＜歪ゲージを使ったパドル・キー＞

記 2008年03月10日〜  ja3npl

＜追加＞  横振れ電鍵で台が動く件の対策です。次項目をクリックすると別ウインドウが開きます。

  ・  押し下げ方式のS_G_Paddle Ver 3.0　(2008/03/20)

  ・  マウス・パッドを使った滑り止め　 (2008/03/20)

ａ．出来上がりの状況

  仮称；「 S_G_Paddle Ver 2.0 」です。（Strain Gauge Paddle）

  基板；72x84mm、組立高；46mm。

  アクリル板製レバーの根元に歪ゲージを貼って、曲げ歪を検出する方式です。

  基板には、約70dbのDCアンプ、マイコン、バッテリーを装備、マニピュレーターの接点出力、オート・メモリ・キーヤーの接点出力を設けています。

  半固定VRにLEDの足を短くして差込み接着、軸にしています。拡散キャップ追加でつまみ易くなりました。

  写真では、アクリル材が透明な為、構造が判りにくいのですが、左図のようになっています。

黄色が、レバーの3mmアクリル板、
緑が、支持構造の10mmアクリル角棒、
灰色が、台の5mmアクリル板です。

  写真は、シングル・レバーの左右面に、1枚づつ、ゲージを貼り、曲げ検出の2ゲージ法の結線状況です。

  歪ゲージは、共和電業社、KFG-5-120-C1-11、Fe用、5mm、の汎用ゲージです。 10枚セット、\2,200位、Web-Shop購入。
端子台はT-F7。

  ブロック図です。マイコンの部分は、コンパレータ回路でもOKです。

  電源のタイマーoff、オート・メモリー・キーヤーの機能を加える為に、マイコンを使用しました。

  基板の詳細などは、次の写真、回路図、PICマイコンソフトを参照下さい。クリックで別ウインドウ拡大です。

  基板パターンは、PCBEファイル；StrainGaugePaddle.pcb　を使いました。
  材料力学でレバーの歪等を検討した　計算メモはこちら　です。

ｂ．動作の特徴

  CWを始めて50年余、Hi-MOUND MK-702(横振れ電鍵)＋オート・キーヤーに落ち着いています。

  このS_G_Paddleの特徴を、MK-702と比較をして、表します。

ｃ．特記事項

  私の教わった電鍵操作は、50年前の広島クラブでのCW講習会ででした。プロの先輩から教わったのは、手首の重さや反動を使っての、接点ギャップも大き目のものでした。CW練習器のビート音が無くても、カチ／コツ音で符号が分かったものです。

  7MHzで夜間にDX局を呼ぶときは、カチ／コツ音を消す為に布団をかぶっていたのを覚えています。
  手首を動かさないで、打つ電鍵は、”横着な打ち方で、相手に失礼．．”　とさえ思っていました。そのうち、横振れマニピュレータにも慣れてきましたが、これでも、指先は左右に大きく振れて、反動でレバーにぶつける様になります。

  この度、操作音のしない、触れるだけのパドルを使って、びっくりしたのは、より直接に、符号のタイミングが制御できる事です。
（MK-702の場合は、レバーを押す指先の100gの弾力性での遅れ、レバーのストロークでの遅れが有り、S_G_Paddleでは、この遅れが無いので、「より直接に．．」と表したものです。）

  カチ／コツ音が無い為に、音や、指先の接点感触への注意が省けて、楽です．．より送出するビート音に注力できます。

  「符号を正しい間隔で打つ目的」の為には手首を使った打ち方が必要だけど、「送信する文の内容に注力する目的」の為には、オート・キーヤーを使った、音なしパドルが良いかも知れないと感じた次第です。

ｄ．失敗例

1. OPアンプICの特性
     歪ゲージ・ブリッジで生成する信号は、約±370μV、必要とする出力は、約±0.5Vなので、1400倍（63db）となります。
     この増幅度が大きいので、OPアンプのオフセット電圧が効いて来る領域です。LMV358(1.7mV)は汎用のOPアンプなので、やや性能不足で、Gain調整VRを動かすと、ゼロ・バランスVRも調整し直す状態です。でも、経時的な変動、温度変化はこれで間に合っているので、使えます。
     本来は、専用のインストルメンテーション・アンプIC(50μV)を、あるいは、高精度用OPアンプ(300μV)を使うべきでしょう。
   
   
2. 台が動く問題
     困ったことに、どの横振れ電鍵もレバーを押し過ぎると、台が動きます。   机の上の好みの場所に移動させて、そのまま使用する場合は、薬指で台を押さえながら操作しています。良い対策アイデアがあるはず．．あきらめずに考えます。
   
   

     左のタイプのパドル・キーは、残念ながら薬指での台押さえが出来ません。机上の隅に固定するか、左手で持って操作することになります。パドルより、台の方が出っ張っていて欲しいものです。

   
   
   
3. マイコンのソフトの処理の仕方
     レバーの動きを電圧変化に変換してマイコンに入力しています。マイコンのソフトでは、�@マニピュレーターへ出力する為、1ms毎に約200usを要してA/D変換を繰り返しています。そして、�ACW端子へ出力する為、オート・キーヤーとメモリー・キーヤーの処理をするのですが、1ms毎の残りの時間(800us)を使っています。結果は、両方とも出来たのでOKなのですが、どちらを優先させるか困る事が多くあって、本来は、マイコンを別に設けるべきでした。

・・ヒント・・
  歪ゲージ部の構造は、この曲げ歪検出方法に限らず、丸棒のねじり、伸び/圧縮も使えます。
  レバーの構造は、横振れに限らず、色々な形が考えられます。

以上