エコラジオの製作 氏名 1. 研究概要 省エネで電池を使わずにどこでも聞けるよ 浮森 一樹 大森 悠斗 川本 浩輝 村田 晃啓 直した。アンテナには 5ｍ程度のリード線を 使ったが，これでも聞くことができなかった。 うなラジオを製作するためにラジオの仕組み このアンテナで受信した電波の力だけでは を理解し，複数の種類のラジオを製作するこ 聞くことができないと思い，いろいろなアン とで，自分たちのオリジナルのラジオを製作 テナで試してみることにした。アンテナの取 する。 り換えを簡単にするために，アルミのシャー シを使い，部品をしっかり固定した。 2. 研究の具体的内容 アンテナを取り付ける部分にはアルミを L 字 (1) ゲルマニウムラジオ に加工したものに端子を取り付けることで， 乾電池を使わずに AM 放送を聞くことがで きるラジオである(図 1)。 ゲルマニウラジオで放送を聞くためにはア 簡単にアンテナを取り換えられるようにした (写真 4)。 最初のアンテナとして，電灯線アンテナ(写 ンテナコイルとバリコンからなる「同調回路」 真 1)を作った。これは，コンセントプラグの を目的の放送局の周波数に合わせて，受信し 中にコンデンサを取り付け，コンセントに挿 た電波をゲルマニウムダイオードで「検波」 して使うものである。このアンテナでは，実 し，音声信号を取り出す。この音声信号をク 習室では聞くことができなかったが，メンバ リスタルイヤホンで聞く。 ーの自宅のコンセントで使った結果，十分な 一番の特徴は電波のエネルギーだけで聞く 音量で聞くことができた。 ことができることであるが，感度は非常に悪 い。 図１ ゲルマニウムラジオの回路図 写真 1 電灯線アンテナ 最初に製作したものは，ポリバリコンとア ンテナコイル，ゲルマニウムダイオードだけ 次に，ループアンテナ(写真 2)を作った。こ を使ったものを製作したが，放送を聞くこと れは導線を環状のコイルにしたアンテナであ ができなかった。そのため，この同調回路が， る。このループアンテナは AM ラジオの波長 聞こえない原因ではないのかと考え，エアバ (180m～560m)に比べ てサイズが小さいにも リコンと空心コイルを使った同調回路に作り 関わらず，それなりの効率があるという特徴 がある。導線の巻き数や太さなど などに気を付け て作らなければならないのだが て作らなければならないのだが，この点を間 違えていたらしく，このアンテナで放送 このアンテナで放送を聞 くことはできなかった。 写真４ 製作 したゲルマニウムラジオ 【使用した部品】 写 真２ ループアンテナ 最後にロングワイヤーアンテナ 最後にロングワイヤーアンテナ(写真 3)を 空心コイル ×1 ゲルマニウムダイオード ×1 エアバリコン ×1 クリスタルイヤホン ×1 コンセントプラグ ×1 作った。これは文字通り長い導線を張ったア 文字通り長い導線を張ったア ンテナである。一般的にアンテナは長ければ 一般的にアンテナは長ければ 長いほど良いので，実際に岡工の情報技術科 岡工の情報技術科 (2) 一石トランジスタラジオ トランジスタを使用することで トランジスタを使用することで，ゲルマニ 棟と化学工学科棟の 3 階間(約 20ｍ程度)にア 20 ウムラジオより感度を高めたラジオである ラジオより感度を高めたラジオである ンテナを張ってみた。このアンテナが 張ってみた。このアンテナが，今ま (図 2)。このラジオは，アンテナで受信した アンテナで受信した電 でに作ったアンテナの中で一番快適に聞くこ 番快適に聞くこ 波を，同調回路で選曲し 同調回路で選曲し，トランジスタによ とができた。 って検波･増幅し，クリスタルイヤホンを鳴ら す構成のラジオである。 写真３ ロングワイヤーアンテナ いろいろなアンテナを作ってきて分かった ことは，ゲルマニウムラジオでは ゲルマニウムラジオでは大きなアン 図2 一石トランジスタラジオ の 回路図 テナを必要とするため，実用的ではないとい 実用的ではないとい 製作には，バリコンとして バリコンとしてポリバリコン， うことである。また，アンテナが長ければ長 アンテナが長ければ長 トランジスタとして 2SC1815，アンテナとし 2SC1815 いほど感度が良くなることも実感することが 実感することが てロッドアンテナを使い 使い，ラグ板に配線した。 できた。 また，増幅させるために電源が必要になるが， 増幅させるために電源が必要になるが 今回はエコラジオとして太陽電池を使用した。 ゲルマニウムダイオードで検波され ゲルマニウムダイオードで検波され，低周波 ラジオ全体を加工のしやすいタッパーに ラジオ全体を加工のしやすいタッパーに組込 信 号 (音 声 信 号 )と な る 。 こ の 低 周 波 信 号 を 再 んだ(写真５)。 度，トランジスタのベースへ入力され増幅さ トランジスタのベースへ入力され増幅さ このラジオでも実習室内では聞くことがで では聞くことがで きなかったが，情報技術科棟 3 階の廊下では せ，クリスタルイヤホンを鳴らせる構成のラ クリスタルイヤホンを鳴らせる構成のラ ジオである。 よく聞くことができた。２階， ，１階と降りて いくごとに聞こえにくくなり，屋根などの障 ，屋根などの障 害物があるところでは聞こえにくいというこ とが分かった。ゲルマニウムラジオより短い ゲルマニウムラジオより短い アンテナでも感度は良いが，室内で聞くこと 室内で聞くこと ができないため，実用性はやや やや低めのラジオ である。また，電波が飛んでき 電波が飛んできている方向に アンテナコイルの向きを合わせないと聞こえ にくいことも分かった。 図 3 一石レフレックスラジオの 一石レフレックスラジオ の 回路図 このラジオにもポリバリコン このラジオにもポリバリコン，2SC1815 の トランジスタ，太陽電池を使用し 太陽電池を使用した。先の一 石トランジスタラジオでは，製作中 では，製作中にアンテ ナコイルの取り付けが安定しておらず が安定しておらず，タッ パーの中で動き回って壊れかけ パーの中で動き回って壊れかけたので，今回 はプリント基板を作成し 作成し，アンテナコイルを プリント基板に固定できるようにした。 固定できるようにした。プリ 写真 ５ 製作 した一石トランジスタラジオ 【使用した部品】 トランジスタ(2SC1815GR) 抵抗 ント基板は，フリーの CAD ソフトを使い，回 路パターンを設計し，感光基板 感光基板を使い，エッ ×1 チング作業で製作した。 。実際には，プリント (30kΩ) ×1 基板に多少のパターンミスがあったので ミスがあったので，パ (1MΩ) ×1 ターンカットなど，修正作業が必要だった ターンカットなど，修正作業が必要だった。 積層セラミックコンデンサ(1000pF) (1000pF)×1 アンテナコイル(330μH) ×1 ポリバリコン ×1 クリスタルイヤホン ×1 (3) 一石レフレックスラジオ 1 個のトランジスタで高周波(電波)増幅と 個のトランジスタで高周波 低周波(音声)増幅の 2 つの働きをさせる効率 つの働きを の良いラジオである(図 3）。アンテナ アンテナコイル の 2 次側から高周波信号を取り出し，トラン 次側から高周波信号を取り出し ジスタのベースへ入力して高周波増幅を行 高周波増幅を行う。 増幅された高周波信号は，トランジスタのコ トランジスタのコ レクタに出力され，コンデンサを通過した後， コンデンサを通過した後 写真６ 製作したプリント基板 今回もラジオ全体を加工しやすいタッパー に組み込んだ(写真 7)。 。 10 ㎝程度のリード線をアンテナとし，アン テナの取り付け状態と受信場所による受信結 3. 研究の結果 果を表 1 に示す。 アンテナ アンテナ あり なし 室内 ○ △ 室外 ◎ ◎ この研究を通して 3 種類のラジオを作り， ラジオの回路による感度の違いや場所により 電波の強度が違うことが理解できた。 先の 3 種類のラジオは乾電池を使わずに， △：音量が小さいが，内容は了解できる。 電波のエネルギーや太陽電池を使うことで省 ○：音量は普通で，内容も了解できる。 エネなラジオを作る目的が果たせた。しかし ◎：十分に了解できる。 これらのラジオでは室内で聞くと音声が小さ 表１ 一石レフレックスラジオの受信結果 く，太陽電池を使っているので夜間に使うこ とができないなど課題も残った。 これらの課題を克服するための方法として この結果から，一石レフレックスラジオは， これまでの 3 種類のラジオの中で一番感度の 以下のことが考えられる。 1. 今 回 製 作 し た ラ ジ オ は ， そ れ ぞ れ 消 費 良いラジオであることがわかった。 電力が少ないので，静電容量が大きい スーパーキャパシタを使うことで，昼 間に電力を蓄え，夜間でも使うことが できるように改良する。 2. ス ピ ー カ ー で 聞 け る よ う に ， 効 率 の 良 い回路を考える必要がある。 1 年間を通して，計画通りにものごとを進 めることの大変さや，ものづくりがどれほど 難しいかを知ることができた。 写真 ７ 製 作した 一石レフレックスラジオ 【使用した部品】 (1MΩ) ×1 (4.7kΩ) ×1 (10kΩ) ×1 ※参考文献 コンデンサ(0.01μF) ×1 鉱石ラジオ ウィキペディア (0.05μF) ×2 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%89%B1%E7% (1000pF) ×1 9F%B3%E3%83%A9%E3%82%B8%E3%82%A 電解コンデンサ(10μF) ×1 A トランジスタ(2SC1815) ×1 一石トランジスタラジオ インダクタ(4mH) ×1 http://homepage2.nifty.com/cesile/003_Reciever ゲルマニウムダイオード ×2 /home_built_radio/1TR_radio.html 太陽電池 ×1 一石レフレックスラジオ クリスタルイヤホン ×1 http://www.zea.jp/audio/lef/lef_01.htm バリコン ×1 ループアンテナを自作しよう アンテナコイル(330μH) ×1 http://www.geocities.jp/wepon_bafu/loop_anten 抵抗 na.html
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