[製作] ハム機器,メッセージキーヤ

[製作] ハム機器,メッセージキーヤ
工作室
２．AKI-H8(H8/3048)によるエレキー（メッセージキーヤ）の製作
２．３　ハードウェア
(1) ＡＫＩ－Ｈ８０の改造
ＡＫＩ－Ｈ８０には約４ｋＢのＲＡＭが搭載されていますが、秋月オリジナルのままではメモリ内容をバックアップする事が出来ません。
メッセージキーヤーとして見た時、書き込んだメッセージは電源を切っても保持していて欲しいものです。
また、移動運用時等ちょっとした電源断で設定値やメッセージが初期化されても困ります。
そこでH8/3048のハードウェアスタンバイを使ったＲＡＭのメモリバックアップが出来るように改造します。（今回の製作の目玉です！）
ＡＫＩ－Ｈ８０を使った例はかなり多くの方のウェブページでも紹介されています。
しかし、メモリバックアップする場合は外部にＲＡＭを取り付けてそれをバックアップする方法が多くとられています。
今回のメッセージキーヤーとしては、内蔵された４ｋＢものメモリが有れば十分で、わざわざＩ／Ｏポートを減らしてまでＲＡＭを外部増設する必要は有りません。そこで、ＡＫＩ－Ｈ８０に改造を施し、単体でメモリバックアップ出来るようにしました。
オリジナルのＡＫＩ－Ｈ８０では、通常動作時に約６０ｍＡ、ハードウェアスタンバイ時に約１７ｍＡの消費電流が有りました。
H8/3048のマニュアルによると、ハードウェアスタンバイ時にはＣＰＵ単体ではμＡオーダの電流値のはずですから、１７ｍＡの大部分はＲＳ２３２Ｃドライバが消費していることが考えられます。このままでは消費電流が大きく長時間のメモリバックアップは出来ません。
そこで、バックアップ時の電流値を下げるため、ＲＳ２３２ＣドライバをＣＰＵとは別電源にする必要があります。
よって、電源として、ＯＮ時（動作時）には５Ｖを供給しＯＦＦ時には電池からメモリ保持用の電圧を供給できるバックアップ電源と、ＯＮ時のみにＲＳ２３２Ｃドライバ等に供給する非バックアップ電源の２つの系統を用意します。
また、ＣＰＵのモード設定端子(MD0,MD1,MD2)は、ハードウェアスタンバイ時にモードを変更してはいけませんのでバックアップ電源に接続し、リセット(RES)及びスタンバイ(STBY)は非バックアップ電源に接続します。
出来るだけ改造箇所が少なくて済むように、いずれの電源も外部に安定化部を設け、 バックアップ電源はオリジナルでは５Ｖ出力としている端子から、非バックアップ電源は、A-Vcc(CN2-10) とA-REF(CN2-11) 端子から供給する事としました。（ 回路図 ）
基板の改造箇所は３カ所のパターンカットと、２本のジャンパー線です。Ｃ５の＋端子へ接続するジャンパー線は、Ｃ５のランドが小さく半田付けが大変ですので、Ｃ５の＋リード線を長く残しておき、そこに接続しました。
５ＶレギュレータＩＣは取り外し、別に作成するＩ／Ｏ基板上に５Ｖ電源を作ります。
５ＶレギュレータＩＣをはずしたあとにはコンデンサを入れました。
改造後のハードウェアスタンバイ時の電流値はバックアップ用電池３Ｖを印加した時０．１μＡ以下でした。
手直しや写真撮影のため暫く電池を外しても、コンデンサのチャージ分のみでバックアップされました。
メモリバックアップ用の電源として単３乾電池２本を使用していますが、たぶん何年も持つ事でしょう。
ハードウェアスタンバイ移行時（電源OFF時）のタイミングは、リセット(RES)の立ち下がりに対してスタンバイ(STBY)がLOWになるまでに１０システムクロック以上（１６ＭＨｚ時には６２５ｎｓ以上）時間をおく必要があります。電源OFFにより電圧が約４Ｖに降下するとRESはリセットＩＣの働きでLOWとなり、STBYは非バックアップ電源回路のコンデンサチャージによりその後数百ミリ秒でLOWとなるため、仕様は十分満足されメモリ内容を保持することが出来ます。ハードウェアスタンバイからの復帰時のタイミングは、仕様上はSTBYがHIGHの後RESがHIGHとなるまでに２０ｍｓ以上必要ですが、実測では約３０ｍｓでしたので仕様を満足しています。
（一応決まり文句を）
ここに紹介した改造事例は、私が個人的な興味によって行ったもので、動作、性能を保証するものではありません。
もし同じ様な改造を行われる場合は「自己責任」において実施されてください。

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２．３　ハードウェア

(2) Ｉ／Ｏ基板 

ＡＫＩ－Ｈ８０を乗せ、スイッチ、ＬＥＤ等とのＩ／ＦをとるＩ／Ｏ基板です。（ 回路図 ） 

ＬＥＤの電流制限抵抗、キー出力及びスタンバイ出力のドライバ、キーボードとのＩ／Ｆ回路、及び電源がのります。 

入力のプルアップ抵抗がＣＰＵ内蔵なので入力側は簡単でいいですね。

Ｉ／Ｏ基板全景

バックアップ電源は、５ＶレギュレータＩＣ出力と電池をダイオード突き合わせ接続とします。

ダイオードは手持ちにあった10D1を使いましたが、使用する電流も小さいので整流用であれば何でもいいでしょう。

新たに入手される方は、順方向電圧降下の少ない物を選択されてください。

５Ｖ出力にダイオードが直列に入るため、電源電圧が約０．７Ｖ下がります。

そこで、５ＶレギュレータＩＣのＧＮＤ端子にもダイオードを入れて出力電圧を上げました。

H8/3048の使用電圧の範囲は広いので、この程度電圧が下がっても問題なく使えるのですが、

リセットＩＣの動作電圧との差が小さくなる事を防ぐための対策です。

尚、５ＶレギュレータＩＣのＧＮＤ端子にダイオードを入れたことで、レギュレータＩＣの放熱面はグランドレベルではなくなります。

レギュレータＩＣをケースや放熱板に取り付ける場合は絶縁が必要です。

非バックアップ電源は同じ５ＶレギュレータＩＣの出力を使います。

ＣＰＵに加わるVcc電圧（バックアップ電源）との差をなくすためこちらにもダイオードを入れました。

（H8/3048において、入力ポートの絶対最大定格入力電圧はＶcc+０．３Ｖです。）

Ｉ／Ｏ基板完成写真（ＡＫＩ－Ｈ８０と接続）

キーイング回路及びスタンバイ回路は別基板として、ＣＰＵ基板やＩ／Ｏ基板と離し、ＲＦＩ対策にアルミ板でシールドしました。

（完全に分離するためにはフォトカプラやリレーを使用するべきでしょうね。）

リグの切り替えは、最初ソフト的に行うつもりでしたが、結局、確実・簡単なスイッチ切り替えとしました。

５５５を使ったサイドトーン発振器も同じ基板上に有ります。

(3) キーボード入力とのＩ／Ｆ

NEC製PC-9821/9801のキーボード入力とのＩ／Ｆは、本来

ＲＸＤ（キーヤから見ると送信データ）、

ＲＤＹ（同ＣＴＳ）、

ＲＴＹ（同ＤＣＤ）

の信号が有りますが、手元に適当な４ピン以上のコネクタが無く、ステレオミニプラグを使用したため、ＲＴＹ信号は未接続でＲＤＹ信号のみ使用しています。ＡＫＩ－Ｈ８０には、シリアルポートの制御信号入出力は有りませんから、ＲＤＹ信号は入力ポートを使用します。

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http://www.geocities.co.jp/Technopolis-Mars/1402/kousaku/023hw1.html

Ｉ／Ｏ基板

Ｉ／Ｏ基板全景

キーヤー内部写真

(4) パネル面
正面パネルには、スピード調節のつまみ、押し釦、トグルスイッチが配置されています。
メッセージのバンク切り替えは、本来２個付けるつもりでしたが、スペースが無かったので、
ON-OFF-ONタイプのトグルスイッチ１個にして、３バンク（×４＝１２チャンネル）としました。
HCT/THLのスイッチは、私が使用しているログソフト Ｔｕｒｂｏ Ｈａｍｌｏｇ （ＪＧ１ＭＯＵ浜田氏作成）及びコンテストログソフト ＨＣＴ （ＪＡ１ＵＺＧ関口氏作成）において、コールサイン入力をキーヤーで行う場合の"/"の取り扱いを切り替えるためのものです。
背面パネルには、外部との接続用コネクタが配置されています。
手持ち部品の関係や入手のし易さから、ステレオミニジャックを多用しています。
誤挿入の可能性が有りますから、出来ることならそれぞれ形状、ピン数の異なるコネクタを使用した方が良かったですね。
また、ステレオミニジャックは抜き差し時に信号線とグランドの短絡が起きますので、抜き差し時には必ず電源をOFFにしなければなりません。

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背面パネル

キーヤー正面写真