電波時計のための電波受信モニタ

鉄筋の建物の室内では電波時計のための電波が届かない。どこが受信できるかをチェックするモニターを作ることを試みた。
aitendo の電波時計モジュール(40/60KHz)[D606C] を購入してみた。送料込みで 1,500円くらいだ。
届いた部品にはマニュアルが添付されていない。コストを下げるためだと添付の文書にある。サイトにかいてあるからそれを見ろということだが、サイトにある情報は;

仕様・機能
●C-MAX社AMレシーバーチップCME6005を使った電波時計モジュールの完成品、バーアンテナ付属、動作周波数:国内40KHz/60KHz帶対応のデュアルバンド、動作電源:1.5-3.5V、動作電流:450-650μA、静止電流:0.1-2μA、感度(最小):(40KHz)50μV/m、(60KHz)30μV/m、●寸法:(基板)22.0×20.0mm、(バーアンテナ)8.67×9.64x60mm、●表記価格:1セット

ピンアサイン
V=動作電源、1.5-3.5V、G=GND、F=動作モード設定:lowレベル→40KHzモード;highレベル→60KHzモード、TN=ネガティブ信号出力、TP=ポジティブ信号出力、P=Power ON input

だけだ。
これだけの情報では不足で、例えば、ピンのPは電源の On-OFF を調節する端子だがどうやって ON-OFF をコントロールするのか分からない。

CME6005 のマニュアルを読むと:

PON
If PON is connected to GND, the receiver will be activated. The setup time is typically 0.5 sec after applying
GND to this pin. If PON is connected to VCC, the receiver will switch to Power Down mode.

とある。キットの端子がこのICの端子そのままが接続されているのかは分からない。多分そうだろ。ということで端子PをVccに接続すると動作停止、GNG接続で動作開始ということになった。電源のON-OFFで動作のON-OFFを行うと、正常に起動するのに時間がかかると、IC のマニュアルに書いてある。だから電源は入れっぱなしということになる。

P端子をGNDに接続すると動作し、Vcc に接続すると動作停止するようだ。ただし、動作停止中はキットのTP端子はhigh level に維持される。TN端子はlow level になる。

したがってこのキットは常に電源に接続し、ON-OFF  は端子Pに加える電圧で調節することになる。

電波の受信状況をLEDの点灯具合でチェックすることとするので、TP 端子を使うときは正負のロジックを逆にしないと、動作停止時にLED が点灯しっぱなしということになる。

とりあえず、バラックで作成し、鉄筋の建物の外にでたら、LEDが点滅を繰り返し、室内ではLEDが消灯したままという状況が確認できた。

20140224wave_checker-1

パソコン本体の近くに持ってくるとLED (写真中央上の青い丸)の点滅が高頻度になり、ノイズを拾っていることがわかる。正しく受信できると、点灯と消灯の繰り返し頻度がゆっくりになる。ちかちか早く点滅を繰り返すのはノイズをひろっていることになる。文章で表現するのは難しい。オシロスコープの画面を撮影すればいいのだろうが、オシロスコープは鉄筋の建物内でオシロスコープの入力線を室外までのばすことができない。他の方法でできたらやってみよう。LEDの点滅状況の動画を撮影した人がいるから、こんな感じで点滅をくりかえしていればいいことになる。

収納するケースだが、バッテリーを収納することができるのがいいというわけで、自転車用のライトをダイソーで見つけてつかうことにした。ここのパクリだ。

20140224wave_checker-2

裏にあるプッシュスイッチを押すと ON(右2回点滅ー中央1回点滅ー左2回点滅を繰り返す)ー3つとも同時点滅ー3つとも点灯のままーOFF を繰り返す。 3つすべて点灯すると 38 mA の電流が流れる。真ん中の基盤を取り除き、3つあるLEDをそのまま流用すればいい。写真にはないが、反射板がある。この反射板があると、基板やアンテナが収容できない。

回路図だ。上に述べているように動作停止時LEDを点灯させないためにTN出力を使っている。LEDに流す電流がこのままだと少ないので、反射板もないのでちと暗い。100Ωを直列にしたが半分の50Ωでもいいかも。あるいは2S495というジャンクのトランジスタ1石なのを、ダーリントンに接続したらいいのかも。実用になるから変更しない。

20140224wave_checker-5

完成したのが下の写真で;

20140224wave_checker-3

キットの基板もバーアンテナを固定することなく、ビニールテープで絶縁して突っ込み。蓋を閉めると

20140224wave_checker-4

こんな風になる。裏の本来のスイッチのところにスライドスイッチをつけて ON-OFFスイッチとした。

電波が届かないと、点灯しっぱなし あるいは消灯のまま。ノイズ源に近づけると高頻度で点滅する。ゆっくり点滅をしている状態が電波を受信できている状態だ。

これで、鉄筋の建物内のどこが受信状況がいい場所かを判断できる。

これが、室内の電波時計の時刻合わせを行うための、はじめの一歩だ。

つぎは、ブースターの作成だ。アンテナとコンデンサで 40 kHz に共振させて、アンテナをドライブする回路をつくればいい。こっちの方が問題だな。

[ 追記 ]

とほほ。自宅でチェックしたらどこも受信は不十分。室外に出てもだめ。福島の方向に鉄筋のビルがあるからか。南が開けているけど北九州の電波が使えるかな。ぎりぎりだろ。

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