Bluetooth接続のGPSレシーバー製作

【この記事の所要時間: 543秒】

アマチュア無線の実運用を再開することになった最大の目的は、以前にも 他の記事で書いたがデジタル通信(FT8、JT65、他)。


このデジタル通信ではアプリを運用するPCの時刻精度が重要になる。

自宅内などインターネットに接続できる環境であればNTPを使って同期 することで必要な精度を保つことが出来るが ((但し、Windows標準の 自動同期機能は精度が十分ではないため、サードパーティ製の時刻合わせ アプリを使用するよう推奨されている。)) 、インターネット接続が 出来ない場所や環境、また常時ネット接続するのが難しい場合もある。

このような場合はGPSを利用した時刻合わせという手段があり、調べてみると 市販のGPSレシーバーをPCへ(USB)接続して、GPSに対応した時刻合わせ アプリを使うことで簡単に実現出来ることが判った。
そのGPSレシーバーもAmazonで調べてみると大変安価(数千円程度… 中には千円台も)で売られている。

その格安レシーバーを買っても良かったのだが、ふと見かけたGPSモジュール を使って作ってみるのも面白そうだな、どうせならBluetoothで接続したいな…と自作することにした。
Bluetooth接続のGPSレシーバーは市販品が少なく、有っても結構 高価なため、自分で作ることの大きな意義が有る。
また、今後USB接続にも対応出来れば、内蔵電池(乾電池)とUSB給電の2電源に対応も可能になり、使用環境の 幅が広がりそうだ。

 

 

P2242764 20190224125950

 

 

 

構成図

GPS unit 20190222094752

先ずはGPSモジュールからの信号をBluetoothへ変換してPCと接続し、今後の拡張としてジャンパーケーブルを繋ぎ換えることでUSB接続にも対応する。
電源は電池昇圧モジュールで生成した5Vの他に、USB接続の場合はUSB変換モジュールからの+5V出力への切り替えも可能。
また、GPSモジュールやBluetooth変換モジュールの設定を変更する場合、それぞれをUSB変換モジュールに接続することでUSB経由での操作に対応。
今回は動作確認版のため、USB変換モジュールと電源ONインジケーター(青色LED、抵抗)は実装しない。

 

 

入手したパーツ(小物類は除く)

P2242755 20190224125934

①GPSレシーバーモジュール(アンテナモジュール付属) NEO6M-ANT-4P
 安価・高感度・高精度・使いやすい、と自作派に評判のモジュール。
 電源:3V〜5V、I/F:UART(3.3V)
 サイズ:31×23×4mm(レシーバー)、26×26×9mm(アンテナ)

②UART-Bluetooth変換モジュール HC-06-4P
 UARTをBluetooth(V2.1+EDR/Class2)に変換するモジュール。
 PC側ではペアリング後に仮想COMポートとして認識される。
 電源:3.6V〜6V I/F:UART(3.3V)
 サイズ:43×16×7mm

③UART-USB変換モジュール U2T2102MCU6P
 UARTをUSB(microUSBポート)に変換するモジュール。
 PC側では仮想COMポートとして認識される。
 電源:USB給電(+5V出力有り) I/F:UART(3.3V)
 サイズ:21×16×4mm

④昇圧DC-DCコンバータ MHT77X-5V-KIT
 1.5Vから5Vを生成出力するDC/DC。
 入力電圧:0.7V〜6V  出力電圧:5V 出力電流:200mA(最大300mA)
 サイズ:40×15×15mm

⑤LC型ハンドタイププラスチックケース(ダークグレー) LC135H-M2-D
 単三乾電池×2本を実装できる電池ボックスが付いた樹脂製ケース。
 サイズ:76×135×35mm(外寸) 58×117×28mm(内寸)

三種のモジュール(①〜③)はaitendo、昇圧DC-DCコンバータ(④)とケース(⑤)はマルツのオンラインショップでそれぞれ購入した。

 

 

組み立て

P2242756 20190224125936

P2242757 20190224125938

昇圧DC-DCコンバータのみキットのため、各部品の実装(ハンダ付け)が必要。
早速、昨日手入れをした工具を使ったが、なかなか良い感じで使い易かった。
また、DC-DCコンバータの出力端子にはピンヘッダを実装し、ジャンパーケーブルで接続できるようにしている。
その他の各モジュールは全て完成品だが、配線接続用のピンヘッダのみ追加実装する。
尚、配線には前述の各種切替を考慮して直接結線ではなく着脱可能な  ジャンパーケーブルを使用した。
USB変換モジュール実装時には切替用のスイッチを設けたいが、使用頻度がさほど高くないためこのままでもいいかな。

 

P2242759 20190224125940

今回はAmazonで購入した格安のツールクリッパーを使用した。
購入したままでは若干使い勝手が良くない部分が有ったので、手持ちの部材を使って、各部のネジをつまみネジに交換・ワニ口の口先と指押し部分を熱収縮チューブでカバー・台座下にアルミ板を貼り付け・摺動部分にグリスを塗布した。
使った感想は…細かい作業や空中配線的な半田付けが随分楽になった。

 

 

動作チェック

P2242761 20190224125942

各モジュールの設定は工場出荷状態のまま。
電源を入れて、PCでBluetooth機器検索を行うとモジュールが見つかったのでペアリング(初期PINコード:1234)する。
仮想COMポートとして認識された。 ((自分の環境ではCOM8とCOM9の二つ。)) 

 

MBP SS 2019 02 24 10 58 11 20190224125931

u-center」(GPSレシーバーベンダー u-blox が提供している設定・  評価アプリ)で無事動作していることが確認出来た。

 

MBP SS 2019 02 24 11 00 06 20190224125931

続けてサードパーティ製のGPS対応時刻合わせアプリ(NMEATime2)でも確認してみるが、こちらも正常に捕捉・検知・同期した。
室内の窓から1mほど離れた所に置いた状態でも結構な数の衛星を捕捉出来ている。

 

 

ケースへの組み込み

バラック状態で一通り正常動作が確認出来たので早速ケースに収めよう。
GPSアンテナモジュールも内部に収めるため、当然樹脂製ケースになる。

 

P2242765 20190224125952

今回選択したケースには外部からアクセスできる電池ボックス(単三乾電池×2本)があり、電池交換が容易。
使用したDC-DCコンバータは単三乾電池は1本でも動作可能(最低駆動電圧:0.7V)だが、電圧がやや低いエネループの使用を想定し、2本を直列接続して駆動電圧を高めることで動作の安定化を図った。

 

P2242762 20190224125944

GPSレシーバーとBluetooth変換モジュールはケースの底部・DC−DC変換モジュールは電池ボックスの側面に両面テープで固定した。

 

P2242766 20190224131236

プリント基板を一枚置いた二階建て構造にして、上段にGPSアンテナを同じく両面テープで固定。
アンテナの手前側は、いずれUSB変換モジュールを置くためのスペースになる。

 

 

 

サンポールで工具の錆落とし

【この記事の所要時間: 46秒】

P2232744a 20190223192359

 

最近いろいろと電子工作(というほどでもないけれども)をしているが、 切断系の工具は手近にある大きめのニッパーだけ…当然ながら狭い箇所 での切断や細い線の被覆を剥くにはあまり適していない。
そういえば、昔使っていた細線用の工具(ニッパー、ラジオペンチ、 ワイヤーストラッパー)がどこかに有ったはず…と探しに探してようやく 発掘したのものの…長年の放置で赤錆まみれ…。
そんなに湿気が多い場所でも無いのになぁ…手汗が付着したままだったのかも。

高級品でもないし今は安価で高品質の工具がいろいろ出ているので 買い替えても良いけど…錆を落として少し手入れすればまだまだ使える 物を廃棄するのは勿体ない。
それに以前ほどに多用することも無いだろうから買い替えるほどでもないしね。

調べてみると、身近に有る家庭用品で比較的容易に錆落としが出来ると知り、早速試してみることにした。

 

 

Before

P2232745 20190223191741

発掘したままのワイヤーストラッパー、ラジオペンチ、ニッパー。 見ての通りあちこちに無残な赤錆が…。
写真は事前準備としてグリップを剥がした状態。

 

 

用意した物

P2232749 1

・カッターナイフ
・ナイロンブラシかステンレスブラシ(酸に強い素材)
・割りばし
・マジックリン
・サンポール
・パーツクリーナー
・グリス

サンポールは錆取り剤としても知る人ぞ知る逸品。
また錆取り後の強酸中和剤としてのマジックリンもこれまた知る人ぞ知る逸品。
洗剤洗浄後に手脂などを付けないように注意すればパーツクリーナーは不要、グリスも潤滑オイルで代用出来る。

 

 

グリップ外し

P2232746 1

各工具のグリップにカッターナイフで切り込みを入れて剥がす。
剥がしたグリップを再利用するのであれば、再貼り付けした際に目立たず力が掛かり難い内側に切れ込みを入れると良い。
今回は、ラジオペンチとニッパーはグリップ自体の劣化も大きいため再利用はしない。
ワイヤーストリッパーのグリップは劣化が殆ど無く、またやや特殊な形状なので流用する。

 

 

ブラッシング

P2232747 1

硬めのブラシで浮いている錆や埃、オイル/グリス滓をおおまかに落としておく。

 

 

洗浄

本体全体をマジックリンで洗浄して湯でしっかり洗い流す。

 

 

脱脂

油分/脂分が付着していると錆が落ちにくいため、パーツクリーナーで脱脂する。
手脂の付着を避けるため、素手で触れないように注意。
上記の洗浄をしっかり行っていれば本作業は省略しても構わない。

 

 

錆落とし

P2232750 1

サンポール沼に脱脂した工具を漬ける。
サンポールの分量は、やや深めの樹脂製容器で工具がひたひたに漬かる程度。

しばらく漬け込むと反応が始まり錆の程度によっては泡立ってくるが、浅い容器ではこの泡や 液が溢れてしまうため、なるべく深い容器を使うか下にトレイなどを 敷いておく。
この泡や液が触れると材質によっては酷く腐食してしまう。
もちろん素手で触れたり、飛び散った液が皮膚や目などに飛散しないよう 十分に注意する。
直接素手では触れず、割りばしやビニール手袋着用(無ければ掌に厚手の ビニール袋を被せる)で取り扱う。

時折、ひっくり返して、ブラシや割りばしで表面を擦ると錆が落ちやすい。

 

 

中和

P2232751 1

適度なところでサンポール沼から引き上げる…今回は約三時間漬け込んだ。
引き上げたまま放置すると強酸の影響で直ぐ錆てくるため、速やかに湯で洗い流して、 マジックリン沼に漬け込んで中和する。
しばらくしたら引き上げて湯で洗い流すが、この時にまだサンポールの 匂いが残っていれば、マジックリン沼への漬け込みから繰り返す。

 

 

乾燥

P2232752 1

湯でしっかり洗い流した後、ドライヤーを使って完全に乾燥させる。

上の写真は乾燥後。
多少の痕跡は残ったが、かなり綺麗になったと思う。
黒染めやレタリングは殆ど落ちてしまったようだ。
この乾燥後に家庭用バーナー(ガス缶バーナー)を使った焼き入れと 焼きなましまでできれば尚良いが、素人には加減が難しいため 今回は見送り…いずれチャレンジしてみたい。

 

 

グリス塗布

潤滑と防錆のため全体に薄くグリスを塗布しておく。
今回使用したグリスは自転車の整備用に購入していた物だが、潤滑成分が 金属組織内部にまで浸透するため、防錆効果も期待出来る。

 

 

After

P2232753 1

グリップを装着して出来上がり。

ラジオペンチとニッパーはオリジナルのグリップを再利用せず、 手持ちの熱収縮チューブで代用する。
そんなに力が加わる使い方はしないため(細いワイヤーの切断や 被覆剥きがメイン)、滑り止めになる程度で十分。
端切れ品を使ったため継ぎ接ぎになってしまったが、段差が微妙に滑り止めにもなって却って良かった。
ワイヤーストリッパーはオリジナルグリップを装着した上から熱収縮チューブで圧着した。

 

 

後記

作業に使ったサンポールとマジックリンの後始末…サンポールは 珈琲用ペーパーフィルターで濾過してトイレ掃除・マジックリンはシンクの掃除にそれぞれ有効活用した。

FT-818ND用ハンドセット(仮) … H-250レプリカ改造

【この記事の所要時間: 228秒】

P2172740 20190217103203

 

FT-818NDの購入目的は、先ずはデジタル通信(FT8、JT65、他)、そして次点が移動運用。
クロスカブで出掛けた先から交信してみたいかな〜と。

屋外での運用で欲しいのはヘッドセットやスピーカーマイク…本機の性格や想定運用スタイルを考えれば有って当然のオプションなのに、メーカー純正はおろかサードパーティからも出ていない。 ((過去に数量限定で或るメーカーから出ていたらしいが。)) 
無い物は作る…まさにアマチュア精神…というわけで、ネット上には他機種/他社製のスピーカーマイクの流用記事がある。
その情報を頼りに自分も作って(流用改造)してみることにした。

どうせならミリタリーっぽくしてみよう…と、軍用ハンドセットのレプリカを使ってみよう。
レプリカといってもスマートフォンやハンディトランシーバー用として出ている物なので、実使用は問題無いだろう。

 

 

目論見外れ

P2172734 20190217103151

最初は手持ちのRJ45コネクタと保護ブーツを使ってスマートな見た目に作ろうと考えていたのだが…ハンドセットから出ているケーブルの各線が太くてコネクタに入らず、早々に諦めた。
しかもこの各線は、被覆が硬い上に変に伸び易い素材で剥くのがかなり大変。

 

 

代替案

P2172735 20190217103153

それならば…と、既存のLANケーブルから切り出して繋ぐ方法に切り替えた。
このLANケーブルは見た目は異常無しなのに通信エラーを起こすため使っていなかったのだが、一応念のため各線とコネクタ端子間の接続をテスターでチェックしておいた。

 

P2172736 20190217103155

ハンドセットからの線、イヤホンプラグからの線、RJ45コネクタからの線をそれぞれ結線して熱収縮チューブで絶縁保護しておく。
上の方でハンドセットからの線は被覆が硬い上に変に伸び易いと書いたが、熱にも弱くて半田付けをしていると結構縮んでしまう…実に扱い難い。
この段階で、とりあえずスピーカー動作(ラジオに繋いで音声出力)は問題無いことを確認しておいた。

 

P2172738 20190217103159

全体を熱収縮チューブで覆って、ひとまず出来上がり。
見た目はまぁまぁ悪く無い。
RJ45はマイクとPTTの制御、φ3.5mmプラグはスピーカー/ヘッドホン端子へ。

 

P2172737 20190217103157

全体像。

 

P2172739 20190217103201

FT-818NDへ接続。

スピーカーからの音声出力は問題無し。
割と聴き易い音かも。

マイクとPTT操作の方は、局免許変更(FT-818ND追加)がまだ完了していないため未確認。
実のところ、PTTについてはRJ45コネクタの端子で「通常オープン⇒押すとGND」は確認しているが、僅かに抵抗値が有るような感じだし少々不安定な気もする。
そもそも元のLANケーブル自体がワケ有り(通信エラー発生)なのも気になるところ。
またマイクも、今回は単純に該当する線を繋いだだけなので、マイクの種類(コンデンサー/ダイナミック)や仕様によっては回路(抵抗)の追加など対処が必要になる。

これがタイトルに入れた「(仮)」の理由。

アンテナポーチ … CW-503/PRC-25

【この記事の所要時間: 135秒】

P2162733 20190216113902

 

アンテナ(RHM-8B)とアンテナスタンド、同軸ケーブル、アースワイヤーをまとめて収納する際の入れ物として、三脚や釣り竿のポーチ/ケースを検討していた。
移動運用の際に無線機(FT-818ND)本体やチューナー類の入れ物として想定しているショルダーバッグ(5.11 PUSH Pack)がミリタリー調なので、それならアンテナもミリタリー調のポーチに入れよう…と調べて入手したのが、米軍のCW-503/PRC-25アンテナポーチ。

 

 

外観

P2162725 20190216113846

P2162726 20190216113848

コットン製、サイズは長42×幅15×厚9cm(実測)。

 

 

P2162727 20190216113849

背面上部にはアリスクリップが有り、ベルト類に装着出来る。
適当なショルダーベルトを取り付ければ肩掛けも可能。

 

 

内部

P2162728 20190216113851

写真で下側がアンテナ本体など長い物を入れるポケット、上側のカーゴポケットみたいな所にマウントベースやケーブル類を入れる。

 

P2162729 20190216113853

下側には三つの細長い内ポケットが有り、アンテナエレメントなどを分けていれることが出来る。
尚、先端近くまで延びている左右と異なり真ん中は途中までしか無いため、余り長い物は入れられない。

 

 

収納

P2162730 20190216113855

収納する物。
・RHM8Bのベースとロッドエレメント。
・アンテナスタンドの脚とマウントベース。
・同軸ケーブルとアースワイヤー(いずれも5m)。

 

P2162731 20190216113857

無理なく収まり、アースワイヤーを追加しても大丈夫だろう。
RHM8Bのベース下にある内ポケットにはロッドエレメントが入っている。

 

P2162732 20190216113859

蓋を閉めた様子。

 

FT-818NDの保護フレーム&折り畳みスタンド … 817 escort

【この記事の所要時間: 347秒】

FT-818NDはコンパクトなことがメリットでもありデメリットでもある。
そのデメリットというのは、狭いディスプレイと小さくて混み合ったダイアルやボタンのため、横置きした際の操作性が今一つなこと。
操作性の改善目的で前面パネルを上向きに持ち上げるように工夫しているユーザーが多く、ネットで調べるとサードパーティ製品/市販品流用/自作品などの様々な後付けスタンドを見ることが出来る。

まだFT-818NDを購入するかどうか半々の気持ちだった頃、もし買ったとしたらスタンドも必要だな…と調べていて出会ったとある海外メーカーの製品がすっかり気に入って、FT-818ND購入を決める大きなキッカケになった。
その製品が届いたので早速装着した。

 

P2112720 20190211183208

 

 

購入品

P2112706 20190211183136

PORTABLE ZEROの817 escort

実は購入で少々手間取った。

Web上のフォームで発送先などを入力して(英語…但し、国と都道府県はプルダウンメニューで日本語になっていた)、PayPalで支払ったのだが、発送先住所が日本語で書かれているため配送業者(U.S.Postal)で処理出来ない、とのことで返金処理(注文キャンセル)になった。
ショップからの連絡では、フォームに入力された住所ではなくPayPalに登録されている発送先住所で配送業者へ依頼しているが、英語以外は対応出来ないため英語で記載して欲しい、とのこと。
そういえば…直前に国内のショップで利用した際にPayPalの発送先住所を日本語表記版にしたままだったことを思い出して、英語表記版に切り替えて再度発注したが、またもや返金処理通知。
今度は何が理由なのかとショップに問い合わせると、送料が安くなったので差分を返金したもので、注文自体は処理されて既に発送済み、とのこと。

米国内で若干日数が掛かった様だけど(発送受付から航空便に乗るまで一週間近く…豪雪の影響かな)、日本国内に入ってからは連休中にも関わらず迅速に進んで、今日の午後届いた。
梱包箱は凹んだり一部破れてボロボロだったけれど、中身は見ての通り全く無傷。

メールで遣り取りしていた担当者に「届いたよ!とても気に入った!」みたいな連絡をしたら『そりゃぁ良かった!』って返ってきた(^^)

 

構成品

P2112707 20190211183138

内容物は、図入りの説明書、保護フレーム(左右)、脚、ネジ類と工具(六角レンチ…二種類)。
肉厚の5052アルミニウム材をレーザーカットした頑丈な造りで、粉体塗装も厚くしっかりしている。
色はブラックとオリーブドラブの二種類有り、オリーブドラブを選択。

 

同時購入品

P2112708 20190211183140

一緒に買った817 Spider Kit for LDG Z-817 Tuner

冒頭の写真のようにFT-818NDの上にZ-817を重ねた状態で固定するネット状の物で、817 escortのフックリングに引っ掛けて使う。
使用頻度はそう高く無いと思うしバイク用の荷掛ネットで流用出来そうだけど、安いし($14.50)送料は変わらないので併せて購入した。

 

 

装着

P2112709 20190211183142

P2112710 20190211183144

左右側面の前後に有る計8本のネジを外し、保護フレームと折り畳みスタンドを組み付ける。

 

P2112711 20190211183146

P2112712 20190211183148

写真では明るめに映っているが、実際は濃緑色。

 

スタンド

P2112713 20190211183150

P2112714 20190211183152

スタンドは立てる/倒すの二段階で、角度調整などは出来ない。

 

P2112716 20190211183157

滑り止めと接触面(対象物)保護のため、ゴムシートを貼る。

 

P2112715 20190211183154

スタンドを立てた状態で、設置面から前面パネル下端までの高さは約6cm。

 

P2112717 20190211183200

メインダイヤルのクランク部分が突出してしまうが、純正のメインダイアルであれば張り出しの範囲に収まる。

 

P2112718 20190211183203

後面のアンテナ端子は張り出し内に収まる。

 

 

ミリタリールック

P2112719 20190211183206

こうなるとボディも同色(OD)で塗りたい。

一緒に写っている軍用ハンドセット(H-250レプリカ)はいずれFT-818NDで使えるように改造する予定。

 

P2112721 20190211183210

5.11 PUSH Pack(OD)

FT-818NDを入れてもまだ関連品を入れる余裕が十分あるので、移動運用をする際に良さそう。

今はまだ受信のみなので、局免許の変更申請(無線機追加)完了が待ち遠しい。