中です。
現在の所は、ＴＳ５２０Ｓ／Ｖのみの対応です。

ＰＩＣのソースファイルは左記画像欄一番最後にあります

ＰＩＣシステムクロック源は、秋月のＴＣＸＯ　ＶＭ３９Ｓ５Ｇ

PICのシステムクロックは、ＴＣＸＯの外部入力と変更しました。
この高精度発振器は、秋月電子で購入したもので、ＶＭ３９Ｓ５Ｇと言う中国製です。
実際の発振動作は、正弦波ではないですが、精度は十分な事を確認しています。（注１）
出力電圧は約600mVpp、内部で直流カットしてあるようで、オシロスコープの入力は
ACでもDCでも変化ありません。
また、外部電圧で微調整できる様ですが、トリマでも調整可能です。
アマチュア無線で使用する限り、無調整でも必要十分な精度と思います。
６００円でこの精度と安定度が入手できるのなら、まあ安価だと思います。（注２）
何らかの方法で精密に校正可能ならば、基準発振器にもなりうるかも知れません・・・
因みに、別項「ＰＩＣ ＤＤＳ-ＶＦＯ」と比較しても、周波数安定度は天地の差があります。
ＤＤＳは電源を投入し始めてから、室温にもよりますが５～６時間の時間が必要でした。
ところが、この発振器はいきなり結構安定です。
この発振器を使用すれば、十分信頼できるＴＳ５２０の周辺機器になると言えます。
当然、TS520内部マーカーは用済みです・・・　(^^♪

注１）
　　　当局標準のＫＳＧ４３１０で校正したカウンタＳＣ－７２０１でカウントしてみると、
　　　十数ＨＺしか違いませんでした。（すべてがそうだとは限らない)
　　　また、電源等入後、６時間経過で数ＨＺのずれでした・・・　(・_・;)
　　　中華部品ですが、思いの外高安定で、そういう意味で驚いています。
　　　別項で使用した中華ＤＤＳは同じ時間経過で４０～５０ＨＺはズレます（at10MHZ)
　　　５，６時間経過すると、結構安定化しますが・・・それでも±１０ＨＺは動きます。

注２）２０１５年現在の販売価格
　　　かつては京セラの同じ様な発振器が半額以下で売っていた・・・
　　　探してみたら、部品箱に１個ありました・・・

回路変更点および実装、その他注意点など

回路変更点
作り直すのは面倒なので試作基板を改造しました。
追加部品の配置が苦しくなりましたが、無理やり乗っけています・・・
X'TAL発振は上記の様に、高精度発振器ＴＣＸＯに変更しました。
TCXOの出力が低めなので、底上げをしています。
次に、ＲＦ入力部分にエミッタフォロアによるバッファアンプを挿入しました。
これは、ダイオードSWによるON-OFFによって、入力インピーダンスが変動します。
それがTS520側にとって負荷変動となり、受信音に反映される事が判明したからです。
その雑音発生は無信号時に気が付く程度ですが、少々イラつきます・・・
それは、今回のバッファアンプを挿入する事で解決しました。

プログラム修正点
プログラムのメモリ容量は少なくても良いので、ＰＩＣは１６Ｆ１８２８に変更しています。
キャリブレートのため、HET固定値のソース内書き換えを判り易くしました。
タイマ０カウントルーチンで、不感時間を考慮するのを忘れていました。
それを含めてゲートオープン内のカウント時間を吟味・修正しました。
その割に実際のカウント精度(at 10MHZ)は、修正前のカウント値と比較して、
事実上何も反映しませんでした・・・　(^_^;)
その他、ちょっとした変更・修正点があります。

ロータリースイッチ関連
これに使用のＬＥＤですが、ＶＦ（順方向電圧）の大きいＬＥＤを使用した場合、
プルアップ時の電圧が低くなり過ぎ、ＰＩＣがＨ判定できなくなる場合があります。
ＶＦが２Ｖ未満のＬＥＤを使用する必要があります。

電源関連
ここの問題点はＴＳ５２０背面ＤＣ出力に差し込む、２Ｐプラグが入手難です・・・
たしかジャンク箱にあったはずなのですが、行方不明です・・・
このプラグはちょっと製作出来そうも無いかな・・・
回路図を見ると、ＴＳ５２０電源コネクタにもＤＣ１４Ｖが出力されている様です。
ここを利用するのが現実的でしょうか。
あるいは別に電源を用意するか,ACアダプタ使用とかになりますけど、面倒くさ。

本機内部電源ＩＣは結構発熱するので、金属ケースそのものに放熱させます。
数Ｗの損失が発生するので、放熱は手を抜かない方が無難です。

その他
回路からはＰＩＣのＩ／Ｏ制御からの雑音が発生しますし、逆にハイパワー送信では
高周波が回り込んでくると思われます。
金属ケースに収納が良さげですし、場合によっては電源ラインにフィルタを入れます。
また、入力信号ケーブルも、長いと送信時に誤カウントする可能性があります。
必要最低限の長さ、かつ良質なRFケーブルを使用した方が良さげです。

回路図にはありませんが、ＶＤＤラインのあちこちにパスコンを挿入しています。
メイン基板ＧＮＤもケースＧＮＤに最短距離で落としています。
この辺は、高感度送受信機に接続する機器なので、注意します。

各基板・部品類の実装

メイン基板回路図では電源以外が記載されてるのですが、実際のロータリースイッチ部分はケース前面パネル部分に配置・配線されています。

表示器である、８桁７セグＬＥＤモジュールのＤＦＲ００９０は記載されていません。
このＳＰＩ接続ＬＥＤモジュールの詳細は当局ＨＰ内、別項を参照して下さい。

電源基板回路
シンプルな回路図ですが、実際の基板は前面パネルに配置されているＬＥＤに対する、
部品が相乗りしています。
よって、画像の電源基板と回路図は一致しません。
電源入力はＴＳ５２０背面、１２ピン電源端子からの入力を想定しています。
その内、⑧、⑨、①ピンと接続します。
もちろん、２ピンＤＣプラグがあるなら、それを使用するのがベストです。

ＴＳ５２０、１２ピン電源端子ピン番号および機能（画像も参照して下さい）
（リグ背面から見た図です。）

　　　　　背面上側

　　　①　　④　　⑦ ― ⑩

　　　②　　⑤　　 ⑧　　⑪　　　背面右側
　　　　　　　　　　 ｜
　　　③ ― ⑥　　⑨　　⑫

　　　　　背面下側


　①ピン　　ＧＮＤ

　③ピン　　ＡＣ１００Ｖ入力　ヒューズ側
　⑥ピン　　ＡＣ１００Ｖ入力　スイッチ側

　⑦ピン　　ＡＣ１２，４Ｖヒーター、電球用入力

　⑧ピン　　ＤＣ１４Ｖ整流直後出力(脈流)
　⑨ピン　　ＤＣ１４Ｖ平滑回路入力

　⑩ピン　　ＡＣ１２．４Ｖ出力、ヒーター用
　
補足
　③、⑥ピンにＡＣ１００Ｖ入力
　⑦、⑩ピン同士を接続
　⑧、⑨ピン同士を接続
　以上を行わないとＴＳ５２０は動作しません。
　今回の電源基板の電源は、この⑧、⑨ピンから取得する事となります。
　もちろん、ＧＮＤの①ピンも必要ですが、ＴＳ５２０ケースＧＮＤからでもＯＫです。

ディスプレイ実機とＴＳ５２０Ｓ／Ｖとの構成補足

ケース
今回使用したのは、アイデアルの汎用アルミケースで、型番はＣＡ－７０Ｗです。
当局は金属加工は苦手で、いつも失敗して変な所に傷つけてしまいますが・・・

前面パネル部分の配置は試作機とほぼ同じですが、
小さめのケースなので、７セグＬＥＤを配置すると結構苦しいです。
電源スイッチは背面に追いやられました・・・う～ん、無くとも良かったかも
ＴＳ５２０の電源を落とすと、こちらへの電力供給も無くなりますのでね。
と、何だかんだと言いながら組み立てたのが左記画像です。
７セグＬＥＤは大きく見易くてＧＯＯＤ！です。
大きい事は良い事だ・・・

背面部分は、ＲＣＡピン３組、電源スイッチ、電源コード出力部分を適当に配置
また、内面には電源ＩＣを放熱シートを咬ませて取り付けます。
放熱無しでは、ICが触れない程熱くなりますので、危険です。
さらに、今回使用の電源ICはLM317なので、絶縁しています。
ケースへの放熱で、長時間運転で暖かくはなりますが、大丈夫なのを確認しています。
外部電源から１４Ｖを入力、５Ｖ出力を５００ｍＡ（１０Ωダミー負荷）で長時間運転、
これで、ケースがほんのり暖かくなる程度です。（１８～２０℃室温環境下）

電源コードと信号ケーブル（画像参照）
当局はＴＳ５２０電源コネクタから取得する事としました。
⑨－⑧ピンが＋１４Ｖ、①ピンがＧＮＤです。
このコネクタは、ＡＣ１００Ｖ入力やジャンパコードもあり混雑しますので、必ず絶縁します。
ピニールカバー付属のファストン端子を使用しています。
ケーブルはジャンク箱にあった、ＶＨＳビデオに付属していたビデオケーブル(黄)を切断、
それにＲＣＡジャックを付けて、短めの信号入力ケーブルとしました。
余ったオーディオケーブル部分は、シールド電源ケーブルとして利用しました。

ＴＳ５２０Ｓ／Ｖと本機との連携調整

（１）動作確認
　　　各バンドで受信周波数が表示されるか確認します。
　　　また、キャリア・ＳＳＢ送信しても　(^_^;)　問題無いか確認します。
　　　ＴＳ５２０が動作安定するまで、そのまま数時間電源ＯＮのままにします

（２）ＣＡＲ周波数調整
　　　本機のＭＯＤＥを「ＣＡＲ」にします
　　　モードＬＥＤがＣＡＲで点灯、入力ＬＥＤがＣＡＲで点灯する事を確認
　　　ａ）、ｃ）、ｄ）で指定の周波数になる様に、基板上トリマを調整
　　　ｂ）のモードで調整してはいけません
　１）規定値
　　ａ）ＴＵＮＥ　３．３９５ＭＨＺ
　　ｂ）ＣＷ（ＴＸ時）　３．３９５ＭＨＺ、ＣＷ（ＲＸ時）約７００ＨＺ下がる
　　ｃ）ＵＳＢ　３．３９６５ＭＨＺ
　　ｄ）ＬＳＢ　３．３９３５ＭＨＺ

　２）調整場所
　　　TS520の裏蓋を外さない場合、
　　　画像の様に調整穴が開いていますので、そこを利用します。
　　　画像上からTC1、TC2、TC3となっています。
　　　TC2の右横に発振回路Ｔ１調整用の穴がありますので、注意して下さい。
　　　調整用シールが剥がれて無い場合、TS520裏蓋を外します。
　　　基板　ＣＡＲ ＵＮＩＴ　Ｘ５０－０００９－００を確認
　　ａ）X1の傍にある、TC1を3.395.000HZになる様に調整、
　　ｃ）X2の傍にある、TC2を3.396.500HZになる様に調整
　　ｄ）X3の傍にある、TC3を3.393.500HZになる様に調整


（３）ＨＥＴ周波数調整
　　基板上で調整できないので、ソフトウエアで対処します。
　　本機のモードを「HET」とします。
　　上記１）～９）の各バンドで表示される周波数を記録します。
　　それをソースファイルの指定の場所に書き込みます
　　運用モードBで、この設定値を使用しますので、有効です。
　　運用モードAではHET周波数実測値で演算しますので、この調整は不要です。

　１）規定値
　　ａ）１．８ＭＨＺバンド　１０．６９５ＭＨＺ
　　ｂ）３．５ＭＨＺバンド　１２．３９５ＭＨＺ
　　ｃ）７ＭＨＺバンド　１５．８９５ＭＨＺ
　　ｄ）１４ＭＨＺバンド　２２．８９５ＭＨＺ
　　ｅ）ＪＪＹ／ＷＷＶ（１５ＭＨＺバンド）　２３．８９５ＭＨＺ
　　ｆ）２１ＭＨＺバンド　２９．８９５ＭＨＺ
　　ｇ）２８ＭＨＺバンド　３６．８９５ＭＨＺ
　　ｈ）２８．５ＭＨＺバンド　３７．３９５ＭＨＺ
　　ｉ）２９．１ＭＨＺバンド　３７．９９５ＭＨＺ

　２）調整方法
　　ａ）上記ａ）～ｉ）９バンド分のHETモードでの周波数値を記録します。
　　ｂ）各バンドの周波数値を1/10にして、16進値に変換します。
　　ｃ）ソースファイル「coldst」での標準設定値を変更します。
　　　　それほど大きくは、ずれていないと思います
　　ｄ）アッセンブルし、ＰＩＣに書き込みます。
　　　　ソースファイルは画像欄一番最後にあります

本機の仕様

（１）運用モード
　１）OPAモード：VFO/HETは100msゲートタイム実測値、CARは基準固定値
　２）OPBモード：VFOは100msゲートタイム、HETは設定固定値、CARは基準固定値
　３）OPCモード：VFO/HET/CARすべて100msゲートタイム実測値を使用
　４）入力インピーダンス
　　ａ）HET入力：約100Ω
　　ｂ）VFO入力：約1KΩ
　　ｃ）CAR入力：約1KΩ
　５）運用モードの表示
（１）運用周波数モード
　　　周波数表示は７桁、最小分解能10HZとなります
　　　8桁目は変調モード表示（Ｕｓｂ、Ｌｓｂ、Ｃｗ）
　　　例）28100109HZ,USBモードの場合、
　　　　　Ｕ２８．１００．１０

（２）ＨＥＴ周波数モード
　　１秒間隔でHET周波数をカウント、表示します。
　　表示は８桁、最小分解能1HZ

（３）ＶＦＯ周波数モード
　　１秒間隔でVFO周波数をカウント、表示します。
　　表示は８桁、最小分解能1HZ

（４）ＣＡＲ周波数モード
　　１秒間隔でCAR周波数をカウント、表示します。
　　表示は８桁、１桁目(最小単位)1HZ
　　高精度オシレータ使用しており、TS520内部X'TALの校正にも使用できます。

まとめ、考察

以前から作りたかった周辺機器でしたが、とりあえず出来たので喜んでいます。
当初はTS520にデジタル表示は不要と思っていましたが、実際の運用周波数に関して、
予定交信等で周波数を指定された場合等に、TS520のダイヤル直読では、
自分の運用周波数精度が現代の各局様の精度水準に達していませんでした。
そういう意味では、これで今までよりは、かなり精度が上げられたと思います。
きっちり調整すると、なかなかの精度で、ワッチしていても、何かちょっと楽しくなりました。
VFOの安定度が向上した訳では無いのですが、本機でモニターしていても、
TS520はアナログVFOなのに、かなりの安定度なのが実感できます。
もっとも、震動には弱いですが・・・

心配していた受信時および送信時の影響ですが・・・
受信時には特にパルス雑音やキャリアの受信は判定できませんでした。
もっとも、常時の雑音電波がやたらと多いので、見逃している場合もあります。
修理デスクで接続している場合には、雑音電波の混入は無かったです。
信号入力ケーブルに実験機の時に使用した3m位のビデオケーブルを使用した場合、
10W程度では大丈夫でしたが、100W送信で誤カウントを起こします。
これを短いケーブルに変更、ＤＣケーブルも一応シールド線に変更しました。
しかし、完全には影響除去できませんでした・・・
送信時に切り替わった瞬間にカウント変化し、送信状態になってしまうと大丈夫です。
フルパワーで、がちがちと送受信を断続させた時には、特に目につきます。
この辺を含め、色々と実験しながら回避策を考えてみます。
中途半端な気もしましが、今回はこれにて区切る事にします。

その他バグや修正等ありましたら、追記します。　(2015年11月29日　JA0QON)

追記

運用周波数表示変更について　　2016年05月17日

表示周波数がメーカー製リグと、丁度１．５ＫＨＺ合わないと言うご指摘を頂きました。
実際に当局内メーカー製固定リグ「ＩＣ７５６」で現象を確認しました。
以下今回製作のデジタルディスプレイはＤＤＰと表記します。

DDP ver1.0に於いて、運用周波数はＩＦ中心周波数である３．３９５ＭＨＺで計算しています。
これは、例えば３．３９５ＭＨＺのトランシーバで受信帯域が３ＫＨＺの場合、
ＡＭを送受信する際、ＡＭ送信のキャリアは３．３９５ＭＨＺとなり、受信も３．３９５ＭＨＺならば、
運用周波数は３．３９５ＭＨＺとなります。
これは理解していたのですが・・・
ではＬＳＢにおいて、送信キャリアは３．３９６５ＭＨＺで、ＳＳＢ波を発生・送信します。
ＬＳＢ波は３．３９６５ＭＨＺ～３．３９３５ＭＨＺで発生します。
この場合、送信波の中心周波数は３．３９５ＭＨＺとなり、運用周波数は３．３９５ＭＨＺと、
安直に解釈していました。
このＳＳＢ波を受信する時も受信周波数は３．３９５ＭＨＺと思っていました。
所が、近年のメーカー製リグ（ＩＣ７５６）はＳＳＢでもキャリア周波数で計算している様で、
当然今回のＤＤＰでは、ＩＣ７５６と１．５ＫＨＺ表示がずれてしまう事になります。

今回の修正点は、ＩＣ７５６等と周波数表示を同じにする変更をしました。
具体的には、モードＡ・Ｂでは、ＣＡＲ固定値をＬＳＢ／ＵＳＢそれぞれのキャリア周波数に、
モードＣではＬＳＢ／ＵＳＢは補正せずにそのまま、ＣＷのみＢＦＯ補正

変更ファイルは「16f1828_tsdp03.asm」として、左最後に存在します。

これらは当局がＳＳＢやＣＷの運用周波数の定義について理解していない事が原因です。
未だによく判りません・・・