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2011年4月

2011年4月12日 (火)

TBSラジオがいつのまにかモノラル放送になってた

 久々にラジオネタですが、ものすごく乗り遅れた感満載ですが、
TBSラジオが1月末をもってステレオ放送を終了し、モノラルに戻った
そうな。確かに今はモノラルになっているし。
 だいたい、いつも文化放送に合わせているので気づかなかった。
文化放送とニッポン放送はいまのところまだステレオ放送。

 もうステレオ対応ラジオも殆ど売られておらず、製造に必要な
専用ICもとうに生産終了、おまけに放送に必要なステレオエキサイ
ターも、もうなく、現在のが壊れても部品すら調達が難しいらしい。

 今も通勤と家はステレオで聴いてますが、音はいいんだけどな。
ちゃんと音に広がりもあるし。結局全国展開できなかったのが原因で
しょうね。特に地方は親局も小規模の上に中継局が多数あり、地方
局程真面目にやろうとすると投資額が大きくなるのでは普及しなく
てもしょうがなかった気がします。
全国的に聞けないので、受信機の対応もなくなり、そのまま先細り。
 またAMステレオは、放送波中継の多いFMと違い、送信機1台ごと
に高価で調整も難しいステレオエキサイターが1台必要になるんで
局数が多いほど大変なことに。かといって親局だけの対応では
たいした範囲聞けないので大々的にアピールもできない。

 大都市では大出力局だけ対応すれば相当な範囲で聞けるので
対応のしようもありましたが。

 もう機器更新できないので、残りの局もそのうち終了でしょう。
最後の局はどこになるのかな。

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2011年4月10日 (日)

乾電池1個で使える白色LEDランプの製作 #2

 前回のLEDライトの回路を改良してケースに入れて製作しました。
 トランジスタをもう一個追加しています。この目的はLEDの電流を
監視する代わりに、入力電圧を監視して、電圧が高いときにLEDの
電流を減らすようにしています。これにより全体でみると、電池一個
の電圧範囲で電圧の高い電池でも電流があまり増えないように調
整することができます。一方で電圧が低いときは補正動作しません。
 この回路は電流検出も不要なので効率の悪化もありません。

Led4

 D1とD2は必ず小信号用のショットキーバリアダイオード(SBD)を使
います。このダイオードはVFが小さいのが特徴のひとつでこの特性を
利用します。品種はなんでもいいです。
D2はQ2が逆トランジスタ動作するのを防止します。
 入力電圧が高いとき、Q2がQ1のベース電流の一部を引き抜いて、
Q1のベース電流を減少させます。これにより、LEDの電流がより制限
されます。R3を調整して1.2~1.65Vの範囲で電流変化が少なくなる
ように調整します。R2はこれが無いと制御の感度が高くなるので
直流帰還でQ2の利得を下げる働きをします。
 尚シミュレーション結果では、簡単な回路の分、トランジスタの特性
影響を受けやすいようです。LED電流をみながらR1~R3は調整が
必要な場合があると思います。Q1のエミッタ抵抗はとってしまいました
が、あったほうがいい場合もあるかもしれません。

以上をユニバーサル基板で作成。
今回はトロイダルコアを(千石で売ってたT37の標準材?だったか)
入手して自作。0.28mmのUEW線をツイストペアにして11Tsで巻いてます。
これでインダクタンスは34uH程になりました。
これも真面目に設計すると、磁束密度の確認が必要なのですが、
回路側で勝手に電流制限がかかるので飽和してもあまり問題なく光
ります。

 トランスはコアから巻線します。まず2本平行線にしてよじりまず。
そのあと写真のように巻きつけます。回路図のDOTは巻き始めを
あらわしています。皮膜はウレタン線であればはんだで融けます。
最後に2つある巻線の巻き始めと巻き終わりをよじって繋げば完成です。
ワイヤーにマジックで印をつけておくと分かりやすいです。

Led8

アレンジで小型のSMD部品を使っているので基板も小さくできました。


Led5

タカチのケースに組み込みました。
手のひらに収まる大きさで使いやすいです。
リモコンのおまけのマンガン乾電池(アルカリでない)でも半日
たっても点いています。かなり長時間光ります。

Led7

 白色LEDに高輝度タイプを使うとかなり明るく光ります。
うちのアパート、節電で夜9時くらいまで外の照明がつかない
ので、夜帰宅したときの郵便受けの確認や鍵穴の確認に
重宝しています。

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2011年4月 9日 (土)

乾電池1個で使える白色LEDランプの製作 #1

 前に更新してからずいぶん経ってしましましたが、その間に大震災に原発事故
と色々ありすぎました。私のまわりでも、大学の友人が持病の悪化で亡くなり、
急遽新潟に戻って葬儀に参列したりもしました。
 なんというか、社会的に色々な面で変革の時期なのかもしれません。少なくとも
原子力の利用はこれから縮小されていくでしょう。津波でことごとく被害を受けた
東北地方から関東にかけても、復興への道のりは長そうです。残念なのは、
本来ならニュースのトップに来るであろう被災地の状況が原発と放射能の拡散
の話題で2番目以降に追いやられてている現状でしょうか。

 さて、原発と東北地方の火力発電所の被災で東北・首都圏の電力が逼迫し
ていて、計画停電等で停電する機会が増えています。そこで白色LEDランプ、
それも電池一個で使いきれるものを作成してみました。この回路自体は以前
ブログに書いた(ここ)ことがあるのですが、改良版にしてケースに組み込みま
した。

 基本回路は、ネットのベージで見かけたものです。

Led1_2 


 以下この回路の動作について説明します。まず電源投入で
N1,R1を介してベース電流が流れトランジスタのCE間が飽和しONとなります。
するとN2に電流が流れ、インダクタンスにより0から序々に増えていきます。
 一方ベース電流は抵抗R1により制限されており、増えたコレクタ電流に対
してベース電流が不足すると、トランジスタは飽和領域から不飽和領域に移
行してコレクタ電圧Vceが上昇します。
 この時、インダクタは電流連続性を維持するためコレクタ側に流れない分の
電流をLED側に押し出します。この時電圧が入力電圧よりも上昇し、いわゆる
「昇圧動作」になります。また同時にN1には逆方向の電圧が発生し、一気に
ベース電圧を下げトランジスタは急速にOFFになります。
 この状態はインダクタからの電流が0になるまで続きます。インダクタ電流
がなくなると、N1の電圧もなくなり、再び初期の状態に戻り、N1,R1を介してベ
ース電流が流れトランジスタは再びONになります。
 このモードを永遠に繰り返すことは、いわゆる「発振」している状態となります。

下図にシミュレーション波形を掲載します。
下からベース電圧、LED電流、N2電流、コレクタ電圧です。

Led2_2

 前回ブロッキング発振と書いてしまいましたが、この状態をホントに「ブロッ
キング発振」というのかいまいちよくわかりません。低電圧動作のためR1
と直列に入れるブロックコンデンサを省略しているのです。よってトランジス
タのhfe特性ばらつきの影響を受けやすくなりますが、まあ自作する分には
問題ないでしょう。

 周波数は電源電圧・ベース抵抗・インダクタンス値・トランジスタの電流増
幅率・LEDのVF電圧に依存することはわかります。
 また、発振原理から考えると、トランジスタのVbe(0.65V)以上あれば発振
すると考えられ、電池をほぼ使い切るまで光り続けると思われます。1.5V電
池一個で動作させるには最適な回路だと思います。

 LEDは直流点灯させたい場合は、ダイオードとコンデンサで整流すれば
いいのですが、今回は効率が悪くなので使いません。(整流している作成例
もあります。)このためLEDは高速で点滅することになりますが、100kHz程度
なのでわかりません。ピーク電流が増えるのでLEDの寿命への影響もあるか
もしれませんがまあ実用的には問題ないはず。昨今LED電球のちらつきに
ついての議論がありますが、あれは商用周波数の2倍(100 or 120Hz)が
問題なのであり、今回はその約1000倍の周波数のため全くわかりません。
(照明用でもないし)

Led3
作成例 写真のトランスはその辺のクランプフィルタのコアを使ったので
でかい。ツイストペア線で8回ほど巻いている。

○この回路の問題点

 LEDは本来定電流で動作させるものですが、本回路は簡単すぎて電源
電圧にかなり依存します。このため、電圧が高い新品の電池だと電流が
やや多く流れすぎるはずです。ただ、まあ実験レベルでは十分なんで、
普通の機器では使えなくなったやや消耗した電池で使うとか、電圧の低い
ニッケル水素電池をを使うとかで対応は可能です。(かなり低電圧でも動
作するので、他の機器で使えない電池でも明るく光ります。)
 尚気休め程度ですが、保護対策でエミッタに抵抗を入れています。
値はもう少し大きくてもいいかもしれません。

 解決手法はLEDの電流を検出して制御する方法があり、簡易的に簡単
にできそうですが、検出するのに検出抵抗を使うので効率が落ちてしまい
ます。このため別な簡単な方法を考え導入することにしました。
これにより新品電池でも安心して使えるはずです。

 この改良した回路での製作は次回に続きます。

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