テープレコーダー用ストロボディスクの製作

テープ レコーダー用ストロボディスクの製作です。先日、ナショナルRQ-402やソニーTC-220Lを修理していたときの疑問です。モノラルオープンテープレコーダー 9.5cm、4.75cmはどうやって速度調整（または速度測定）をするのかということです。カセットテープレコーダーではメーカー製やネットで個人販売しているテストテープで速度測定ができます。19cm/sステレオオープンリールテープレコーダーも同様です。家庭用モノラルオープンテープレコーダー 9.5cm、4.25cmのテストテープは見たこともありません。家庭内で閉じた録音再生が前提で所有している機器の速度がマスターなのかもしれません。

SHIMPO DT-205B

前回、修理したRQ-402やTC-220Lのテープ速度は非接触型タコメーター(SHIMPO DT-205B)で測定しています。通常、テープレコーダには使わない測定方法です。

ゴム足に反射シールを貼る

上の写真ではテープレコーダーのキャプタンの上に円筒形のゴム足を被せています。その円筒形のゴム足の上に反射シールを貼ります。

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タコメーターで回線数を測定

テープレコーダーを回しながらキャプタンの円筒形にある反射シールにレーザー光を当てれば速度を簡単に測定できます。 最近は非接触型タコメーターも安価になり購入しやすくなっています。 タコメーターを使うにはキャプタンの回転数を事前に知る必要があります。 条件：RQ-402、テープ速度9.5cm/s、キャプタンの直径8ｍｍ、電源周波数50Hzとします。1秒あたりの回転数：8ｍｍ×3.14＝25.13ｍｍ、3.78×60秒＝227rpmとなります。 タコメーターで実測するとテープ速度9.5cm/sのとき226rpmと観測できました。

非接触型光電式 回転速度測定計：Amazonリンク 

テープ速度を測定していて思い出したのがストロボディスクです。ストロボディスクはレコードプレーヤー用が一般的です。 

テープレコーダー用　外付けストロボディスク

昭和43年 誠文堂新光社「テープ・レコードとテープ・プレーヤー」より抜粋 

上の写真は昔の雑誌から抜き出したテープレコーダー用のものです。外付けできるテープレコーダー用ストロボディスクです。実際には見たこともないレアなものです。特別な機材も必要ないので便利そうです。シビアな精度を問わない日常のテープ速度の確認用には良いかもしれません。

早速、RQ-402用9.5cm/sのストロボディスクを作成してみます。 まず最初にストロボディスクの線数を計算します。227回転÷60÷100＝0.03783...となり、0.03783...×360＝13.62度です。1本の線の角度が13.62度ですから、360÷13.62＝26.4本/回転となります。ストロボディスクの線数は整数化して26本または52本になります。

26本と整数化（0.4本数が減っていので回転は速くなる）したことでストロボディスクの誤差は以下のとおりです。計算上は26.4本、360÷26＝3.846…、360÷26.4＝3.636…、１線数あたりの角度差：3.846-3.636＝0.21度、1回転の角度差：0.21×26＝5.46度、誤差：5.46÷360×100＝+1.52％となります。

ストロボディスクの線数は26本と52本で作成してみることにしました。しかしストロボディスク作成で26本の線を描くのに苦戦しました。イラストレータなどのドローソフトは持っていませんので中途半端な角度の描画には無理があります。 試行錯誤で見つけいたのがInkscape（インクスケープ）で無料の多機能ドローソフトです。何角形でも簡単に描画できるのでストロボディスク製作に最適です。

Inkscapeを起動して新規作成画面で左端の星形/多角形ツールを選択します。１つ図形を描画します。描いた図形を選択したら、右側の”オブジェクトのプロパティ”で星形を選択、”角”を26に設定、”スポーク比”と”丸め”で描画を変形させれば完成です。

  

上の図では26本と52本のストロボディスクを3パターン作成しました。ただし歯車型は中央に白丸を後から編集して作成しています。上のテンプレートは「ヘラジカの資料室」からダウンロードできます。

左：ゴム足加工前　中央：線数26本　右：線数52本

キャプタンに取り付けるため今回はゴム足を使いました。ゴム足の径が直径8ｍｍキャプタンに丁度良く収まります。ストロボディスクのパターンを印刷してゴム足に糊付けします。 

上の写真は26本のストロボディスクをRQ-402のキャプタンに取り付けた様子です。 

Douk Audio ストロボライト

光源にはDouk Audio 50/60Hzストロボライトを使用しました。Douk Audioストロボライトは50Hzまたは60Hzの周波数で高輝度LEDを精密に点滅させるライトです。昔から使われていた電源周波数50Hzまたは60Hzにより点滅させるネオンランプや蛍光灯に変わる現代の製品です。このライトをストロボディスクに照らすことでストロボ効果を得ることができます。

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速度がテープレコーダーの9.5cm/sに同期するとストロボディスクの模様が静止します。速度が遅いと模様が右に回転、速いと模様が左に回転します。26本の方が模様がハッキリと見やすいです。52本になるとパターンが薄く見えにくいです。これ以上の線数は実用的ではないかと思います。

ストロボディスクの模様が静止して見える

テープレコーダー用のストロボディスクの製作は思っていたより苦労しました。 ストロボディスクのパターン作成にはInkscape、ストロボライトにはDouk Audioの製品に助けてもらいました。昔だったら自作でストロボディスクのパターン作成は無理だと思います。レトロなデープレコーダーの速度測定は新しい技術に助けてもらった形でようやく完成しました。

スロトボディスクを装着した様子

家庭用モノラルオープンテープレコーダー用にストロボディスクを1個作成してみてはいかがでしょうか。愛機のテープ速度が正しいのか簡単に確認できるかと思います。

2025.1.5  ストロボライト（蛍光灯とネオンランプ）

ストロボライトはDouk Audio製品などを購入しなくても昔ながらの方法があります。

1つめの方法は蛍光灯をストロボライトとして使用します。蛍光灯は電源周波数50Hzまたは60Hzで点滅する照明です。上の写真はミニ蛍光灯でストロボディスクを照らした様子です。ストロボ効果でディスクの模様が静止していることがわかります。 

２つめの方法はネオンランプをストロボライトとして使用します。家にネオンランプなんかないと思いがちですが、どこのご家庭にもあるテーブルタップのスイッチ照明に使われています。ネオンランプはランプ切れがなくランプ交換不要という特徴を生かしてスイッチ内のランプに使われています。上の写真ではテーブルタップのスイッチ照明でディスクを照らして模様が静止している様子です。Douk Audioのストロボライト、蛍光灯、ネオンランプのどれと比較しても同じ速度でディスク模様が静止して見えます。Douk Audio製品も昔ながらの方法も同じ結果となりました。ご家庭にある身近な製品をストロボライトとして使ってみてはいかかでしょうか。 

ケミコン・テスター＆電圧処理の製作

 

毎日、真夏日が続いています。こんな時期は涼しい夜に部品箱を漁って電子工作が一番です。今更ですがケミコン・テスター製作の紹介です。若い人には馴染みのない名前でしょうが電解コンデンサの漏れ電流を測定するためのテスターです。漏れ電流は電解コンデンサの劣化判定には欠かせない数値です。毎回、安定化電源を使い手配線して測定していましたが煩雑です。安価なデジタル計を使ったデジタル・ケミコン・テスターを製作してみました。

製作するケミコン・テスターの測定可能な電解コンデンサの電圧はDC０V～100Vです。漏れ電流は電解コンデンサに流れる電流を1ｋΩ抵抗の両端の電圧で測定します。そのため漏れ電流を表示する電圧計の読みは1ｍＶ表示＝１μＡと読み替える必要があります。直列1ｋΩ抵抗は①電圧処理に使用する抵抗値である、②電圧/電流換算しやすい、③メーター保護のため電圧測定、④回路全体の保護のため、などの理由から採用しました。電解コンデンサの印加電圧および電流はデジタル電圧/電流計で数値を把握します。通常ならアナログ電流値を見ながら漏れ電流がμＡオーダーになってからμAアナログ電流計を繋ぎます。今回の測定方法ではテスターが測定範囲を自動判別するので常に漏れ電流を測定できます。いちいちメーターを切り替える手間がなくなります。また、漏れ電流測定と電圧処理は同じ回路としています。

製作には手持ちの機材を流用します。30年前に買ったデジタル・テスターをそのまま配置（ネジで固定）します。それとAmazonで購入した電圧/電流計を使った自作とは呼べないほど簡単なデジタル・ケミコン・テスターです。しかし測定精度は高く操作はいたって簡単です。

漏れ電流検出と電圧処理用の10Wの500Ω×2のセメント抵抗です。安定化電源MAX70Vの関係から測定できる電解コンデンサの電圧は最大63Vになり、1kΩなら約4W以上の抵抗が必要です。もう一つは電源OFF時に使う電解コンデンサ放電用の3W・4.7ｋΩ抵抗です。

 ケースの内部はほとんど配線です。006Ｐ外付け電池は電圧/電流計用の電池になります。電源スイッチON/OFFは006Ｐ電源用になります。

簡単な動作テストしたところ、電解コンデンサへの印加電圧を測定するデジタル電圧計で30μＡほど電流が流れるようです。漏れ電流と誤認するため、測定時には電圧計をOFF（30μＡを遮断）にするスイッチを付加しました。デジタル電流計は0Aしか表示できない精度なので今回の使い方では不要でした。また、デジタルテスターの電圧値は常に変動するのでピーク値を読み取るようにします。

半日で完成です。機能確認して動作はOKのようです。実際の測定を始める前に漏れ電流について整理してみたいと思います。

1.電解コンデンサの漏れ電流

電解コンデンサを無負荷で長時間放置すると漏れ電流が増加している場合があります。漏れ電流が増加する原因は電解コンデンサの陽極箔の酸化皮膜が電解液と化学反応を起こすことにより劣化します。酸化皮膜は漏れ電流の存在によって常時修復され続けます。　　

 2.劣化による症状
・長期間放置された電解コンデンサは絶縁性能が低下し漏れ電流が増加します。
・漏れ電流の大きいコンデンサ容量を測定すると表示される容量が大きくなります。
・酸化皮膜が劣化すると耐電圧が低下します。
・酸化皮膜の修復のために大きな漏れ電流が流れ発熱が大きくなります。

3.電圧処理

長期間放置された電解コンデンサは、以下の電圧処理を行うと電解液により酸化皮膜が修復され、漏れ電流は放置前のレベルに戻ります。

①電圧処理は常温(20℃)において電解コンデンサに約1kΩの保護抵抗を直列に接続します。

②定格電圧の80%を1時間印加します。

③定格電圧の90%を1時間印加します。

④定格電圧の100%を1時間印加します。

⑤最後に約1Ω/Vの抵抗を通して充電された電荷を放電します。

以上の概要を頭に入れてから漏れ電流を測定します。

手持ちの古い電解コンデンサを測定します。テスト用に用意した電解コンデンサは左側から未使用①、未使用②、中古③、中古④、中古⑤、中古⑥の6個です。電解コンデンサのは膨らみや発熱によるビニールの撚れ、液漏れ、リード線取り出し口の発熱によるゴムの劣化などの症状が見られず外観からは判断できないものを用意しました。

測定結果は、未使用①、未使用②、中古⑥の漏れ電流は正常です。中古③は4100μＦと容量も異常に大きく安定化電源の印加電圧10Ｖで2300μＡもながれています。印加電圧10Vで電解コンデンサの両端で2.5Ｖの異常値です。漏れ電流改善の兆しもなく完全に故障しています。これ以上は危険なのでテストは中止しました。 中古④、中古⑤は漏れ電流が60μＡと230μＡとやや多く流れていることがわかります。この２つの電解コンデンサは修理できそうなので電圧処理を実施します。電圧処理後の測定で中古④は60μＡ⇒25μＡ、中古⑤は230μＡ⇒70μＡに改善できたようです。

今回のデジタル・ケミコン・テスターはアンプなどの電解コンデンサの劣化判断には重宝するかと思います。真空管ラジオに使用する高電圧の電解コンデンサを測定したい場合は、デジタル電圧/電流計を400V仕様に変更し、1kΩは100Wに変更、DC電源は400V可変出力の整流回路を組んで供給すれば可能かと思います。いろいろ工夫してみるのも面白いと思います。小型デジタル電圧計を応用すれば電解コンデンサの漏れ電流のテスター製作や操作の難易度は大幅に下がるので参考にしていただければと思います。

LEADER LSG-231 FMシグナル・ジェネレーター

 LEADER LSG-231 FMシグナル・ジェネレーターの紹介です。1970年頃の製品になります。ご存じのようにFMシグナル・ジェネレーターはFMのセパレーションを測定するための装置です。最新のセパレーションメーターより安価で操作も簡単なためLSG-231を愛用しています。ネットでたまにしか見かけませんが、予備機として購入することができました。

パイロット信号：19kHz

コンポジット信号

製造が1970年なので故障して使用できるとは思えません。まずは機能を確認します。1KHz出力：OK,19KHz出力：OK、コンポジット信号：OKです。ここまでの機能確認は順調です。

FM RF出力をチューナーに接続します。 チューナーは88MHzに合わせます。しかし、選局してもStereoランプが点灯しません。オシロスコープではなんとかLR出力の正弦波が観測できます。アナライザーでは1KHzが弱く左右分離もしない状態です。パイロット信号19ｋHzも微弱です。そしてLSG-231の動作が不安定で、Rチャネルの1KHzが出力しなくなりました。LSG-231は故障していて全く使い物になりません。

修理できるか不明ですが内部を覗いてみます。大きな損傷は見られません。ただし、半数の電解コンデンサーに劣化の痕跡がみられます。最初にできることは劣化部品を全て交換することです。１時間ほどで部品交換は終了です。電源を入れます。修理前は0.5Aほどでしたが0.6A流れます。なぜか僅かに電流が増えました。

再度、LSG-231のRF出力をチューナーに接続て試験をします。1KHz出力：OK、19KHzのON/OFF：StereoランプOK、セパレーション：LRともOKです。ここまでの機能は正常です。幸いなことに半導体などの故障はなかった模様です。(注:正常とは書きましたが測定器の機能ブロックを様々な規格に合わせて調整した訳ではありません。波形出力が確認できたとの意味です。)

ただし、1KHz出力が1020Hzと周波数がズレてしまいました。回路図を見てオペアンプに接続するVR302を調整しますが1KHzに調整すると発振しなくなります。周辺部品の乗数を変える必要があるようです。測定には特段の支障はないので1020Hzのまま使用することにします。

翌日、LSG-231とチューナーを接続したところ、チューナーのStereoランプが点灯しません。19k Hzは正常に出力していることからRF ON/OFFスイッチ周辺の回路が故障のようです。

回路図を見るとRF ON/OFFスイッチは電源回路に接続されています。電圧変動による動作不良かもしれません。電源ONにしたばかりの時点では1.8kΩで17V(回路図の中央赤丸)の電圧です。Stereoランプが不点灯です。10分程度経つと17.3Vまで微増してStereoランプが点灯します。この状態ではVR001で電圧を上げても下げてもランプが消灯します。RF回路が動作できる電圧範囲に調整できていないことが原因の様です。

電源ONしてすぐの状態ではVR001で電圧調整しますが一杯まで回してあり電圧はこれ以上あげられません。VR001を470Ωから500Ωに交換してみます。最初に電圧を調整してStereoランプが点灯するように調整します。10～20分すると電圧が変動してStereoランプが消灯します。測定器が温まった状態で再度調整してStereoランプが点灯するように調整します。1日程度、Stereoランプが消灯しないか様子をみてもＯＫでした。翌日、電源を入れると10～20分程度でチューナーのStereoランプが点灯して安定します。毎回、使用前に10～20分程度電源を入れ動作を安定させる必要があります。

これでLSG-231の修理は終了です。LSG-231を購入されるときは修理が前提となりますので注意が必要です。LSG-231はFMチューナーの調整には欠かせない測定器です。自作や修理するために１台は持っておきたい製品かと思います。

 追記：秋月電子のFMステレオ・トランスミッター・キット

以前、ネットでFMトランミッターを使いセパレーションを測定した記事を読んだのを思いだしました。頭のいい人がいるものだと感心したのを覚えています。その記事では秋月電子のFMステレオ・トランスミッター・キットを使っています。面白そうなので数年前に購入してみました。

FMトランスミッター・キットとACアダプターを購入(約6000円)、100円ショップのプラケースに収めています。このFMトランスミッターの入力レベルを最大になるようにジャンパーを設定します。FM出力が弱いのでアンテナには同軸をつなぎTV用のRFコネクタを付けます。FMチューナーのRF端子に直接、トランスミッターを接続するためです。

実際にFMトランスミッターをSONY ST-SA50ESに接続してみます。87.5MHz、信号レベルは60dBで受信することができます。たしかにステレオ・ランプも点灯しますのでパイロット信号も送信できているようです。家では光TVから同軸でFM放送を受信しています。その受信レベルは60dBでFMトランスミッターとほぼ同じでした。

 LchとRchに1kHz信号

 Lchのみに1kHz信号

セパレーションを測定するために発振器の1kHz信号を FMトランスミッターのステレオ・ジャックへ入力します。FMチューナーの出力をスペアナで観測すると、1kHzと19kHz（パイロット信号）を見ることができます。この状態でLまたはRの１kHzを切断したLとRの差分レベルがセパレーションになります。このFMトランスミッター自身のセパレーションは35dBです。そのためFMチューナーのセパレーションは35dBまでしか測定できないことになります。真空管チューナーを修理している私には十分な性能です。本当に測定できるのがすごいです。LSG-231には1kHzの発振器が内蔵されていて操作性はいいですが、性能面で比較すればLSG-231と遜色なさそうで参ります。興味がある方はキットを購入して試してみる価値はあるかと思います。