EWS緊急警報放送ボロボロ解析基板を作りました

Posted on 2017年9月8日 by

この基板は、知的電子実験のノリで作りましたが、実は、ガス会社指令室、
大手メーカ工場の防災管理室に採用されています。ナント2011年の現在でも稼働中です。

NHKが送出した津波警報（第２種緊急警報信号）を受信中

現在も稼働中のEWS緊急警報放送受信機システム（パトライト製赤色回転灯付き）
2006年に作りました。

NHKが送出した試験信号を受信中

「EWS緊急警報放送復調基板 EWS Base 2」は、津波、大地震発生時の、早期避難行動喚起ツールです。
ラジオのイヤホンジャックにつないでおくだけで、津波警報や大地震が発生したとき、ＮＨＫから送出されるＥＷＳ緊急警報信号を自動的に受信し、その信号の内容を正確に復調する基板です。
電子工作の腕をふるって、わが家の、オリジナル防災システムを構築できます．．．．．かもね。

↑は、復調基板に、ラジオのスピーカON/OFFと赤色LED点灯機能を追加した例です。

EWS緊急警報放送とは？

緊急警報放送（EWS）は、大地震や津波警報が発生した時にＮＨＫ等の放送局から「ボロボロボロ」という信号が送出されて、自動的にラジオやテレビの電源が入り、放送を聞いて安全に避難できるように、という目的のデータ通信放送です。

ＮＨＫが開発し、１９８５年から開始した、緊急時の災害通報システムです。古いシステムですが、今後デジタル放送の時代になっても引き続き放送されます。

緊急警報放送対応のメーカ製ラジオは、PANASONIC パナソニックの
RF-U350-S １台のみになってしまいました。寂しい．．．

EWS緊急警報放送復調基板

３００円ラジオからEWS信号を受信中

３００円ラジオからの緊急警報放送を受信している様子

警報受信と同時にラジオのスピーカON、赤色LED点灯制御の応用回路を追加。
基板を透明ケースに収めた例　（県総合防災課デモ用）

■FM/AMラジオのイヤホンからの音声出力をつなぐことで動作します。

■この製品は、FSK(Freauency Shift Keying)信号を電気的に復調し、PICマイコンで信号を処理する
機能を持っています。

緊急警報信号をパソコンで表示させた例。

受信したビット列をそのまま”1″と”0″で受信する。（2004年9月東海道沖地震の津波警報）

↓PICマイコンによる信号解析結果をパソコンに表示（2004年9月東海道沖地震の津波警報）

製品の最終テスト風景（2006.1.31）

このテスト完了をもって製品回路確定

機能

■緊急警報信号符号規格のすべてを復調します。
・第１種開始信号（大地震）
・第２種開始信号（津波警報）
・終了／試験信号
・地域区分
・年月日時

■警報信号を受信すると、信号を復調し、シリアルケーブル（RS-232C）を通じてパソコンに復調結果を表示します。
Windows付属の”ハイパーターミナル”か、基板に添付の”EWS解析ソフト for Access2000/XP”（フリーソフト）で画面に表示できます。

■パソコンに表示される内容は、”High”信号が”1″（31h）、”Low”信号が”0″(30h)の”ビット（表示）列”です。

■EWS緊急警報放送の「符号規格」がわかれば、復調した信号を解析し、信号の意味がわかります。

■復調信号が実験基板からパソコンに送信するタイミングは、無信号状態が0.25秒継続後、まとめて送信します。再び信号を受信すれば、復調処理、信号送信処理、待機状態を繰り返します。

緊急警報放送復調基板の外観　EWS_Base 2

緊急警報放送復調基板の仕様

■基板のサイズ：　100mm×70mm　高さ15mm突起物含む　紙フェノール基板

■復調信号：　”Ｈｉｇｈ”　”１”　”マーク”　1024Hz　／　”Ｌｏｗ”　”０”　”スペース”　640Hz

640/1024HzのＦＳＫ信号を復調

■通信速度：　　64BPS

■復調IC：　　　EXAR社　XR-2211　FSKデコーダICを使用

■解析・制御プロセッサ(CPU)：　マイクロチップ社 PIC16F648A

■音声入力：　　ラジオ、テレビやICデコーダ、パソコンなどのイヤホン端子を接続

■入力インピーダンス：　２０KΩ　（スピーカなどの８ΩでもOKです）

■電源：　DC９～１３Ｖ

■ビット解析、受信信号のビット送信処理に、Microchip社の PIC16F648Aを使用

■内蔵クロック４ＭＨｚ

■ビットレート計算処理のタイマー割り込みに、32.768KHz水晶を使用

■待機時（無信号時）はSLEEPによる待機モード

■待機時からの起動タイミングは、XR-2211の、”Lock Detect”の”Ｈｉｇｈ”で起動

■起動→待機モード（SLEEP）への移行は、無信号状態が、２５０ｍｓ経過後に移行

■シリアル出力：　ＤＳＵＢ－９（メス）　ＲＳ－２３２Ｃ

■シリアルボーレート：
通信速度：　　　　９６００ＢＰＳ
データ長：　　　　８ビット
パリティ：　　　　　無し
ストップビット：　　１ビット
フロー制御：　　　無し

■プログラミング：　ＰＩＣアセンブラ＋ＭＰＬＡＢ７．３０
※ＰＩＣのプログラムソースコードは公開しません

入出力仕様

入力（XR-2211）
	音声入力	ラジオなどの音声信号ダイナミックレンジ：　10mV～3V rms

出力（XR-2211）
	LED1出力	赤LED マーク／スペース信号のいずれかに同期したとき点灯 EWS信号受信のパイロットランプ的役目

入力ポート（ＰＩＣマイコン）
RB0	受信起動トリガー	XR-2211(6-PIN)から、LOCK DETECTを入力
RB3	データ信号	XR-2211(9-PIN)から、DATA (TTL)を入力

出力ポート（ＰＩＣマイコンとＬＥＤ）
RB2 (PIN8)	USART(TX) 出力ポート	シリアル（RS-232C）出力ポート EWS信号の判定確定後に、一括データ出力
RB4 (PIN10)	LED2出力	緑ＬＥＤ第１種開始信号受信：　等間隔点滅第２種開始信号受信：　２点滅後消灯．．の繰り返し終了／試験信号受信：　点灯 ※解除は、RA5(PIN4)接続のリセットSWをON（アースショート）にする
RB5 (PIN11)	LED3出力	赤LED 無信号時：　消灯信号に同期して点滅（マーク＝点灯、スペース＝消灯） ※解除は、RA5(PIN4)接続のリセットSWをON（アースショート）にする
RA0 (PIN17)	スイッチ出力１	ＴＴＬレベル第１種／第２種／終了・試験受信でHIGH（＋５Ｖ） ※解除は、RA5(PIN4)接続のリセットSWをON（アースショート）にする
RA1 (PIN18)	スイッチ出力２	ＴＴＬレベル第１種／第２種受信でHIGH（＋５Ｖ） ※解除は、RA5(PIN4)接続のリセットSWをON（アースショート）にする

※上記出力ポートは、プログラムの変更を行えば、仕様の追加・変更が可能です。弊社までお問い合わせ下さい。

シリアル（RS-232C）出力データフォーマット仕様

起動時： StartUp Message

EWS Signal Decorder　[Revision 0.x.x]
Copyright(c) SYSTEMUSE,Inc. 2005-2006

受信データ：

ビットごとにASCII変換(“0” or “1”)して順次出力
“O”=30h “1”=31h

受信終了時：

[表示フォーマット]

== EWS signal type: <xxxxxxxxxx> ==
== Area: [nnnnnnnnnnnn:Alphabet,カナ,Code] ==
== Year: [YY] Month: [MM] Day: [DD] Hour: [HH] ==

符号種別： xxxxxxxxxx
終了/試験信号： “End/Test”
第1種信号： Class-1
第2種信号： Class-2
地域符号： nnnnnnnnnnnn: (12桁)
地域符号名： Alphabet,Kana,Code
Aplhabet：英字
Kana：カナ文字
Code：県番号 ※共通符号時は”–“と表示)
年月日時符号： YY MM DD HH
YY：年
MM：月
DD：日
HH：時

[表示例]

終了/試験信号：

== EWS signal type: <End/Test> ==
== Area: [001101001101:Kyotuu,チイキキョウツウ,–] ==
== Year: [02] Month: [03] Day: [31] Hour: [16] ==

第1種信号：

== EWS signal type: <Class-1> ==
== Area: [001101001101:Kyotuu,チイキキョウツウ,–] ==
== Year: [02] Month: [03] Day: [31] Hour: [16] ==
;

第2種信号：

== EWS signal type: <Class-2> ==
== Area: [001101001101:Kyotuu,チイキキョウツウ,–] ==
== Year: [02] Month: [03] Day: [31] Hour: [16] ==
;

回路図と基板パターン図

■EWS緊急警報放送復調基板回路図　（画像をクリックするとフルサイズで表示しますGIF形式）

■プリント基板パターン図ベタアースあり（画像をクリックするとフルサイズで表示しますGIF形式）

■プリント基板パターン図ベタアース無し（画像をクリックするとフルサイズで表示しますGIF形式）

PICマイコンプログラムの更新履歴

■現在の最新バージョンは、Rev.0.3.1です。2006.02.22

* copyright(C) SYSTEMUSE,Inc. 2005-2006 All rights reserved.
;* Rev.0.0.0 – 2005/11/10 Toyosato Uemura
;* 0.1.0 – 2005/12/13 Toyosato Uemura 基本版
;* 0.1.1 – 2005/12/21 Toyosato Uemura 改良版
;* Timer割り込み待ちSLEEPの削除
;* サブルーチンの再配置
;* 0.1.2 – 2005/12/24 Toyosato Uemura 改良版
;* 複数ブロック連続受信対応
;* 0.1.3 – 2005/12/27 Toyosato Uemura 改良版
;* RS-232Cスタートアップメッセージ追加
;* 0.2.0 – 2006/1/5 Toyosato Uemura 改良版
;* Timer割り込みの周期精度向上
;* シグナル終了判定の精密化
;* 0.2.1 – 2006/1/12 Toyosato Uemura 改良版
;* 終了判定を1/4bitから1byte判定へ
;* シグナル終了判定のメイン括り出し
;* USARTのゴミ送信抑止
;* 0.2.2 – 2006/1/13 Toyosato Uemura 改良版
;* EEPROM書き込み処理削除
;* 固定符号識別処理(暫定)
;* 0.2.3 – 2006/1/15 Toyosato Uemura 改良版
;* 1ブロック未満の無効信号はUSART出力抑止
;* 0.2.4 – 2006/1/19 Toyosato Uemura 改良版
;* 固定符号識別処理(種別判定)
;* 信号種別メッセージ送信
;* 0.2.5 – 2006/1/21 Toyosato Uemura 改良版
;* 固定符号識別処理(種別判定)独立化
;* 信号種別によるLED点滅(H/Wリセット待ち) ※一時停止
;* 0.2.6 – 2006/1/23 Toyosato Uemura 改良版
;* 可変符号識別処理
;* 地域・年月日時符号識別処置
;* 0.2.7 – 2006/2/6 Toyosato Uemura 改良版
;* LED2(PortB-4)符号種別表示(H/Wリセット待ち)
;* PortA0,1スイッチ出力化(第1種/第2種受信時)　※和歌山県総合防災課デモ仕様
;* 0.2.8 – 2006/2/10 Toyosato Uemura 改良版
;* 地域符号判定、文字コード化、USART出力
;* 0.2.9 – 2006/2/11 Toyosato Uemura 改良版
;* 水晶発振子の起動タイミング変更
;* PortA0,1スイッチ出力仕様変更　※和歌山県総合防災課デモ仕様
;* 0.3.0 – 2006/2/12 Toyosato Uemura 改良版
;* CopyProtect設定
;* 0.3.1 – 2006/2/17 Toyosato Uemura 改良版
;* 変数領域の整列(用途別)
;* Subroutineの再配置
;* 符号種別判定の複数ブロック化
;* CopyProtect設定

緊急警報放送が受信できるラジオ受信機は？2017年9月現在

記事にあるradio1banの緊急警報放送受信機及び解析基板は現在販売していません。

現行機種で、緊急警報放送対応でお薦めできるラジオは、パナソニックRF-U350-Sだけです。
私は中古で入手して愛用しています。amazonではかなり安くなり、50％値引きが出ています。
最寄りのNHK FM放送を常時受信してEWS信号を待ち受けています。普通のAM/FMラジオですが、音はソフトでかなり良いです。受信感度はまあまあですが、聞きやすさはICF-EX5より1ランク上です。

パナソニック FM緊急警報放送対応FM/AM2バンドラジオ RF-U350-S

(2017.09.08 kazu)

カテゴリー: データ信号の解析・復調・分析タグ: EWS, 大津波, 緊急警報放送