JH1LHVの雑記帳

和文電信好きなアマチュア無線家の雑記帳

チップ部品を簡単取付け? ReflowR を買ってみた!

これまでチップ部品のハンダ付けはホットエアガンでやってましたが、

最近、ReflowR というリフローマシンを入手したので、今日はそのご紹介です。

 

趣味の世界ではトースターをトライアックで制御してリフロー化するのが一般的なようですが、

トースターによっては熱が均一にならなかったり、ガタイも大きくなるし・・・

それにそんなに大きな基板をリフローすることもないので、

今回は場所をとらないこの小さな ReflowR を導入することにしました。

 

これで、チップ部品のハンダ付けも楽々・・・になるはずです^^

 

http://www.reflowr.com/index.html

 

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本体の大きさは、155 mm × 85mm で、高さは 95mm。

実際にリフローできるエリアといえば、11cm×8cm までといったところでしょうか。

商品の作りとしては多少雑なところもありますが・・・一台ずつ手作りしたって感じですね。

まぁ、アルミの厚みも十分なので熱も均一に、しっかりと全体に伝わってくれんじゃないでしょうか。

 

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裏側です。

白く飛び出てるものは WiFi のアダプタみたいです。 

 

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底面にはファンの通気口が開けてあります。 

 

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本体とは別に、kタイプ熱電対、基板を固定するためのクランプ、テスト基板とパーツ一式なんかも付いてきました。

 

ということで、このテスト基板を使ってリフローが上手くできるかやってみました。

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この説明書通りにチップを基板に置いていきます。

 

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リフローする基板を細長い2枚の基板で挟みこみ、あとは動かないようにテープで固定します。 

 

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基板のランドに合うようにステンシルをピッタリ合わせます。

 

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テスト用で付いてきたクリームハンダをアルミのへらを使ってステンシルに塗り付けます。

ステンシルのラウンドの穴以外にクリームハンダが残らない程度に力を入れてへらをこすりつけるのがコツのようです。

 

こうして基板のランドに合ったステンシルがあったりするとハンダ量も適量になるし、

ブリッジなどの失敗はかなり少なくなると思います。

 

ちなみに、私はいざという時のために様々なピッチのステンシルを事前に準備しております。

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こんな感じにクリームハンダは盛れました。

 

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チップ部品が 0603 (1.6mm × 0.8mm)なので・・・とっても、とっても小さい!

スコープも併用しないと絶対ムリです。

 

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チップの値もスコープを拡大して確認します。

 

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ピンセットを使ってパーツを置いていきます。

あとは、リフローするだけです。

 

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リフローは本体の赤いボタンだけでも起動できるのですが、

私はビジュアルで温度確認がしたかったので Android タブレットにアプリを入れて WiFi で接続しました。

付属の kタイプ熱電対を基板やパーツに取り付ければリフロー温度と併せて確認できますが、今回は取り付けませんでした。

 

ちなみに、本体赤ボタンだけの操作方法は、

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ボタンを1回で、キャンセルして 60℃ に冷却。

ボタンを2回で、現在の温度を保持。

ボタンを3回から5回が、鉛ハンダのリフロー。

ボタンを6回又は7回が、鉛フリーのリフロー。

 

リフロー中で過熱している時は数秒ごとにビープを鳴らします。

 

ボタンを押し間違えたりすると使用するプロファイルが変わっちゃったりするので、

やはり現在の温度がリアルで確認できるタブレット接続がいいと思います。

 

ただし、提供されている WiFi 接続アプリのネットワークセキュリティが開いたままなので、このままでは外部から簡単に操作されてしまいます。

使わない時は、必ず ReflowR の電源は切っておく必要があります。

 

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ウェブのチュートリアル動画では reflow mid を選んでいたので、

ここは何も考えずに私も同じ reflow mid のプロファイルにしました。

 

プロファイルは自分でも作れるので、

普段使っているクリームハンダの成分やパーツが破損しない適切な温度を調べるなどして、

あらかじめ作成しておくといいかもしれません。

 

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リフローで加熱する温度条件ってなかなかシビアで、

ピーク温度と加熱時間が適切じゃないとパーツが燃えちゃったりするので注意が必要です。

 

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もう少し、ピーク温度が高くてもいいような。。。

 

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冷却が緩やか過ぎるので、本加熱終了後に基板をプレートから外して、

直接冷やすのもありかと思います。

 

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まぁ、ハンダに艶があるように見えますが、これがリフロー後の基板です。

 

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電池ホルダーを取り付けます。

 

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ボタン電池をはめると、

基板に取り付けてあるチップ LED がもの凄い速さで点滅してくれました。

 

ということで、

リフロー一発で上手く動作させることができました。

 

これで、ピッチの細かな各種パッケージや、0603 なんていうとっても小さなチップでも・・・

ReflowR で楽できそうです。Hi

 

 

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今月のトラ技は「プリント基板スペシャル」です

仕事帰りに今日発売の「トランジスタ技術」を買ってきました。

今月号の特集は「驚速開発!プリント基板スペシャル DVD」ということで、

付録の DVD に収録されているビデオを見ながら KiCad の操作方法が学べる内容になっています。

 

ハムの世界も自分でプリント基板が作れるようになるとホント世界は広がります。

「あの本に載っていた回路と、この回路をつないで・・・よし、オリジナルの回路ができた」

「あとはサクッと KiCad で回路を描いて、基板発注するだけだ!」

 ってことが簡単にできるようになったりすると、絶対楽しいから。

 

今月号のトラ技ってそのきっかけを与えてくれる貴重な一冊になると思うんだけど。

 

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特集内の「イントロダクション」と「学生/ビギナー1時間コース」だけ、

実際に KiCad インストして丁寧に読み進めれば、

明日一日もあれば、基板が発注できるレベルに到達するんじゃないでしょうか。 

 

・・・って、

私自身、トラ技買ってきて、まだパラっとめくっただけで・・・これ書いてますが。。。

これから、DVD 動かしてみたり、じっくり読んでみたいと思います。 

 

 

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3Dプリンター (Zonestar D810) を補強する

3Dプリンタから出力される造形物の精度を上げるため、補強材を取り付けてみました。

 

安価な中華プリンターなので・・・調整には手間がかかるんです。。。

 

www.thingiverse.com

 

フレームと底板をこのスタビで固定して動作中の振動を軽減させます。

底板は M5 ネジで、フレームは M3 ネジで取り付けます。

 

固定スタビは全部で6個必要で、内3個はミラーリングする必要があります。

 

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こんな感じに3本のフレームにスタビを固定します。

 

www.thingiverse.com

 

続いて、ベルトのたるみを調整するためテンショナーを取り付けました。

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これで、ベルトのたるみが調整できるようになりました。

 

で、適当なものを Thingiverse から探してプリント。

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CNC クランプを印刷してみましたが・・・まぁ、多少は精度、上がったような。

(補強前後の造形物で比べてないので微妙なところは分かりません。)

 

最後に、NanoPi NEO のケースを印刷してみました。

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www.thingiverse.com

 

ネジもピッタリで見た目も問題なし。

ということで、今回の補強は上手くいった・・・かな。

 

P.S.

昨日、ハムフェアに行ってきました。

昼過ぎ着ということもあって雨にもあたらず涼しく会場内を回ることができました。

(JARL の会員証ですが期限切れのやつ持って行っちゃって、現会員だというのに結局 1,500 円払っちゃいました。)

 

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お金を使ったのは、

CQ出版の最新刊「アマチュア無線機メインテナンス・ブック 2」の1冊分だけ。

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別にハムフェアだからって安くなってるわけじゃないけど、

何か来場記念にと思い、会場で買いました。

 

それにしても、ハムフェア。

作品を展示してるブースって殆どなくて、あるのはジャンクを販売するブースばかりで。。。

露店みたいというか・・・

いつからハムフェアってフリマみたいになっちゃったのかな。。。なんかとっても寂しい。

ジャンク買うなら、ヤフオクや eBay の方がまともなやつ入手できると思うし。

会場内で「おやっ!」って思えるものは、今度はどれもが高いしね。

 

ノーフレンドだし、会場内を一巡したらもう帰るしかなかったです。。。 

悲しいかな、夕方には自宅でパソコンしてました。 

 

でも、ハムフェア・・・来年も絶対に行くからね。^^

 

 

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和文電信で聞く「金太郎」

今日のお題は誰もが知ってる童話の「金太郎(坂田金時)」です。  

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速度は 20wpm と遅めにして、BGM も付けました。(要、耳フィルタ)

 Download

 

ところで、エレキーを使ってる人が陥ってしまうという・・・悪い癖なんですが。

「わたし」と打つ時に、”わ” と ”た” が、ひとつにつながって、ー・--・(る)になってしまう人。

これ、残念ながら、結構いますよねえ。

そして、こうなる人って、「ありがとう」の "あ" と "り" もつながっちゃったりします。

それから、"じ" とか "ざ" の濁点文字なんかもですね。(ざ  → ー・-・-・・)

こういう頻繁に使う文字や言葉って、もう指が勝手にというか無意識に反応して、

何も考えずに打てちゃうもんだから・・・こうなっちゃう。

そして、こうなる人って意外にもベテランが多かったりするんだよね。

初心者って訂正は多いけど・・・こうならないから。

それは一文字一文字、間違えないようにと、緊張しながら丁寧にパドルを操作しているからで。

送信するって、この緊張感がとっても大事なんだけど、つい忘れちゃう。

ハムの交信は1対1だけど、有線じゃないから「1対多」に向けて送信してる。

和文を練習するために聞いてる人って結構いるんだよね。

ハムの交信をカラオケに例えれば、観客が大勢いる大きなホールで歌ってる感じかな。 

目の前で聞いてる人いたら、そりゃあ、緊張しながら丁寧に歌うでしょう。

パドル操作も同じで、どんなに慣れても「意識する」。これが大事なんだけど。

やっぱり、ついうっかり忘れちゃう。(私ですが。。。)

 

モールスは受信が難しいって言う人は多いんだけど・・・私は送信の方が難しいんじゃないかなって。

だって、相手に伝わらなかったら、それ「通信」じゃないしね。。。

 

さて、今日はこれから、パドル操作の修行に励むとします。

 

  

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アクリル板の端材セット

電子工作に使おうかと、アクリル板の端材セットを買ってみました。

それも二箱も。。。

 

ダンボール箱(24cm × 32cm × 17cm)一杯にアクリル板が詰まって、

今ならひと箱 @1,080 で購入できます。

 

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www.acry-ya.com

 

セットには、薄板セット(板厚2~5mm)と厚板セット(板厚8~20mm)の2種類あって

私は二箱とも薄板セットを購入しました。

 

ただ、二箱とも入っているアクリル板の大半が 5mm 厚の透明もので

私としてはレーザーでカットして使いたかったので、2 又は 3mm の透明じゃない色付きが欲しかった。

これじゃ CNC でカットするしかないじゃないですか。。。

アクリル板なんで・・・切削くずが出る CNC より、ここはやっぱりレーザーカットでしょう。

 

ということで、

手狭な部屋に邪魔なくらいのアクリル板がやってきたので、

たとえカットに失敗したって、な~んも気にすることなく、じゃぶじゃぶと

CNC やレーザー使って、様々な実験や遊びができそうです。 

 

 

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NanoPi NEO を WiFi で使う

今日は「NanoPi」を再セットアップした話しです。 

NanoPi は世界最小の Linux シングルボードコンピュータで、最近一番気になるマイコンです。

秋月電子通商でも先月から取り扱いが始まったので・・・これから、流行るかも?

nanopi NEOnanopi NEO 2

 

私は随分前に海外から買ったので、送料入れたら結構かかっちゃいました。

オリジナルの NanoPi NEO は $7.99 なんだけどなぁ~。

 

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FriendlyElec

 

で、今日は NanoPi の OS を新しくしようかと、SD にイメージ書き込んで・・・

あれっ、どうやって設定するんだっけ・・・と、すっかり忘れちゃってて。。。

最終確認するまで予想外にも手間取っちゃいました。

 

ということで、NanoPi を WiFi で使えるように再セットアップして、

その過程をキャプチャしたので・・・その備忘録です。

 

microSD に OS イメージを書く

microSD の容量は8G あれば十分です。

OS イメージのダウンロード先や各種設定方法については、この公式 WiKi ですべて解決します。

NanoPi NEO - FriendlyARM WiKi

 

最初はイメージファイルの入手から。

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WiKi ページ中頃に Image File のダウンロードリンクがあります。

 

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次に、この official-ROMs フォルダを選択します。

 

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わたしは、この ubuntu-core を選択しました。

 

続いて micro SD に Image を書き込みます。 

Image 書き込みツールは何でも構いませんが、

NanoPi-NEO の tools フォルダの中にも 書き込みツールの win32diskimager があります。

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わたしは、 win32diskimager で書き込みました。

 

SSH で接続する。

NanoPi NEO には HDMI のコネクタがないので。。。

全ての作業は Windows 等の母艦から SSH でリモート接続する必要があります。

Raspberry Pi のような GUI 環境は使えないので、全て CUI のコマンド作業になります。

これが一番のネック。。。

 

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micro SD と LANケーブルを挿して、電源の microUSB を接続して起動します。

この時、青いランプが点滅していれば上手くいってます。

後々 WiFi だけで使う予定なので、最初から USB WiFi も繋げて起動させました。

 

NanoPi の IP アドレスを取得する。

リモートで接続するためには NanoPi の IP アドレスを知る必要があります。

 

(Windows で調べる場合)

ping と arp を組み合わせて調査します。

コマンドプロンプトで以下のコマンドを実行します。

for /l %i in (0,1,255) do ping -w 1 -n 1 192.168.1.%i && arp -a 192.168.1.%i

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192.168.1.1 ~ 192.168.1.255 まで、ping と arp を自動でやらせて確認します。

(ping して、その結果を arp テーブルに記録させます。)

わたしは最後の 255 まで待てずに、192.168.1.40 辺りで Ctrl + C で強制終了させました。

そして最後に arp して確認します。

arp -a

f:id:JH1LHV:20170819191844j:plain

ローカル内に IP アドレスが振れれている機器が複数あったりすると

どの IP が NanoPi のものか分からないと思いますが・・・そこは何とか当てるしかありません。

 

NanoPi の IP アドレスで SSH で接続する。  

SSH クライアントは「PuTTy」 を使ってます。

PuTTy の接続先に NanoPi の IP 192.168.1.18 をセットして接続します。

 

すると、login 画面が表示されるので、

  • user → root
  • password → fa

で login します。

 

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すると、リモート接続が成功して、こんな画面が表示されます。

 

ここで、お決まりの

# apt-get update
# apt-get upgrade

をやっておきます。

 

以後、WiFi が使えるように設定する

NanoPi を使うたびに LAN ケーブルを挿すって・・・すっごく面倒でしょう。

やっぱりNaoPi でも WiFi 使いたいよね。

WiFi が使えるようになると NanoPi は電源入れるだけで、あとは Windows で SSH するだけ。

とってもすっきりします。

 

まず、所有する USB Wifi が NanoPi で認識するかチェックします。 

f:id:JH1LHV:20170819212743j:plain

公式の WiKi によれば、サポートされているチップセットは表のとおりで、これ以外のものは使えないようです。 

 

現在のネットワーク環境を確認します。

sudo ifconfig -a

 f:id:JH1LHV:20170819145642j:plain

wlan0 が表示されれば、挿した USB WiFi は使えるということです。

 

続いて、NetworkManager が認識するデバイスとその状態を表示します。

sudo nmcli dev

f:id:JH1LHV:20170819150328j:plain

wlan0 が disconnected になってます。(WiFi 未接続)

 

WiFi を起動します。 

sudo nmcli r wifi on

 

WiFi をスキャンして表示します。

nmcli dev wifi

f:id:JH1LHV:20170819151111j:plain

※画像内のコマンド表記にミスタイプがありました。。。(sudo nmvli r wifi on → sudo nmcli r wifi on)

周囲の接続可能な SSID が表示されます。 

 

WiFi に接続します。

sudo nmcli dev wifi connect "SSID" password "PASSWORD"

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これで WiFi で接続できるようになりました。 

 

LAN 接続から Wifi 接続に変更になり、DHCP で振られる IP も変化するので

また ping とarp をして WiFi で接続している NanoPi の IP を探す必要があります。 

 

以上です。

 

 

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中華パーツでダミーロードを作る ~ RFP250N50 250W 50ohms ~

AliExpress から 250W 50Ω の終端抵抗を入手したのでダミーロードを作ってみました。

今回はヒートシンクも使って多少はそれらしく仕上げてみました・・・が。。。 

 

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Buy Products Online from China Wholesalers at Aliexpress.com

 

基本的なスペックは、

  • 周波数:0~3.0GHz
  • 耐電力:250W
  • 抵抗値:50Ω±5%
  • 温度範囲:-55+~155℃
  • 取付フランジ寸法:25mm×10mm
  • 材質:ベリリウム酸化物

薄膜抵抗とフランジとの間に有毒の酸化ベリリウムセラミックを使ってます。
このため、取り扱いには注意が必要です。

 

あと、この終端抵抗と同じようなもののデータシートを web で見つけたので・・・

PDF の URL とデータシート記載のスペックをコピペしときました。

購入先が中華なので、こういうメーカのパクリ品なのかもしれません。。。

 

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http://www.denizelektronik.com/pdf/RFP-250-50TC.pdf

 

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外観は web のものと違っているし、モノはどう見ても何かから外した中古品ですね。

 

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上は今回購入した 250W で、下は前に購入した 100 W のもの。

 

jh1lhv.hatenablog.jp

 

jh1lhv.hatenablog.jp

 

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ケースは LEAD の P-5 、ヒートシンクの形状は 78mm × 57mm × 30mm のものです。

最初、ヒートシンクを2つ使うつもりで準備してたんですが、最終的には1個しか使いませんでした。

 

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終端抵抗はケースに穴を開けてヒートシンクに直接取り付けます。

穴あけは CNC で、切り込み量は 0.1mm です。

やっぱこういう作業には CNC は必需品かも。なにせ仕上がりはキレイでしかも楽ちんです!

 

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ヒートシンクのネジ穴は貫通じゃなくてタップダイスで「ねじ切り」してます。

 

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ヒートシンクに熱がしっかり伝わるようにと、シリコングリスはたっぷり塗布しました。

 

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ケースに終端抵抗、ヒートシンク、パネル取付用角座Mコネを取り付けたところ。 

 

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ヒートシンクはケースから少しはみ出ちゃいますが、まぁよしとしましょう。 

 

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こんな感じに配線です。

Mコネ側と終端抵抗のアース配線はラグ端子を使ってます。

 

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ケースとヒートシンクの穴あけだけは多少手間ですが、

ハンダ付けするパーツは終端抵抗の一つだけなので後の配線作業は物凄く楽です。

 

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一応、マルチメータで 50Ω になっていることを確認しておきました。

ピッタリ 50Ω って・・・とってもイイ気分です。

 

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蓋をして、最終的にはこんな感じのダミーロードになりました。

 

終端抵抗の表面温度を測定する

せっかく取り付けたヒートシンクなので・・・放熱効果ってどうなのよ。

 

仮にスペックどおりに 250W に耐えるダミーロードを作るとしたら必要なヒートシンクはどの程度の大きさ(熱抵抗)になるのでしょうか。

 

小難しい理屈は抜きにしてざっくり考えてみると、

  • 終端抵抗の最高温度は 155℃(公表値)
  • 室内の温度を 30℃ と仮定

すると、周囲温度は 125℃(150℃-30℃)となります。

もう少し余裕を持って 80%で考えると、最終的な周囲温度は約100℃(125℃×0.8≒100)となります。

すなわち、この 約100℃ の周囲温度が動作限界温度ということであり、

この熱を外気に放熱させられなければ、この中華の終端抵抗は壊れてしまうということです。

 

それで、送信出力の全てがこの終端抵抗に消費されることになるので、

必要なヒートシンクの形状は、この消費電力に比例して大きなものが必要になります。

 

送信出力 ヒートシンクの熱抵抗 寸法(W×D×H) 備考
250W 0.25℃/W (100℃ / 250W) 90×90×80 高速FANが必要 *1
100W 1℃/W (100℃ / 100W) 220×150×40  
10W 10℃/W (100℃ / 10W) 50×30×15  

*1 Intel CPU 対応のヒートシンク
※表中のヒートシンクの寸法はおおよそです 

 

250W の連続送信に耐えられるヒートシンクの熱抵抗は 0.25℃/W なので、これはもう相当大きなヒートシンクが必要ということ。

それじゃ 0.25℃/W の熱抵抗を持つヒートシンクって一体どのくらいの大きさになるのだろうかと Google で調べてみましたが、残念ながら一般市販品として見つけることはできませんでした。

 

ただ、パソコンの CPU を放熱するためのヒートシンク(高速 FAN 込み)なら 1℃/W 以下のものが市販されているようで、取り付けさえ工夫できればハムに活用できるかもしれません。

 

以上のざっくり計算からも、

今回のダミーロード製作で使ったヒートシンクは 78mm × 57mm × 30mm の大きさのもので、熱抵抗も 5℃/W 程度のもの。

なので、到底 250W の送信出力に耐えれるはずもなく、精々 20W がいいところでしょう。

まぁ、100W 越えのダミーは油冷式(絶縁オイル)じゃないとダメということかもしれません。

 

とはいっても、現実的に大きなヒートシンクの入手も、油冷式にもそう簡単にできそうじゃないので。

それに実際の運用を考えても、ダミーロードで何分も連続送信することってないと思うし。

間欠送信なら 100W 入れても大丈夫じゃないだろうかなどと、甘いこと考えて・・・

今回は終端抵抗の表面温度を測定して勝手に納得することにしました。。。

 

(試験環境) 

  • 送信出力:100W (FT950)
  • SWR 1.0
  • 3秒送信、1秒休止の連続
  • OWON B35 (温度測定可能なデジタルマルチメータ、bluetooth 付き) 
  • TsDMMViewer (データロガーソフト)

 

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3秒送信、1秒休止の連続動作は、Arduino を使って Tr を制御させました。

 

●まずは、終端抵抗の表面温度の測定 

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終端抵抗の表面に、K 型熱電対プローブを直接貼り付けました。

 

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TsDMMViewer でロガー。

 

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終端抵抗の表面温度は、1分程度で 90℃ に達しました。

 

●続いて、ヒートシンクの温度測定 

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K 型熱電対プローブをヒートシンクにこんな感じで貼り付け。 

 

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1分ちょっとで 50℃ になりました。

先の試験から終端抵抗の表面温度は1分ほどで 100℃ 近くになるはずなので、

間欠送信で1分までがいいところじゃないでしょうか。

 

実は最初は終端抵抗が壊れるまで連続送信してやろうかと思っていたのですが、

壊れて破裂して人体に危険なベリリウム酸化物が飛散でもしたらよろしくないと思い直し、

送信試験は1分以内で終了としました。

 

ということで、

連続送信じゃなければ、今回使ったヒートシンクと @250 の安物の中華パーツひとつで・・・

100W のダミーロードとして使い物になるんじゃないでしょうか。

ただし、自己責任ですが。。。

 

 

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