ATU 防水BOX (実際のアンテナによる整合）
アンテナセレクターの防水加工が完了しましたので、ATUのメインユニットを防水BOXの中に収納しました。 当初、メインUnitのマイコン基板はATU前面のパネル面にビス止めしてあったのですが、いざ防水BOXに収納すると、ソフト書き換えの為のPICKIT３を繋ぐ事が大変難しく、基板にハード的な変更が生じたとき、防水BOXからATU本体を取り外さないと処理できないという事が判り、下の写真のごとく基板を収納する金属ケースをATUから分離し、基板のメンテと、ATU本体のメンテが防水BOXの蓋を開けるだけで出来るように変更しました。
写真は基板もATUも天板を開けた状態ですが、通常は両方とも天板をかぶせる事にします。 防水BOX内でATUの出力端子を外部に引き出す配線をし、かつATUの天板をかぶせると、10MHzのバンドのみはどうしても整合出来なくなりました。 やむなく、VC２のタップを初期の6.5Tに戻しました。50Ω負荷では最小SWR1.7くらいにしかなりませんが、200Ωなら1.04になりますので、実際のアンテナで確認する事にします。
この防水BOXに組み込んだ後、イニシャライズの時のモーターが異常音を出します。原因は、モーターが起動トルク不足で回っていない状態でした。 モータードライバー基板の中にあるSMTタイプの半固定抵抗の接触不良でモーターの電流制限が250mAでないとダメなところ70mAくらいしかなったものでした。 半固定抵抗をぐりぐりとまわして電流値を250mAに再設定してやると正常になりました。 過去、このSMTタイプの半固定抵抗の品質はかなり悪く、大型の村田製に変更した事がありましたが、ここにきて中華製の品質問題に遭遇してしまいました。 こんな部品をいくら防水BOXに収納したとしてもベランダに置いて大丈夫なのか？ 一気に不安がよぎります。 とりあえず呉印の接点復活剤を吹き付けておきましたが、心配ですね。
春分の日を過ぎた最初の土曜日に急に暖かくなり日中の気温が18度を超えます。 南西の風がやや強いですが、従来のバリコン式ATUを降ろし、Z Match ATU(以後ZATU)を急遽上げる事にしました。約3時間花粉が飛び交う中で作業した結果は以下の写真です。
アンテナセレクターとZATU間に接続したはしごフィーダーは100均にあった仕切り板で作ったインピーダンス約500Ω、長さ3mのフィーダーです。
すぐに動作テストを行い、9600ボーのUART通信も問題なく動作している事を確認できました。
さっそく、実アンテナによる整合テストにトライしました。
1820ｋHzではWVCの容量不足でSWRは1.51、1896では1.79、ここは追加のコンデンサで解決しそうです。
修正済み配線図 zmatch_atu_main_04.pdfをダウンロード
50Ωダミー抵抗では整合出来なかった10MHzはWVCを最大容量にしてSWR 1.08
29600kHzはSVC,WVCともに容量最小でSWR1.53
その他のバンドはSVC,WVCともに可変範囲内でSWR1.11以下となりました。
ただし、昨日1.1以下に整合したのに、今日は4以上とか再現性が良くありません。 この再現性が悪いのはステッピングモーターの脱調かも知れないと、改めて電流制限の設定を見直してみました。現在はふたつのモーターとも250mAでの駆動です。 電流が原因で脱調する場合、定格電流以内で少なすぎても多く過ぎても発生するとWEB上で解説されており、カットアンドトライが必要なようです。 この為、いくつかの設定を試した結果SVC用は400mA、WVC用は600mAに設定して様子を見ます。
また、モーターのstepが0以下もしくは1500以上に動こうとするようなATUとしてのカバー範囲以外となった場合、タイムアウトでエラーになるようにしたつもりでしたが、タイムアウトのチェックルーチンが機能しないというバグがありましたので、修正しました。
現在のSWR限度値は1.08に設定してあり、整合開始してから10秒間は1.08以下になるまで、整合動作を行います。 しかし、リアクタンスが大きいバンドでは、2stepの回転でもSWRディップポイントを飛び越える場合があり、10秒以上経過したら次の限度値であるSWR1.35以下を探します。SWR1.35でも整合しない時は次の限度値1.65を探します。 そこで、整合スタートした後、再度STARTキーを押すと、その時の条件をEEPROMに記憶し、整合したという処理をするように修正しました。 この修正により、例えばSWR1.2くらいで行ったり来たりしている状態であるなら、この機能を使い一旦SWR1.08以上の場合でもEEPROMにデータを記録できるようにしましたので、とりあえずは運用できます。 時間のあるとき、この仮の整合状態を開始ポジションとして自動整合を開始すると、最終的に1.08以下のポジションを見つけて記憶できるようになりました。
ステッピングモーターの脱調が原因と思われる、整合条件の再現性は一向に改善されません。 一度、SWR1.08以下に整合した後、他のバンドへ移り、そこで、整合条件をEEPROMに記憶させた後、前のバンドに戻り、プリセットコールを行い、送信モードにすると、SWR３くらいに跳ね上がっています。 そこで、再度整合動作を行うと、前回EEPROMに記録されたモーターステップと10から20異なります。 この差はSVC、WVCいずれもありますが、WVC側がやや多い状態です。
このZ Match ATUのオリジナルは50MHzをカバーしていませんが、試しに50.3MHzで自動整合を行うとSWR1.2くらいで整合し、VK局とFT8で交信できました。 レポートは私が相手局に送ったのが-08dB、相手から貰ったのが+03dB。 アンテナの指向性データから実用出来ないバンドと諦めていたのですが、実際のアンテナはシュミレーションデータとはかなり違うみたいで、これはうれしい誤算でした。 ただし、まだ国内交信は出来ていません。
脱調による再現性の問題の為、次の土日にZATUは降ろし、従来のバリコン式ATUを再度上げるつもりでしたが、急に寒の戻りがあり昼間でも最高気温が8度しかなく、ATUの入れ替えは次週に延期となりました。 代わりに、50MHzの運用を行い、DXCCのエンティティが７に増えました。
ATUメインUnit Z_Match_ATU_main_04.cをダウンロード