Umblera Radio ・ 高感度高出力・傘ラジオ 1

大きいアンテナを使って高感度高出力鉱石ラジオの実験です。

ゴルフの傘、直径は120cm

この手のラジオを成功させるには大きなアンテナを使うことにつきると思います。
普通のロングワイヤアンテナやダイポールアンテナが目に浮かびます。
それとて、アマチュア無線用のアンテナの代用が殆どでBCバンドでは短縮されたアンテナです。
NHK東京第１放送のアンテナは１/４波長でも約１２６ｍです。風船で細いデンをつり上げたら出来るかも知れませんがチョット無理。


現実的なのはループアンテナに落ち着きます。




　大きいループアンテナを使ったラジオは
『鉱石ラジオで遊ぼう』を参照下さい。
http://park15.wakwak.com/~ja1cvf/sp/kouseki-asobou/kouseki-asobou.html
＊参照ページは必ずご一読下さい。新たな説明や回路を省略しています。

ベランダやカメラの3脚に固定します
ゴムで縛るのが簡単です。

もっと大きなループアンテナを作る・最初の事例は構造が軟弱で不安定でした。大きすぎるため方向を定めるのも困難がありました。
これは実験当日の天候不良も影響し満足な実験が出来ず　失敗　でした。失敗の原因はもう一つ、大きすぎることです。




『携帯式鉱石ラジオ』
http://park15.wakwak.com/~ja1cvf/diy/keitai-radio/keitai-radio.html
これは安定性も良く高感度で大成功です。
さらなる高感度化の希望がわいたのはこのラジオの結果でしょう。


携帯式鉱石ラジオは約６０ｃｍの木枠を作りコイルが安定に動作するように工夫しています。大きなループアンテナは浮遊容量が多くなるためインダクタンスの計算が厄介です。
コイルの線が不用意に動くことは出来る限り避けるべきです。

コイル（アンテナ線）は内側に

丈夫な木枠のお陰で安定性が良くＱが高いコイルが出来たと思われます。同調がシャープで、Qの高さを実感します。


今回はアンテナの筐体に傘を使ってみました。
このアイディアは
『日用品で作ろう傘ラジオ』の引用です。
http://www.kasaradio.com/
このラジオは東京高専の小池、阿津、研究室で低学年の専門導入や中学生、小学生の興味喚起のため活動によるモノです。
傘を筐体にすることにより簡単にループアンテナを作ることができます。傘をたためば小さくなりますので持ち運びも可能です。
気になる点として金属製の骨がコイルにどのような影響を与えるか？と云う疑問です。

コイルを固定するための工夫

傘の骨はコイルと直交し一番影響の少ない結合です。
実際には問題ないと云われていますが詳細の考察はしていません。　
取り敢ず作ってみましょう。
*さいきん、骨がプラスティックのもの、木や竹のモノがあることを知りました。それなりに高価です。
私が使用したものはゴルフの傘・直径約１２０cmです。
コイルの作り方はいろいろな方法が考えられます。東京高専の記事など参考に工夫してみましょう。




私はユニバーサルブッシュと呼ばれるプラスティックのゲジゲジを利用しています。
これを骨に嵌め溝に線を通します。固定は紐やインシュロックを使用します。

たっpにはラグ板を付け
接触不良を避けます

コイルの巻き線一回ごとにタップを出しラグ板などを付け、安定にクリップなどが使えるようにしておきます。
傘布は外さず内側にコイルを巻くことで、傘をたたんだ場合とても収まりが良くなります。
骨と骨の中間部分にもヒモをｐ使ったセパレータもどきを付けています。
写真ではよく見えませんが緩く結ぶのが肝要です。


今回のコイルはビニール撚り線１２回です。インダクタンスは実測していませんが３００μH程度と推定します。

クリップコードでコイルと接続

ラジオ受信部は『コイル脱着式鉱石ラジオ』
http://park15.wakwak.com/~ja1cvf/diy/radio-base/radio-base.html
を使用します。
このラジオはいろいろなコイルの性能を比較するために標準的な受信機として作ったものです。




鉱石ラジオは回路が単純なためどこかを変更するとあちこちに影響が出ます。それでは比較することが難しくなるのでブロックごとに分けておきます。

150μA程の検波電流を確認

 検波電流は150μA程流れています。

ダイオードはショットキバリヤ　1s199　です。
LEDが光ることでエネルギを電力として取り出す可能性が見えてきました。これはまだ終わりではありません。

検波器をLEDに代えると
光ります（高輝度タイプ）

※鉱石ラジオとゲルマ（ニューム）ラジオ基本的に全く同じです。検波器に方鉛鉱などの自然鉱石を使ったモノが鉱石ラジオ、ゲルマニュームを使ったモノがゲルマ（ニューム）ラジオと分けてる場合もありますが検波器（ダイオード）の種類は色々でFETやトランジスタを検波器に使ってる例もあります。細かく分ける意味がないと思い最近は　『鉱石ラジオ』　の表記を使っています。こだわる理由はありません。


※このような高出力の鉱石ラジオ実験は放送局の近くでないとうまく行かないことが多いです。
たまに、『鉱石ラジオを作ったけど聞こえない』　と云うmailなど頂くことがあります。チャント出来上がっているのですが受信地の電波が弱く受信できないこともあります。
鉱石ラジオの実験には放送局からの電波が確実に届いている必要があります。
私の携帯式ラジオは自分で聞こえる場所を探す、どんな所が電波が強いのか、それが解り出すと面白いモノになります。
どこでもLEDが光るエネルギを得られる訳ではありません

時計の照明

壁掛け時計ですが深夜には真っ暗で見えません。
最近は夜中に光る時計もあるようですが私の家のは旧式・真っ暗で見えません。
カミさんは新しい時計が欲しいようです。

買いに行く前にジャンク箱の中から掻集めで『時計の照明』を作ってみました。
電源は携帯の充電器。
トランジスタは2sc***適当に使ったのでなんだか解りません。
*写真を見たら2sc1345でした。
CDSも色々規格はあるのでしょうが解りません室内の明るさで10kΩくらいでした。
LEDは高輝度タイプ、オレンジです。ビームの狭いLEDですがそれでも広いので黒いチューブを被せ光の広がりを抑制し70ｃｍほどの距離から投光しています。
電源側の抵抗100ΩはLEDの最大電流を押さえるためです。
投光時の電流は１５mA程度、部屋が暗いと多くなります。
待機時は１０μA以下と思いますが１次側ACラインの電流は如何に？

CDSに直列の可変抵抗は室内の照明が付いているときはLEDが光らないようにSETします。
ケースも手持ち品ですが綺麗にまとめないと嫌われます。この程度なら我慢してもらえそうです。
最後の写真・右上の角に照明ユニットが付けてあります。
左下の丸い時計にLEDで照射。
コレで夜間、部屋の電気を消しても時計は見えます。

夜はこんな感じです。
（カーテンを閉めての偽装夜間撮影です）

OMRON HJ005 の改造 その顛末

結論から云いますとHJ-005のパルスカウンタとしてのスピードアップは失敗です。
どうやらチャタリング防止回路は100均のD社のような単純な回路ではなさそうです。基板上には10個のコンデンサが載るシルク印刷がされています。その中には実装されてないモノもあります。
c1，c2，はXtalの負荷容量で発信周波数の調整用です。心臓部は基板上にモールドされたICで回路解析は困難です。
ターゲットにしたc3は多少スピードアップしたように思ったのですが空振りのようです。
実装されたコンデンサは104（0.1μF)でしたが付けたり外したりして動作確認しましたが15Hzが最高、1分間のカウント数は900CPMでした。
実はそのコンデンサは実験中にピンセットではじかれ行方不明です。代用品を付けて本日の実験終了です。
Xtalが使われていることから多機能のCPU制御と理解するべきでしょう。


最高カウントが900CPMというのはGM管によっては充分な早さですが高感度な検知器では足を引っ張るかも知れません。
ガイガカウンタの実験はもう少し進めて見ます。

OMRON HJ005 の改造

 文字が大きくて気に入ってる歩数計　OMRON　HJ005　ですがチャタリング防止回路が効いて早い周期のパルスを受け付けません。
この応答性を改造してみました。
もちろん歩数計としては充分な機能を持っています。とくに余計な機能がないのでパルスカウンタとして使うには最高です。改造した場合当然のことですが最悪壊れて使い物になりません。
ケースの色は２色有るようです。
どちらでもお好きなモノを選べばよいのですがケースが半透明の白っぽい方を改造しました。
これにはそれなりの理由があります。
中身が何となく見えますからハメアイの爪の位置が解るのです。
爪の位置をねらって小さいドライバなどでこじ開けます。
ケース脇にある小さな黒いネジバッテリ交換用のネジを外すのを忘れないように。
一番勇気が要るところです。
ケースの材質も良く適当に弾力があり簡単に開きます。
さすが有名メーカ製?
ケースの蝶番部、軸の脇をニッパなどで切り取ります。この軸は外せるようになっているのですがジグが無ければ無理。どうせ元には戻せません。切り取るのが簡単です。基板面には歩数計測の振動バーが付いてます。これとまとわりつくように細い針金(バネと感度調整レバー)が出てきますがこれらは不要です。
文字盤側に蝶番の片割れが出っ張ってきます。これは丁寧に折り傷を付け切り取ります。

 直ぐ下にコンデンサとXtal(水晶)が迫っています。ご用心！
クロック用のXtalと思います。
振動バーを取り去り、軸受けとなっていたプラスティックのベースを基板と同じ高さに切ります。
基板固定は小さなビス６本です。其れを外せば基板が外れます。
バッテリホルダが接着されてます静かにはがしましょう。
逆さまにすると液晶が落下する可能性があります。ご注意！
液晶と基板は導電ゴムで繋がっています。
これは単に圧着してあるだけですが指で触ったりゴミを付けたりすると正しく表示されなくなることがあります。
この部分は何かオイルのようなモノが塗ってあるようですが確信がありません。
アルコールなどで掃除するくらいでお勧めできる修理方法は？？？です。

画面をクリックすれば
拡大して確認できます。

正しく動いてるときは手を触れないことです。


まず外部取り出しは
電源‥バッテリホルダの近くから、リセットSW‥ｊｐ１，ｊｐ２，辺りから、カウントSW‥ガラスのリードSWの両端から、細いリード線(６本)で引き出します。
これでHJ005はパルスカウンタとして使うことが可能です。
早い周期に対応するためにはリードSWの直ぐわきC3を外すか小さいものに代えます。C3は104(0.1μF)が付いているようです。
102程度あるいは取り去ればかなり早くなるでしょう。
小さいチップコンです。

 周波数応答性や感度が気になる方はカウントSWの所にオーディオオシレータなどを繋ぎ確認するのも良いでしょう。


あまりにも簡単にOKしてしまったのですがやはり気になります。
オシレータを繋いでやってみました。やはりです！
10秒間計測で150カウント＝900CPM。（15Hz入力で計測）周波数を上げてもこれ以上は上がりません。これ以上の表示をねらうなら他のコンデンサを同じように試さなければなりません。
チップコンデンサの交換は虫眼鏡のお出ましでやっとの作業、気が重いです。
深追いは怪我の元、適当なtころでOKを出したいのですが。


取り出した信号線について電源の極性や信号とグランド(アース)との関係をよく調べましょう。

ここでは電源２本、リセット２本、カウント２本、合計６本を引き出していますが　jp1,リードSWのr2側は電源の＋側と共通のようです。
テスタなどで導通や極性を調べるとき、テスタに流れる電流にも注意しましょう。特にアナログテスタは電流が多いので正しく計れない、あるいは歩数計を壊すこともあります。
このような微少電力で動く電子機器は要注意です。




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