只今のアクセス件数:


(別室)レトロのページ

 ※このページは個人的な趣味によって書かれており、著者は全ての内容について、いかなる責任も負いません。
  参考にされる場合は、自己責任でお願いします。

 このページは、マイコンで簡単にできてしまうものを、あえて、昔の部品で再現してみようというコーナーです。
 著者の単なる趣味のコーナーで、マイコンと比較すると性能やコスト的に劣るので、多くは全く実用性がありません。
 また、既に、一般では入手困難な部品もあります。
 


1.発信器を作ってみる(その1)

 (1)トランジスタを使った発振器

   ●点滅器1(2SC1815)

     1秒間隔で、LEDが交互に点滅を繰り返します。          
     トランジスタを使ったマルチバイブレータで、アナログが一般的だった頃は、かなり一般的に使われていました。
     デジタル回路で作った点滅器に比べてメリットはあまりありませんが、オン/オフだけのデジタルにはない個性的な光り方
     (「強く光って、次第に弱くなり、交互ににじんだように入れ替わる光り方」を繰り返す)をします。
     アナログマニアが好みそうな光り方です。


写真


回路(逆接続防止ダイオードは省略)


出力イメージ(LEDの両端の電圧)


   ●点滅器2(2SC1815+2SA1015)

     0.5秒間隔で点滅を繰り返します。          
     昔から一般的に使われている回路で、電子回路の入門書ではよくみかける回路です。
     ストロボの閃光のような(一瞬強く光って弱くなる)個性的な光り方をします。
     デジタルには無い光り方です。


写真


回路(電源のコンデンサと、逆接続防止ダイオードは省略)


出力イメージ(LEDの両端の電圧)



 (2)TTL−ICを使った発振器

   ●点滅器(SN7400N)

      TTL−ICを使った点滅器です。2つのLEDが、0.5秒間隔程度で交互に点滅します。
     TTL−ICが使われていた数十年前は、よく、こんな回路が使われていましたが、
     ワンチップのPICで作った場合に比べてメリットはほとんどないので、こんなものを作る事は、もうないと思います。


写真


回路(電源のコンデンサと、逆接続防止ダイオードは省略)


出力イメージ(2つのLEDの両端の電圧)

 (3)CMOS−ICを使った発振器

   ●点滅器1(4049BP)

      CMOS−ICを使った点滅器です。2つのLEDが、1秒間隔程度で交互に点滅します。
     このような用途には、4049BPよりも高速の4069を使う事が普通ですが、4049BPを使えば、LEDを直接
     ドライブする事もできます。
     CMOSロジックのうち、74系はコンピュータのインターフェースとして、現在でも使われていますが、4000系や、
     4500系は、処理速度が遅いため、すっかり使われなくなってしまいました。
     4000系は電源電圧が広く(3〜18V)、消費電力も少ないので、なかなか魅力的なICなのですが。


写真


回路(電源のコンデンサと、逆接続防止ダイオードは省略)


出力イメージ(2つのLEDの両端の電圧)



   ●点滅器2(74HC14)  シュミットトリガ インバータ

      シュミットトリガを使った、一般的な点滅回路で,LEDが、0.7秒間隔程度で点滅します。

     10μFのコンデンサにタンタルコンデンサを使っているのは、アルミ電解コンデンサより漏れ電流が
     少ないからですが、このサンプルの場合は、一般的なアルミ電解コンデンサに置き換えても問題は
     ないと思います。
     但し、コンデンサにつながる抵抗値をもっと大きくする事で点滅周期を長くする場合は、漏れ電流が
     少ないタンタルコンデンサや、積層セラミックコンデンサを使用する必要があります。


写真/回路
SN74HC14Nは、秋月電子で1個30円(H26.12現在)で購入できます。

 

   ●発振器1(4049BP)

      WEBで見かけた3つのインバータの遅延だけで動作する発振器です。
     発振周波数はデバイスの性能の限界によるため、発振周波数は安定しませんし、予測する事も困難ですが、
     4049BPのデバイスの場合は、電源が5Vの時に5MHz程度で発振していました。
     同じものをTTL(7400N)でも作ってみましたが、こちらは31MHz程度で発振していました。
     4000シリーズは遅い感じです。
     
     インバータ1つで作ったバージョンも作ってみました。
     遅延するデバイスが少なくなるので、発振周波数も高くなります。
     4049BPのデバイスの場合は、電源が5Vの時に9MHz程度で発振していました。
     抵抗を1KΩにして、同じものをTTL(7400N/74F00)でも作ってみましたが、こちらは、期待していたほど
     周波数が高くならなかったので省略しています。
     参考までに、実験では電源が5Vの時に7400Nで33.5MHz程度、74F00で36MHz程度でした。


     遅延型の発振器の出力は、振幅の電圧が小さく、ロジックICのフルスイングにはなりません。
     スレシ・ホールド電圧に届かない場合がありますので、マイコンやロジックICの入力にする場合は、
     簡単なレベル調整が必要になる場合があります。


写真/発振周波数/回路図 (4049BPの場合)


写真/発振周波数/回路図 (7400Nの場合)


写真/発振周波数/回路図 (4049BPの場合)


マイコンやロジックICの入力にする場合、レベル調整が必要になる場合があります



 

   ●発振器2(4049BP)

      AMワイヤレスマイク用のオシレータを想定した発振器です。
     実験ではVRをまわす事で、716KHz〜1192KHzまでの周波数の可変が可能でした。

     なお、この発振器をオシレータに使ったワイヤレスマイクは、「PIC奮闘記」で紹介する予定です。


写真/回路図
手持ちの部品の都合で、50pFは100pF*2を直列接続、5KΩVRは10KΩVR+10KΩを並列接続して作っています


出力イメージ
VRをまわす事で、716KHz〜1192KHzまでの周波数の可変ができました



 (4)タイマーICを使った発振器

   ●点滅器1(μA555)

      555を使って点滅器にしてみました。1秒程度の間隔で、LEDが点滅を繰り返します。
     555は、現在でも使われている専用のタイマーICで、他にC−MOSバージョンもあります。
     555は安価ですし、発信器の他にも、タイマーにしたり、デューティーサイクルを変化させたりといった
     使い方が簡単にできます。


写真


回路(逆接続防止ダイオードは省略)


出力イメージ(LEDの両端の電圧)



   ●点滅器2(LMC555)

      抵抗を可変型にする事で周期を変えられるようにしたもので、データシートのサンプルそのままです。
     周波数fは、f=1/(1.4*R*C)で求める事ができます。
     デューティサイクルが50パーセントのサンプルで、実験では、VRをまわす事で、1Hz〜11Hzまでの周期を
     出力する事ができましたが、これは無負荷で使用した場合で、出力に負荷をつなぐ(例えばLEDをつなぐ)と、
     デューティサイクルは50パーセントにはならないので注意が必要です。
     また、CMOSバージョンであるLMC555を、スタンダードバージョンのLM555に置き換えても、この回路では
     デューティサイクルは50パーセントにはなりませんでした。
     なお、555で高周波発振をさせると、著しく誤差が大きくなる事があります。


写真/回路図


出力イメージ1(LMC555の場合)


出力イメージ2(LM555の場合)



   ●点滅器3(LMC555)

      上記、「点滅器2」でLEDを点滅させるような用途の場合は、出力はオープンドレインになりますが、
     LEDをVdd−(7ピン)間につないでやれば、デューティ50パーセントの出力を得る事ができます。
     周波数fは、上記同様、f=1/(1.4*R*C)になります。

     なお、LMC555の3ピン(Output端子)はインバータ出力なので、「点滅器2」のLEDも接続すると、
     デューティ50パーセントではなくなりますが、2つのLEDが交互に点滅します。
     (この場合は、基板上の赤と緑のLEDが交互に点滅します)


写真/回路図
上記基板の右側に、出力端子とLED回路を追加しただけです。


出力イメージ(LMC555の場合)

 (5)オペアンプを使った発振器

   ●点滅器1(LM324)

      オペアンプ(LM324)を使って点滅器にしてみました。1秒程度の間隔で、LEDが点滅を繰り返します。
     LM324は単電源オペアンプなので、この回路に必要な負電源は0.数Vで充分で、シリコンダイオードの
     0.65Vを使って作り出しています。
     オペアンプを使った低周波発振器は、現在でも一般的だと思います。


写真


回路(逆接続防止ダイオードは省略)


出力イメージ(LEDの両端の電圧)



   ●点滅器2(LM358)

      単電源オペアンプに限った場合(LM324も同じものですが)、もう少し簡単な回路で点滅器を作る事ができます。
     この回路は、LM324のデータシートのサンプルの定数を少し変更した程度のものです。
     コンデンサ(回路図中の※C)が47μFの時で、1秒程度の間隔で、LEDが点滅します。
     発振周波数は、抵抗またはコンデンサの値を変更する事で、変化させる事ができます。
     但し、この類の安価な汎用オペアンプは、あまり周波数が高くなると、波形が大きく崩れてしまいますので、
     発振させる周波数には限界があります。


写真/回路
コンデンサ(回路図中の※C)は、47μF、0.047μF、0.0047μF、0.001μF、0.0001μFから
選択できるようにしてあります。


コンデンサ(回路図中の※C)を変更した時の出力イメージ
注)出力のLEDをはずして、出力にオシロスコープを直接接続して測定したイメージ

コンデンサは、いくつかを組み合わせることで、多少の微調整が可能です。
例えば、0.047μFと0.0047μFを組み合わせると、実験では発振周波数が1.252KHzになります

 (6)トランスを使った発振器

   ●電子ブザー

      ジャンクの出力トランスを使って、電子ブザーを作ってみました。
     10KΩのVRをまわす事で、850Hz〜1600Hz程度の周波数を出力する事ができます。
     回路は簡単ですが、トランスを使っているので、あまり小型にはなりませんし、マイコンやICを使った場合に比べて、製作費も
     高くなりますが、昔はこういう回路は一般的で、回路を少し工夫した「電子小鳥」や「電子メトロノーム」などのキットも
     一般的でした。


写真/回路
10KΩ(VR)に直列に接続されている10KΩの抵抗をショートすれば、より低い周波数を出力する事ができますが、
発振が停止してトランジスタを破壊する可能性があるので、注意が必要です。
出力トランスの2次側には、必ず8Ωのスピーカか抵抗をつないで動作させる必要があります。


出力イメージ



   ※ジャンクのアウトプットトランスのインピダンス測定について

       ジャンクの出力トランスは、仕様が分からないものがほとんどだと思いますが、例えば 秋月電子 ではインピダンスの測定レンジ
       がついた安価なLCRメータ(DE−5000) ※注)別売のテストリードは4点測定ではあったほうが良い を販売していて、
       これを使うのが最も簡単にインピダンスを調べる方法だと思います。 
       このLCRメータは、測定周波数を100Hz、120Hz、1KHz、10KHz、100KHzから選択できるようになっていますが、
       スピーカを鳴らすような用途なら、1KHzレンジで測定してやればいいと思います。
       仮に2次側に8Ωのスピーカをつないだ場合の1次側のインピダンスを測定する場合、2次側に8Ωの抵抗をつないで、このメータ
       でトランスの1次側のインピダンスを測定してやれば、そのまま1次側のインピダンスを求める事ができます。
       出力トランスの場合、ほとんどの場合、2次側の直流抵抗は1Ω未満なので、テスターの抵抗レンジで簡単に見分ける事が
       できます。
       トランスのインピダンスは測定周波数により大きく変わりますが、実際にサンスイのST−32をこの方法で測定してみると
       1.1693KΩで、トランスの精度を考えるとデーターシートの1.2KΩとほぼ同じ値でした。


LCRメータ(DE−5000)で、サンスイのST−32の1次側のインピダンスを測定しているイメージ
(別売りテストリードを使用して、4点式で測定)
2次側には、8Ωの抵抗をつないで測定しています
このメータは、テストリードまで含めても6000円程度で購入できます。(H26.3現在)





   ●DDコンバータ/インバータ

      トランスを使ったインバータで、2次側(100V側)には、4Wの蛍光灯をそのままつないでいたものです。
     この類の電源回路は、基本的に似たような構造で、個人的には、2次側を整流・平滑してDDコンバータを作ったりもしていました。
     ただし、発振周波数や波形が負荷によって大きく変動するので、これをそのままAC100Vの電源として使う事はできません。
     


写真


回路


デジタルオシロスコープによる出力波形
無負荷の時、波形の先端は画面のはるか上方にはみだしています

秋月電子のDDコンバータキットの例  (回路図は秋月電子の説明書より抜粋)
トランスが異なる以外、発振回路はほとんど同じです。

 (7)水晶を使った発振器

   ●C−MOS IC(74HCU04)を使った発振器

      C−MOS ICを使って、発振回路を作ってみました。
     このような用途では、ICは74HC04ではだめで、74HCU04を使う必要がありますが、実験では74HC04に
     差し替えても安定して発振していました。
 


写真/回路図



 (7−B)セラミック発振子を使った発振器

   ●C−MOS IC(74HCU04)を使った発振器

      上記、水晶を使った発振回路の水晶をセラミック発振器(セラロック)に置き換えたものです。
     セラロックの取り付け口をソケットにて、セラロックをいろいろ換えて見ましたが、実験では手持ちの
     4MHz、10MHz、20MHzのいずれに差し替えても安定して発振していました。
 


写真/回路図
0.1μFのコンデンサは、写真では分かり難いのですが、基板裏右下にあるチップです。


 (8)VCO(Voltage Contorolled Oscillator)を使った発振器

   ●SN74LS628を使ったVCO発振器 (2.4〜30MHz)

      VCO−IC(SN74LS628)を使って発振器にしてみました。
     このICは、かなり古いICで、最近は見かけなくなりましたが、安価で、VCO専用ICなので回路は簡単です。
     実験では、SW1を+5VにつないでVR1をまわすと2.4〜15.9MHz、SW1をGNDにつないでVR1をまわすと8.6〜44MHz
     の5Vのパルスを出力する事ができました。
     但し、手持ちの部品の都合で回路図中の600Ω(温度保障抵抗)は630Ωの合成抵抗でテストしています。
     また、データシートのグラフでは、この定数で上限が30MHzまでしか記述されていないので、周波数の上限は多少の余裕を見込んで
     30MHzで考えておいたほうがいいと思います。
     回路の定数は、データシートに記述されている通りです。
     SN74LS628を使ったのは、手持ちの部品の都合からですが、このシリーズのICには、より簡単なSN74LS624もあります。
 


写真/回路図
回路図中のRXはデータシートでは600Ωになっていますが、手持ちの都合で実験では630Ωでテストしています


出力イメージ(2.4MHzを出力した時のオシロスコープをつないだイメージ)


   ●CD4046BEを使ったVCO発振器 (1KHz〜800KHz)

      CD4046は、昔は一般的に見かけたPLL−ICですが、PLLを構成するVCO部分のみを単体で使う事もできます。
     但し、このVCOは、本来はPLLの一部としてフィードバックして使うものなので、あまりお勧めできる使い方ではありません。
     VCO−ICは安いので、もしも実際の回路で使うなら、上記のSN74LS628のようなVCO専用のICを使った方がいいと
     思います。

     サンプルは、データシートの事例と全く同じです。データシートの事例と同様、R2は接続していません。
     データシートによると、この定数での最大周波数は代表値800KHzですが、実験では、VRをまわすと500Hz〜970KHz
     の5Vパルスを出力する事ができました。
     この定数で電源電圧を15Vにすれば、最大2.4MHz(代表値)のパルスが出力できるように書かれていますが、実験では、
     電源電圧を15Vにすると、最大2.64MHzまでのパルスを出力する事ができました。
 


写真/回路図
50pFのコンデンサは手持ちになかったので、100pF*2で代用しています


出力イメージ(970KHzを出力した時のオシロスコープをつないだイメージ)





 (9)PLL(Phase Locked Loop)を使った事例

   ●CD4046BEを使ったPLL (入力1KHzの時、出力2〜512KHz)

      PLL−ICのCD4046BEを使って、PLLを作ってみました。
     仮に1KHzのパルスを入力した場合、分周器(4040)の選択により、2KHz〜512KHzのパルスを出力します。
     4040は、2^1〜2^12までの分周が可能な分周器ですが、データシートによると、4046は、この定数で電源が5Vの時、
     最大800KHzまでしか出力する事ができないので、選択できる範囲はQ1(2KHz)〜Q9(512KHz)までになります。
     Q10〜Q12を選択してもよいのですが、その場合、単にVCOの上限周波数の800KHz(実験では990KHz程度)が出力
     されます。

     4040を使ったのは、手持ちの部品の都合(秋月電子で過去に大量に購入した50Hzタイムベースキットについていた部品)と、
     なるべくサンプルを簡単にするためですが、カウンタIC等を使って分周回数を自由に変えられるようにして、デジタル周波数設定
     ができるPLL周波数シンセサイザーにしてもいいと思います。
     古いタイプのICですが、このICは安価でPLLの動作に必要なものが全て内蔵されていて、外付けに必要なものは分周器程度
     という扱いやすいPLL−ICです。
     PLLは、単なるオシレータというより、今日ではコンピュータからラジオや無線機、その他、幅広い用途で使われているものですし、
     このICはPLLの基本的な原理に忠実で使い方も簡単なので、CD4046はこの類の教材にも最適なICだと思います。
 
     なお、同じようなICに74HC4046があり、こちらは、より高速ですが、使用できる電源電圧が異なるので注意が必要です。 
 


写真/回路図
1KHzを入力した時、選択できる範囲はQ1〜Q9までです。
Q10〜Q12を選択すると、800KHzが出力されます。
同時に複数の選択をすると、4040が壊れるので注意が必要です!!!


4040の設定と出力周波数、実測値


出力イメージ
(ファンクションジェネレータで5V・1KHzのパルスを入力し、Q4を選択した時の出力イメージ)


ファンクションジェネレータで5V・1KHzのパルスを入力した時の出力イメージ





 (10)放電を使った点滅器

   ●ネオンランプを使った点滅器(その1)

      ネオンランプの放電現象を利用した点滅器です。
     電源(AC100V)をつなぐと、DC電源部の200μFのコンデンサにチャージが始まり、5秒程度すると放電が始まる電圧に
     達して、1秒毎に、ネオンランプの放電によるストロボのような一瞬の点滅を繰り返すようになります。
     ネオンランプの放電現象を利用した点滅器で、2.2μFの電圧が、ネオンランプの放電電圧に達すると放電して両端の
     電圧が下がるという動作を1秒毎に繰り返す簡単な回路ですが、昭和の昔は、同じ原理で、2つのネオンランプを交互に
     点滅させたり、たくさんのネオンランプをルーレットのように順番に点滅させるような回路も一般的でした。
    
     単品のネオンランプは、LEDに押されて昭和の昔ほど見かけなくなりましたが、リードタイプの最も安価なもので50円程度〜、
     基板やケースに簡単に取り付けられるブラケット入りタイプのものでも100円程度〜で、現在でも販売されているようです。
     この実験では、ACコンセントやAC機器の電源ランプとして、現在でも一般的に使われているブラケット入りタイプの抵抗入り
     のネオンランプ AC100V用(AC110V用/AC120V用 等)では使えません。


実験で使用したネオンランプは、千石電商で50円で購入したものです。


昭和の昔は、緑色のネオンランプも売られていましたが、現在では入手がなかなか困難です。
写真では分かりにくいのですが、明るく単一的な光り方をするLEDとは違って、レトロできれいな弱々しい発色が魅力的です。
ネオンランプをAC100Vで点灯させる場合は、直列に個々のランプに合わせた抵抗が必須です


点灯イメージ
ストロボのような一瞬の光り方をします


写真と回路図
部品の大きさが全く異なるので、200μFのコンデンサは、ブロックコンデンサを外付けしています(写真上)
10KΩ1Wの抵抗は、10KΩ1/4Wを4本使って合成しています

ストロボのような光らせ方をさせるために、コンデンサをやや大きめ(2.2μF)にしてあります。
障害が発生するほどの容量ではありませんが、ネオンランプはガラス管でできているので、破裂すると危険です。
万が一、ネオンランプが破裂しても怪我をしないように、充分な安全対策を施して実験してください。
例えば、ネオンランプが破裂しても安全な強度のプラスチックのカバーをかけるとか、安全な強度のプラスチックの
ケースに入れる、メガネをかける等の処置をし、2.2μFのコンデンサの値は、これ以上、大きくしないで下さい。


ACコンセントを抜いても、200μFのコンデンサに蓄えられたDC100ボルト以上のチャージ電圧は、
数時間は抜けません(点滅も十分以上続きます)。この状態では、危険で回路に手を触れる事もできません。
感電や事故の危険があるので、実験終了後にコンデンサのチャージを抜くために、数百Ω、数十ワット以上の
抵抗器を準備しておく必要があります。感電や事故には充分注意してください。
大変危険でコンデンサの故障の原因にもなるので、コンデンサをショートしてチャージを抜いたりはしないで下さい。





   ●ネオンランプを使った点滅器(その2)

      2つのネオンランプを、交互に点滅するようにした点滅器です。
     AC100Vの電源をつなぐと、100μFのコンデンサにチャージが始まり、10秒ほどしてネオンランプの放電電圧に達すると、
     1秒毎にネオンランプが交互に点滅を開始します。
     私個人では、こういう種類のものは、高圧機器を製作した時に警告ランプとして、よく使っていました。
     ネオンランプが放電する電圧は決まっているので、簡単な電圧チェックにも最適ですし、なかなか使い道も多い感じです。
     
     使用しているネオンランプ等は、上記の「ネオンランプを使った点滅器(その1)」と同じです。
     特に問題が発生するような回路ではありませんが、上記同様、ネオンランプはガラス管でできているので、万が一、破裂
     しても怪我をしないように充分な安全対策を施しておく事が必要です。
     また、100μFにチャージされているDC100V以上の電圧は、なかなか抜けなくて、トラブルや感電の危険がありますので、
     実験する場合は、チャージを抜くための抵抗器を用意しておく必要があります。
     大変危険でコンデンサの故障にもつながりますので、コンデンサをショートしてチャージを抜いたりはしないで下さい。


     この回路は、ネオンランプと抵抗、コンデンサを、それぞれn個ほど用意して回路に追加してやれば、n個のネオンランプを
     順に点灯させるようにする事もできます。 (大型の高耐圧のコンデンサがネオンランプの数だけ必要になるので、今なら、
     そんなものを作る人はいないと思いますが)
     
     


点灯イメージ


写真と回路図
10KΩ1Wの抵抗は、10KΩ1/4Wを4本使って合成しています





 (11)IFTを使った発振回路

   ●ハートレー型発振回路(その1)

      AMラジオ用のIFTコイル(455KHz用)がたくさんあるので、ハートレー型発振回路を作ってみました。
     実験では、出力はコイルのつまみを回すことで、320KHz〜460KHz程度の範囲で可変できます。
     このコイルを使ったスーパーヘテロダイン方式のラジオは高性能で、昔は最も一般的なAMラジオだったのですが、
     最近は高性能なラジオは、デジタル方式が一般的になってしまいました。

     IFTコイルには、使用する箇所により黄、黒、白の3種類がありますが、このサンプルは単なる発振回路なので、
     どのコイルでも使用できます(赤はOSCコイルなので使えません)。
     使用したFETは、秋月電子で10個300円で購入できる、この類の用途では一般的なものですが、Yランクでないと
     動作しないかも知れません。
     


写真/回路図
電源電圧を3.3Vにしているのは、手元にあった3.3Vマイコン用の電源器で実験したからで、あまり深い意味はありません


出力イメージ
このサンプルは、出力負荷の影響を受けやすく、波形や周波数が測定器をつながない場合とでは
異なっている可能性があります


AMラジオ用のIFTコイル(455KHz)のイメージ
黄、白、黒の3種類があります
コイルのつまみをドライバーで回してLCRメータで実測してみると、1次側のインダクタンスが
560μH〜1090μHまで可変できました(2次は無負荷、黄色のIFTコイル、100KHzで測定)
※IFTコイルは内部に455KHzで共振するためのコンデンサが入っているので、この測定値は正確で無い可能性があります


AMラジオ用のOSCコイル(796KHz)のイメージ
赤はOSCコイルで、コンデンサは入っていません
コイルのつまみをドライバーで回してLCRメータで実測してみると、1次側のインダクタンスが
277μH〜553μHまで可変できました(2次は無負荷、100KHzで測定)







   ●ハートレー型発振回路(その2)

      上記、「ハートレー型発振回路(その1)」の出力を2次側のタップから取ってみました。
     2次側の巻き数は少ないので、出力は小さくなりますが、出力負荷の影響を受けにくくなるので、こちらの方が
     使いやすいかも知れません。
     但し、こちらの回路の場合は、IFTコイルは2次側の巻き数が少ない黄色か白がいいと思います。
     黒は2次側の巻き数が多いので、出力は大きくなると思いますが、あまり負荷を大きくすると波形が崩れるかも知れません。
     赤はOSCコイルで、IFTコイルではないので使えません。
   


写真/回路図
基板は同じです(2次側を出力にしているだけです)
電源電圧を3.3Vにしているのは、手元にあった3.3Vマイコン用の電源器で実験したからで、あまり深い意味はありません
負荷抵抗(1KΩ)は、なくても問題ありません。


出力イメージ
出力は、上記「(その1)」の1/10以下になっています
実験では、IFTコイルのつまみを回す事で、周波数は337KHz〜482KHzまで可変できます







   ●ハートレー型発振回路(その3)

      上記のIFT(455KHz)で作ったハートレー型発振回路を、AMラジオ用のOSCコイル(796KHz)で作ったものです。
     実験ではコイルのつまみをまわす事で、634KHz〜907KHzまで周波数を可変できました。
     AMラジオ用の796KHz用OSCコイル(赤色)は、内部にコンデンサが入っていないので、外部にコンデンサが必須です。
     (回路図のコイルに並列につながる100pF)
     手元の3.3Vマイコン用の電源器を使っているので電源電圧を3.3Vにしていますが、5Vにしても問題ありません。
   


写真/回路図
負荷抵抗(1KΩ)は、なくても問題ありません。


出力イメージ







   ●ハートレー型発振回路(その4)

      上記「ハートレー型発振回路(その3)」の振幅が、PK−PKで0.44Vしかなかったので、出力を
     マイコンに入力できるように、単にトランジスタを外付けしたものです。
     回路図中のR1の値(1MΩ+500KΩ)は、使用するトランジスタによって微調整が必要です。
   


写真/回路図


出力イメージ
振幅は、電源電圧が3.3Vの時に0.6〜3.0V、電源電圧が5Vの時に0.6〜4.0V程度になります。







   ●フランクリン型発振回路

      例えばLCメータでは一般的な発振回路です。
     ジャンクのコイルから、455KHzのAMラジオ用のIFTコイルを分別するために作ったものですが、
     発振周波数が、接続したLCの共振周波数になるので、例えばAMラジオのバリコンや同調コイルの組み合わせ等を
     調べたり、いろいろとあると便利かもしれません。
     但し、この回路で全てのLCの条件で正常に動作するわけではありませんし、使用した74HC04BPの上限スピード以上
     (実測すると40MHz程度でした)で発振する事もありません。
   


写真/回路図


455KHzのIFTコイルをつないだ時の出力イメージ/ジャンクで購入した高周波コイル
※IFTコイルは、コイルのつまみをまわして、455KHzに調整できます

高周波コイルは外見が同じものが多いので、実測しないと、外見からだけではAMラジオ用の
IFTコイルかとうかを区別できません


手持ちのLCを測定端子につないだ時の発振周波数 (参考)
コイルの特性は、使用するコイルにより大きく異なるので、実際に使用する場合は実験が必須です
(簡単な回路でも、計算どおりにならない事が多くあります)





 (12)SCRを使った発振器

   ●点滅器1(2N6027G)

      2N6027Gを使って点滅器にしてみました。0.5秒程度の間隔で、LEDが点滅を繰り返します。
     SCRを使った回路は昔は見られましたが、現在ではSCRの入手すら難しくなってしまいました。


写真/回路


出力イメージ(SCRのカソードの電圧)

 (13)専用ICを使った点滅器

   ●点滅器1(OS1CDY3A010/オプトサプライ社)

      面白そうな専用ICがいろいろあるので使ってみました。
     OS1CDY3A010は、オプトサプライ社のLED点滅ICで、1秒間隔、デューティ:1/12、IF:20mAでLEDを点滅させるものです。
     このICは、3本の足に、LEDと5Vの電源を供給するだけのもので、外付け抵抗は不要です。
     実際に点灯してみると、フラッシュのような鋭い光り方をします。


写真/回路図(データシートより抜粋)





2.発信器を作ってみる(その2)

 (1)トランジスタを使った発振器

    ●ブザー

      上記、「点滅器1(2SC1815)」のマルチバイブレータの発振周波数を500Hz程度に高くして、ブザーにしてみました。
      コンデンサ及び100KΩの抵抗を大きくすると発振周波数は低くなり、比率を変えてやると、デューティーサイクルを
      変えることができます。
      出力はかなり出るので、1W程度のスピーカが必要です。


写真と回路図


負荷が8Ωの時の出力イメージ 



    ●電子メトロノーム

      上記、「点滅器2(2SC1815+2SA1015)」にボリュームとスピーカをつないで、0.数秒〜2秒程度までの
      電子メトロノームにしたものです。
      昔はバイポーラトランジスタではなく、PUTやUJTを使った回路も一般的でしたが、今では入手困難ですし、PICを使えば
      簡単に出来るものなので、今なら、レトロな趣味以外で、そんなものを使う人はいないとは思いますが。


写真 (スピーカは下向きに伏せて取り付けないと、メトロノームのような音にはなりません)


回路図 (スピーカをつながないと、発振回路は動作しません。)


負荷が8Ωの時の出力イメージ (LEDやスピーカーが動作するのは、ほんの一瞬です)



    ●マルチバイブレータ(パターン1)

      マルチバイブレータの回路は、抵抗やコンデンサの位置を変えると、いろいろとおもしろい波形がつくれるので、
      昭和アナログの時代は、これをいくつか組み合わせて、擬似音を作ったりしていました。
      その組み合わせパターンは豊富なので、熱狂的な音響マニアは、おそらく、これだけでも充分楽しめてしまいます。
      このサンプルは、周期を伸ばしたりして(抵抗やコンデンサの値をもっと大きくして)、マルチバイブレータのエンベロープ
      パターン等で(他の用途でも使われていましたが)、よく使われていたものです。


写真/出力イメージ/回路図



    ●FM発振器@

      簡単なFM発振器で、FMラジオ(80MHz付近)に電波を飛ばします。
      電子回路の入門書等で見かける簡単な回路ですが、昭和の電子工作では一般的でした。
      2SC372は当時の定番トランジスタですが、発振周波数が80MHzと高いので、現在の定番トランジスタである
      2SC1815(Ft:80MHz)には置き換えできません。
      実験する場合は、Ftの周波数がもっと高いトランジスタを使う必要があります。
      出力はそれほど大きくはありませんが、現在の規制は厳しいので、この出力だと電波法に抵触するかも知れません。
      


写真/回路図
昭和の工作なので、さすがに年代を感じる部品が使われています。
コイルの幅を伸ばしたり縮めたりする事で周波数を調整できます。
この回路は、「初ラ」や「ラ製」等の当時の工作系の誌雑に記載されていたものだと思います



    ●FM発振器A(マルチバイブレータ)

      マルチバイブレータ(500Hz)と、変調回路を組み合わせて、FMラジオ(80MHz付近)に発信音を飛ばすものです。
      昭和アナログの時代に作ったものですが、手作りコイルと10pF程度のコンデンサの組み合わせは、当時のFM発振器
      の定番だったようです。
      この発振器は、2SC945による低周波発振器と、2SC372による変調回路を、つないでいるだけの構成なので、
      2SC945のマルチバイブレータの代わりにマイクアンプをつなげばワイヤレスマイクになります。
      また、この発振器は電圧が1.5Vと、乾電池1本で動かす事ができます。
      但し、今ならこの出力だと、電波法に抵触するかも知れません。
      トランジスタ(2SC372)は、当時の最も一般的なものですが、現在一般的に使われている2SC1815のFtは80MHz
      なので、置き換えるのは厳しいかも知れません。2SC372のFtは200MHzです。

      この発振器は、そういう用途で使えるほどの大きな出力ではありませんが、昔はこういう発振器は、人や動物の追跡で
      使われたりもしていました。
      携帯やGPSが当たり前の現在では考えられない事です。
      


写真/回路図
さすがに古すぎて、基板はサビサビです。
コイルを伸ばしたり、縮めたるすると周波数が変わるので、コイルはエボキシ系接着剤等で固定する必要があります
この回路は、「初ラ」や「ラ製」等の当時の工作系の誌雑に記載されていたものだと思います



    ●サイレン

      



    ●電子小鳥

      



 (2)タイマーIC(555)





3.発信器を作ってみる(その3)

 (1)分周器を使ったオシレータ(秋月電子:50Hzタイムベースキット)

      PICやAVRを使えば簡単に出来てしまう機能ですが、昔は、水晶に分周器、カウンタやラッチ、デコーダICを組み合わせて
     デジタル時計や周波数カウンタを作った事がありました。
     当時は、汎用TTL−ロジックを組み合わせて作っていましたが、大変な配線量で、手作りのプリント基板を作るのは大変でした。
     50Hzの水晶クロック源は、マイコンの普及していない当時は重宝していて、大量に買い込んでしまったキットなので
     久しぶりに組み立ててみましたが、今では全てゴミになってしまいました。


写真と回路図 ※注)回路図は秋月電子キットの説明書から抜粋(回路を修正し、4020は、4040に置き換えられていた)


出力イメージ







 (2)SIN波発生@ オペアンプを使ったオシレータ

      ウイーン・ブリッジ回路を使って、SIN波を発生させてみました。
     この回路は、SIN波を発生させるような用途では一般的によく用いられるものです。

     2KΩのVRをまわして、SIN波の形を調整して使用します。
     あまりまわし過ぎると(R3がR4の2倍以下になると)発振が止まりますが、SIN波にするには発振が止まる寸前にVRを調整する
     必要があり、この辺の調整は、結構、シビアな感じで使いやすくはありません。
     また、波形は、あまり綺麗ではないので、基本回路のままでは使える用途が限られてしまうかも知れません。
     この回路は、実際にはアレンジして使われる事が多いようです。

     1KHzのSIN波を発生させるつもりだったのですが、部品の精度の問題か、実際には800Hzと大きくずれていました。
     手持ちの30パーセント精度のコンデンサや、5パーセント精度の抵抗で作っているので、そんな程度の精度かも知れません。


写真
あり合わせの部品で作っているので、1,6KΩの抵抗は合成して作っています。


回路図


出力イメージ


 (3)SIN波発生A LM386を使ったオシレータ(秋月電子:LM386パワーアンプ・オシレータ・キット )

      SIN波を発生させる方法はいろいろありますが、LM386を使って発生させる事もできます。
     サンプルは、秋月電子のキットを使ったもので、LM386のデータシートに記載されているオリジナルの回路図の定数が
     若干修正されています。

     このキットは、H23.11現在、秋月電子ではすでに販売されていませんが、キットの回路図は、秋月電子のHPで公開されています。

     


写真

回路図 ※)LM386のデータシートより抜粋


出力イメージ  電源電圧5Vの時
綺麗な波形です








 (4)SIN波発生B XR−2206CPを使ったオシレータ

      SINを発生させるオシレータICはいろいろありますが、XR−2206CPは秋月電子で400円 ※H23.11現在 と安価で、
     単電源で使用でき、外付け部品もほとんど必要がない使いやすいICです。
     また、秋月電子ではこのICを使ったキットも、安価で販売しています。
     このICの出力は直流電圧の振幅なので、出力にはコンデンサが必要です。

     この項の内容は「PIC奮闘気」で紹介している記事と同じものです。


写真/回路図   ※秋月電子のICの付属の説明書より抜粋



出力イメージ
このICは、2つのVRで振幅(周波数)と高さ(電圧)を調整できます。S1は、SIN波と三角波の切り替えスイッチです。
このままでは直流出力なので、出力には直列にコンデンサが必要です。電源が12Vの時、出力は0〜5.6V(PK−PK)
まで調整可能でした。RCを選択する事で0.01Hz〜1MHzまでの出力が可能です。









 (5)SIN波発生C ICL8038を使ったオシレータ

      ファンクションジェネレータは、メーカの既製品を購入しても高額ではないですし、私も安価なメーカーの既製品を使って
     いるのですが、
     この類の専用ICやキットは、扱いやすいものが容易に入手できるので、電源部とケースの加工程度で作る事もできます。
     サンプルは、秋月電子で過去に販売されていた「精密波形発生キット」と電源部を作ってケースに収納しただけのもので、
     数Hz〜100KHz程度までのSIN波、パルス波、のこぎり波、トーンバースト波を出力できるものですが、
     今なら、より高性能で使いやすくて安価な上記の「XR−2206CP」を使ったキットを購入する事ができます。
     ICL8038キットは既に販売されていません。
     
     なお、このキットについての詳細は、回路図や説明を含めて、秋月電子のHPで公開されています。


写真  ※キットに多少の機能追加をしています



20〜20KHzのSIN波、パルス波、のこぎり波を発生させる回路事例 ※ICL8038のデータシートより抜粋
1KΩVR:デューティーサイクル可変、10KΩVR:周波数可変、100KΩVR:SIN波の波形調整です。
このICは、外付けで必要な部品はほとんどありませんが、正負電源が必要です



回路図   ※秋月電子のHPより抜粋
トーンバースト信号を発生させるために多少複雑な回路になっていますが、SIN波、パルス波、のこぎり波を
発生させるだけなら、上記のメーカの資料ようにICはICL8038を一個しか必要ありません。
詳細は、このICの使い方を含めて 秋月電子のHPで公開されています




出力イメージ









4.オルゴールを作ってみる

 (1)SM6201を使ったオルゴール

      この類のオルゴールはPICやAVRで簡単に作る事も出来ますが、専用ICも市販されています。     
      このICは、秋月電子で200円 ※H23.11現在 で購入したもので、サンプルは、プッシュボタンで、「Jingle Bells」、
      「We Wish You a Merry Christmas」、「Santa Claus is Coming to Town」の
      何れかを選択して演奏する事ができます。
      他に、[Japanease Lullaby],「Brahms’s Lullabyu」、「Rockaby Baby」を演奏するICも
      付属しています。

      ただし、音質はPICやAVRで作った場合に比べて、良くありません。


写真/回路図 ※SM6201データシートより抜粋
電源電圧は2.4〜5Vです。






 (2)UM−66Tを使ったオルゴール (その1)

      三端子のメロディーICを使ったオルゴールで、私の購入したICは、電源を入れると「エリーゼの為に」を演奏します。
      外付けは圧電スピーカのみで、秋月電子で、ICとスピーカと説明書の3点セットで100円で購入したものです。
      ここまで簡単だと、作るという程のものでもありません。


写真/回路図 ※UM−66Tデータシートより抜粋






 (3)UM−66Tを使ったオルゴール (その2)

      UM−66Tでスピーカを鳴らしてみました。
      相変わらず音はあまりよくありませんが、圧電スピーカよりは、音がいい感じです。
      回路は、データシートの通りですが、入手と小型化をする都合で、スピーカを30Ωミニスピーカにし、
      2SC9013は2SC2003に置き換えています。
      このICは、秋月電子で、H26年12現在、5個150円で購入できるもので、私の購入したものは、
      電源をつなぐと東京ディズニーランドでもおなじみの「It’s A Small World」を演奏します。


写真/回路図 ※UM−66Tデータシートより抜粋
写真のバージョンは、電源の逆接続保護用のダイオードを追加しています。





 (4)HK637−5を使ったオルゴール

      HK637−5を使ってみました。
      このICは、秋月電子で200円で購入したものです。 ※R05年1月現在
      ボタンを押すと、車のエンジンサウンドが鳴るという、少し風変わりなICです。


写真/回路図 ※回路図は、HK637データシートより抜粋
サウンドに合わせて、LEDがはげしく点滅します。







5.調光器を作ってみる

 (1)トランジスタを使った電圧可変型の調光器

   ●6Vランプ用調光器(入力6V、出力0〜4.8V1A)

      おそらく、最も簡単な調光器です。
     数十年くらい昔は、ホーローを使った大型のVR(レオスタット)が市販されていて、VR1個だけの調光器や
     モーターのスピード調整器というのは一般的でした。
     PICで作ったPWM型に比べて、エネルギー損失が大きくて効率が悪いのですが、電圧可変型なので、
     入力電圧が電池やバッテリーのように安定していれば、0Vから可変する電源器として使うこともできます。
     パワートランジスタはかなり熱くなるので、大きめの放熱器が必要です。

     似たような回路のものは、車内用の可変型のDC電源として、現在でも市販されていました。



写真


回路(使った部品は、全てジャンク箱にあったものです)

 (2)トライアック式調光器

   ●トライアック調光器(AC100V)

      秋月電子のトライアック調光器キットを2個使って、ケースに収納したものです。
     私の場合は、調光器というより、工作機械や、ACモーターの制御に使っているのですが、重宝しているものです。
     用途は限られますが、同アンペアの単巻変圧器(スライダック)に比べて、数十分の一の費用で作る事ができます。
     このキットは、秋月電子で現在でも販売されています。



写真
キットを購入した時期によって、コンデンサの種類は異なっています


回路図 ※秋月電子のHPより抜粋
(秋月電子のHPで公開されているので、詳細はそちらを参照してください)




6.カウンタを作ってみる

 (1)TTL−ICを使ったカウンタ

 (2)CMOS−ICを使ったカウンタ

 (3)ニキシー管を使った表示器




7.専用IC

 (1)オーディオ用レベルメータ

      何十年も昔に使われていた「レベルメータIC」と、専用の「LED表示器」がセットで見つかったので組み立てて見ました。
      このICは、LEDと同数のコンパレータが入っていて、それぞれ、電圧基準と比較することで、個々のLEDを点灯するようになっています。
      LED表示器は12V用で、3本の直列LEDが4組入っているという、現在ではあまり見かけないタイプのものです。     


点灯イメージと基板(表/裏)  このICは、一般的なDIP型ICより縦幅が一列分大きいので、ICソケットは改造しないと使えません。


動作原理と回路図 (ICの説明書より抜粋) 電源電圧は12V。




 (2)10ポイント電圧計(0〜5V)    LM3914N−1

      LM3914N−1を使った10ポイントバー表示式の電圧計で、入力に0〜5Vの電圧を加えると、
      電圧が高くなるにしたがって、LEDが順に点灯していきます。
      このICは、H27.6現在、秋月電子で200円程度で購入できるものです。
      このICは、カスケード接続をする事で、最大100ポイントバー表示器を作る事ができる他、秋月電子では、
      他に対数スケールや、UVメータスケールのものも販売しているので、例えばオーディオレベルメータ等を作ったり、
      いろいろ遊べそうなICです。
      LEDの電流は、外付けの抵抗で調整できるので、この類の回路では必須の電流制限抵抗は不要ですが、
      バー表示をする時、電源電圧が12Vの時で、ICに最大で1W近い損失が発生するため、実験ではICがかなり熱く
      なります。(こんなに発熱して大丈夫なのかは不明です。2電源にはなってしまいますが、データシートの事例のよう
      にLEDの供給電圧(VLED)を分けて低くするか、ICに放熱器をつけないとICが壊れるかも知れません。)
      なお、この問題はドット表示をする場合は発生しません。
      回路図は、LM3914のデータシートそのままです。     


秋月電子ではリニアスケールのLM3914の他、UVメータスケールのLM3916等も販売されています


点灯イメージ
表示モードSWを閉じるとバー表示、開くとドット表示になります



写真と回路図
3.8KΩは、2本の2KΩを直列接続していて、抵抗値はあまり正確に合わせていません。



設定電圧とLEDの電流
設定電圧とLEDの電流は、2本の抵抗のみで簡単に設定できます。




 (3)10ポイント電圧計(0〜10V)    LM3916N−1

      電源電圧が高い時、上記のサンプルではICが発熱するので、2電源にしてVLEDを5Vにしたものです。
      入力に0〜10Vの電圧を加えると、電圧が高くなるにしたがって、LEDが順に点灯していくものですが、
      このサンプルは、UVメータスケールのLM3916N−1を使用しています。
      回路は、データシートそのままです。
      入力に増幅・整流・平滑回路を追加すれば、簡単にオーディオUVメータにする事ができます。 



点灯イメージ
表示モードSWを開くとドット表示、閉じるとバー表示になります



写真と回路図
上記のサンプル同様、仕様は2本の抵抗(R1/R2)で、簡単に変更できます。
電源電圧は、12V〜20V程度まで使用できます。(ICの発熱に注意が必要です)


8.アンプで遊ぶ

 (1)マイクアンプを作ってみる(その1)  トランジスタ方式

      「PIC奮闘記」や、「(別室)AVRのページ」等の製作事例で使うため、マイコンの音声入力用に作った2石のトランジスタアンプです。
      趣味でこのようなものを作る場合、オペアンプで作ったほうが、簡単で高性能なものが作れると思いますが、トランジスタ回路で作り
      たくなったものです。
      この回路は、部品のバラツキによっては調整が必要になる可能性があります。 
      また、出力はAC波形なので、このまま直接マイコンのA/Dコンバータに接続すると、マイコンが壊れるので注意が必要です。    
      (出力の100μFの電解コンデンサをショートさせてマイコンにつなげば、無信号時に1.7V程度になります。)


写真


回路図 (動作に無関係の電源確認用のLEDや、コンデンサ、逆接続保護用のダイオードは回路図から省略)。
マイコンの入力用です。オーディオ用のマイクアンプではありません。
オーディオ用は、 (別室)オーディオのページにあります。


デジタルオシロスコープによる出力イメージ
(オーディオスピーカーより2KHzのSIN波を出力し、回路図のマイクから入力して実測)
電源には、乾電池か、ノイズの少ない安定化電源を使わないと、出力波形が乱れる事があります。
(一般的なスイッチング方式のACアダプタでは、ノイズが大きく出力される事があります。)




 (2)マイクアンプを作ってみる(その2)  オペアンプ方式

      上記、トランジスタ方式のマイクアンプと性能を比較をするため、オペアンプを使ったマイクアンプも作ってみました。
      マイコンのA/Dコンバータに入力するために作ったものですが、オーディオアンプにつなぐ事も想定して、ある程度、ゲインを調整できるように
      (100倍[40db]〜1000倍[60db])半固定VRを使用してあります。
      使用したオペアンプは安価な単電源オペアンプで、オーディオ用の高性能なオペアンプを使っているわけではないのですが、それでも測定を
      行なってみると、トランジスタ方式に比べて、無調整で、安定したマイクアンプが簡単に作れるようです。

      注)上記同様、マイクアンプの出力はAC波形なので、このまま直接マイコンにつなぐ事はできないので注意が必要です。    
        (出力の47μFの電解コンデンサをショートさせてマイコンにつなげば、無信号時に2V程度になります。)


写真


回路図(動作に無関係な電源用コンデンサは回路図から省略)


デジタルオシロスコープによる出力イメージ
(オーディオスピーカーより2KHzのSIN波を出力し、回路図のマイクから入力して実測)




 (3)実験用アンプ(その1)

      音質を気にするようなアンプではありませんが、実験でいきなり動作も保障できない試作基板を、高価なステレオアンプに
      入力するのは勇気がいるので、スピーカ内蔵のポータブルステレオ実験アンプがあると便利です。
      このアンプは、オーディオのライン入力やマイク入力端子端子のほか、ドルビーサラウンドにも対応した3チャンネルの便利な
      実験用アンプです。
      オーディオ出力はトータル50W程度で、内臓スピーカーは20Wのものですが、このアンプで音楽を聴くわけでもないので、
      この程度でも充分な感じです。


写真




   ただいま準備中!!!!






 (4)真空管アンプを作ってみる(その1)  6J1(5極管)を使ったプリアンプ

      この記事は、 (別室)オーディオのページにあります。





 (5)真空管アンプを作ってみる(その2)  6N1+6P1を使ったパワーアンプ

      この記事は、 (別室)オーディオのページにあります。





9.シリーズ型電源回路(可変型)

 A.基本回路

 (0)三端子レギュレタ

      シリーズ型レギュレタというと、昔は今よりバリエーションが豊富で、四端子レギュレタや、
      TO−3型や大電流タイプの三端子レギュレタも容易に購入する事ができました。
      


写真 (12V1.5A30W/5V1.5A20W/12V2A50W/可変型5A)     
      


回路図 (固定電圧出力タイプ)



 (1)トランジスタ式 直流安定化電源 5〜12V(0.2A)

      電源ICが普及する以前の昭和レトロな安定化電源器というと、トランジスタで作るのが一般的でした。
      現在の電源ICや、シャントレギュレタとオペアンプを組み合わせたシリーズ型電源器とはとても比較になりませんが、
      こんな簡単な回路でも、それなりの安定度はあります。
      この回路は、出力が0.2Aを越えた時(出力がショートした時を含む)、0.2Aの定電流電源になります。

      趣味の分野では、用途によってツエナーダイオードを使用しないで0.6Vから可変できるようにしたものや、
      パワートランジスタにPNPを使った低損失タイプの回路も一般的に見られました。
      


写真/回路図 

実際に使う場合には、2SD1163Aに小型の放熱器が必要です



 (2)オペアンプ式 直流安定化電源 0〜15V(0.2A)

      電圧や電流をゼロから可変するシリーズ型直流安定化電源器というと、
      昔はオペアンプを使ったものが多く見られました。
      このサンプルは基本回路ですが、実際の電源器は設計者によるこだわりが多くて、多くの場合、こんなに簡単な
      回路ではありません。

      このサンプルは、出力が0.2Aを越えた時(出力がショートした時を含む)、0.2Aの定電流電源になります。    
      コンデンサは手持ちのあり合わせの物ですが、10KΩのVRにつなかる1000pFのコンデンサのみ、
      この程度の値にしておかないと、シャントレギュレタ(TL431)が発振する可能性があります。
      LM358は、安価で、おそらく最も入手しやすい汎用単電源オペアンプです。
      


写真/回路図 

実際に使う場合には、2SD1163Aに小型の放熱器が必要です




 (3)電源IC(723) 3〜7V(0.2A)

      723は、昔から使われている定番の電源ICで、
      ほとんど外付け部品無しに、2〜7V、または7〜37Vのシリーズ電源や、スイッチング電源を作る事ができます。
      このICの使い方は、データシートに詳しく説明されています。

      このサンプルは、出力が0.2Aを越えた時(出力がショートした時を含む)、0.2Aの定電流電源になります。    
      3.3Vや、5Vのマイコン用にいいかも知れません。
      


写真/回路図 

実際に使う場合には、2SD553に小型の放熱器が必要です
基板についているLEDは、回路図では省略しています




 (4)電源IC(M5230L) 正負1.8〜15V(3.6〜30V)30mA トラッキング電源

      M5230Lは、可変出力型の正負ボルテージレギュレタで、このIC1個のみでも、正負3〜30V(30mA)のトラッキング電源器
      を作る事ができます。
      サンプルは、正負トラッキング型のACアダプタをイメージしたもので、VRを動かす事で、正負1.8〜15V(MAX:30mA)を
      出力する事ができます(外付けトランジスタを追加することで、数アンペアの電源器にする事もできます)。
      正負トラッキング電源というと、特殊なオペアンプで作った重量級の電源器も作っているのですが、重量級の電源器は重くて、
      小電流の簡単な電子工作程度では、あまり使い安くはないので、こういう小型の電源はあると便利です。
      
      なお、使用したトランス(豊澄電源機器株式会社のHP−155)は、H26年12月現在、秋月電子で550円で販売されています。
      


M5230Lの写真      
      


写真
      


回路図 (ほとんどデータシートの通りです)
ICの8番ピン(出力コントロール機能[出力のON/OFF])は、このサンプルでは使用しません
1Aのシリコンダイオード(4本)は、誘導性の負荷や、大容量のコンデンサをつないだ場合に、ICを保護するためのものです




 B.製作事例

 (1)大型電源器(その1)

      シリーズ型の大型直流安定化電源を作ってみました。
      この類の大型電源器はいろいろ作っているのですが、容量やノイズの面で(大型の電源器で多いスイッチング方式は安価ですが、ノイズが多くて
      精密機械ではあまり役にたたない)機械を動かす場合に満足できる性能のものが、市販されていないためです。
      
      試作した電源器は、1KWクラスの大型トランジスタ4個と、大型ヒートシンクとファンを組み合わせて加工した強制空冷システムにより、
      大きな電圧可変領域を確保した直流電源器です。
      ケースの大きさが放熱器を収納するだけで、いっぱいになるので、トロイダル型の電源トランスと、大型の平滑コンデンサは、別ケースに分けて
      います。
      


大型トランジスタ(富士電機:ELV31−050)のイメージ
このトランジスタは、100A,1000W,500Vのもので、配線や本体は5φのボルトでネジ止めするようになっています。
今回の製作では、このトランジスタを4セット(8ペア)使用します。


本体のイメージ(前面/本体上部/後面)
4つの大型トランジスタは、4つのファンと4つの大型ヒートシンクを加工して、内部を強風が流れるように加工した筒状の放熱器に取り付けています。
この放熱器の効果は強力ですが、トランジスタの損失が1KWを越えるあたりから、ファンからは高温の熱風が吹き出してきます。
放熱器上部とケースの間の数センチのスペースには、20W型セメント抵抗(数十本)や、基板本体を配置しています。(写真中央)
大型の電源用トロイダルトランスや、メインの電解コンデンサは、このケースには収まりきれないので、別のケースに収納しています。
配線が乱雑なので、耐熱コードに、二重重ねの熱伸縮チューブを併用しています。


放熱イメージ


   ただいま準備中!!!!

 (2)大型電源器(その2)

      トロイダル型電源トランスと、大型コンデンサ、放熱器等を一つにまとめた直流安定化電源器です。
      コンパクトにするため、放熱器とファンをやや小さくしていますが、放熱器のフィンに風道的につながるケース後面のファンを動かせば、
      それなりに放熱効果は発揮しています。
      可変出力が、A,Bの2系統ある他、+5V,+12Vの独立した出力端子を追加した使いやすい仕様のものです。
      


本体のイメージ(前面/本体上部/後面)


アルミ板で上部を覆ったトロイダルトランスと、配線に埋もれた電解コンデンサ


   ただいま準備中!!!!

 (3)大型電源器(その3)

      大型で多出力型の直流安定化電源器です。      
      ヒートシンクをケース後面に配置して、TO−3型の150Wクラスのトランジスタを12個、配置しています。
      自然空冷では冷却効果が不足するので、ケース後面の放熱器に扇風機で風を当てて使用します。
      コントロール基板やセメント抵抗器、サブの電源トランスを、二重シャーシーの底面に配置する事で、トロイダル型電源トランスや、平滑コンデンサ、
      シャーシー内部のサブ放熱器周辺の配線がスッキリしています。 
      トロイダルトランスは無理なフルパワーで使用すると発熱するため、トランス底部に2つの小型ファンを追加しています。
      A,B,C 3系統の独立した可変出力と、+12V、+5V、−12V、−5Vの固定出力端子を持つ使いやすい仕様になっています。
      


本体のイメージ(前面/本体上面/本体横面/後面)


   ただいま準備中!!!!

 (4)大型電源器(その4)

      趣味で試作したステレオアンプをテストするために作った、正負トラッキング型直流安定化電源器です。
      大型というほどの電源器ではありませんが、A,B,C 3系統の独立したトラッキング型可変出力を持つ、使いやすい仕様になっています。
      正負別々に2つのトランスを使用している事が、この電源器の特徴になっています。
      電源トランスは、一般的で安価で購入したEIコア型(秋葉原でふつうに市販されている電源トランス)です。
      


本体のイメージ(前面/本体上面/本体右面/後面)

本体左面のイメージ 
正負別々に2つのトランスを使用し、金具を加工して一体化しています
トランス上部にシールド板を取り付け、プリント基板の設置場所を確保しています


   ただいま準備中!!!!

 (5)小型電源器(その1)

      紹介するような電源器でもありませんが、超小型にまとめた電源器で、寸法が小型の電圧計程度しかありません。
      こんなに小型ながら、トランスやDDコンバータを内蔵し、入力が2電源(AC100V/DC12V)のシリーズ型直流安定化電源になっています。
      出力は、DC0〜20V,0〜0.5A可変と大きくはありませんが、おそらく一万円程度で三日もあればできてしまう簡単なものです。
      今は高性能な電源ICがいろいろ入手できるので、オペアンプを使った電源回路は、実用上は参考にはならないとは思われます。

      この電源器は、 「(別室)カーアクセサリーのページ」 でも取り上げています。
      


本体のイメージ(前面/本体上面/本体右面/後面)



本体のイメージ(本体左面)
トランスの大きさがケースギリギリで、電圧計との隙間は数ミリしかありません
回路図では省略していますが、部品の老朽化による出力への障害を防止するため、写真のようにヒューズがあちこちに入っています。


回路図  ※入力が12Vの時は上限が0.2A程度になります。
VR1が電流可変、VR2が電圧可変用です。
ケースの大きさの制約で、平滑用の電解コンデンサが小さすぎるものになっています。
1000μFの電解コンデンサは、もっと大きくしないとリップルを充分取り除けません。
DDコンバータは、一次側と二次側が絶縁されているタイプでないと使えません。
LED内臓のSWを使っているので、回路図の30KΩにつながるLEDはSWの中にあります。






 (6)小型電源器(その2)

      この電源器は、電源トランスの代わりに、市販のスイッチング電源ボードを使用したものです。
      数アンペア程度の小型の可変型電源器として作ったものです。
      この類のスイッチング電源ボードは、もともとマルチ出力になっているものが多いので、可変出力部分のみ自作すれば、
      あとは、そのまま多出力の電源器として使用する事ができます。

      入力をACアダプタにして、トランスや整流・平滑部分をケースの外に出してしまったものもあるのですが、こちらはさらに
      小型で、作るのも容易です。


本体のイメージ(前面/後面/本体上面)


   ただいま準備中!!!!







10.スイッチング型電源回路

 A.基本回路

 (1)トランジスタ式降圧電源

      トランジスタ式のレトロなスイッチング電源です。
      スイッチング電源というと、現在は汎用モジュールを使ったり、専用ICやマイコンと汎用コイル等を使って作る事は容易ですが、
      昔は、回路に合わせたトランスの自作が必要で、回路図を作るよりも、コア材の選定や入手ルート、トランスの製作のノウハウが
      必要になる事のほうが大変でした。   


基板のイメージ


   ただいま準備中!!!!

 (2)チョッパー型昇圧電源 (その1)

      LINEAR TECHNOLOGY社のLT1172を使った昇圧電源のサンプルです。
      このICは、降圧、昇圧、フライバック、フォワード、反転、および"Cuk"を含む全ての標準スイッチング構成で動作させることができます。
      (詳細はデータシートに詳しく解説されています。)
      サンプルは、DC5Vを入力し、DC12V(0.2A)の出力を得るものです。


基板のイメージ (ショットキーダイオードは、安価なチップ型を使用しています。)


回路図 (回路図ではヒューズを省略しています)
回路は、データシートの事例とほとんど同じですが、8ピンDIP型の
LT1172を使った場合、E1,E2はGNDにつなぐ必要があります。
(データシートのLT1170は、LT1172とはピンの数が異なっています。)


DC5VからDC12Vを得るような用途は多いようで、スイッチング方式で作らなくても、安価なDDコンバータも市販されています
この類のDDコンバータは、秋葉原のジャンクショップを探せば200円程度で購入できますし、ケースに収納するだけで完成できます

 (3)チョッパー型降圧電源

 (4)PWMコントローラ(TL494CN) 

      TL494CNは、趣味の電子工作ではあまり聞き慣れないICかも知れませんが、スイッチング電源では広く使われています。
      ATXパソコンの電源ユニットの中身にも、コンパレータや高周波トランスと組み合わせて使われている事があります。
      パソコンの電源ユニットは買い換えてしまっても安いので、パソコンを修理して使う人は少ないかも知れませんが、
      パソコンを自分で修理して使っている人は、このICを見かける機会が多いかも知れません。
  
      このデバイスは、主に電源用に設計されていますが、安価で入手性が良く、PWM構築に必要な全ての機能を内蔵しているので、
      電源以外にも、いろいろ応用性の高いデバイスだと思います。    


TL494CNの構成  ※データシートより抜粋


TL494CNを使ったATXパソコンの電源内部の例



      4−1)TL494の基本操作(その1) ノコギリ波オシレータ

        TL494は、PWM構築に必要なオシレータを内蔵しているので、CR1本で10Hz〜100KHz程度の
        ノコギリ波オシレータにする事ができます。
        サンプルは、1KHz程度のノコギリ波を発生させているものです。

        また、このICは5Vリファレンスを内蔵しているので、これをアプリケーションのリファレンスとして使用
        する事ができます。

        なお、このICの電源電圧は、7〜40Vです。


写真/回路図/CR値とオシレータ周波数(データシートより抜粋)

簡単な回路なので、ブレッドボードでテストしています(基板は作っていません)


オシロスコープの出力イメージ



      4−2)TL494の基本操作(その2) PWM

        TL494を使ってPWM出力してみました。        T
        サンプルは、VRをまわす事で、デューティ・サイクルを50〜100%で変化させる事ができます。
        回路は、ほとんどTL494のデータシートのサンプルの通りです。

        このサンプルは、出力がオープンコレクタになっていますが、簡単な変更でプッシュプル出力にする事もできます。


写真/回路図

回路図では省略していますが、実際には、VccとGNDの間に0.1μFのチップコンデンサを入れています


入力は、FB/DTCいずれも使用できるように、基板上ではヘッダーピンでつないでいます。        
データシートのサンプルは、FBとDTCが入力になっていますが、FB/DTCを入れ換えても
(FBをGND、DTCをVRにつなぐ)、実験では、ほぼ同様の動作をします


オシロスコープの出力イメージ

注意)VRを完全にREF側に回すとDC(デューティ・サイクル100%)になります





      4−3)TL494CNの基本操作(その3) スイッチング電源


      4−4)TL494CNの基本操作(その4) デジタルアンプ



         ただいま準備中!!!!



 (5)723を使ったスイッチングレギュレタ

      723はシリーズ型の電源ICとして、昔から一般的に使われているものですが、スイッチング電源を作る
      事もできます。
      このサンプルは、723のデータシートに記載されている事例を、手持ちの部品で使って組み直したものです。
      10KΩのVRを回す事で、出力は2.5V〜7V程度の範囲で可変する事ができます。
  
      スイッチングレギュレタなので、小型の放熱器程度でも、トランジスタはあまり発熱しませんが、過電流保護
      回路は動作しないので、実際に使用する場合は、何らかの電流保護が必要になります。  
      入力電圧は、出力電圧より4V以上は高くしておく必要があります。  
      出力は、入出力電圧差や使用する部品の耐圧にもよりますが、小型の放熱器で数アンペア程度のものが
      作れると思います。


写真


回路図
一部、大きすぎる部品を使っているのは、手持ちの部品の都合です

 B.製作事例

 (1)大型電源器(その1)

 (2)大型電源器(その2)


11.定電流回路(可変型)

 A.基本回路

 (1)三端子レギュレタによる定電流回路

      三端子レギュレタを使った、昭和のレトロな定電流回路です。
      ミノムシクリップに出力する電流に応じた抵抗器を挟んで使用しますが、この回路は負荷がないと安定して動作しません。
      当時の三端子レギュレタは、最低電圧が5Vの固定タイプしかなかったので、このような非効率なものになっています。
      ラグ板や、マイラーコンデンサは、今ではほとんど見かけないものです。
      


写真


回路図

 B.製作事例

 (1)定電流式電子負荷(その1)

      定電流回路をヒートシンク型のケースに組み込んで,内部の基板下のケース面に30A150W級のトランジスタ(2SC3499)を8個と、
      20W型のセメント抵抗を8個取り付けて放熱しているものです。
      基板上の20W型セメント抵抗(6本)はシャント抵抗で、放熱はしていませんが、余裕を持った値に設定してあります。
      このケースは外部から直接冷却する事ができますし、温度管理が容易なので小型化する事が可能で、電子負荷としては重宝しているものです。
      このケースに扇風機で直接風を当てたり、大型の金属構造物に乗せてやると、それなりの放熱効果を発揮します。
      但し、ケースが直接熱くなるので、電流計をケースに取り付ける事はできません。

      このケースを使うと放熱設計が楽になるので、私は趣味の工作で多用しているものですが、このケースは簡単な工作にはお勧めのものです。


本体のイメージ(前面/裏面(カバーを外したイメージ)/後面)


   ただいま準備中!!!!



 (2)定電流負荷(その2) 0〜2A可変型

      オペアンプを使った可変型定電流回路で、0〜2A程度の可変ができます。
      安価な汎用単電源オペアンプ(LM356)を使ったので、最低でも5V程度の電圧が必要ですが、レールTOレール型のNJD7032等を
      使えば、もう少し低い電圧でも使用できます。
      精度を高くするなら、電圧基準は1S1588でなく、TL431を使うといいと思います。ただし、この場合は回路の修正が必要になります。


写真 放熱器はもっと大きくする必要があります。


回路図



 (3)定電流負荷(その3) 0〜1A可変型

      可変レギュレタ(LT3080)を使って、0〜1A可変型定電流回路を作ってみました。
      このレギュレタは、抵抗1本で0〜36V(1.1A)の電源回路を作る事ができる可変型レギュレタですが、
      0Vから可変するような定電流電源を作る場合、このレギュレタを使うのが最も簡単に作れるようです。
      LT3080のデーターシートには、0〜1A可変型定電流回路(2端子型)の応用事例が記載されています。
      回路はこの応用事例とほとんど同じものです。
      
      SW1はレンジ切り替えスイッチで、このスイッチを切り替えることで、出力可変範囲を0〜0.1A/0〜1Aで
      選択する事ができるようにしています。
      SW2をシュートすると、2端子電流源になるようにしています。この時は、出力端子は使用しません。
      私の場合は、2端子電流源としてしか使用しないのですが、このスイッチをオープンにすれば、出力端子に電流計を
      つなげるので便利です。


写真
(100KΩ(VR)が、ボリュームを絞っても90KΩ位にしかならならなかったので、1Ω、10Ωに、それぞれ並列に10Ω、100Ωを入れています)


回路図(手持ちの部品の都合で1Ωが5W型と大きめになっています)


オリジナルの回路図(データシートより抜粋)



 (4)定電流負荷(その4) 0.01〜1A可変型

      トランジスタと定電流ダイオードを組み合わせた、簡単な可変型定電流回路です。
      小型の定電流ダイオードをトランジスタでドライブして1A型にしています。
      放熱が必要な容量の大きな定電流ダイオードは、形状が表面実装タイプが多くて特殊な放熱が必要になる事が多いので、
      汎用的なトランジスタでドライブしたほうが、放熱器に取り付けやすくて使いやすい感じです。
      
      可変型にするために、ボリュームと抵抗を付けています。
      トランジスタのHFEは一定ではありませんし、そもそも定電流ダイオードの精度はそれほど高くはないですし、
      この回路は高精度なものではありません。
      私は、電池や電源器の評価で、電流計を使いながら可変型の定電流電源を使用していますが、そういう程度の用途なら、
      問題なく使用できています。
      


写真


回路図
パワートランジスタのHFEはバラつきが大きいので、事前に実測しておき、
「定電流ダイオードの電流値 * HFE」で目標の電流値を超える事を確認しておく必要があります。
定電流ダイオードの電流値はバラつきが大きいので、事前に実測しておいたほうがいいと思います。
私の使用した定電流ダイオードは、10mA型ですが、13mAくらい流れていました。



12.その他の電源回路

 (1)AC TO DC レギュレタ (その1) MAX600

      AC100Vから直接直流電源を作り出す専用IC(MAX600)を使ったサンプルです。
      昔は見かける事もありましたが、ACラインと絶縁していないので、感電や、接続する機器にトラブルを起こす事がありますし、
      スイッチング式のACアダプタのほうが安くて安全なので、趣味の分野では、あまりお勧めするものではありませんが、
      簡単な回路で安定化されたDC5V(100mA)を得る事が出来ます。  


基板のイメージ


回路(コンデンサや抵抗が並列になっているのは、手持ちの部品の都合です)
回路中の100Ωは、1/4W以上の耐圧が必要です。
回路は、データシートの事例とほとんど同じです(AC100V・50Hz用に多少変更してあります)
動作に関係がないLEDは、回路図から省略してあります。

 (2)AC TO DC レギュレタ (その2) HV2405E

      HARRIS SEMICONDUCTORのHV2405Eを使ったサンプルです。
      
      MAX600の事例同様、AC100Vから簡単な回路で直接直流電源を作り出す事が出来ますが、上記の事例同様、感電の危険がありますし、
      高耐圧の部品が必要になるので、あまり小型にはなりません。
      このサンプルでは、安定化されたDC5V(30mA)を得る事が出来ます。  


基板のイメージ


回路 (回路は、データシートの事例と同じです)
動作に関係がないLEDは、回路図から省略してあります。



 (3−a)仮想GND (その1)

      オペアンプとバッファーで作った仮想GNDです。
      トランジスタの発熱が大きくなる場合があるので、大電流を流すような用途には向きませんが、簡単な実験には便利なものです。
      出力につなぐものにもよりますが、放熱器をしっかりすれば、入力電圧が12〜36Vの時、正負6〜18Vで1A程度の電源器
      として使えると思います。
      使用したオペアンプ(4559)は、オーディオ用の両電源オペアンプです。


基板のイメージ(放熱器はもっと大きいものが必要です)


回路



 (3−b)仮想GND (その2)

      仮想GNDを使った電源器です。
      オペアンプに最も一般的な汎用オペアンプであるLM358を使用して、3〜32[V]を入力し、正負1.5〜16[V]の電源器として
      使用するものです。
      負荷の種類にもよりますが、1ワットクラスの小型のトランジスタを使っているので、流せる電流は、入力が5[V]の時0.1[A]、
      入力が12[V]の時0.05[A]、入力が20[V]の時0.03[A]、入力が32[V]の時0.02[A]程度です(トランジスタの発熱には注意)。
      
      バッファー回路を簡略化するため、オペアンプを2個使用しています。
      LM358は、もともと2個入りオペアンプなので、オペアンプを2個使用しても、部品の追加は必要ありません。
      この回路は、オペアンプを1個使用した事例(上記の「仮想GND (その1)」)に比べて、クロスオーバーひずみが大きくなりがち
      なので、増幅器のバッファーに使用するのは難しいのですが、仮想GNDのような単に直流を出力するだけの用途なら、この程度は
      あまり問題にならない感じです(実験では、負荷をつないだ時の電圧の変動は、0.0数ボルト程度でした)。

      仮想GNDについては、現在では、このような機能の専用ICも低価格で販売されています。


写真


回路



 (4)AC電源器@ (ICL8038を使用)

      上記でも紹介したICL8038キットに、電流バッファを追加して電源器として使えるようにしたものです。
      数Hz〜100KHz程度までのSIN波、パルス波、のこぎり波を出力する電源として使用できます。
      2組のトランジスタ(2SA1020/2SC2655、MJ1105/MJ1106)は、コンプリメンタリのものです。
      MJ1105/MJ1106はダーリントントランジスタモジュールで、30A/200Wという、やや大きめのトランジスタです。

      このような機能のICは、もっと性能の良い新しいものがいろいろありますが、ICL8038という、すでに製造中止になっている
      ようなレトロなICを使用したのは、私がこのICの在庫を抱えてしまっているからです。


写真


回路図@

回路図A(ICL8038キットの部分) ※秋月電子のHPより抜粋
詳細は、このICの使い方を含めて 秋月電子のHPで公開されています


出力イメージ



 (5)AC電源器A (XR−2206CPを使用)

      上記でも紹介したXR−2206CPに、電流バッファを追加して電源器として使えるようにしてみました。
      なるべく簡単にするため、バッファはオーディオアンプ(LM380)を使っています。
      それほど大きな出力が必要でなければ、本格的な電流バッファーを作らなくても、オーディオアンプIC程度で充分かもしれません。

      XR−2206は1MHz程度まで出力ができる高性能なジェネレータICですが、LM380はオーディオアンプなので、この回路では
      そんなに高い周波数の出力はできません。


写真 
LM380の3,4,5,10,11,12ピンは、ヒートシンク端子なので、ほんとうはプリント基板に大きなグランド
パターンを作って、ICを直接ハンダ付けする必要があります。 


回路図@

回路図A(XR−2206CP ファンクションジェネレータ部分) ※XR−2206データシートより抜粋


出力イメージ  実験ではPK−PKが5V程度まで、ほとんど歪みなく出力されます



 (6)DCモータ制御@ (DRV8832を使用)

      秋月電子で購入したモータードライバーIC(DRV8832)を使って、DCモータを動かしてみました。
      モータードライバーICは、外付け部品がほとんど必要ありません。
      IN1、IN2を操作することで回転方向を操作し、1KΩのVRを操作する事でデューティを変化させることができます。
      電流制限を行う場合は、ISENSEとGNDの間に抵抗を1本入れるのみです。

      注意点として、VCCとGND間の0.1μFは必須です。このコンデンサを省略するとデューティが正常に出力されませんでした。
      また、このICは、IN1およびIN2ピンに高速PWM信号を印加するような使い方はできません。
      Vset端子を使ったPWM制御になります。
  


秋月電子のDRV8832基板     


データシートより参考イメージ 


回路図/出力波形イメージ(DCモーターの両端をオシロスコープで測定)




13.カウンター

 (1)8桁周波数カウンタ  2.4GHz/ICM7216を使用

      周波数カウンタは、PICと表示器があれば、あとは簡単なプログラムを組むだけで簡単に多機能なものが作れますし、メーカの既製品も
      安いですし、私も安価なメーカの既製品を使っているので、実験以外で作る意味はないのですが、
      過去には専用ICで作ったキットが販売されていましたし、それより以前は、TTL汎用ロジックICを組み合わせて大変な労力をかけて
      作ったりもしていました。
      このサンプルは、過去に秋月電子で販売されていた「8桁万能周波数カウンターキット」とプリスケーラ、電源部を作って、
      ケースに収納しただけのものですが、性能的には、現在でも充分使えるくらいの能力があります。
      使用していた水晶の精度は6桁ですが、別売りで、8桁精度に校正するためのキット(「10MHz標準周波数発生キット」0.0001ppm) 
      があったので、測定精度は悪くはありません。
      というより、8桁/2.4GHzという性能は、現在の安価なメーカー製の周波数カウンタより上かも知れません。
      
      ハンダ付けができれば確実に完成できる簡単なものですし、個人的には「ICM7216」は良くできたICだと思うのですが、現在、このような
      レトロなものを作る人はいないと思いますし、このキットはすでに販売されていません。    


点灯イメージ


写真


回路図(電源回路を除く) ※秋月電子の説明書より抜粋
専用ICなので、IC以外の外付け部品はあまりありません。外付けは、アンプとプリスケーラと切り替えスイッチ程度です。
参考資料につき、詳細の説明は割愛しています。
このキットの回路や説明書は、秋月電子の回路図集で公開されているので、興味があればそちらを参照してください。


校正キット(「10MHz標準周波数発生キット」)の写真/回路図(秋月電子の説明書より抜粋)
周波数カウンタを校正するためのキットで、10MHz(精度10桁)を出力します
利用価値の高いキットだったのですが、アナログテレビ放送が終了してしまった現在は、原理的に使用できなくなってしまいました
このキットの回路や説明書は、秋月電子の回路図集で公開されているので、興味があればそちらを参照してください。







 (2)デジタル電圧計  ICL7136を使用

      PICを使えば多機能な電圧計が簡単に作れますが、過去にはワンチップの専用IC(ICL7136)を使ったキットが市販されていました。
      サンプルは、秋月電子で販売されていた「デジタル電圧計」キットです。


点灯イメージ


写真


回路図 ※秋月電子の説明書より抜粋
参考資料につき、詳細の説明は割愛しています。
このキットの回路や説明書は、 秋月電子のHPで公開されていますので、興味があればそちらを参照してください








 (3)コンデンサ容量計  秋月電子「微小容量計キット(0.1pF〜10000pF)」

      今のテスターにはコンデンサ容量の測定機能が付いているものが多いですし、私のテスターにも付いているので、実験以外で
      必要はないのですが、過去にはこんなキットも市販されていました。
      このキットは、コンデンサの交流抵抗からコンデンサの容量を求めるもので、数pFといった微小容量が数パーセント程度の精度で測定
      できるので、当時としては便利なものでした。


写真 ※機能を多少追加しています


回路図 ※秋月電子のHPより抜粋
発振器とカウンタの組み合わせです。今なら、8ピンPICが1個と、トランジスタ1個だけで出来てしまいそうです。
※このような方式のPICの事例は、現在準備中です。近日、「PIC奮闘記」 で公開を予定しています。
参考資料につき、詳細の説明は割愛しています。
このキットの回路や説明書は、 秋月電子のHPで公開されていますので、興味があればそちらを参照してください








 (4)6桁C−MOS ユニバーサルカウンタ

      42ピンDIP型という最近ではあまり見かけない大柄なICですが、単なる6桁アップダウンカウンタです。
      こんなICでも、汎用ロジックICを組み合わせてデジタル時計や周波数カウンタを作っていた昭和レトロな当時は、
      このIC1個でカウンタ、デコーダ、ラッチが出来上がってしまうという、私には大変重宝したICでした。


点灯イメージ   写真の写りは悪いですが、実物はこんなに見ずらくありません。


写真


回路図 







 (5)インダクタンスメーター (オペアンプ方式)

      オペアンプを使ったインダクタンスメーターです。
      オペアンプに基準インダクタンスと測定するインダクタンスをつないでSIN波を入力し、測定結果を理想ダイオードで
      整流・平滑してデジタルボルトメータで表示します。
      今なら、例えばPICを使えば、簡単で高精度な測定方法がいろいろあるのですが、 ※詳しくは 「PIC奮闘記」を参照
      数十年前の当時は、この方法は、趣味の工作では簡単にインダクタンスを求める方法として、よく用いられていたように
      思います。
      基準となるインダクタンスになかなかいいものがなくて、高精度な測定器を作るのは難しいのですが、10パーセント
      程度の精度で良ければ、インダクタンスをつなぐだけで直読ができる便利なものです。


点灯イメージ


写真
ケースが小さすぎるので、基板は4枚重ねです(3mmの長ビスで固定しています)。
オペアンプの都合で、電源は裏面の3Pコネクタから正負電源の供給が必要です。


内部構成


電子インダクター
テストで使うインダクターは、精度を要求しなければ、必要な容量のものが、数十円で容易に入手できますが、
昔はオペアンプで、電子インダクターを作ってテストしたりしていました。
電子インダクターは、Q値が高く、精度も悪くはないのですが、一般的な汎用オペアンプで作ると制約が多く、
低周波でしか使い物にならず、しかも電源に独立した正負電源が必要になるという、使いにくいものでした。





        ただいま準備中!!!!




 (6)電子脳波測定器

      既に廃刊になってしまった「ラジオの製作」という雑誌に、こんな変わった製作記事が出ていたのですが、
      しばらくぶりに、この記事の通りに組み直してみました。
      この記事の製作をおこなうのは、これで2度目なのですが、さすがに昔作ったものは、既に廃棄していてありません。
      記事で使っているオペアンプは、今では超レトロな741のCANタイプですが、こんな古いオペアンプは、さすがに
      手持ちにないので変更してあります。イヤホンは、レトロなクリスタルタイプです。
 
      脳からアルファ波を発生する(モニタでワーブルトーンになるように脳を安静にする)ための道具ですが、発振音の変化の意味が、
      感覚だけではわからなかったりするのですが。
      当時はアルファ波が脳にいいように言われていたので、似たようなものを作って脳を鍛えている人が、 
      私の周りには何人かいました(効果はわかりませんが)。


写真と回路図、脳波の状態イメージ





      




 (7)プリスケーラ (1GHz、1/1000分周)

      マイコンが普及するより以前の昭和の電子工作というと、一般的なマニアの間では、オーディオアンプやラジオや無線機
      が主流で、私もこの類のものは何台か作っていたのですが、当時の電子工作は高周波を扱う工作が多かった事もあって、
      プリスケーラは必需品だったような気がします。
      当時の安価なメーカー製の周波数カウンタは(現在も変わらないようですが)、プリスケーラを使わないと100MHz程度まで
      しか測定ができませんでした。
      このプリスケーラは、過去に秋月電子で販売されていたキットで、1GHzまでの周波数を1/1000分周するもので、高感度で、
      手持ちの周波数カウンタにつないで直読できる便利なものです。


写真/回路図 ※秋月電子のプリスケーラキット説明書より抜粋

高周波回路なので、キットの専用プリント基板で配線しないと正常に動作しない可能性があります
左側の基板は回路図では省略していますが、3端子レギュレタによる電源回路です。





 (8−1)温度計・その1 (アナログ式/0〜100℃)

      温度計というと、昔はサーミスタやダイオードを使って、回路で校正をかけて作ったりもしていたのですが、
      現在はLM35DZのような使いやすいICがあるので、高精度の温度計が抵抗1本で作れます。
      電源電圧を5Vにしていますが、使用したICの電源電圧は4〜30Vなので、定電圧化をする必要はありません。
      測定温度は0〜100℃まで可能ですが、メーターや他の部品がそんな広い温度では使用できないので、
      そのような温度で使用する場合は、LM35DZを基板からはずして、測定する場所に離す必要があります。
      なお、この温度計の消費電流は、実測すると10℃、電源電圧5Vの時で50μA程度(温度が上がればメーター
      に流れる電流も増えるのでもっと増えますが)なので、乾電池での使用が可能です。


写真/回路図
S1を閉じてS2を開けば(10KΩ)、電流値が、そのまま温度になります。例)20μAと表示なら20℃
S1もS2も閉じれば(5KΩ)、感度が2倍になり、振れ幅が大きくなり見やすくなります 例)20℃なら40μAと表示






 (9−1)TTL−IC式 2桁10進カウンタ (非同期10進アップカウンタ)  SN7490AN + SN7447AN

      TTL−ICを使った2桁10進カウンタを作ってみました。
      マイクロスイッチを押す毎に数字がカウントアップされます。
      現在は、マイコンやCPLDを使えば簡単に作れますが、昭和の昔は、アノードコモン型の7セグメントLEDと、
      7447や7490を組み合わせて作るのは一般的で、水晶発振器とラッチを追加して周波数カウンタにしたり、
      6進・12進カウンタ(7492)と組み合わせてデジタル時計にしたりと、かなり一般的に使われていました。
      但し、7447は10進表示をするデコーダなので、時計にするなら、表示は汎用ロジックで2桁表示に加工
      したりと、多少の工夫は必要になりますが。
      
      このカウンタは、スタティック表示方式なので、消費電力が多く、部品数も多くなりますが、現在、一般的に
      使われているダイナミック表示方式に比べて、ちらつきがなく、くっきりと見えます。
      目に優しい表示器です。
      


写真 (点灯イメージ/基板本体/入力スイッチ)

LEDの明るさが強すぎて写真の写りが悪いですが、実際にはくっきりと見えます。


回路図

電源を投入したら、リセットSWを押すと、表示がゼロになり、カウンタが使用可能になります。
デコーダIC(7447)は、なるべくならSN7447、または、SN7447ANを使用します(40mA)。
SN74LS47を使用すると、7セグメントLEDに流せる電流の上限が少なく(24mA)なります。
入力をマイクロスイッチと7400でフリップフロップにしているのは、チャッタリングの防止のためで、
昭和の昔は入力スイッチとして、一般的な使い方でした。
ノイズを気にする程の回路ではありませんが、0.1μFのコンデンサは、できればチップコンデンサを、
各ICのVcc−GND付近に取り付けるようにします。


回路図 (入力スイッチについて)

SN7400NのNANDが2つ余るので、このサンプルでは、マイクロSWを押すと、
2つのLEDも点灯するようにしています。
このサンプルのように、余ったNANDでLEDを点灯する場合は、SN7400
またはSN7400ANをお勧めします(吸い込みの上限は16mA)。
SN74LS00を使うと、吸い込みの上限は8mAになります。






 (9−2)TTL−IC式 10進アップダウンカウンタ (同期式10進[BCD]アップダウンカウンタ)  SN74190

      10進アップダウンカウンタを作ってみました。
      SW1(アップダウンカウント切り替えSW)をGNDにつないで、SW2でクロックを与えるとアップカウント、
      SW1をオープンにして(Hレベルになる)、SW2でクロックを与えるとダウンカウントします。
      なるべく回路を簡単にしてサンプルをわかりやすくするために、出力にSN7400Nを通して直接LEDをつなぎ、
      4ビットで2進表示をしていますが、実際に使う場合は、上記7490のサンプルのようにSN7447と、7セグメント
      LEDをつないで数字を表示するようにしたほうがいいと思います。

      カウンターを数桁にする場合は、下記の図のように接続します。

      SN74190には、SN7490のようなリセット機能がありませんが、「LOAD」を使う事で、初期値を自由に
      設定できるようになっていて、リセット機能はSN7490より拡張されています。
      このサンプルの場合は、初期値「A,B、C、D」ピンをオープンにしている(Hレベルが設定されている)ので、仮に
      この状態で「LOAD」ピンをGNDにつなぐと、初期値が「1111」になりますが、10進(BCD)で「1111」は
      存在しないので、クロックを与えると、次のカウントでデタラメのカウント値が初期値として設定されます。
      もしも、「LOAD」をリセットとして使う場合は、「A,B、C、D」ピンはGNDにつないでおきます。


      現在、カウンタは、マイコンやCPLDを使えば簡単に作れるものなので、汎用ロジックICを使って作る人は
      あまりいないとは思いますが、上記の事例のようなカウンタを7490で作るなら、74190で作ったほうが多機能
      なものが作れます。
      


写真1 (点灯イメージ)


写真2 (アダプタ基板)


回路図



SN74F190を使っているのは、手持ちの部品の都合です。
SN74F190は、SN74190Nより処理速度が速くなっています。
LEDをドライブしているSN7400は、吸い込み電流の上限が少ないSN74LS00
は使わないほうがLEDにより多くの電流を流せます。


表示をn桁にする場合は、このように接続します ※74シリーズ規格表より抜粋

CK:CLK、G:CTEN、Ripple CK:RCOに該当します






 (9−3)TTL−IC式 10進アップダウンカウンタ (同期式10進[BCD]アップダウンカウンタ)  SN74192

      SN74192を使った10進アップダウンカウンタも作ってみました。
      SN74190との違いは、UP/DOWNのクロック入力端子が別々になっている事くらいです。
      
      SW2(アップダウンカウント切り替えSW)を設定して、SW3でクロックを与えるとアップまたはダウンカウントします。
      LOAD機能は、SN74190と同じですが、SN74192には他にリセット機能もあり、リセットスイッチ(回路図中のSW1)
      を押すと、表示がゼロになります。

      SN74192も、SN7490より多機能なので、TTL−ICでカウンタを作るなら、74192を使って作るのもいいかも知れません。
      


写真
SN74ALS192を使っているのは、手持ちの部品の都合です。
SN74ALS192は、SN74192Nより処理速度が速くなっています。


回路図


入力スイッチ

クロックのデフォルトは’H’になっているので、入力スイッチは図のAのように
しないと、SW2を切り替える毎に、チャッターリングが発生してカウンターが誤動作します。


表示をn桁にする場合は、このように接続します ※74シリーズ規格表より抜粋






 (9−4)TTL−IC式 10進アップダウンカウンタ (LED*10表示器)  SN74192 + SN7442

      上記、アップダウンカウンタ(SN74192)に、DECIMALデコーダ(SN7442)とSN7400で作った
      発振回路をつないで、SW2(UP/DOWN切り替えスイッチ)を切り替えることで、10個のLEDが、
      右や左に流れるようにしたものです。
      LEDを円形に並べて、ルーレットのようにしてもいいと思います。
      こういうものは、PICマイコンを使えばワンチップで作れますが、昭和の電子工作ではTTL−ICで作る
      のは一般的でした。
      


写真(点灯イメージ/デコーダアダプタ/発振回路アダプタ)
SN74LS42を使っているのは、手持ちの部品の都合です。
SN74LS42は、LEDに流せる電流が少ないので、できればSN7442Nを使ったほうがいいと思います。


回路図






 (9−5)TTL−IC式 10進アップダウンカウンタ (LED*10表示器)  SN74192 + SN7442

      上記カウンタにタイマーをつけて、SW3を押すとLEDが動き出し、任意の位置で止まるようにしたものです。
      昭和の電子工作では、LEDを円形に並べて「電子ルーレット」として定番でした。

      タイマー回路は、何で作ってもいいのですが、TTL−ICを使ったサンプルなので、NAND(SN74132)を使用
      しています。
      このICは、シュミットトリガ型のNANDです。
      このICの代わりに一般的なNAND(SN7400)を使ってしまうと、実験では、ルーレットが止まる間際(コンデンサの
      充電がスレッシュホルド電圧付近に達した時)に、LEDが一瞬、高速動作するという事象が発生します。

      SW3につないだ10KΩは、SW3を押した時間の長さによってタイマーの時間を変えるためのもので、
      LEDがどこで止まるのかを予測しにくくするためのものです。
      実験では、SW3を長めに押した時、15秒程度LEDが動いて止まりますが、タイマーの時間は、100KΩ(※R1)と、
      それにつながる100μF(※C1)の値を変える事で増減できます。
      但し、※R1は、あまり大きくするとLEDの動きが止まらなくなる可能性があります。
      


写真(点灯イメージ)/追加したアダプタ基板


回路図
SN74LS132を使っているのは、SN74132Nが入手できなかったからです






 (10−1)CMOS−IC式 10デコード出力10進カウンタ  CD74HC4017E

      CD74HC4017Eを使ってLEDを点灯してみました。
      電源を入れると、0.5秒程度の間隔で、LEDが流れて点灯していきます。
      使用したCD74HC4017Eは、秋月電子で1個50円(H27.7現在)で購入できるものです。
      秋月電子では、今後、汎用ロジックICのランイナップを増やしていくらしいので、今後、マイコンを使わない工作も
      しやすくなるかも知れません。
      このICは、CMOS−ICでありながら、出力が20mAも取れるので、LEDを直接ドライブできます。
      また、動作速度が最速50MHzと、マイコンのプログラムとは全く比較出来ないほどの高速処理ができます。
      このカウンタICに内蔵されているデコダーは、一度に複数のLEDが同時に点灯する事は無いので、LEDの制限抵抗は
      1本でOKです。
      
      CMOS−ICのサンプルとして作りたかったので、低周波発振回路はCD4011を使った簡単なものにしていますが、
      実験してみると、この発振回路は安定度が悪く、時々、一度に数ステップLEDが動いたりします。
      例えば、発振回路を上記で紹介している555に置き換えてみると、大変安定した動作をするので、もしも実際に実験する
      なら、この低周波発振回路は使わないほうがいいと思います。
      なお、CD4011は、秋月電子で1個40円(H27.7現在)で購入できます。
      


写真 (点灯イメージ)


写真 (基板のイメージ/カウンタ部分(表)/カウンタ部分(裏)/低周波発振部分(表)/低周波発振部分(裏))


回路図
リセットSWを押すと、0番のLEDが点灯します。
ON/OFF SWをONにすると、LEDが動き出します。


写真 (低周波発振回路を555に置き換えたイメージ)
こちらのほうが、安定して動作します。


555に置き換えた時の低周波発振回路 ※このHP上記の事例を抜粋





 (12)脈波モニター  NJL5501R

      レトロではありませんが、秋月電子でパルスオキシメータ用・反射型センサ(NJL5501R)が350円(H27.7現在)
      で販売されているので使ってみました。
      このセンサーは、赤色LED、近赤外線LEDと高感度フォトトランジスタを搭載した表面実装タイプのフォトリフレクタで、
      秋月電子の説明文によると、最適な発光波長(λp 660±3nm、940±10nm)により、血中酸素飽和度や脈拍などの
      生体モニタのアプリケーション用センサに適しているもののようです。

      実験した回路は、秋月電子の説明書の通り(手持ちの部品の都合で、一部変更していますが)で、センサーに指先を当てて
      出力にデジタルオシロスコープをつなぐと、脈波を表示する事ができます。


写真


回路図  出力にデジタルオシロスコープを接続します。
※回路図は、秋月電子の説明書の通りです。(詳細は秋月電子のHPを参照してください)


出力イメージ
センサーに指先をあてると、脈拍に同期して波形が表示されます。

秋月電子の説明書の回路は「動作安定性、精度などの検証をおこなっていないので、
測定結果を医学的な判断に使用しないでください」 との注意書きがされています。
医学的な用途に使用する場合は、充分な検証がされた回路が必要です。






 (13)電磁式カウンター

      12V電磁式カウンターを使って、電源のシャットダウン(OFF/ON)をカウントする カウンターを作ってみました。
      突然の電源の遮断で故障する機器は多いですが、この切断回数を電子式カウンタでカウントすると、電源が切断されると消えてしまいますし、
      カウンタ用に専用の電池を用意したり、EEP−ROMを外付けしてカウント値を保存したりすると、仕組みが複雑になります。
      こういう用途には、機械式の電磁カウンタは便利だと思います。
      機器の電源回路に設置しておけば、機器が故障した時に、電源を何度もOFF/ONしていないか、著しく不安定な電源状態で使用されていなかったか
      判断する材料の一つになると思います。


写真/回路図
簡単なワンショットマルチバイブレータです。
12Vの電源を抜き差しすると、抜き差しした回数をカウントします。
タイマーの時間が、カウントする目的にしては長すぎるので、100KΩは、もう少し小さくした方がいいようです。





      





14.ラジオで遊ぶ

      デジタル式の高性能なラジオが安価で購入できるようになった現在、わざわざ高いお金をかけてラジオを
      自作する人は少なくなってしまった気がしますが、
      H26年8月現在でも、東京・秋葉原では、ラジオの主要パーツは、容易に入手できるようです。
      真空管ラジオで必要なパーツでさえも、価格は高めながら新品でふつうに購入できるようですし、
      昭和の昔のラジオの自作は、なかなか面白いかも知れません。

      ラジオの部品は、マイコン主体の電子工作では、あまり見かけないものも多いのですが、
      例えばバーアンテナは、インダクタンスメータを持っている人は、使用するバリコンの容量に合わせて簡単に
      自作する事ができます。
      巻き数も、この程度のインダクタンスなら数十回程度なので作るのは容易で、実験では自作したバーアンテナ
      でも、大きく作れば、それなりに使える程度の感度はありました。
      ポリバリコンは、なければ可変容量ダイオード(バリスター)で代用できます。
      レトロ感にこだわらないのなら、電圧で選局できるバリスターでもいい感じです。



AMストレートラジオ用の主要パーツ(H26年8月購入)

ポリバリコンは、AMスーパーラジオ用ポリバリコンの2つの端子を並列接続して代用もできますが、
この場合、容量がやや小さくなるために一部の放送局が受信できない可能性があります。
また、AM/FMラジオ用4連ポリバリコンも、接続を工夫する事で代用できますし、AM部分がストレートラジオ
用に作られて、そのままストレートラジオに使える4連ポリバリコンもあります。
但し、ジャンクの4連ポリバリコンの場合、仕様がわからないものが多いので、ストレートラジオに
代用する場合はコンデンサ容量計がないと難しいかも知れません。


AMスーパーラジオ用の主要パーツ(H26年8月購入)


IFT/OSCコイルには、7ミリ角のものと1センチ角のものがあります
どちらも同じ機能のものですが、7ミリ角のものは2.54ミリピッチの基板に足を曲げなくても入るので、
ユニバーサル基板で工作する人は、こちらの方が使いやすいかも知れません。


バリスター(1SV149)
このバリスターの場合、1〜9Vの直流電圧で、500〜20pF程度に容量をコントロールできます


IFTやOSCコイルの調整に金属製ドライバーを使うと、調整中にインダクタンスが変化するので、
コアドライバーを用意しておくといいと思います。
コアドライバーは、例えば千石電子では、100円程度です。



 (1)ゲルマラジオを作ってみる(その1)

      このゲルマラジオは、コイルや空気バリコン、ゲルマダイオード、ケースやターミナルまで、全てが当時の部品で作られた
      レトロなゲルマラジオで、私は気に入っているものです。
      電源が不要ですし、回路が簡単で壊れるような部分もないですし、現在主流のPLLラジオより面白い感じです。
      但し、さすがにアンテナ(数メートル程度の電線でよい)とアースは付けないと、何も受信はできません。



写真


回路図



 (2)ゲルマラジオを作ってみる(その2)

      ゲルマラジオを作るのに、特別な部品は必要ありませんが、コイルやバリコンは、なければ自分で作る事もできます。
      このサンプルは、美術で使うベニヤカンバスに収まるように、カンバスの寸法にコイルを手巻きして作ったものです。
      使用したバリコンは、ジャンクの四連ポリバリコンです。
      バーアンテナで作った場合より大型になっていますが、性能はあまり変わらない感じです。



写真


回路図



 (3)ゲルマラジオを作ってみる(その3)

      バリコンの代わりにバリスターを使ってゲルマラジオを作ってみました。
      周波数の調整がボリュームでできるので、バリコンを使うより使いやすいかと思ったのですが、実際には感度が悪すぎて、
      私の部屋ではラジオの音がかすかにしか聞こえません。
      また、電源が必要になるので、ゲルマラジオに使うのは意味がないかも知れません。



写真


回路図
手持ちの都合で、ダイオードは、ゲルマ代替用のショットキーダイオードを使っています



 (4)トランジスタラジオを作ってみる(その1) 低周波一段増幅ラジオ

      ゲルマラジオの出力を増幅してみました。
      低周波増幅をする事で、ゲルマラジオの性能がどの程度改善するのか、比較するためのものです。
      高周波を増幅すると、ゲルマラジオとは言えなくなってしまうので、高周波は増幅していません。
 
      実際に使ってみると、音量が上がるので、それまでかすかにしか聞こえなかった局が聞きとり安くなった感じです。
      それまで聞こえていた局は、音が歪むわけではなく、聞こえ方はほとんど変わりませんでした。
      もともと大音量で受信できていたわけではないからかも知れません。
      それまで全く聞こえなかった局は、やはり聞こえません。



写真


回路図



 (5)トランジスタラジオを作ってみる(その2)  一石レフレックスラジオ

      レフレックスラジオというと、昔から使われている定番の回路なのですが、簡単な割りに高感度のラジオを
      作ることができます。
 
      私の部屋ではアンテナもアースもつけなくてもいろいろな局が受信できますし、音量も充分な感じでした。
      但し、実験で使用したジャンクの4連ポリバリコンは、バリコンのアース端子に指で触れてやるか、あるいは、
      何も処置しないなら1m程度のアンテナ線をつけてやらないと何も受信できませんでした。
      この辺はラジオの作り方によるところなので、なかなか難しいかも知れません。



写真


回路図
手持ちの都合で、ダイオードは、ゲルマ代替用のショットキーダイオード(BAT43)を使っています
1mHは手持ちの大型のものですが、高周波をカットするものなので、特に問題ありません。



 (6)トランジスタラジオを作ってみる(その3)  シングルスーパーヘテロダイン方式

      趣味のラジオ工作と言うと、簡単で無調整なストレート系ラジオが主流だったように思いますが、
      スーパーヘテロダインラジオにするとより高性能なものにする事ができます。
 
      昔の雑誌の製作記事の回路をそのまま再現しただけのものですが、低周波増幅部分のみ、ICアンプに置き換えています。
      スーパーラジオはストレートラジオより複雑な回路に見えますが、中間周波数増幅の段数と、低周波増幅回路の種類に
      よって4石〜8石ラジオの数パターンの回路に集約されていて、どのラジオも回路はほとんど同じです。
      低周波増幅回路は、昔はトランス結合型のプッシュプルアンプがほとんどでしたが、現在ではトランスの価格が高いために
      この部分をトランスを使って作ると、この部分のコストがICアンプに比べて10倍以上かかってしまうと思います。
      現在でもトランジスタ用のオーディオトランスは容易に入手できるので、本格的にレトロ感を出したい人は、トランスを
      使って作ってもいいかも知れません。

      実際に実験してみた感じは、30センチメートル程度のアンテナをつながないと何も受信できませんでしたが、
      アンテナをつなぐと、上記で実験してきたストレート系ラジオとは比較にならないほどの高性能です。
      ただし、チャンネルの選択度が高すぎるために、メーカー製のラジオのような専用の拡大ダイアルを用意しないと、
      バリコンを少し動かしただけで、放送局が変わってしまって、あまり使いやすくはありません。
      基板を触ると、触る場所によって急に感度が高くなったりしますが、これは基板の作り方によるもののようです。
  
      注意)このラジオは、IFTやOSCコイル、バリコンの調整用にオシロスコープが必要です。   


写真


回路図
LM386に付けているゲイン調整用のスイッチは、OFFにして使用します



 (7)ICラジオを作ってみる  LA1050を使用

      三端子のAMラジオIC(LA1050)を使ったAMラジオです。
      このICは、同調回路をつなげば、検波・RF増幅・AGC(自動利得制御)までしてくれるもので、ICの出力をアンプにつなげばAMスピーカ
      ラジオができ上がってしまいます。
      こんなに簡単な回路でも、私の部屋ではそれなりに使える感度です。
      私の部屋では、アンテナやアースがなくても充分実用になります。

      レトロなICですが、 秋月電子 では、現在でも似たようなAMラジオIC(UTC7642)を4個100円 ※注)H23.12現在 
      で販売しています。
      バリコンやバーアンテナは、現在でも 千石電子マルツパーツ館で購入する事が出来ます。


写真  ※回路は少しアレンジしてあります
昔のラジオ工作風にプラスチックケースに入れてみましたが、いい雰囲気です
マグネチック型のイヤホンをつないで使用します(スピーカをつないでも音は小さくしか鳴りません)


回路図  ※秋月電子のICに付属の説明書より抜粋
LA1050の出力をアンプ(LM386)に入力してスピーカを鳴らしているだけです



 (8)ICラジオを作ってみる  UTC7642を使用

      上記でも紹介した三端子のAMラジオIC(UTC7642)を使ってAMラジオを作ってみました。
      このICは、秋月電子で4個100円 ※注)H23.12現在 で購入できます。
      ケースは美術で使うベニアカンバスを使用し、木目調にするために塗装はしていません。
      同調コイルはケース内側にエナメル線を巻いて自作し、バリスターを使ってボリュームで選局するようにしています。
      私の部屋では、アンテナをつけなくても、かなり高感度で受信できます。

      出力は5cm(0.2W)の小型スピーカを鳴らしているのですが、GAINを200倍にしているのでかなりの大音量です。
      但し、このスピーカでは許容出力範囲を越えてしまうので、音量を上げるとノイズや歪みでラジオの声が聞き取れません。
      実験で12cm(20W)型のスピーカにつなぎ換えて見ると、しっかりした音になるので、スピーカはしっかりしたものを
      選ばないと、スピーカラジオには使えない感じがします。

      電源にはシリーズ型の電源器を使っているのですが、スイッチング方式のACアダプタでテストしてみると、ノイズが
      大きすぎて使用できませんでした。006P電池は容量が小さすぎて無理なようです。
      出力がやや大きいので、しっかりした電源が必要です。
      


写真
コイルの巻き数はケースの大きさにより変わるので特定はできませんが、このケースでは43回巻いています。
ケース内側の薄茶色のダンボールがコイルを巻いている手作りのボビンです。


回路図  ※秋月電子のICに付属の説明書の回路に、アンプ(LM386)を追加した程度です。
LM386のGAINを大きくするために、1−8ピンに10μFのセラミックコンデンサをつないでいますが、
充分な音量がある場合、このコンデンサを使用しないようにスイッチをつけておいたほうがいいかも知れません。



 (9)DSPラジオを作ってみる(その1)

      今なら高性能なDSPラジオ(デジタル・シグナル・プロセッサ)が1000円以下で作れます。
      このラジオはAMAZONで購入したFMラジオキットを組み立てたものですが、価格は399円(送料150円) ※R04.03.01現在 でした。
      基板の印刷の通りにはんだ付けすれば完成します。
      
      実際に動かしてみると、ラジオを置く位置によっては、A端子から天井に向けて2メートル程度の電線をアンテナとしてぶら下げないと
      受信が十分できない事がありました。
      また、局間の周波数が離れている時、自動選局で最大10秒程度かかる事がありました(選局中は無音になるので故障と勘違いする)。


写真/回路図(製造メーカーのマニュアルより抜粋)
回路図及び詳細なマニュアルは、製造メーカーによりWeb上で公開されています。
このマニュアルには、使い方や、組み立て方法(はんだ付けの方法から)まで詳しく説明されています。

(商品名)KKHMF DIY電子キット76MHz-108MHzステレオFMラジオレシーバ




 (10)DSPラジオを作ってみる(その2)

      表示器のついたDSPラジオです。
      AMAZONで購入したFMラジオ基板にスイッチやコネクタを付けただけのものですが、価格は899円 ※R04.03.01現在 でした。  
      接続図の通りに作れば動作します。
      アンテナを付けなくても、特に問題なく受信できました。


接続図(製造メーカーのマニュアルより抜粋)/写真

(商品名)Ren He 高感度 FM ステレオ DSP&PLL デジタル ラジオ モジュール




 (11)真空管ラジオを作ってみる





15.レーザーで遊ぶ

 (1)半導体レーザー(その1) LM−101−A2モジュール

      レーザー発生回路まで一体になったモジュールで、APC回路が内蔵されているので、3Vを供給するだけで使用できます。
      工業用途にも使えそうですが、小型で価格も安いので、ダイソーの100円懐中電灯に内蔵してレーザーポインターにしてみました。
      このモジュールは秋月電子で500円で購入できます。
      秋月電子では、他に似たような緑色のモジュールも販売していて、こちらの方が数倍明るく見えるようですが、
      価格は3000円程度 ※注)H24.1現在 と少々割高になります。



写真と点灯イメージ


回路図 ※注)秋月電子の説明書より抜粋
このモジュールには、フォトダイオードによるAPC回路が内蔵されていて、レーザー出力は光量調整されていますが、
電源は乾電池か充分なノイズ対策のされたシリーズ型電源器を使う必要があります。
スイッチング方式のACアダプタを使ったりすると、レーザーモジュールが壊れたり、寿命が極端に短くなる可能性があります。






 (2)半導体レーザー(その2) DL−3247−165

      秋月電子で購入した、650nm赤色可視光レーザーダイオード(DL−3247)を使ってみました。
      このレーザーダイオードは、出力が5mWと上記モジュールの5倍以上あり、レーザーポインターにするには強力すぎる感じです。
      (日本のレーザーポインターは、消費生活用製品安全法の規制で、出力が1mW未満です。)
      目に当たれば失明するかも知れません。 
      レーザーダイオードの中には、強力な光線なのに人がわかりにくい不可視光線(例えば800nmの赤外線レーザーダイオード)の
      ものも多いので、充分な注意が必要です。 CDやDVDを焼くレーザーダイオードには、このようなものが多くあります。
    
      APC回路は自分で作る必要があります。
      簡易的には、抵抗一本でレーザーダイオードを点灯する事は出来ますが、温度変化に敏感なので、強い光り方に光量調整を
      し続ける事は困難です。
      APC回路を使用しないと、最大定格を越えないように光量を落とした、単なる赤色LEDのような光らせ方になってしまいます。
      
      秋月電子の説明書には、レーザーヘッダーを改造した製作事例が紹介されていますが、このレーザーダイオードは、
      事例のものとは極性レイアウトが異なるため、事例の回路では動作しません。
      事例は、過去に販売されていたレーザーダイオードのもののようです。


写真(表面/裏面/レンズを取り付けたイメージ)
レンズは、レーザーヘッダーのものを、穴径4φの金属スペーサーと熱収縮チューブで取り付けると、多少の放熱も出来ますし、
接着も加工も不要で10分もあれば完成します。(実験では、数十メートル離れても、強力で安定したピンポイントの光線になります)。
実験なので省略していますが、このレーザーダイオードは放熱が必要です。



レンズの取り付け例 (参考)
レンズユニットとレーザーダイオードの間に、焦点距離の合う長さの金属スペーサーを挟んで、
全体に熱収縮チューブを被せて固定しています。
金属スペーサーの太さがレンズユニットと異なるので、図のように、スペーサーに熱収縮チューブを被せて
筒体の太さは同じに調整しています。



点灯イメージ(基板の点灯イメージ/レンズを着けて10メートル程離れた壁に照射したイメージ)
カメラの露出の問題で白い光に見えますが、実際の光は赤色です。
かなり強い光り方をします。


回路図 ※注)三洋電機のデータシートよりAPC回路を抜粋
使用しているオペアンプ(358Nタイプ)は、安価な汎用オペアンプで、秋月電子で5個100円で購入できます。※H24.1現在
2Vツエナーダイオードは、1S1588*3を順方向接続して代用しています。また、トランジスタは、手持ちの2SD553を使用しています。
最初に電源をつなぐ時は、5KΩのVRをGND側にし、1KΩのVRの値を最大にしてから電源を投入し、5KΩのVRから調整しないと
レーザーダイオードが壊れます。 調整はDL−3247の場合、データシートより、Im:0.2mAの時の電圧V1に、5KΩのVRを
まわしてV2の電圧を合わせるだけです。調整方法は、データシートに記述されています。



このレーザーダイオードは、秋月電子の説明書の事例には使用できません。
DL−3247は、説明書の製作事例で紹介されているレーザーダイオードとはピンコネクションが異なっています。




 (3)工業用レーザー発生装置



16.電子工作

 (1)電子サイコロ

      こういうLEDのコントロールは、PICとLEDがあれば、あとはプログラムで多機能なものが作れますが、※ 「PIC奮闘記」を参照
      昭和の電子工作では、発振回路と、カウンターIC、デコーダIC等を組み合わせて作るのが普通でした。


写真 



        ただいま準備中!!!!







 (2−A)タッチスイッチ(その1) トランジスタ式

      タッチスイッチと言うと、スマホやタブレットのようなタッチパネルが一般的ですし、
      タッチパネルは、例えばCSMを内蔵したPICを使えば、ワンチップで作れますが、
      昔はこんなものを作って遊んだりもしていました。
      サンプルは、タッチ端子を指で触るとLEDが点灯するもので、電源ハム(ノイズ)を利用したものです。
      実験では、電源がスイッチング方式のACアダプタの時は、たいていのアダプタで動作しましたが、
      乾電池やバッテリー、その他ノイズの少ない高性能な電源器では、動作しませんでした。


写真/回路図 
回路図中の黄色の部分は、オシロスコープで出力波形を確認するために追加しているもので、
タッチスイッチとしては不要です。
通常はSW1を「a」の位置にして、LEDをつないで使用します。


出力波形イメージ
ノイズを高インピダンスで受けているので、50Hzになっています







 (2−B)タッチスイッチ(その2) オペアンプ式(1)

      上記、トランジスタで作ったタッチスイッチと同じ機能のものをオペアンプで作ったものです。
      こちらの方が、入力インピダンスが高いので、高性能なものが作れます。
      
      サンプルは、上記同様、タッチ端子を指で触るとLEDが点灯するものです。
      実験では電源がスイッチング方式のACアダプタの他、ノイズの少ないシリーズ型電源器でも動作
      していましたが、電源に乾電池やバッテリーを使うと動作しませんでした。


タッチスイッチアダプタ/LEDをつないだイメージ/回路図
基板裏側についている表面実装ダイオードは、間違えて電源を逆につないでも回路を壊さない
ようにつけているものなので、回路図からは省略しています。


出力波形イメージ
LEDの代わりにオシロスコープを接続して測定
電源に、秋月電子のスイッチング式5VACアダプタを使用した時







 (2−C)タッチスイッチ(その3) オペアンプ式(2)

      上記、オペアンプ式タッチスイッチにタイマー機能を追加したものです。
      電源を入れるとコンデンサにチャージが始まり、LEDが数10分間程度点灯し、徐々に暗くなって
      やがて消灯します。
      この状態がスタンバイ状態です。
      
      スタンバイ状態でタッチ端子を指で触ると、触った時間の長さに比例してLEDが明るく点灯してゆき、
      指を離すと暗くなって、やがて消灯します。
      点灯時間の増減は、2200μFの電解コンデンサを増減する事で、容易に調整できます。
      実験してみた感じでは、用途にもよりますが、2200μFでは大きすぎる(時間が長すぎる)感じです。
      
      但し、LEDは、ごく微小の電流でもかすかに点灯するので、実験では、LEDは時間がたって徐々に
      暗くはなっても完全には消灯しないで、ごくかすかに点灯したままの状態になっていました。
      実際に使えるものにするなら、これではスイッチとしては面白くないので、回路を若干修正して、LED
      ではなく、リレーをドライブするようにしたほうがいいかも知れません。


タイマースイッチアダプタ/上記基板にアダプタをつないだイメージ/回路図







 (2−D)タッチスイッチ(その4) CMOS−IC式

      上記、オペアンプで作ったタッチスイッチ(タイマー機能付き)と似た機能のものをCMOS−ICで
      作ってみました。
      電源を入れるとコンデンサにチャージが始まり、LEDが数10秒程度点灯し、やがて消灯します。
      この状態がスタンバイ状態です。
      
      スタンバイ状態でタッチ端子を指で触ると、触った時間の長さに比例してLEDが点灯し、指を離すと、
      やがて消灯します。
      点灯時間の増減は、2200μFの電解コンデンサを増減する事で、容易に調整できます。
      なお、このCMOS−IC式は電圧制御なので、上記のオペアンプ式と比較した場合、同容量のコン
      デンサを使うと点灯時間は上記のオペアンプ式の数十分の一になります。
      
      4000シリーズは、消費電力が極端に少なく、スタンバイ時の消費電流は数μAと、ほとんど無視
      できるような値でした。
      また、デジタルICなので、上記のオペアンプ式のようなLEDがかすかに点灯したままの状態になる
      事もなく、こちらの方が使いやすい感じです。


写真/回路図







 (2−E)タッチスイッチ(その5) 専用IC(TTP223)式

      タッチセンサーは専用ICを使ったほうが安価で高性能なものが作れます。
      このサンプルは、AMAZONで10個300円で購入したものですが、基板のTOUCH部分に指を近づけると
      確実にONになっていました。


写真/回路図(説明書より抜粋)







 (3)バッテリーチェッカー(5V用)

      バッテリーチェッカーというと、マイコンと簡単なプログラムを使えば、精度が高く多機能なものが、
      趣味の工作でも300円程度で簡単に作れますし、 そういう事例は、 「PIC奮闘記のページ」でも
      取り上げているのですが、昔はツエナーダイオードを使ったものが見られました。
      マイコン式に比べて地味ですが、電源がいらないので、回路が簡単です。
      このサンプルは、ツエナーダイオードに4Vのものを使っているので、4VでLEDがかすかに点灯を
      開始し、4.4V以上でLEDが完全に点灯します。
      秋月電子では、いろいろな電圧のツエナーダイオードを数十円で販売しているので、電圧は容易に
      変更できます。
      ツエナーダイオードの代わりに、TL431のようなものを使えば、精度はより高くなりますが、途中に
      トランジスタの電圧が誤差として入るので、精度はあまり変わらないと思います。
      


写真/回路図







 (4)バッテリーチェッカー(12Vバッテリー用) コンパレータ:LM339

      コンパレータを使って、12Vのバッテリーチェッカーを作ってみました。
      設定電圧より高い時、LEDが点灯します。
      LEDが点灯する電圧はVRを廻す事で、9.2〜13.8V程度まで変更できます。
      設定電圧を越えた瞬間、LEDが点灯するので、上記トランジスタ式に比べて、それなりに使える感じです。
       「PIC奮闘記のページ」 で紹介している高精度で無調整で多機能でワンチップで作れるマイコン式に比べれば
      見劣りはしますが、プログラムの開発が不要で5V電源がいらないというメリットはあります。
      なお、このサンプルは電圧が1.5〜3Vの測定をした時、誤差動(LEDが薄く点灯する)します。
      12Vバッテリーがこのような電圧になる事は、通常ないので、実用上の問題はないとは思いますが。
      使用したコンパレータ(LM339N)は、秋月電子で1個50円(H26.12現在)で購入できるものです。
      


写真/回路図
未使用のコンパレータの入力端子は、全てGNDにつなぐ必要があります。







 (5)過電圧チェッカー(5V用) SCR(サイリスタ)式

      一瞬の過電圧や、スパイクノイズに反応して、警告ランプ(LED)を点灯するものです。
      正常な電圧では点灯しないように、設定電圧を6.8Vにしています。
      LEDではなく、リレー回路をつないで、過電圧ブレーカにしてもいいかも知れません。
      この回路は、待機している時の消費電流は1μA未満(通常のテスターでは測定できない程の低消費電力)なので、
      電池駆動の回路にも使用できます。
      最近は電力制御用途以外の小型のサイリスタをあまり見かけませんが、その特性からいろいろ応用範囲の広い便利な
      半導体だと思います。
      


写真/P4Mのピン配置図/回路図







 (6)過電圧ブレーカ(5V用) SCR(サイリスタ)式

      上記、「過電圧チェッカー(5V用)」にMOS−FETをつないでブレーカにしたものです。
      6.8V以上の一瞬の過電圧や、スパイクノイズに反応して、出力を遮断します。
      正常に出力されている時に緑色LED、出力が遮断されている時に赤色が点灯します。
      MOS−FETは、単なるスイッチとして使用していて、高速スイッチングさせているわけではないので
      周辺回路は簡略化しています。
      


写真/回路図







 (7)ワンチップ録音・再生IC(ISD1420)

      秋月電子(八潮店)のジャンクで、こんなICが100円で売っていたので、組み立ててみました。
      最長20秒までの音声を、録音、再生できます。
      録音ボタンを押している間録音され、再生ボタンを押すと、この音声が再生されます。
      


写真1
 


写真2
手持ちに28ピンソケットがなかったので、40ピンソケットを切断して使っています。
 


回路図(データシートそのままです)








17.レトロマイコン

 (1)AKI−80(Z80)

      昭和のレトロマイコン AKI−80(Z80)でBASICが動作するROM(AKI−80(Z80)モニターROM)が、
      令和4年10月現在で、秋月電子で500円で販売されているので使ってみました。 
       ※秋月電子の商品名:「AKI−80(Z80)モニターROM」、「AKI−80ゴールドボード」、USBシリアル変換器を購入しても、
      昔のレトロパソコンの雰囲気を、令和の時代に2000円程度という低価格で実現できます。
     
      この記事は、  「(別室)GNSSのページ(Z−80のコーナー)」にあります。










第二章 レトロの電子化学工作


このページは、 「(別室)レトロの電子化学工作のページ」に引っ越しました






PICのページへ戻る
ボタンを押すとPICのページへ飛びます

メニューに戻る
PIC以外のMPUの事例は、こちらで紹介しています
現時点では「AVR」。「H8」,「SH2」,「R8C」,「RL78」,「ARM」,「STM8S」,「MSP430」,「CPLD」等
のMPUページや、それ以外のページがあります。
ボタンを押すとメニューのページへ飛びます

休憩のページに飛ぶ

ボタンを押すと、休憩のページに飛びます(リンク先は、時々変えるようにしています)。