エコラジオの製作

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