子供の科学のラジオ　その3

市販されていたラジオと同様の6石ラジオを、いつか自作の基板とケースに組んでみたいと思っていました。
自分で回路設計ができない私は、回路図の入手とテストを兼ねて、まず科学教材社に足を運んでキット(CHERRY CK-606)を購入しました。組み立ててみると実に感度が良くて、ボリュームを最低にしても音が大きすぎるほどです。

　そのまま組み立てたところです。

次に、この回路図を参考に、自分でプリント基板を起こしてポケットラジオを組み立てます。
紙に鉛筆による基板パターンの検討は試行錯誤がしにくいので、今回は画像ソフトを使いました。どうにも上手に配線路をつなぐことができず、線ばかり込み合ってしまいます。
今も売られている市販製品なので回路図を載せられませんが、左の基板パターンと部品配置は私が考えたものですから差し支えないでしょう。基板のサイズは58.5mm×67.5mmです。部品についている番号はキットと同じ番号です。

基板さえできたら、気分的にはもうできたようなものです。
これで異常発振したらダンピング抵抗だらけになるような気がしていましたが、幸い一発で鳴ってくれました。ちょっと拍子抜けしましたが嬉しいです。

各部の寸法がシビアなので、ケースへの組み付けのほうが大変でした。イヤホンジャックを無理に基板実装しなければ、もう少し余裕があったと思います。

感度が良いので、2〜3石ラジオと違い、バーアンテナの指向性をあまり気にしなくても十分です。車の中でもガンガン鳴ります。

なぜこれを「子供の科学のラジオ」でご紹介したかといいますと、子供の科学の広告にずっと登場していたおなじみのラジオであり、今も手に入るものだからです。

左が元のキットをそのまま組み立てたもの、右が今回の工作です。

原型としたキットは少なくとも1977年には発売されていました。この頃はすでに家庭用テレビゲーム(テニス、スカッシュなど)の最初のブームが起きており、テレビゲームの組み立てキットも発売されていました。そして、その後まもなくついに「マイコン」のキットが子供の科学の広告にも登場します。
1974年頃まで1誌につき4つほど掲載されていた電子工作の記事は、1975年には3つ、1976〜77年には2つと減っていき、他の工作の記事も目に見えて単純なものになっていきました。

「#13 出力をちょっぴり大きくした3石高1ラジオ」はラグ板使用でサイズが大きかったのと、混信が多くて当初の性能が出ているのか気になったため、自分でプリント基板を起こして新たに組み立ててみることにしました。
奥澤先生の作風に似せるため、昔ながらの厚手名刺ケースを新品で購入しました。50個ひとまとめなので、かなりの数が手元に余っています。

オリジナル版(#13)です。

基板は、スピーカー裏の段よりも低い位置に収めるため、幅55mm×長さ42mmとしました。後ろ側に電池を縦に置くので、あまりスピーカーを下に寄せると厚みで電池が高くなりすぎ、名刺ケースのフタができなくなります。
ボリュームとバリコンの間が狭いので、部品の配置が少々困難でした。

発振すると手が付けられなくなるので、今までの経験を踏まえてできるだけアースを広くし、信号線は太くして最短で結ぶように心がけました。しかし、いくつかの線が交差しているところがあるうえ、チョークコイルとバーアンテナの距離も近くて心配です。
なお、上の配線図風の絵では、TR2はC828となっていますが、プリント配線版ではC1815GRを使いました。
バーアンテナはSL-55GTを使い、バーアンテナホルダーはケント紙をコアにぐるぐる巻きにし、プラ板で台座を接着する方法で自作しました。

※注　左図は部品側から見たイメージです

異常発振は起きましたが、次の方法で治りました。この方法はオリジナルの記事にもあります。

• バーアンテナの同調コイルの接続を入れ替える
  →感度がちょっと悪くなるのと、受診帯の端のほうの局がカバーできなくなったのでやめました。
• チョークコイルの接続を入れ替える
  →これでもOKで、感度にも影響ありません。しかし、チョークコイルとアンテナコイルの位置関係が重要で、この位置が狂うと発振してしまいます。

他に、チョークコイルと並列に抵抗をつなぐという常套手段がありますが、そこまでには及びませんでした。

今回の作例では、バーアンテナのコイルを左の写真の位置にすると最高の感度となり、分離もよくなります。チョークコイルとバーアンテナの位置関係に大きな意味があるようです。

左が子供の科学のオリジナル記事の作例(#13)で、長さ110mm×幅80mm×深さ34mmです。右は今回の名刺ケースサイズで、ケース寸法で長さ91mm×幅61mm×深さ35mmです。

性能はオリジナルに比べて一段上がり、感度が上がって混信もまったく感じられなくなりました。オリジナルとの違いは配線をプリント配線にしたことと、TR2をC828からC1815GRに変えたこと、そしてバーアンテナをPB-450(丸コア)からSL-55GT(現在のリード線型)に変更したことくらいです。

この2石レフが紹介されたのは74年4月号ですが、翌月の5月号では2石直結レフが紹介されています。ちょっと2つの回路を比べてみましょう。

●4月号の回路図 「子供の科学」編集部の許可を得て作図し掲載

こちらが今回製作した4月号の回路です。容量結合となっています。実は奥澤清吉氏の記事にこの回路の2石レフが登場するのはこれが最後で、これ以降はすべて次の直結式が繰り返し出ています。

●参考：5月号の回路図 「子供の科学」編集部の許可を得てトレス掲載

実は「その1」でご紹介した「#4　感度がよい2石レフレックス・ラジオ」も同じ回路です。
部品が少ないのですが、100kΩ平型スイッチ付きというボリウムを入手しにくいので、そっくりそのまま作るのが難しくなっています。4月号のほうは部品は多いのですが、現在唯一秋葉原で手に入る5kΩ平型スイッチ付きのボリウムが素直に使われているので、ほぼ同一のものを製作することも可能です(2008年6月現在)。

さて、今回限りで登場しなくなった、4月号の回路で製作しました。

バーアンテナはPB-450の代わりにBA-200を使いました。今のPB-450は丸棒型のコアのため、長さも太さもスペースをオーバーしてしまいます。
このラジオも、アンテナコイルの絶対位置がこの場所でないと十分な音量が得られません(あとで調べると、どうもチョークコイルの位置関係に秘密があるようです)。
分離がよく混信しませんし、聞きやすい音のラジオができました。

しかし、最大感度に調整しても、直結式の2石レフレックス・ラジオに比べると、感度は少し落ちるように思います。バーアンテナなどいくつかの部品を変えて、条件を近づけて実験しましたが、感度は追いつきませんでした。

●プリント基板パターン 「子供の科学」編集部の許可を得てトレス掲載
拡大図に部品の配置方法を記載しました。

●おもな部品(他に各種2mmビス・ナット・2mmはとめ・配線用ビニール線等)

• トランジスタ…2SC372-Y、2SC735
• 単連ポリバリコン＋つまみ
• バーアンテナ…PB-450
• トランスー…ST-81かST-32
• ダイオード…1N60、SD34など×2
• コンデンサ　セラミック… 50V 100pF、同0.01μF×3
  　　　　電解…6.3V 47μF、10V 3.3μF、同10μF、同33F
• 高周波チョーク・コイル…4mH
• 抵抗器…1/8P 100Ω、3.9kΩ、4.7kΩ、20kΩ、470kΩ
  　　　　(※調整用　100kΩ、68kΩ、47kΩ)
• S付きボリウム…平型5kΩ(A)＋つまみ
• スピーカー…5cm 8Ω
• ケース…名刺入れなど　※深さ35mm程度の厚口用でないとできません。
• イヤホン・ジャック
• 電池…9V(006P)＋スナップ

※異常発振したときは、基板のヨビ穴に調整用抵抗の100kΩをつなぎます。だめなら68kΩ、47kΩと順に下げます。

プリント基板は、名刺ケースに組み立てるいつものサイズ(幅55mm、長さ48mmくらい)です。広いアース面が少なく、基板用テープで難なくパターンを作れます。
ただ、現在ではバリコンの端子の位置や電解コンデンサの足のピッチなどが違うことがあるので、穴の位置を調整しないとぴったり部品を差し込めません。上のパターン図は、バリコンのE端子は最近のものに合わせて中央に寄せてありますが、電解コンデンサなどの足の間隔は大きいままなので、細い部品を使うときは適当に穴の位置を調整するか、足のほうを曲げてください。

この手のラジオは、基板作成時間：ケース加工時間：配線時間＝5：4：1くらいでしょうか？小中学生向けの工作としては、実装工程が本格的です。

これは3石式ですが、記事の中では、スピーカーを鳴らすラジオで一番簡単な2石式の改良として紹介されています。

【一番簡単な2石式】
同調→検波→増幅(Tr1)→トランス→増幅(Tr2)→トランス→スピーカー

ここから、中間のトランスをやめてトランジスタに置き換え(「これで感度が少し良くなります」とあります)、さらにトランジスタ検波にしています。

【この3石式ラジオ】
同調→検波・増幅(Tr1)→Tr2→増幅(Tr3)→トランス→スピーカー

もうひとつ、バーアンテナのタップを変更する工作もあります。
バーアンテナに最初からついているタップを使うと、図の左のようになりますが、このラジオはもっと上からタップを出しなおし、高い信号電圧をかけるようになっています。

ただし、細い線を針先で引っ張り出してタップを出すため、記事がターゲットとしている小・中学生には難しいと思われます。大人でも緊張します。

そのバーアンテナは、国際ラジオから買ったジャンク？(その割にはきれい)で型番不明です。コアが55mmと長く、コイルは1個だけです。端から1/3くらいのところからタップを出しました(後述)。

感度については、2石改良型ということで、2石レフや3石高一にくらべると少し落ちます。このラジオのよいところは、発振を起こす心配がなく、配線間違いがなければすぐ鳴ることです。プリント基板も、複雑な図形がなく比較的簡単に作れます。
もっとも、これぐらいものなら、ただのベーク板に部品を差し込んで、部品のリード線同士で配線してもよいかもしれません。

●回路図 「子供の科学」編集部の許可を得てトレス掲載

●おもな部品

• トランジスタ　2SC372-Y ×2、2SC735-Y ×1
• バーアンテナ　SL-55GT、またはPB-450など
• ポリバリコン＋つまみ
• トランス　サンスイST-32
• セラミック・コンデンサ　50V 0.003μF　×1
• 電解コンデンサ　6.3V 47μF ×2、10V 10μF ×2
• 抵抗器　1/8P　100Ω、470Ω、2kΩ、3kΩ、15kΩ、100kΩ　各1
• S付きボリウム 5kΩ平型＋つまみ　×1
• スピーカー　5.7cmか5cm 8Ω
• 乾電池(006P)、スナップ端子(横型)
• ケース　厚口名刺入れなど(深さ30mm)
• 2mmはとめ　2個　※なくてもできます。
• 2×10mmビス×5、2×5mmビス×2、2mmナット×17、スピーカー取り付け金具など

●プリント基板パターン
拡大図に部品配置と配線例をお示ししました。なお、プリント基板には1箇所、使わなかった部品穴があります(未使用と表記)。ここにはランドを作ったり穴を開けたりする必要はないと思います。

●バーアンテナのタップの出し方
このバーアンテナにはもともとタップ(SL-55GTはリード5、PB-450は赤)が出ていますが、感度を良くするために別なタップを出します。

1. コイルをコアから抜き取ります。
2. コイルの一番端(SL-55GTはリード1側、PB-450は緑側)から、全体の巻き数の1/3くらいのところに細いキリなどを入れ、線を1本持ち上げます。
   線がきっちり巻かれているので、ほかの線を傷めぬように持ち上げるのがとても難しいです。
3. 持ち上げた線をニッパーで切り、両方を半巻きほどいて2本をまとめ、先端をしっかり加熱しながらハンダをのせます。

バーアンテナからタップを出すのが難しいときは、SL-55GTやPB-450のタップをそのまま使います。このときはTr1の100kΩを10kΩに変更します。

今回は記事と同じトランジスタが揃いました。FETは2SK30A-GRです。記事のとおりにプリント基板を作り、配線を済ませたのですが、久しぶりに「な…鳴らない！」。回路図とプリント配線を照らし合わせて調べたところ、記事のパターンに誤りがありました。GNDが途中で分断していて、同調〜検波〜Tr1が孤立しています。
写真の2箇所の赤い矢印の間が、本来はつながっていなくてはなりません。余ったリード線をハンダ付けし、鳴るようになりました。

さて、鳴るには鳴ったのですが、2石レフがガンガン鳴っている同じ場所でも、この3石ラジオは蚊の泣くような音量しか出ませんでした。
どうやらこのラジオはバーアンテナだけでは感度が不十分で、外部のアンテナ線が必須のようです。記事でも、すべての図・写真にアンテナ線が接続されていました。
アンテナ線を付ければ一応スピーカーは鳴りますが、電波の強いところでも局によっては怪しい感じで、しかも混信もするので実用にはなりませんでした。

●回路図 「子供の科学」編集部の許可を得てトレス掲載

●おもな部品

• トランジスタ　2SK30A-GR、2SC372-Y、2SC735-Y 各1
• バーアンテナ　PB-450、SL-55GTなど
• ポリバリコン＋つまみ
• ダイオード　1N60、SD34など　×1
• トランス　サンスイST-81 またはST-32
• セラミック・コンデンサ　50V 500pF、0.005μF　各1
• マイラーコンデンサ　50V 0.01μF　×1
• 電解コンデンサ　6.3V 100μF ×1、10V　10μF ×2、10V 33μF ×1
• 抵抗器　1/8P　100Ω、470Ω、2kΩ、3kΩ、10kΩ、20kΩ、200kΩ、470kΩ　各1
• S付きボリウム 5kΩ平型＋つまみ　×1
• スピーカー　5cm 8Ω
• イヤホン・ジャック　※この作例では省略しました
• 乾電池(006P)、スナップ端子(横型)
• ケース　厚口名刺入れなど(深さ30mm)
• 2mmはとめ　2個　※なくてもできます。
• 2×10mmビス×5、2×5mmビス×2、2mmナット×17、スピーカー取り付け金具など
• ビニール線　1m少々(アンテナ線)
• パイロットを付けるとき…LED TLR105(103)と1/8Pの2kΩ

●注意
回路図の※の抵抗器と電解コンデンサは、使用するトランジスタによって次のものをそろえます。

• 2SK30A-GRのとき 抵抗器…1/8P 1kΩ　電解コンデンサ…6.3V 47μF
• 2SK30A-Yのとき 抵抗器…1/8P 470Ω　電解コンデンサ…6.3V 47μF
• 2SK30A-OまたはRのとき 抵抗器…なし(電線で接続)　電解コンデンサ…なし

●プリント基板パターン
拡大図に部品配置と配線例をお示ししました。抜けていたパターンは直してあります。

拡大図の配線例は2SK30A-GRまたは2SK30A-Yを使った場合なので、※印の抵抗器と電解コンデンサ47μFが差し込んであります。2SK30A-OまたはRを使った場合は、※の抵抗器の代わりに電線で接続し、47μFはつながずに空けておきます。

パイロット･ランプとしてLEDを付けるときは、トランスの横に2kΩの抵抗器をつなぎ、LEDの足をゆるやかに曲げて基板にハンダ付けします。LEDを付けないときは、2kΩの抵抗器は不要なので空けておきます。

バーアンテナの配線の色分けはPB-450の場合です。SL-55GTの場合は、PB-450の緑に相当するのがリード1(一番端の無色)、PB-450の黒に相当するのがリード2(黒)です。その他のリード線は使いません。

私の作例では、3石使っている割には感度が非常に悪く、単純な2石ストレートよりも悪いぐらいでした。たとえば2石レフに比べると感覚的に1/5以下の音量という感じです。 これが私の作り方が悪いのか、回路的にこんなものなのかが、情けないことに私の実力では判断できません。もしテスト製作された方がいらっしゃいましたら、結果をお知らせいただけますと大変嬉しく思います。