OAKS16コンテスト 優秀賞受賞 重光様の作品

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OAKS16使用の通過型高周波電力計                               

概要

今回試作したのはOAKS16ボードを使用した通過型高周波電力計です16ビットマイコンを使用する事で今までのアナログ型の欠点をマイコンの優れた部分を利用した通過型高周波電力計です。

特徴は20文字4行のバックライト付きのLCD表示器に進行波電力、反射電力、SWR,進行波電力のdBM表示を同時に表示します、3個のLEDによりSWRの状態でLEDが点灯します、そしてUART1より進行波電力、反射波電力、SWRを出力します。

そしてこの通過型高周波電力計の最大の特徴はマイコンを搭載しているのでアナログ型の電力計では出来ないパワー表示のテーブル値を外部のシリアルEEP ROMに保存する事で プログラムを修正しないでRS232でパソコンのターミナルプログラムで本体と接続しEEP ROMのテーブル値を修正し電力表示の校正ができます。

 

動作説明

動作は通過型パワーセンサーに電力が通過すると進行波、反射波の出力電圧をセンサーの出力電圧をOAKS16のADコンバーターの2チャンネルに進行波、反射波の電圧が入りAD値をマイコンで処理し進行波電力、反射電力、VSWR等を表示しています。

高周波の電力出力計は電力が2倍になっても電圧は√2倍でリニア出力では有りません一般のアナログメータを使用したパワーメーターの電力表示メータ自身はリニア表示の為目盛のふりかたで表示電力をあらわします。センサー出力をリニアライズしてアナログメータにリニアに表示するのも可能ですがコストを考えるとメータの目盛で誤魔化すのが一般的でコスト的にやすくできます。そこでOAKS16ボードを使用し高周波電力計を試作にあたりマイコンの特性を生かし正確なパワー計にする為いろいろアイデアを盛り込みました。

最大の特徴はSWRセンサーの出力電圧を電力変換する為電力表示変換テーブルで変換しますアナログメータの目盛に匹敵します。アナログメータの目盛は簡単に書き換える事は出来ませんが実際は校正した換算表でパワーを計るのが現状です。 マイコンを搭載した高周波電力計の場合テーブルを変更するのはプログラムを書き換える事により書き換えられますが校正のたびにプログラムを書き換えるのは実用的でありません。 

そこで、今回試作した電力計はこのテーブル値を8KバイトのシリアルEEP ROM 24LC64の2048バイトに書き込み プログラムが立ち上がる時に、EEPROMのデータをシリアル通信でM16CのRAMに取りこみ 電力表示用のテーブルにします。シリアルEEP ROMとM16C間のデータのやり取りはI2Cのシリアル通信で行っています。データテーブルを外部のシリアルEEP ROMにしたメリットはプログラムを修正しないでテーブル値を書き換える事が容易に出来るのでパワーセンサーの特性のバラツキを修正できます。 書き換え方法はOAKS16ボードのUART1とパソコン間をRS232で19200(BPS)でターミナルソフトを接続する事で簡単にテーブル値を変更できます。テーブル値を変更出来る為この高周波電力計の最大のメリットは正確なパワー計で校正する事で正確なパワー計と同じ特性を得ることが出来ます。アナログ型のパワー計では出来ないことかマイコンを搭載する事で簡単に正確なパワー計を制作できました。

 今までの説明は電力表示ですが 今回試作した電力計はSWRの表示がリアルタイムで出来ます。SWRは進行波、反射波を換算表でSWRを出すか計算するか計算はSWR=(√進行波電力+√反射波電力)/(√進行波電力−√反射波電力)と計算しなければ

SWR値は出ません。反射電力を表示できますがアナログSWRメータで表示する時は進行波と反射波を計算で出すか 直読みする時は特殊な進行波 反射波を表示するでクロスメータでSWRの表示するくらいです は簡単にできませんでした計算で出すしかありません 今回試作した電力計はマイコンをつんでいるためSWRを簡単に計算し表示する事が出来ます又 進行波電力を対数表示のdBMで表示も出来ます これはマイコン搭載しないと絶対出来ません 正にマイコン搭載のメリットです。

 

ライブラリファイルの変更 スタートアッププログラムの変更

今回OAKS16に付属のコンパイラー付属のライブラリファイル ”NC30LIB.LIB”だとクロック発信周波数:10MHzに設定してある為 標準入出力関数が使用出来ません。従ってC言語で良く使う標準関数 ”printf” “scanf” 等が使用出来ません。この三菱のコンパイラーは良いことにライブラリファイルを作成 変更の出来るライブラリアン、ライブラリファイルのソースが付属している為ライブラリファイルを変更出来ます ライブラリファイルを変更する事でOAKS16のハードウエアーに合わせ、付属のライブラリファイル”NC30LIB.LIB”を変更しました。ファイル名は ”SWRLIB.LIB”です。 これで”printf” “scanf”等が使用出来るように修正しました。 OAKS16のハードに合わせ変更する事で クロック発信周波数:16MHzにシリアル通信のボーレートを19200bpsに変更しました。これでOAKS16のUART1よりボーレート19200(Bps)でパソコンと接続できます。 ライブラリファイルを変更すればUART0にする事簡単にも出来ます。そして付属のスタートアッププログラムもそのままだとシステムクロックのデフォルト値の8分周になる為分周なしに設定しました。

 

今後のプログラム応用

今回試作した高周波電力計のハードは電力計のみですが今回作ったソフトは少しの改造でいろいろ応用が可能です。今後プログラムを応用しいろいろ

これは余談になりますが 日立のH8搭載したボードを秋葉の秋月電子通商で販売していますがそのコンパイラーはライブラリファイルの変更するツールが付属しないためライブラリファイルの変更する場合正規版を求めなければならないため、大変お金(約20万円)がかかるようです。三菱電機の太っ腹には感謝しています。

 

「通過型高周波計測器」のプログラム → こちらからダウンロードできます。

「通過型高周波計測器」の回路図   → こちらからダウンロードできます。(PDFファイル)

 

本器とデジタル測定器(計測中)

本器内部

コネクタ部

 


 

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