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2025/07/12

ゲルマニウムラジオ用アクティブ・アンテナの製作

ゲルマニウラジ用アクティブ・アンテナをご紹介します。近頃はゲルマニウムラジオや鉱石ラジオを製作する機会が多くなりました。自宅は電波環境が悪く、かなりしっかりした鉱石ラジオ用のアンテナとアースが必要です。ラシオを製作するたびにアンテナとアースを用意するのが面倒なので、テスト用アクティブ・アンテナを製作してみました。

上の構成により電波の弱い地域でもゲルマニウムラジオが聞けるようにしたいと思います。 この構成は真空管時代の古典ラジオの高周波増幅+検波器の回路構成と同じ発想かもしれません。ゲルマニウムラジオのリード線の先に仮想的な「強電界の空」をつないだ事になります。今回の製作はゲルマニウムラジオ用の「強電界の空」の再現です。

今回は手元にあるループアンテナ(TECSUN AN-200)を使います。AN-200は場所を取らずどこでも持ち運べます。しかし自宅ではTECSUN AN-200だけでは電波が弱くゲルマニウムラジオや鉱石ラジオで受信することが出来ませんでした。

TECSUN AN-200:Amazonへのリンク 

アンテナブースター基板
高周波増幅(ブースター)には「ループアンテナ100kHz-30kHz中波短波用ブースター基板」を使います。安価なキット製品ですが十分に使えそうなので早速注文します。

送られて来たブースターキットはビニール袋に上の写真の部品が入っているだけです。説明書はありません。販売ページのプリント基板の部品配置の写真を参考に組みたてます。

カードケースに収めたブースター基板

組み立てたプリント基板はカードケースに入れて、ループアンテナ入力にはミニジャック、ゲルマニウムラジオのアンテナへの出力にはRCA端子を付加しました。元々あるループアンテナ接続用ネジはそのまま残しておきます。

アンテナブースター基板 結線図
上の図はアンテナブースター基板の結線図です。ブースターとゲルマニウムラジオを接続します。

アンテナ、ブースター、ラジオを結線した様子

ゲルマニウムラジオには電子ブロックSRを使用し、電波強度の確認用に50μAの電流計を追加してあります。結線はAN-200とアンテナブースターをピンジャックで接続し、アンテナブースターの出力をゲルマニウムラジオのアンテナとアースにワニグチクリップで接続します。この構成ではアースを接続しないと受信できませんでした。

アンテナブースターのボリュームは最大にします。AN-200にはポリバリコンが内蔵されておりループアンテナにアンテナチューナーの機能も搭載されています。AN-200のツマミを左いっぱいでAM放送の下限、右いっぱいでAM放送の上限と想定して、受信したい放送局のおおよその位置にツマミを調整しておきます。最後にゲルマニウムラジオで放送局を受信します。受信できたらAN-200とラジオの双方で最大の音量になるように調整すれば終了です。

受信音量が最大のとき、電流計を見ると上の写真では2μA(前回の測定では12μA)と読むことができます。平均して2~5μAです。期待していた程大きな電流ではありませんした。しかし弱電界地域ですが立派に受信できていることがわかります。ただし、電流計の数値が最大でもアンテナブースターでは雑音も同時に増幅されるのでラジオ放送の音が大きな時に読み取ります。電流計の振れ幅はゲルマニウムラジオの抵抗値もしくはブースターのボリュームを変更することで増減させることができるので、お住まいの電波強度に合わせて変更してください。

ループアンテナ用ブースターとAN-200の組合せによる簡単な工作です。弱電界地域でのゲルマニウムラジオ・テスト用アンテナとして十分な性能です。弱電界地域でゲルマニウムラジオや鉱石ラジオ、鉱石検波器などの工作を断念せざるを得なかった方には特にお勧めかと思います。 今回製作したループアンテナ用ブースターとAN-200は「強電界の空」の再現です。ゲルマニウムラジオに「強電界の空」をつなげてラジオを楽しんで頂けたら幸いです。

2026.1.12 電子ブロックSR:1石アンテナブースター

ゲルマニウムラジオに電子ブロックSRをつかいました。折角なので電子ブロックSRで1石アンテナブースターを作成しました。

トランジスター:2SA353

手元にある電子ブロックSRのトランジスタには2SA353が使われています。ラジオの初段に使う高周波用です。この2SA353を1石アンテナブースターに利用します。

1石アンテナブースター回路図

上の図が1石アンテナブースターの簡単な回路図です。

電子ブロックによる1石アンテナブースター

上の写真は電子ブロックSRによる1石アンテナブースターを組み立て様子です。ブロック部品間の配線が短くなるようにブロックを密に組み合わせています。

アンテナ、ブースター、ラジオ間を配線
ブースターとラジオ間はリード線1本

左は1石アンテナブースター、右はゲルマニウムラジオの順に並べてあります。1石アンテナブースターとゲルマニウムラジオ間はブースターの0.01μFからリード線1本でラジオのアンテナにそっと接続しています。 今回作成したブースターは基板タイプよりゲインはとれませんが十分に役割を果たしてくれます。アンテナブースター基板よりQが改善しました。音量が低くなるため電流計は取り外しています。古い電子ブロックSRですがいまだ現役で活躍してくれます。電子ブロックをお持ちの方はアンテナブースターを作成できますのでチャレンジしてみてください。 

2026.1.17 ゲルマニウムラジオ・アンテナ用インピーダンス変換プラグの製作

アンテナブースター基板を使ってのモヤモヤ感が晴れません。アンテナブースター基板の出力インピーダンスは50Ω。方やゲルマニウムラジオの同調回路の入力インピーダンスは数kΩ~数十kΩです。インピーダンス不整合でも無理やりゲルマニウムラジオを鳴らしているように感じます。アンテナブースター50Ωとゲルマニウムラジオ数十kΩのインピーダンス整合をするため変換プラグを作成してみました。

75Ω:300Ωインピーダンス変換プラグ
分解した変換プラグのフェライトコアの様子
上の写真の75Ω/300Ωインピーダンス変換プラグを使用します。分解するとフェライトコアにコイルが巻かれているのが見えます。

75Ω:300Ω変換プラグの回路図

上の図は市販のインピーダンス変換プラグの回路図です。巻線比1:2で75Ω:300Ωに変換しています。この300Ω側のコイルを巻きなおしてインピーダンス変換プラグを作成します。

50Ω:20kΩ変換プラグの回路図

ゲルマニウムラジオ側のインピーダンスは、Z=50×(20/1)²=50×400=20kΩ、巻線比1:20とします。ゲルマニウムラジオ・アンテナ用インピーダンス変換プラグ(マッチングトランス)は50Ω:20kΩ、巻線比1:20で作成することにしました。

50Ω:20kΩ、巻線比1:20の完成した様子

フェライトコアには2つの穴があり、それぞれ20回エナメル線を巻き付けます。上の写真では0.06mmのエナメル線を使って作成しています。高インピーダンスレシーバー用の0.06mm極細を代用したので、もう少し太い線でも作成は可能です。

完成した変換プラグと使用した0.06mm極細線
上の写真が完成したゲルマニウムラジオ・アンテナ用インピーダンス変換プラグです。他のプラグと識別できるように青の収縮チューブを被せています。また、上の写真は使用した0.06mm極細のエナメル線です。 

インピーダンス変換プラグを入れた結線図

上の図はインピーダンス変換プラグ(マッチングトランス)を入れた結線図です。インピーダンス変換プラグの50Ω側をアンテナブースターと接続、20kΩ側はゲルマニウムラジオに接続します。ただし、ゲルマニウムラジオのアース側へは接続せずに片線だけを同調回路と接続する構成とします。アンテナブースターとゲルマニウムラジオの同調回路のインピーダンスを整合させることで理論上は感度が上がるはずです。

フースター基板に変換アダプターを接続

簡単な事前チェックでは感度は上がっていることが確認できました。 

構成別動作確認一覧
上の表が、アンテナブースター基板、1石アンテナブースター、アンテナブースター基板と変換アダプタの3つの構成で確認しました。同じ日時、同じ環境で試験しています。

① アンテナブースター基板:ゲルマニウムラジオは鳴りましたが音量は小(小さすぎるほどではありません)、電流は2~5μA、ラジオのQは低いです。ブースター基板とゲルマニウムラジオ間のアースを接続しないとラジオが鳴りませんでした。ブースター基板の出力インピーダンスが50Ωと低いことが原因かと思います。

② 1石アンテナブースター:1石ブースターとゲルマニウムラジオ間のアースを接続しないほうが感度が良いです。音量は小、電流は2μA、ラジオのQは中程度になります。

③  アンテナブースター基板+インピダンス変換アダプター:インピーダンス変換アダプターとゲルマニウムラジオ間の「アースあり」「アースなし」の2つのパターンを確認しています。

・アースあり:音量は大、電流値は10~20μA、ラジオのQは中程度です。

・アースなし:音量は大(今回の一番の音量)、電流値は20~30μA、ラジオのQは中程度です。

以上が構成別の試験結果です。ノイズに関しては音量と比例して増減しているため優劣ありませんでした。アンテナブースター基板はインピーダンス整合(変換アダプタ)も一緒に製作したほうが良いとの結果です。意外にも1石アンテナブースターの出力インピーダンスは数kΩあるためラジオのQが良かったみたいです。

ゲルマニウムラジオの同調回路とのインピーダンス整合がラジオの受信性能に大きな影響を与えることを如実に表す結果となりました。測定した本人が一番驚いています。 今回は仮想的な「強電界の空」の再現がテーマでしたが、ゲルマニウムラジオの奥深さを改めて知る機会となりました。

 部品の入手先 

ループアンテナ AN-200:Amazonへのリンク

銅線ポリウレタンエナメル0.06mm:Amazonへのリンク

アンテナ変換プラグ75Ω:300Ω:Amazonへのリンク

2024/11/04

電子ブロックSRとFMステレオパーツ

電子ブロックSRとFMステレオパーツの紹介です。前回はFMラジオ用IC TDA7000をチューナーブロックに組み込んでFMパーツを製作しました。しかし、FMラジオはモノラルです。FM放送はやはりステレオで聞きたいです。今回は電子ブロックSRと組み合わせて使えるFMステレオパーツを製作します。子供のころは夢だった電子ブロックSRによるFMステレオ放送の再生です。

FMラジオ用IC TDA7000:Amazonへのリンク 

FMラジオをステレオで聞くために、いろいろ検討しましたがアナログ回路の小型化が難しく自作を諦めてDSPラジオ・キットを組み込むことにしました。候補としては、上の写真のEQKIT(左側)とHEX3653(右側)のDSP FMラジオ・キットの2つです。

 DSPラジオ・キットHEX3653:Amazonへのリンク

この2つのキットのプリント基板の大きさなら電子ブロックSRの電池ブロックに搭載できるかもしれません。プリント基板の大きさを比較すると、EQKIT(左側)は縦30mm×横55mm、HEX3653(右側)縦28mm×横55mmの大きさいです。電池ブロックは、縦26mm×横58mmなので入りません。プリント基板のパターンを見るとEQKITはプリント基板の隅までギッシリ配線していますが、HEX3653は数ミリの余裕があります。

HEX3653のプリント基板をヤスリで削って実装できるか試してみます。限界まで削ったところ、ギリギリ電池ブロックの一番奥に実装できるようになりました。

電池ブロックに穴あけをします。タクトスイッチ用の穴あけです。HEX3653のタクトスイッチのボタンは5mmの高さがありプリント基板を奥に実装できれば直接スイッチを押すことでができます。プリント基板を固定するためのネジ穴を2つ確保しました。

電池ブロックの上からタクトスイッチを押せるようにするため、背の高い部品(イヤホンジャック、電解コンデンサ、トランジスタ、セレクタピン)はプリント基板の表面には実装しません。また、発光ダイオードを小型のものに変更しました。

プリント基板の裏面には、イヤホンジャック、電解コンデンサ、トランジスタ、セレクタピンを実装します。この状態で電池をつなぎイヤホンで動作確認をします。やや受信感度が弱いですが動作は良好でした。

電池ブロックにプリント基板を入れて配線します。 電子ブロックなので006P(9V)で動作するように3.3Vの簡単な定電圧回路(ツェナーダイードと抵抗)を組み込みます。参考までに、このラジオ基板は、1.8V~3.6V、26mAで動作します。 

完成したFMステレオパーツです。

完成したFMステレオパーツをクリスタルイヤホンで試聴します。電源をONするとホワイトノイズが聞こえます。SEEKボタンを押すとチッチッ・・・と選局する音が聞こえます。FM放送の受信も良好で動作も安定しています。外部アンテナを接続しましたが300Ωより75Ωの方が受信感度が高かったです。

FMステレオパーツと電子ブロックのアンプを接続するとラジオが受信できたり出来なかったりと状態が不安定になります。FMステレオパーツのアンテナ線材をスズメッキ線で最短ルートに変更することでて受信状態が改善しました。

FMステレオパーツのセパレーションを測定してみました。セパレーションは約10dBほどです。

次にFMステレオパーツでスピーカーを正常に鳴らす方法を2つご紹介します。HEX3653のインピーダンスは32Ωイヤホン用です。スピーカー(8Ω)を接続すれば小出力で鳴らすことができます。しかし32Ω定格に8Ω接続では4倍の電流が流れるため無理があり故障の原因になります。そのため、下記の2つのどちらかで対策する必要があります。

【接続方法①】FMステレオパーツの出力端子に68Ωを入れる方法です。HEX3653のインピーダンス32Ωより高い抵抗値ですが、この抵抗値以上でないとFMステレオパーツの電源がON/OFF出来ません。定電圧回路を組み込んだことが原因かと思います。低インピーダンス8Ωのスピーカー接続ありと接続なしによる消費電流の変動で給電電圧が動作範囲を超えたためです。

上の写真は、出力端子に68Ωを組み込んだ様子です。

上の写真は改良したFMステレオパーツに電子ブロックの8Ωスピーカーを接続した様子です。定格より低い8Ωスピーカーの接続や出力端子がショートしても故障することはありません。音はやや小さくなりますが十分な音量です。

 

【接続方法②】FMステレオパーツの出力をアンプに接続してスピーカーで聞く方法です。アンプ入力側でインピーダンスを整合させます。FMステレオパーツの出力端子に68Ωがなくても正常に動作します。今回は電子ブロックSRのレコードプレーヤー・スピーカー式アンプを2セット使用します。ただし、FMステレオパーツの出力レベルが大きすぎるため、3石アンプの初段のトランジスタ回路は省略して2石アンプに回路変更します。前回のTDA7000のFMパーツに使ったアンプより高性能で出力も大きくとれます。音質が良いので2Wayスピーカーを使用しました。

 

次に左右の入力とスピーカーの極性を合わせ、音量を揃えてヒヤリングします。高域が鮮やかに伸びた透明感のある音です。奥行きもありバランスも良好です。ノイズ感はなくクリアなFM放送です。パワーがあり音に余裕が感じられます。クラッシク音楽やジャズの放送を聴きましたが鑑賞に耐えうる音です。電子ブロックSRのアンプが良い音だとは知りませんでした。音だけ聴いたら電子ブロックだとはわかりません。

我が家にある電子ブロック×3セットを生かせないかとFMステレオパーツを製作しました。小型なDSPラジオの性能に驚きを隠せません。昔のFMラジオの製作とは隔世の感があります。また、電子ブロックで良い音が出せることに50年経ってようやく気づき、いい意味で刺激の多い製作でした。今回の電子ブロックSR用のFMステレオパーツ製作が皆様の参考になれば幸いです。

2024.11.3 トランジスタ故障

電子ブロックでアンプを組みましたが、サッーとホワイトノイズが混入します。増幅はするがノイズがでる故障です。トランジスタを1個交換したら良好です。AMラジオでは気が付かないノイズだったかもしれません。

部品の入手先 

FMラジオ用IC TDA7000:Amazonへのリンク

DSPラジオ・キットHEX3653:Amazonへのリンク

2024/04/27

電子ブロック SR用FMパーツの製作(TDA7000)

 

電子ブロック:SR用FMパーツ製作の紹介です。当時、買ってもらった電子ブロックはSR3A(1969年発売、100回路、4,950円)で夢中になって遊んでいました。その後発売された電子ブロックにはSTシリーズやEXシリーズがあります。その中でも心が引かれたのがFM放送を受信できるFMパーツです。FMパーツは1977年頃に3,000円で発売されましたが、知らずに購入できませんでした。FMパーツは今でもたまにネットで見かけますが10,000円以上の高値で取引されています。遅まきながらFMパーツを製作して、電子ブロックSR3AでFMラジオを聞けるようにしてみました。

FMパーツ製作にはSR用のアンテナブロックをケースとして利用します。ケース内にポリバリコンを入れると残りのスペース2.0cm×4.5cmにプリント基板を入れて、そこにすべての部品を実装する必要があります。そのため今回はFMパーツの核になる部品としてTDA7000を使用します。1983年頃フィリップスより発売された18pinのFMラジオチップです。1チップでFMラジオを構成でき、動作電源電圧は2.7V~10.0Vで9Vの電子ブロックとの相性もよさそうです。

FMラジオIC TDA7000:Amazonへのリンク

必要な部品を揃えてみました。TDA7000×1、SR用アンテナブロック(ダイヤル付き)、プリント基板(2.0cm×4.5cm)、AM/FMポリバリコン(2連×2)、電解コンデンサー(10μF×1,220μF×1)、抵抗(22kΩ×1、10kΩ×1)、セラミックコンデンサー×13、同調コイル×1、スペーサー×1、以上になります。

組み立ては2時間ほどの作業で完成します。上の写真が製作したSR用FMパーツになります。TDA7000が透けて見えて映える外観に仕上がりました。部品実装はギリギリのスペースでした。

プリント基板は高さ2.0cmの範囲内にうまく収まっています。

FMポリバリコンは厚みが薄いFM専用2連を使いたかったのですが、厚みのあるAM/FM2連×2です。アンテナブロックの高さと同じ厚みでしたがなんとか実装できました。

 

プリント基板を装着後に配線をして完成です。

左が製作したSR用FMパーツです。右が純正品のSR用アンテナブロック(AM)です。

FMパーツ単体に電源とアンテナをつなぐとクリスタルイヤホンで正常にFM放送を聞くことができました。

FMパーツを電子ブロックの2石スピーカー式アンプに組み込んでみます。

FM放送を受信できているようですが、スピーカーからの雑音も大きく音も不明瞭です。ダイヤル選局も不安定です。FMパーツ単体で受信は良好なので、電子ブロックの2石アンプの回路に問題がありそうです。

電子ブロックで回路変更しやすい機種はスペースの制約がないSRシリーズです。1段目のトランジスタのエミッタに10μFと1MΩを入れて改善してみます。雑音がなくなりFM放送が選局しやすくなり、クリアな音質でFM放送を聞くことができます。
このFMパーツで受信できる放送局は、80.0MHz:TOKYO FM、80.7MHz:NHK-FM、81.3MHz:J-WAVE、89.7MHz:InterFM897でした。78.0MHz:bayfmがダイヤルの範囲外で受信できません。ポリバリコンのトリマでトラッキングを調整します。チューニングダイヤルを左いっぱいに回して 78.0MHz:bayfmの受信が出来るようになりました。今回のFMパーツは78.0MHz~90.0MHzまでの受信範囲をカバーすることができたようです。


強電界地域のアンテナはリード線でも受信は可能かと思います。我家のような電波難民地域ではリード線では雑音が大きいので、有線放送のFMアンテナを接続しています。FMパーツの性能ですが受信感度や選局も良好で音もクリアに聞こえることに驚きます。長時間ラジオを聞いていても受信周波数のドリフトもなく安定しています。ただし、チューニングはシビアで少しでもズレると雑音が多くなります。音質は電波強度とアンプの性能がそのまま音の良し悪しとして反映されます。使用環境(上の写真)ですがPCの傍に電子ブロックを置いてみましたがノイズの影響は少ないです。2石アンプの音量は夜間のFM放送リスニングにちょうど良い大きさです。昔から欲しくて心残りだったFMパーツです。自作したことで今日ようやく完結しました。古い電子ブロックSR3AはFMパーツを付加したことで新たな魅力ある製品に復活したようです。
 
2024.5.1 
mute switchを付加しました。
 FMパーツの横に小型スライド・スイッチを取付けます。TDA7000の1番端子と接続した10kΩ抵抗とアース間をON/OFFすることでミュート機能を制御しています。

ミュートONにすると局間の雑音が入らなくなり選局が快適になりました。TDA7000を搭載したFMパーツにより、電子ブロックとは思えないすばらしい性能を体感することができます。
 
2024.11.4
電子ブロックSR用のFMステレオ・ラジオをブログ公開しました。電子ブロックSR用のDSPラジオの製作です。FMステレオを電子ブロックSRで聞くことができます。アンプ回路も見直し音質も格段に良い音がします。 
 
部品の入手先