TDA1083ラジオICを使ったシングルスーパーCW受信機の実験 内蔵電池を充電式に

 受信機内蔵リチウムイオン電池を充電する

2S 5A 7.4V/8.4V BMS 18650リチウム電池充電保護ボードバッテリー充電PCMオーバー充電保護 - AliExpress 44

充電しながら使えるようにしたいのだが・・・・
アリエクの充電ボードを使ってみようと思ったのだが・・・・どうにも使い方がいまいちわからない。

ページにはこんな説明が載っていた。これでまぁ、ここにリチウムイオン電池をつなぐのは分かった。実際にこのリチウムイオン電池2本から電圧を供給するのには、どこにつなげばよいかがわからなかった。

それで、試しに実験用の可変電圧電源でP+とP-に9Vを供給してみた。電流が流れるので充電が始まっているのはわかる。この状態で電源の供給をやめたら、P+とP-に電池電圧がでてそこから機器への供給ができるのか？

と思ったのだが、そうではないみたい。一応電圧はでるものの電流がとれるわけではない。

B+とB-から供給するしかないみたい。。。

黄色いのが3.7Vリチウムイオン電池、これの上側にホットボンドで充電ボードを張り付けた。

なんだか、だんだん、取り付け方法が雑になってきているような。。。

ちなみにDCジャックからボードへのラインに1N4007を入れて逆流防止にしている。電源アダプタをつないでいたらそっちにながれていつの間にか電池がなくなるなんてことにならないように。

2024/08/09追記

7.5V100mAの電源アダプタを繋いでいたら充電されず電池切れになった。
7.5Vとはいえ開放電圧だと11.5Vあったので油断していた。
9V500mAのアダプタに変えた。充電時のアダプタ電圧が8.5Vまで落ちている。つまり500mA以上は流れているということだろう。この時の電池両端電圧は7.5V程度、充電されるにつれここの電圧が上がっていく印象。

50Mhzの移動用！？ダイポール

 50MHzダイポールを作る

材料

ロッドアンテナ

Amazon | nanomaru 汎用 ロッドアンテナ 1.4m 伸縮式 10段 ポケットダイポール 50Mhz ラジオアンテナ FMラジオ 修理 交換 固定タイプ 2本セット | nanomaru | 無線アンテナ

Uボルトパイプ取り付け金具

Amazon.co.jp: nijimomo アンテナマストクランプ シングル ダブル Vジョーブラケット Uボルト パイプ取り付け金具 (ダブル２個) : DIY・工具・ガーデン

VP13　13mmのT字菅

ホームセンターで売ってるやつで一番細いのを使った。メガネコアがギリギリ入るぐらいの太さ

13mmの塩ビパイプ用蓋

13mm 塩ビパイプ　3cmに切ったもの３つ

メガネコア　BN-73-302

これ、アリエクから手に入れたもの、ALが2200と謳っているがどうもあやしい(;^_^A

メガネコアに1.0mmUEWを4回平行巻き

同軸との接続はBNCとした

13mmの塩ビパイプを3cmぐらいに切ったものを蓋とT字菅に挿入して接合する

出来上がり

AmazonのU字パイプの金具を使ったが、これは太いマストに固定するもので13mmのような細いポールに固定するのには不向きだった。安かったからこれにしたけど・・・・

NanoVNAでSWRは1.5ぐらいだったが、近くに物があったりするところころ値が変わる。家の中だとあれなので広いところで計測しないとダメみたい。ちなみに同軸を1/4波長の1.5m程度にするとよくなると思うのだが・・・・

ケーブルを替えたらVSWRは1近くまで下がった。

実際の運用時はnanoVNA必須だな。

覚書：トロイダルコアのAL値

 よく使うトロイダルコアのAL値

T37-2 (toroids.info)

FB801-43    トロ活では1550、秋月では1380、千石では1565

BN-73-302 2500nH/N2 注Aliexpressで手に入れたものはどうやら43材程度のAL値っぽい

FT50-43    440nH/N2 FT50-43 (toroids.info)

FT50-77    1100nH/N2 

FT50-75    2196nH/N2 FT50-75 (toroids.info),FT50-J (toroids.info)

T37-2赤    4nH/N2 T37-2 (toroids.info)

T37-6黄    3nH/N2 T37-6 (toroids.info)

無線機の設計と製作入門P175

計算用エクセルファイル

コレクタ電流と出力電力の関係は？

 トランジスタ電圧増幅度の近似値の式より

電圧増幅度 Av = 相互コンダクタンス gm × 負荷抵抗 RL
　　　　　　　= ( コレクタ電流 IC / 熱電圧 VT ) × 負荷抵抗 RL
　　　　　　　= コレクタ電流 IC × 負荷抵抗 RL / 26mV

これをみると、電圧増幅度はコレクタ電流と比例している。コレクタ電流を2倍にすれば、電圧増幅度も2倍になる。 電力ならば4倍になる。ん？これであってる？？？

ちなみに

第2送信機として登録されている7MHzQRP送信機は終段の電圧を変えて出力を可変にしている。5Vだと220mA程度。13.8Vだと440mA程度の電流と2倍になっている。
5Vで500mW、13.8Vで2.2Wの出力となっているので約4倍の出力となっている。

なるほど、一応計算とほぼあっている。納得である。

計算通りだと気持ちが良い。(笑)

さて、励起段はどうかというと。
2SC1815GRはコレクタ電流は32.3mAで駆動している。これで最終出力約2.2Wを得ている。当初はREを100Ωでバイアス抵抗を10k・4.7kとしており、この時のICは12.5mA,出力は約1.8Wであった。ICが３倍になっても出力は1.2倍にしかなっていない。
ということは、出力はすでに頭打ちになっていて十分に励起されていると考えていいのだと思う。30mAはちょっと流しすぎな気がするので、また調整するかもしれない。

ただ、現状。0.5W QRPpから2W QRPまで可変できている。ことを考えると動作に問題がなければ、このままかも・・・・

REは変えるとしたら33Ω程度かな。ICは9.9mA。そのくらいが常識的？

トランジスタ回路の入力抵抗などインピーダンス整合について

 低周波では前段＜次段の入力抵抗であれば

問題なく増幅できるが、高周波ではそうも行かない。同じインピーダンスでない場合は反射がある。

というわけで、入力インピーダンスの計算方法を探していたが、それらしきものを見つけたのでメモ。

TX励起段の入力抵抗を求める

トランジスタ回路の電圧増幅度 | 回路方式によって異なる計算式の解説 - 相楽製作所 (sagara-works.jp)

これによると

入力インピーダンス hie = 26 × hFE / コレクタ電流 IC [mA]

で近似できるとのこと。

先の7MHz送信機の励起段に当てはめてみると。

hFE:300
IC:32mA
hie=26x300/32=243.75Ω

となる。 バイアスを作る2kΩの抵抗と並列として

243.75//2000= 217.27Ωとなる。

計算上は217.27Ω

とするとAD9850の出力抵抗は200Ωということなので・・・

あれま、トロイダルでインピーダンス変換いらないんじゃね(-_-;)

しかし、実際は4:1でステップダウンしたほうが直接より出力が上がっている。

この辺のからくりがよくわからない。

励起段の出力抵抗

A級動作している回路において 

Zo=V/I=(Vp-p/2√2)/(Ip-p/2√2)=2E/2Ic=E/Ic

より　E=7.9V,I=32mAなので

7.9/0.032=246.9Ωとなる。

出力コイルの巻線比が26:7,インピーダンス比は676/49=13.8より

246.9/13.8=17.89Ω

となっている。さて、これがTX出力段の入力抵抗とあっているか？だが・・・

TX最終段の入力抵抗を求める

先と同じようにhieを求めると

TTC015B hFE:150(100-200)
IC:219-437mA

2.2W出力時

26x150/437=0.89Ω　
ベースに直列にRBが入っているので
0.89+6.4=7.29Ω

0.5W出力時

26x150/219=17.8Ω
RBをプラスすると24.2Ω

最終段の出力抵抗

最終段はバイアスを与えないC級動作なので先の式は使えないので

Po=(E-Vcesat)^2/2xZL

を使って計算すると 

データシートより0.5A時のVcesat=0.3Vを代入

2.2W時

ZL=(13.8-0.3)^2/2x2.2=41.42Ω

0.5W時

ZL=(5.0-0.3)^2/2x0.5=22.09Ω

実際の回路ではまさにカットアンドトライで妥協点をみつけた。今回のはあとから検算したような形になった。
まぁ、計算通りにいかないことのほうが多いので、おおざっぱといえばそれまでだが・・・