30．あらためて衛星通信用アンテナコントロールのインターフェースを作る 工事中 2019/7/**
G-450A,G-550,G-800DXA,RC5**/ERC5A
33. G-5500仰角,方位をCALSAT32でコントロールするUSB-FSIOインターフェースユニットを作る はこちら。
CALSAT32のサイトは2024/03/31に閉鎖されました。
下記は現在動作確認中です。
まだ,ここに記載した内容の製作はしないでください。なお,リレーモジュールを使うことにより半田付けは少なく,簡単で安く作れるようにしています。最後の部分（最下段）に製作経過を記述しました。
衛星通信もFox-1シリーズ（AO-85,AO-91,AO-92）のように簡単な設備（*ここに）で,FMレピーターのように使えるようになりました。
しかし,簡単は良いのですが毎日毎日同じ局と「(相手コールサイン),こちらはJA1CPA,59です,どうぞ」だけでは飽きてしまいます。
やはりもう少し多くの局,特に外国の局とも衛星通信をしたくなります。また世界中の大学やいろいろな機関が上げている衛星の電波を受信してデコードして範囲を広げたくなります。
そのためには多エレメントのアンテナを上げて,衛星追尾ソフトでローテーターを自動コントロールする必要が有ります。
衛星追尾ソフトは,CALSAT32と云う使い勝手の良いソフトがあります。説明書も完備していますが衛星通信初心者には少し難しいところも有りますので,ここに説明しています。ここでも説明していますが,CALSAT32で直接ローテーターをコントロールできないのでその間にハード的なインターフェースが必要になります。このインターフェース部分は部分キットが販売されています。
ここでは、その部分キットを追加部品を含めて作る方法を記述します。
出来るだけ半田付けを少なく,安く簡単に作ることを目標にしています。
下記の図写真等は左クリックすると拡大表示します。
アンテナ（ローテーター）コントロールの注意
①パソコンとUSBケーブルでインターフェースユニットを接続してからCALSAT32を立ち上げてください。
②CALSAT32を先に立ち上げてからパソコンとUSBケーブルでインターフェースユニットを接続するとCALSAT32がハングアップしローテータ－が
回転したままになること、または左回転、右回転の両方に回転電圧が加わることがあります。
この時は、直ちにインターフェースユニットのスイッチ（SW）を切ってください。停止します。
回復するには！ ①CALSAT32をOFFする。②インターフェースユニットのUSBコネクターを抜く。③改めてインターフェースユニットのUSBコネクターを挿す。④CALSAT32を立ち上げる。⑤インターフェースユニットのスイッチ（SW）をONにしてください。
③ここで作るインターフェースユニットをCALSAT32で自動コントロールしている時は、コントローラーの手動スイッチは操作しないでくださ
い。故障する場合があります。
④ここではメーカー製の製品を改造したり接続したりしています。従って不具合が発生しても自己責任でお願いします。
一般的にローテーターは360°～450°で強制停止する機構を持っているようですが、強制停止機構の無いローテータ－も有るようです。
ローテーターの手動スイッチで０°及び360°～450°付近で強制停止するか確認してください。
チカラの強いローテーターが回転するので思わぬ破壊が生じることがあります。十分に注意してください。
☆衛星通信アンテナシステムの例
このインターフェース部分(インターフェースユニット)の完成された製品はあまり見たことがありません。
従って,左図の左下の赤点線部分のインターフェースを作る必要があります。
国内では２種類のキットが市販されていますが,簡単で安い方のUSB-FSIOと言うキットを作ることにします。
またリレーモジュールも初めて使います。
どちらにしても半田付けが有ります。
もう１種類は秋月通商で販売しているNEW PIC-NICキットです。(NEW PIC-NICキットは利用ガイド参照)
ここではローテーターは八重洲無線製を使っていますが,
クリエートデザイン製は分かる範囲で掲示しました。
☆ローテーター（コントローラー）の型番により方位（仰角）指示電圧に違いがあります。
CALSAT32の方位・仰角指示電圧の条件は360°指示で3.0V以上、最大5.0V以下になっています。
G-450Aは非常に指示電圧が低くなっています。OPアンプで3.2倍にする必要が有ります。また直線性も良くありません。
G-550は最大で5.0Vを超えていますので抵抗分割で5V以下にします。
G-5500及びG-800DXAについてはそのまま使用できます。
１．G-450A, G-550 インターフェースユニット全体接続図及び各ユニットの拡大図（↓左クリック拡大、変更予定↓） 2019/7/1
上記の各ユニット、モジュール間を接続する。
注1）リレーモジュールの回路はメーカーが発表したものでは有りません。従って現物と違いがあります。
注2）G-550(仰角ローテータ)が無い場合は,指示補正ユニットの下側回路、リレーモジュールの上側回路部分は製作不要です。
ただしUSB-FSIOユニット入力のJ1,1端子(①仰角方向)は10kΩでGNDに接続すること。
☆各ユニットの説明
USB-FSIOユニット
USB-FSIOキット以外にコンデンサーと抵抗器を追加実装します。
USB-FSIOキットの内容は左図の通りです。
← USB-Bコネクター、ICソケット、電解コンデンサー47μF、
← コンデンサー0.1μF☓2コ
← IC（プログラム入り）、セラミック発信器
← プリント基板
← キット部分の完成品（このように部品を半田付けします）
ただし、キット以外の部品もこの後に実装します。
（0.1μF☓４コ、4k7Ω(4.7kΩ)☓２コ）
キットの購入先は、Km2Net Inc. です。数年前の価格は2,600.-
(2014年)
リレーモジュール（購入状態はアクティブロー）
内容は左図の通りです。
amazonで１コ、100.- （2コ必要）(2019/7年)
179円になっています。amazon 2019／9／1
このリレーモジュールに使っているリレーの接点容量は15A125VAC/1C,なのでローテーターに十分です。
リレー１個当たり50.-と超買い得。少しまとめ買いしておきます。
ja製だとこの10倍ぐらいか！
(G-450Aだけの制御であれば１コで良い)
USBケーブル
このインターフェースとパソコンを繋ぐのにUSB-A,Bケーブルが必要です。
他に,このインターフェースとアンテナ・コントローラーを接続するためのコネクターが必要です。(ピン数は接続図より)
☆USB-FSIOキットを作る
部品の実装は左写真の通りです。
両面スルホール基板なのでVCC及びGNDに繋がっているパターンは半田付け時間が少し(５～8秒程度)かかると思います。
C1(47μ,極性注意),C2(0.1μ),C3(0.1μ),U2(セラミック発信器３ピン),
ICコネクター(穴挿入足折れ曲がり注意),USB-Bコネクターの順に半田付けします。
ICソケット及びICは左写真の左側が凹みのある方です。
キットに含まれない部品(C:セラミックコンデンサー0.1μF☓4個,
抵抗器1/6W 4k7☓2個)の配置と半田付けは,上写真を参考にしてください。全てピン(P1～P5)で入出力するようにしました。(4k7=4.7kΩ)
USB-FSIOユニットの簡単テスト
1．ICをICソケットに差し込む前の導通テスト
①テスターを抵抗測定レンジにしてP4とP5間が∞を確認します。
②P5(GND)とICソケット8間が0Ω、P5(GND)とP1基板内側端子間が0Ω、P5(GND)とP2基板内側端子間が0Ω、P4(Vcc)とICソケット19間が0Ωを確認します。③ICソケット2とP2基板外側端子間が0Ω、ICソケット3とP2真ん中端子間が0Ωを確認します。④ICソケット2とP1基板外側端子間が4k7Ω、ICソケット3とP1真ん中端子間が4k7Ωを確認します。
2．ICをICソケットに差し込みます。
室内の湿度を40%以上にしておくと安心です。
足の幅が少し広いので平らな所に押しつけて狭くします。
USB-Bコネクター側をICの凹みのある方にします。
(間違えると破損します)
全ての足が正しく入っているか確認します。
パソコンのCALSAT32が立ち上がっていたらOFFします。
パソコンにUSB-Aを差し込んで反対側のUSB-BコネクターをUSB-FSIOのUSB-Bに差し込みます。
パソコンから「ポコン」と云う音が出ます。
①テスターをDC10Vレンジにしてマイナス棒をP5に接続します。
②プラス棒をP4に接触し+5V出ていることを確認します。
③プラス棒をP3の7,6,5,4に順番に接触します。いずれもH(+4.5V)ぐらい出ています。
④プラス棒をP3の3,2,1,0に順番に接触します。いずれもL(+0V)になっています。
⑤パソコンのUSBは必ず先にUSB-FSIOを差し込んでおく。
CALSAT32を立ち上げます。
コントロール,アンテナ,コントロールパネルを開くをクリックして「アンテナコントロールパネル」を表示させます。(左画面)
⑥プラス棒をP3の0端子に接触し,CALSAT32の「アンテナコントロールパネル」の右上にある紫色の太い右矢印→を左クリックするとマウスの左スイッチを押している間はHになります。
⑦プラス棒を1端子に接触し,CALSAT32の←をクリックするとクリックしている間はHになります。
⑧プラス棒を2端子に接触し,CALSAT32の↑をクリックするとクリックしている間はHになります。
⑨プラス棒を3端子に接触し,CALSAT32の↓をクリックするとクリックしている間はHになります。
これで,USB-FSIOは動作していることになります。
☆リレーモジュールユニットの改造と接続図(下記回路図は現物と少し違う)
このリレーモジュールはアクティブローです。USB-FSIOに接続する時はアクティブハイに改造する必要があります。(＊1)
左写真はリレーモジュールの裏面（半田面）
リレーモジュールの下回路図上側PC1の3端子と510Ωの接続点は左写真の下側ランド位置から4k7(4.7kΩ)を半田付けして引き出します。これをUSB-FSIOの1端子(左)に半田付けします。
リレーモジュールの下回路図下側PC1の3端子と510Ωの接続点は左写真の上側ランド位置から4k7(4.7kΩ)を半田付けして引き出します。これをUSB-FSIOの0端子(右)に半田付けします。
この4k7(4.7kΩ)を半田付けして直接USB-FSIOに接続しないで,コネクター経由で接続したい場合は下写真のようにします。↓
上写真のように4k7(4.7kΩ)を上側IN1,下側IN1に半田付けします。↑4k7(4.7kΩ)は基板から浮かす 基板表面のLED(矢印)を半田コテで取る
これで下図のように上側,下側IN1端子がハイ H(5V)になるとリレーがONする。 ↑ランド間ショートしないこと
↓リレーモジュール接続図 ↓↓単品動作テスト 上写真のようにVCCに5V(赤線),GNDに(黒線)を接続する。
リレーモジュールユニット接続図（A-450A,G-550専用）(左クリック拡大)
☆指示補正ユニット（G-450A,G-550専用）
☆G-450A改造要領
↑G-450A正面 ↑裏面、外部線接続ができないために内部から必要な線を出す必要がある。
←方位指示信号線とGNDの線を出す。
裏面四角白コネクターから来た②白線が上面プリント基板の真ん中の四角白コネクター左端に入っています。これを途中から切断して白線を繋ぎ外部に出します。
黒線(矢印)を右側のシャーシに他線と共締めして,GNDとして白線と共に外部に出します。
この線は外部のUSB-FSIOの◎ゼロ(方位指示)白線と②GND(黒線)に接続します。
←左回転(L)、右回転(R)のスイッチのNO、COMから線を出す。
左側写真は線を出す前、右側は線を出した状態です。
下側スイッチが左回転(L)、上側スイッチが右回転(R)のスイッチです。スイッチ端子の真ん中(COM)と右側(NO)に線を半田付けして外部に出します。
この線は外部のUSB-FSIOのLEFTスイッチ(NO)-(COM)に灰色線、RIGHTスイッチ(NO)-(COM)に青色線を接続します。（線に極性は無い）
引き出し線を１m長ぐらいにして先端にDIN8Pプラグを付けます。
G-450Aの改造はこれで終わりです。蓋を付けてねじ止めして完了です。
☆各ユニットを接続しケースに入れて動作テストをします。
ケースは手持ちの140☓100☓60mm、インターフェースユニットにDIN8Pジャックを付けて各線を半田付けします。
ICはまだICソケットに入れないで仮テストします。
G-450Aコントローラーとローテーターを動作する状態にします。
動作中のパソコンのUSB-Aとインターフェースユニット（SWはOFF）USB-Bを接続します。インターフェースユニット（SWはOFF）DIN8PとG-450AコントローラーDIN8Pを接続します。（インターフェースユニットにはまだ I C は入れません）
インターフェースユニットのSWをONします。
G-450AコントローラーのLEFTスイッチ、RIGHTスイッチを押して正常に左右回転することを確認します。
G-450Aコントローラーをコントローラーのスイッチで回転させて180°付近にします。
左写真のIC端子右上から７番目②をVCCに接続します。リレーモジュール上側がカチと音がしてローテーターが左回転します。
左写真のIC端子右上から８番目0をVCCに接続します。リレーモジュール下側がカチと音がしてローテーターが右回転します。
USB-FSIO◎端子（白線）とGND間がDC1.9Vぐらいになっていることを確認します。方位０°でほぼ０V、方位360°で3.5V程度出ているはずです
これで接続関係は完了です。
コントローラーに行く線のコネクター接続例
☆ICを入れた総合テスト
ローテーターのACプラグを抜きます。インターフェースユニットのSWをOFFしUSB-Bプラグを抜きます。
ICをICソケットに入れます。
USBコネクター側にICの凹みがある方にします。
☆方位電圧
☆全体動作テスト
＊
＊
＊
＊
＊工事中
☆CALSAT32で衛星を追尾する準備・調整と衛星追尾
注）ここではコントローラーの操作スイッチと並列にリレー接点を接続する方法にしています。（リレー接点でインターロックしてない）
従って、このインターフェースで自動追尾中にコントローラーのスイッチを手動で操作すると故障する場合が有ります。
自動追尾中にはコントローラーのスイッチを手動で操作しないでください。
工事中
２．G-800DXA, G-5500
３．RC5**/ERC5A
(＊1)amazonで100円で購入した「SODIAL(R)リレーモジュール」は,アクティブローになっています(IN1端子を0V(L,GND)にするとリレーON)。
これをUSB-FSIOで動作させるためには,アクティブハイにする必要があります(IN1端子を5V(H)にするとリレーON)。そのために改造する必要があります。
製作経過
USB-FSIOを使ってローテータ（リモート端子のあるもの）を動かす方法はCALSAT32の利用ガイドに出ていてます。
しかしリモート端子の無いヤエスのG-450A用はこのホームページにも掲載していますがリレー部分をコントローラーに内蔵したので改造しにくくなっています。
そこでもう少し改造しやすく,価格も安い方法に整理して掲載したいとここに製作しながら掲載することにしました。
☆問題が発生しています。CALSAT32がハングアップすることは無くなったのですが,それでもこのインターフェースユニットを先にON（USBケーブルを差し込む）し,後からCALSAT32を立ち上げるとハングアップします。
前回に作った時はUSB-FSIO出力を正論理（電源ONの正常状態で電圧ゼロ出力,動作で電圧あり）で使いました。今回はリレーモジュールの関係で負論理（電源ONの正常状態で電圧あり出力,動作で電圧ゼロ）で使いました。
この場合は,CALSAT32がハングアップすると全ての出力が電圧ゼロとなって,負論理出力したのと同じ状態になり,左回転,右回転が同時にONしてしまいまた。このリレーモジュールの接点でインターロックを掛けて,左回転,右回転が同時にONすることを防いでも,コントローラーの手動スイッチが並列に入っていて回り込みで左回転,右回転が同時にON状態になってしまいます。さて・・・！どうするかな？ 正論理で動作する100.-のリレーモジュールが有れば良いのですが！ 再度検索開始！2019/6/28
リレー２個入って100.-の正論理リレーモジュールは無いようです。 やむを得ずリレーモジュールの内部の正論理部分から線を出して接続することにしました。これが一番簡単で安いようです。
☆もう一つの問題は,G-450Aのみが回転指示電圧が非常に低く最大（450°）でも３V以下の1.325Vです。そのために前回はOPアンプで３倍に増幅して使っていました。今回はこれを省略して試験動作させたのですが,電圧が小さいので誤差（たぶんA/D変換）が大きく,10～20°の指示誤差が発生します。そのためにG-450Aの回転指示電圧のみOPアンプを付けることにしました。これで解決します
☆もう一つ,USB-FSIO入力部分のローパスフィルター（1.1μ,4k7Ω,0.1μ）はOPアンプの入力部分に移動します。
おわり
JA1CPA