大容量ニッケル水素の突然死と復活方法

大容量でハイパワーな「エネループプロ」は、アマチュア無線でもよく使うバッテリー。
しかしこれは「突然死」することで昔から有名です。

久しぶりに使おうとすると、充電済みなはずなのにすぐ電池切れになる。
満充電保存できるはずなのに、何か月か放置しただけで放電してしまっている？

実はこれ、例えば8本組の内何本かが突然死（または仮死状態）になっているのです。
充電器に乗せてみると、何本かがエラーになって充電できない状態です。（8本中1本という経験が多いです）
運よく充電器のリフレッシュを実行できれば復活することもありますがたいていはリフレッシュに入る事すらできずダメです。

そこでいろいろな実験をしてみました。

エラーになる電池は、負荷をかける（電流を流す）と急激に電圧が落ちることが分かりました。
使い切って空っぽになっている状態と近いです。
しかし、これを再充電するとすぐに満タンの電圧に達してしまいます。
容量がスッカスカに抜けてしまった感じ。

電子負荷を使用して低負荷の定電流で放電してみました。
たとえは200mAで放電を実行。これは0.1C以下の負荷です。
満充電から12時間以上放電持続する電流。

不思議なことに、放電開始直後の電圧はいったん下がるのですが時間の経過とともにじわじわと電圧が上がっていくものが結構あったのです。電子の移動により活性化している？
そして、電圧が上がってくると負荷電流を増やしても電圧が急激に落ちることが無くなってきました。

具体的には、

電子負荷の放電終止電圧を1.0Vに設定。（可能なら0.9Vに設定する）
200mA負荷（可能なら100mA）でスタートし、1時間ぐらい継続して放電させる。
電圧を見て上記スタート時より電圧が上がっている傾向が見えたら電流を増やす。
最終的には500mAくらいの電流で放電終止電圧で自動停止するまで放電し続ける。
※この作業にはトータルで5時間以上かかります

これで、積算放電電流量は2000mAhを超えました。

この低電流で放電しきった電池を通常の充電器にセットすると、エラーにならず普通に充電できるようになりました。（もちろん、この手順を何度かやっても復活しないものも経験しています）
※低電流放電→低電流充電（15時間）やっても復活しないものはダメです

フル充電した後、電子負荷でそこそこの電流（0.2Cの500mAくらいが良いが、最大でも0.5Cの1.25A程度で行う）を流して容量測定。これで定格近くの容量が出ていれば回復完了となります。

この手法は電子負荷を持っているか、低電流放電できる環境が必要なので一般の方はなかなか難しいかもしれません。一度に多数の電池を放電したいので、0.7Vを終止にして抵抗を併用して簡易的な方電気を作ってみようと思います。シリコンダイオードと抵抗1本だけです。

これまでの経験から、エネループプロは満充電保管しているとメモリー効果のような現象が強く発生し、突然死または死んだふりをする傾向があるようです。
そもそもニッカド・ニッスイは放電しきって保存し、使う直前に充電するのが正しい使い方です。メモリー効果が出るため、使い切ってから充電が基本から来ています。
しかしサンヨーはこの問題を技術であるていど回避し、自己放電が少なくメモリー効果も少ないエネループを開発しました。それゆえあまり気にせず扱えるようになったのですが、容量を重視したエネループプロだけは勝手が違うようです。

ちなみにエネループには3種類ありますが、それぞれ

・プロ　大容量2500mAhだが繰り返し充電回数は500回
・普通　容量2000mAhで繰り返し充電回数は1000回　最も安定の定番
・ライト　容量1000ｍAhで繰り返し充電回数は3000回　重さも軽い

という特徴があります。
用途にあったチョイスをしましょう。

なお、エネループは満充電での長期保存ができる充電池ですが、非常用に常備するには向いていないと思います。非常用に常備するならエボルタNEOが一押しでしょう。10年保存できますし、エネループより安くパワーもありますから。
充電式は日常使いに活用しましょう。

ATMega328P（QFP）の偽物疑惑

仕事でトラブったので注意喚起を兼ねてBlogに記事化しました。
この内容は以前から海外では話題になっているのですが、国内ではほとんど見かけません。

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「MEGA328P U-TH」刻印には注意しろ
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ArduinoではおなじみのAtmel（現MICROCHIP）のマイコンチップATMega328Pですが、このフラットパッケージ版で流通しているものに刻印が違うものがあります。原産地によって末尾が違うとかいろいろな見解があるようですが、動作に大きな違いが起きる（極端な話、動く動かない）問題があります。

まず、写真を見てください。（写真をクリックすると拡大します）



左が以前購入したチップ、右が2022/8に秋月で購入したチップです。
右のチップは現在でも出荷されていると思われます。

見分け方はチップ表面の刻印。
写真では見にくいので図にして比較しましょう。



明確な違いは「AU」か「U-TH」かです。
このU-THが問題です。（データシートにAUはあるがU-THは記載がない）

この生チップを使って基板を設計し、生チップにAVR ISPmk2を使ってArduino Bootloaderを書きます。そして基板実装してスケッチをダウンロードします。

簡単なスケッチは問題なく動きます。
Lチカとか、I2C通信とか、割と軽い機能は問題ありません。
これで基板の動作チェックをしていたので問題に気が付くまで時間がかかりました。

ところが、ちょっと複雑なスケッチになると動かなくなります。
例えばですが、3chのPWMを使用して、PWM周波数を20KHzに上げるためにタイマーの分周比ビットを変更し、さらにシリアル通信も行うという例。まず、シリアル通信のRXが動かなくなりました。外からのコマンドを受信できません。TXは動いているのでコンソールに文字は出ます。これ以上何もできないので「動かない」と言っても良いでしょう。

さて、Arduino Nanoの互換品でこのU-THチップが乗ったものが多数あります。
これにはOLD Bootloaderが書かれているという情報があるので、AVR Studioを使用してチップにOLD Bootloaderを書いてみました。スケッチは先ほど使ったものと同じです。
こちらはシリアル通信のRXが動くようになりました。しかし、PWMやタイマーの動作がおかしいです。パフォーマンスが出ていないような変な動きです。
PLD Bootloaderを使えば一部の問題は解決しますが、それ以外の問題は残るようです。

購入先の秋月に問い合わせしました。
回答は「正規代理店より正規のルートを使用し仕入れたもので、弊社モジュールにも多数使用されており、不具合の報告はございません。」とのことで、こちらの設計のせいにされて切り捨てられました。
問い合わせ内容をちゃんと読んでいない可能性もありますが,,,

レポートを送ろうとしたら送信専用アドレスからのメール返信で、返信するとブロックされていて配信できないとエラーになりました。
めんどくさいのでこのBlogで公開して注意喚起にしようということにしました。

いずれにしてもちょっと困りました。
AUだと思って買ったU-THは100個。以前買ったAU刻印の手持ちは使い切りました。
機能拡張されたBUは少数あるのでこれでしのぐしかないかも。
仕事なので、このトラブルはきついですね。

みなさんもU-TH刻印には気を付けてください。
海外では偽物扱いされてますので（開封して比較した写真もある）。

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　最　後　に
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秋月で売ってるチップが偽物だと断定したわけではありません。正直なところ調べてもよくわからないというのが現在の結論。
情報としては、このU-TH刻印のパッケージは正規ルートで正規品として流通している物があるというのを聴きました。しかしAtmel（現Microchip社）はこの件に関して何も情報を公開していないので真偽のほどははっきりしていません。
そして、この刻印のチップが乗ったArduino Nanoモジュールでは純正と消費電力が違うとか、チップを剥がして開封解析をして中身が違うといった報告は海外で見ることができます。

正直なところU-TH刻印を使うときは気を付けてという程度の話でしかありません。
刻印をリマークしたり、ICチップのコピー品が多く出回っている時代です。おかしな動きをするようなら、まずは自分の設計を疑い、次に偽チップを疑うという感じで扱うしかなさそうです。

Canon EF-S17-55/f2.8 IS USMを修理

愛用のレンズが突如エラーを出すようになりました。
接点をクリーニングしても治らず、聞くところによる絞りグループの故障とのこと。
どうやらこれは持病のようで頻発しているとの事。
フレキケーブルの断線のようです。
すなわち絞りが変更できなくなり、f2.8開放固定であればなんとか使える状態。

絞りユニットはアリエクで購入できることを教えてもらい、さっそく手配しました。
1週間ほどで到着。



https://ja.aliexpress.com/item/32714860863.html

分解します。



絞りユニットは奥の方にあるらしく、かなり多くの工程が必要でした。
Youtubeに分解と組み立ての手順があったので助かりました。
これがなければ無理だったでしょう。

分解手順
https://www.youtube.com/watch?v=vPwDYRfSIN8&t=26s

組み立て手順
https://www.youtube.com/watch?v=B3VAwh-kNXE

組み立てのときの注意点は、ネジを締めすぎないこと。
ネジは小さく細いためトルクドライバーで管理する必要があるくらい繊細です。



無事組み上がって修理完了。

予想通りフレキの断線でした。
目視では（顕微鏡では見ていない）どこが断線しているのか簡単にはわかりませんでしたが、テスターチェックをしたところ一番端の細いパターンがどこかで切れているようです。この1本です。

Canonに修理に出すと、見積もりは33,000円の定額修理のようです。
定価は15万、実売は10万、中古で5万程度。
考えた挙げ句、DIY修理にチャレンジしてみたわけです。

SONY ICF-5800を修理

去年までは何の問題もなかったのですが、今年に入ってからFM以外（MW/SW）がバリバリ雑音が入るようになりました。そして先日、何も聞こえなくなってしまいました。

重い腰を持ち上げて基板を取り出してみると、有名な水虫トランジスタのオンパレード。
2SC710の足が銀マイグレーションを起こして真っ黒です。

2SC710の本物はなかなか手にはいらないので代替品として2SC1675Kを選定。
それもセカンドソースのものですが似た特性らしいです。
ヤフオクで30個510円のものを入手しました。
すべてhfeを測定してみたところ85～101でした。
出品説明には90～140と書いてあるんだけどね。測り方で変わるし90前後有るのでヨシとしました。
※通常はIc=1mAとなるときのIbから求めます。

FMは問題ないのでブロック図からFMが関与しないトランジスタを抽出。
この回路、トランジスタを減らすためにAMとFMで共用して切り替えているんですね。
結局AMのみで使っているトランジスタは1st MIXのQ4のみに。これが怪しいと思って交換しました。

よく聞こえるようになりました。
感度も復活。
NHK R1でエージングしていますが、バリバリ言うことも無く安定しています。

Q4以外にも2SC710は使われていますが、とりあえずQ4だけ交換したら治ったので修理完了としました。またおかしくなったら別のトランジスタも交換しましょう。

2SC710は9個使われています。
Q2　FM MIX
Q3　FM OSC（ここにはftとhfeが高いものを奢りたい）
Q4　AM MIX
Q5　AM BUFFER/FM IF
Q6　AM OSC/FM IF
Q8　AM IF/FM IF
Q9　AM IF/FM IF
Q10　AM IF/FM IF
Q11　FM IF

2SC710は銀マイグレーションで壊れるそうですが、一度に全部壊れることはありえず、たいていどれか1つが壊れます。その1つがQ4でした。

★★★　おまけ　★★★

2SC710の代替トランジスタの話はネットでも色々見つかります。
特性がほぼ同じものも有るようですが、秘密と書かれていて公開されていません。
修理を生業にしている方かもしれません。

調べた結果を書いておきますので、ここを見に来た方は参考に。

2SC710
　標準的なhftは90程度。ftは150～200MHz程度。
　ソニーのラジオに定番的に使われていたようです。
　2SC710は三菱が作っていたみたい。

2SC380
　以前は良く代替として使われていたようですが、現在は入手困難。FMにはftが足りないそうです。
　FM OSCのQ3には選別が必要になるかも。

2SC1675K
　NECがオリジナルで、セカンドソースが流通しています。
　よく使われるセカンドソースのKランクのhfeは90～140で2SC710とだいたい同じです。
　ftも150～250MHzと同じ。
　今回選定したのはこれです。
　Q3のFM OSCに使う場合はhfeが高いものを選別したいところ。
　足の順番は2SC710（BCE）と逆の普通の配列（ECB）です。
　元は2SC460（日立）の代替として流行ったようです。古いTRIOの無線機によく使われていたとか。
　この2SC460も2SC710と同じく銀マイグレーションで壊れるとのこと。

他、こんなものも似た特性みたいです。
実績はわかりませんが、検索して代替候補として出てきた型番です。
2SC1363、2SC1787、2SC2786、2SC3315、2SC819、2SC461、2SC668、2SC723

定番の2SC1815はftが80MHzと低く（AMには使えそうですが）、hfeがかなり高いのでいまいちだそうです。
このICF-5800には2SC945も使われているのですが、RF系には採用されていません。C945のほうがft高いのになぜでしょうね。NFが悪いのかな？確かに低周波増幅用って書いてあるけど。
C945は結構好きなトランジスタです。FMトランスミッタではよく使ったし、個人的にはC1815よりよく使ったかも。

PanasonicコードレスホンのバッテリーKX-FAN55

一度も交換していないバッテリー。
いよいよダメになったようです。

銀行から電話がかかってきて応答したら1分立たずに落ちてしまいました。
親機の電池が一番良さそうだったのでそれを使って待機。
再度かかってきたところに携帯電話にかけてくれるよう伝えて銀行の用事はすみました。

交換電池は純正だと2000～2500円。
ご乾電池は1個1000円位。
2個セットと1個の合計3個をAmazonで発注。
でも、届くのは明日。

バッテリーパックを分解してみました。
周りのシールを剥がしてみたら上下に分割できることがわかりました。
密閉ケースじゃなくて助かったわ。

底面にプラスマイナスを接続する端子板を作れば行けそうとわかり、単4エネループを仕込んでみたら成功。
心配だった寸法も大丈夫でした。

とりあえずこれで交換電池が届くまではしのぎます。

ハンダ付けのお話

ハンダのお話

ハンダごてはヒーターとコテ先で構成されています。
ヒーターはコテ先を加熱して、コテ先はハンダを加熱して溶かします。

ハンダはヒーターの熱で溶けると思っている方が多いのですが、間違ってはいませんがちょっと違います。この考えかたが上手なハンダのコツになります。

ハンダ付けはコテ先である金属の塊に蓄積された熱を使っています。
コテ先をハンダやハンダ付け部位に当てたとき、熱はコテ先にたまっていたエネルギーを受け取って加熱されます。

一度にハンダできる量はコテ先の蓄熱量で決まるのです。
※熱回復能力が高いコテは、ヒーターとコテ先の熱量コントロールが高度になってます

詳しく書くと、まず、ヒーターがコテ先の金属の塊を加熱します。
コテ先にはヒーターで加熱された熱エネルギーが貯まります。
そのエネルギー量はコテ先の金属の量（大きさ）で決まります。
暖まる時間はヒーターのワット数で決まります。
このコテ先にたまった熱エネルギーを、ハンダを溶かすのと、ハンダ付けする相手の加熱に使われます。ヒーターが熱を与えるのではなく、コテ先が熱をいったん貯めて相手に渡しているイメージです。

特に注意が必要なのは、大きな半田付け部を加熱するときです。
大きな基板に小さな部品を半田付けするときは、大きな基板側に熱を一気に奪われてしまって小さな部品が加熱できなくなります。
これがうまく半田付けできない原因になります。

小さな部品をハンダづけするからと、細く小さなコテ先を選ぶと失敗することが多いのです。
特に基板に表面実装部品のQFPパッケージをハンダするときにやらかします。
QFPパッケージはピンを1本1本ハンダしていくのではなく、大きなコテ先を使って一気に全ピン流すようにやるものです。これを「引きハンダ」と言います。

QFPやSOPの半田付けの時は、先端が斜めカットされたコテ先が便利です。断面が楕円になっているタイプ。3mm径くらいのを使っています。結構太いですよね。
HAKKOだとBC型を使います。込み入った場所でのリワークにはBC2を使う場合もありますが、基本的に蓄熱量が大きい、なるべく大きいコテ先がよいです。

位置を決定したら四隅を仮ハンダして固定します。
次に全周にたっぷりとフラックスを塗ります。
次に、半田付けする列が自分から見て縦になるように置き、ピンと直角になるようにコテ先を当てて、ピンの上を上から下に撫でるようにハンダを供給しながら滑らせていきます。こうやって1列一気にハンダします。
このときブリッジは気にしません。慣れてくるとハンダ量とスピードが工夫できてブリッジせずにできますが、最初からは無理なのでブリッジしまくりでよいです。最後の2ピンだけブリッジしている仕上がりが、ハンダ量とスピード、そしてフラックスが効いている状態です。

仕上げにソルダーウイック（ハンダ吸い取り線）を使って余分なハンダを吸い取ります、
わずかでもハンダが残っていれば導通していますから大丈夫。ピンと基板の間にハンダがしみこんでいますので。

余談。

AlliexpressなどではHAKKOのFX951のコピー品が売ってます。数1000円で買えます。
あのコピー、すごくよくできていて完全にデッドコピーです。
外装は本物の金型からコピーしたものでしょう。ロゴ消しした痕跡があります。
ただし、コテ先だけはあそこから買っちゃだめです。すぐ壊れるし、性能も悪いので。
コテ先だけは純正を買いましょう。（できれは本体も純正を。。。）

Windows10でBT-MIDIを使う

Windows10でBluetooth MIDIが動いた！
IFW3のドライブに成功。

EWI-5000
　↓
WIDI Master
https://hookup.co.jp/products/cme/widi-master
　↓
USB-Bluetooth（WiFi 5G/2.4G + BT 4.2）
Amazonで買ったLemoreleって書いてある小さいドングル
　↓
MIDIberry
https://www.microsoft.com/ja-jp/p/midiberry/9n39720h2m05
　↓
loopMIDI
https://www.tobias-erichsen.de/software/loopmidi.html
　↓
IFW（IFW3 または DAW+IFW）

レイテンシはかなり良いかも。
日を改めて実測してみます。

Windows10でBluetooth MIDIはバグっていたり仕様がスタンダードなAppleと違っていたりしてうまく働かないのが定説でした。ペアリングまでは問題なくできるのですがね...
ちょっとめんどくさいけど、アプリ2つ通せばDAWに繋ぐことができます。

詳細）

まず、Windows10上のBluetoothとWIDIをペアリングします。これはマウス等をペアリングするのと同じ手順です。この状態ではDAW等からはMIDIが見えません。

次にMIDIberryでWIDIを入力に指定します。しかし、これでもまだMIDI OUTにDAWが見えません。これはWindowsの仕様の問題のようです。

さらに、loopMIDIを使って、MIDIberryとDAWを繋げるようにします。loopMIDIは仮想MIDIポートをloop backさせるアプリです。これで、DAWからMIDIポートが見えるようになります。

MIDIberryはバックグラウンド動作のアプリ（ドライバみたいなもの）なので、通常のアプリみたいに見えません。スタートメニューにMIDIberryのリンクができているのでそれを使います。インストール直後は一番上に新規アプリとして見えるので、デスクトップにリンクを置いておくと便利でしょう。

Windowsが対応してくれればこんな面倒なことしなくても良いのですが、デファクトスタンダートと思えるAppleのBluetooth MIDIの仕様を取り込んでくれないのは大人の事情ですかね？ 結局世の中には2種類の仕様があるようです。

CME WIDI Master

CME社のWIDI MasterというWiress MIDIを入手しました。
BTLE5を使って低レイテンシをうたった製品です。（3msと書いてある：おそらく同製品同士の接続）
https://amzn.to/3b8bzjs

早速実測してみました。
MIDIを飛ばした先はApple iPadAir4（2020年モデル）に入れたIFWです。
※iOS版のIFWは、リリース前のベータバージョンです（開発中の評価版）

MIDIコントローラはEWI-5000。
このLINE出力とiPadの出力（具体的にはSoundBlaster Play!2経由）をオシロで測定します。
上の段がEWI-5000本体の出力。下の段がiPadから出た音です。

まず、EWI-5000とiPadをUSBで直結した場合。


次に、WIDIを使ってワイヤレスで接続した場合。


無線区間で15msほど遅延が発生しています。
この遅延は前乗りで演奏できる限界あたりかな？
スローな曲なら全く問題ないです。

また、iPadではBT接続中はWiFiをOFFにしないと安定しませんでした。
そもそもWiFiとBTを共存させると干渉しますから、当然の結果でした。
EWIは大量のMIDIデータを吐き出しますので不利です。
明らかにパケットロスが起きていました。
WiFiをOFFにすると安定しました。

iPadに対してiPhone6は干渉がほとんど起きていない感じに安定しています。

LCD_FM_TX（BHC-M-D01）の周波数拡張

先に書いたものとは違うのですが、小型のFMトランスミッタ基板を入手してみました。

BHC-M-D01
http://amzn.to/2jk2hUH

中華っぽいくせに、ちょっとお高いです。プライム対応で2580円。

機能としては、周波数範囲：88～108MHz、出力：100mWとなっていて、USB電源もしくは3~5V電源で動作し、PCにUSB接続するとオーディオI/Fとして認識してそのままPCの音を送信できます。
また、PC以外のUSB電源や電池で動作させると基板に乗っているマイクが有効になってモノラルのワイヤレスマイクに、3.5㎜ジャックにプラグをさすとマイクが切れてLINE入力（ステレオ）になります。

思いのほか音と安定性は良いです。
低音はちょっと寂しいですが。

出力が大ぎるのでこのままアンテナ線でもつけようものならバッチリ違法の海賊放送となってしまいますので、51Ωの抵抗をつけて電力をほぼ全部食わせて漏れ電波で使うようにします。10㎝くらいのリード線でもつけてやれば家の中は十分届きます。整合したアンテナ無しだと壊れるとも書いてありました。保護のためにもダミーロード（51Ω）をつけましょう。

さて、このままだと海外バンドでしか使用できませんが、日本の76～108MHzに拡張する方法がわかりました。
VOL＋（一番左）とVOL－（左から2つ目）を同時に押しながら電源（USB）を入れます。LCDバックライトが点いてHIの文字が出た後、C1という文字が出れば拡張成功です。ここまで手を放しません。
C1表示を確認したら手を放して一度電源を抜きます。これで、次回電源を入れた時から周波数の設定範囲が76～108MHｚになっています。
もう一度同じことをやって、表示がC0になれば87~108MHｚの範囲に戻ります。

右のFREQ－とFREQ+を同時に押しながら電源を入れるとb0という表示が出て、同様に電源を入れなおすとバックライトが20秒で自動消灯するようになります。b1が常時点灯です。

基板裏にはTXD/RXD/GNDという端子があり、どうやらUARTが出ているようです。
これで何ができるかはわかりませんが。

FMトランスミッタ

アマチュア無線じゃなくて、ミニFMのトランスミッタの話題。

ミニFMって、高校生くらいの時にはやっていました。
100mくらいしか飛ばないのですが、近所の友達同士で放送しあったり。
一時期すごく流行って、違法な強力な電波を出して総通に怒られた人も多数いたとか。
それを題材にした映画が「波の数だけ抱きしめて」というのがあります。

さて、FMトランスミッタはいろいろ作ったりしてきましたが、なんとなく製品を買ってみました。なるべく安いやつを。詳細は書きませんが（というのも、このまま使うとモロ違法）、PLLシンセサイザーになっていたりとよくできています。

ところが、低音がひずむ現象に気が付きました。
レベルをかなり小さくしても、低域のベースやキックの音が歪ます。
レベルを調整したり、リミッター＆コンプで制限したりいろいろしたのですが解決できず。電源も変えてみましたが回り込みは起こるはずもなく（アンテナつながずダミーロードの漏れ電波使ってるので）。



グライコを繋いでこんな感じにしたら許容範囲になりました。
下から順に切っていくと80Hzあたりに問題があることがわかりました。
ただ、その80Hzだけバッサリ切ってもだめで、前後も少し切ってやらないとだめみたいで。

低音はボンボンいわなくなって迫力は落ちますが、さらに下のほうは残しても大丈夫なようで、まあ、それなりに聞ける状態になりました。音圧（笑）はコンプで。

ちなみにこのトランスミッタはROHMのBH1415Fを使っているようです。
基板はしっかりシールドケースがかぶせてあるので現物は拝めませんでしたが。
データシートは公式からは見つからず。ググったら個人サイトに置いてありました。
http://park19.wakwak.com/~fantasy/fm/appendix/bh1415f.pdf