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電池管ラジオのキットを２台程作り、動作させる事が出来たのですが、キットですので不完全燃焼です。
オリジナルの電池管ラジオを作ろうと思ったのですが真空管に対する知識、経験が全くありません。
とりあえず回路の簡単なストレート受信機を作ることにしました。
枕元で使用するイヤホン専用のラジオとして使用する予定です。
真空管に慣れたらスーパーヘテロダインラジオに挑戦してみたいと思います。
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真空管は６４１８で高周波増幅、検波、低周波増幅の３球を使用しています。
再生検波なら２球で済みそうですが、再生の方法には色々あって、どの方法が良いか決めきれなかった事、
再生を掛けると周波数範囲が狭くなるという記述があり、選局もコツが要りそうですので止めました。
調整中の事故を防ぐ為にＢ電源にはトランジスタによる定電流回路を付けてあります。
短絡電流が７ｍＡ程度ですので万が一、Ｂ電源をヒーター電極に接触させてもヒーター焼損を防げると思います。
（敢えて確認はしていません。）
Ｂ電池は１２Ｖのものを２本直列にしていますが、定電流回路と電源表示ＬＥＤで３．５Ｖ程度のロスがあります。
サブミニチュア管の６４１８は以前、補聴器用として生産されたそうで大量の在庫があるらしく、真空管の中では比較的
安価で（半導体に比べたらかなり高価ですが）入手も容易です。
ヒーター電流が１０ｍＡと少ないのですが、かなり非力です。
カソード電流の最大値が０．５ｍＡですが、これを越えない範囲で出来るだけ近づける事が感度を上げる為に必要だと
思います。
最初、グリッドのリターンを接地したのですがグリッド抵抗に流れるリーク電流で負バイアスが掛かり、電流が、あまり
流れません。
グリッド抵抗のリターンをグラウンドでは無く、＋１．５Ｖに接続するとプレート電流が増えるようです。
Ａ電池は単三電池ですが回路電流が３０ｍＡ（／１．２５Ｖ）ですので数十時間は使えると思います。
Ｂ電源は約１ｍＡを必要とします。（実測）
Ｂ電池はＡ２３という１２Ｖの電池を２本直列にしています。
公称容量は５５ｍＡ程度のようですが、どれくらいの負荷電流を基準にしているか判りませんでした。
こちらも２０時間～３０時間は使えると思います。
Ａ２３電池は秋月電子で５本２００円で販売されています。
これらは近くのパーツ店で購入したトランジスタラジオ用のものです。
バーアンテナには固定用のアクセサリーが付属していないので取り付けに苦労します。
バーアンテナだけでは、やや感度不足でしたので筐体内部に１ｍ位のアンテナ線を貼り付けています。
これは非常に効果がありました。
実装はケースに合わせて切断したユニバーサル基板を使用しました。
真空管ソケットはシングルインラインの丸ピンＩＣソケットを切断して使用しました。
スペースには余裕があるので製作は楽でした。
高周波増幅は入力のみ同調回路があり、出力は非同調のチョークコイルです。
このチョークコイルは周波数特性があり、現在の値は周波数の高い局で感度が少し高くなっています。
値を大きくすると周波数の高い局が聞こえなくなります。
この値を色々変えて試すのに時間が掛かりました。
手持ちのインダクタのバリエーションが少ないのでトロイダルコアにホルマル線を巻いて値の調節をしました。
現在の値が最適かは不明ですが切りがないので止めました。
木造家屋の室内でローカル局が実用的な音量で聞こえます。
入力が強いときＶＲを最大にすると発振気味になりますが少し絞れば大丈夫です。
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|---|---|---|
| ６４１８ | ラジオ外観 | ラジオ内部 |
上記の高一ラジオは入力側だけに同調回路があるものでしたが負荷側にも同調回路がある高一ラジオを考えてみました。
真空管ラジオ用の高一コイルは寸法が大きく使いづらいのでトランジスタラジオ用のＯＳＣコイル２個を組み合わせて
みました。
手持ちの高一コイルの負荷巻き線のインダクタンスは実測で５．６ｍＨあったのですがＯＳＣコイルは最大でも５６０ｕＨ程度
にしかなりません。
今までの経験では電池管に対しては１ｍＨ前後が適しているように感じていたので、これで試してみました。
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回路図は完成品をイメージして描いてありますが、実験段階ではＣＶＣＣ電源を使う為、ＤＣ－ＤＣコンバータを
使っていません。
イヤホンジャックも付いていません。
回路は高周波１段増幅の後、ダイオード検波、低周波２段増幅をしています。
バーアンテナは１０φ×１４０ｍｍのフェライト棒にリッツ線を巻きました。
バリコンは３４０ｐＦ×２連のポリバリコンです。
回路は簡単ですがスピーカーを鳴らすだけの出力が得られませんでした。
高周波段のゲインが足りないようです。
設計ミスか配線ミスかを確認出来ていませんが、即、実験を中止しました。
通常なら失敗した回路は分解して部品取りするのですが改造して３球スーパーにしました。
回路の多くの部分は流用出来ます。
ポリバリコンは３４０ｐＦの２連バリコンから１５０ｐＦ＋７０ｐＦの親子バリコンに変更しました。
それに伴いバーアンテナも巻き直す必要があります。
５６７８を３球でスーパーを作るということで５極管コンバータ、ダイオード検波、レフレックス回路ということに
なります。
特にレフレックス回路での異常発振に注意が必要です。
バリコン
１５０ｐＦ＋７０ｐＦの親子ポリバリコンです。
ポリバリコンは不良品が多く安価な外国製のものは注意が必要です。
最初から動きの悪いものもありますが、途中で電気的に壊れるものも多いです。
取り付けビス穴の深さに余裕が無くビスと回転翼が接触し易いものもあります。
この状態で回すと一発で壊れます。
バーアンテナ
１０φ×１４０ｍｍのフェライト棒にリッツ線を巻きました。
ポリバリコンの容量が小さいのでインダクタンスはコイルをバーの中央に置いた状態で５８０～６００ｕＨ程度が必要です。
巻き数は数えていませんがインダクタンスで合わせ込みました。
手持ちのリッツ線が太かったので巻き幅が足りず、一部、重ね巻きになりました。
この状態でグリッドに入力すると浮遊容量で高い周波数同調出来ません。
従って二次巻き線をグリッドに入力します。
二次巻き線の巻き数は同調巻き線の１／３位にします。
巻き数が多いと浮遊容量が増え、少ないとゲインが下がります。
ＯＳＣコイル
１０ｍｍ角のトランジスタラジオ用のＯＳＣコイル（赤コア）を巻き直します。
まず巻き線を全て取り除きます。
０．６ｍｍのウレタン線を用意し、最初に二次巻き線を３０回巻きます。
巻き終わりを交流的なＧＮＤレベル（この場合はＢ＋）に接続します。
二次巻き線の上に一次巻き線を重ね巻きします。
電圧５０～７０Ｖ程度では特に絶縁しなくても大丈夫のようです。
３０回のところにタップを出します。
外側のコアを外した状態で１６０ｕＨ程度になったら巻き終わりとします。
巻き始めをＧＮＤに接続し、タップをグリッド、巻き終わりを子バリコンに接続します。
ＩＦＴ
トランジスタラジオ用１０ｍｍのものを無改造で使用します。
コアの色は黄、白、黒のどれでも構いません。
低周波チョーク
山水のＳＴ－３０を使用しました。
出力トランス
山水のＳＴ－３０の巻き線と鉄心の隙間に０．１６ｍｍのウレタン線を５０回程度巻き、スピーカー出力とします。
ＤＣ－ＤＣコンバータ
別の頁「不明のコアを使ったＤＣ－ＤＣコンバータ」で説明したものです。
効率は６３％程度です。
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| ＤＣ－ＤＣコンバータ | 回路基板 | ラジオ外観 | ラジオ内部 |
実用的な性能が出たのでケースに入れました。
スーパーは製作、調整に多少の手間が掛かりますが確実に完成します。
地元のローカル局３局（６３９ＫＨｚ、８８２ＫＨｚ、１４０４ＫＨｚ）実用的な音量で受信出来ます。
ただ、出力が電圧増幅管、出力トランスが貧弱ですので大きな音は出ません。
レフレックスの割には音質が良くＤＣ－ＤＣコンバータのノイズは全く感じません。
電池電圧１．５Ｖの時の電源電流は３００ｍＡです。
電池電圧０．９Ｖ程度まで受信出来ますが１．０Ｖ以下では音が小さく、手元に置く必要があります。
単３電池２本で間欠１５時間程度の使用時間と思われます。
レフレックス回路は異常発振し易く出来れば避けたいところです。
回路図で音量調整ＶＲの値が大きいと低周波のブロッキング発振を起こします。
回路図の１００ＫΩを２５０ＫΩにすると発振します。
ＡＧＣループを切断しても止まりません。
ＶＲを絞ると発振は止まるのでＣカップリングされた音声信号のフィードバックが影響しているようです。
回路図の１００ＫΩでは特に問題ありません。
このラジオは調子が良いので現在、毎日使用しています。
私は、ほぼ毎日、仕事部屋に籠もっています。
多い日は１日１２時間程度ラジオを聞きます。
電池は単３エネループを４本を２本ずつ２組に分け、１組が放電終止となったとき交替して充電しています。
１回の充電で１５時間程度聞くことが出来ます。
このエネループは２０００回の充電回数ということですが実際には３５０～４５０回程度だそうです。
仮に３６５回とすれば２年間使える事になります。
電池の償却と充電する電気代を考慮しても１日あたりのコストは５円程度と思われます。
球も５６７８が３本ですのでメンテナンスが楽です。
５６７８は安価で手持ちに１０本位のスペアーがあります。
ノイズも無く音質も良く、音量も室内で聞くには十分です。
エネループの放電終止電圧は０．９Ｖ～１Ｖ位ですが１．１Ｖ位になると急激に放電終止に向かいます。
１Ｖ位になると音量が小さくなるので電池を交換し充電します。
４球スーパーや３球レフレックススーパーが確実に作れるようになったので敢えて高一ラジオを作る必要は無いのですが
再度、高一ラジオを作ってみました。
今度は単同調の高一レフレックス回路に低周波増幅２段を追加しました。
レフレックスで低周波１段の増幅がされているので高周波１段＋低周波３段ということになります。
いくらゲインの小さい電池管でも、これくらい増幅すればスピーカーを鳴らせるはずです。
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回路図で検波ダイオード２個の極性を逆にしても動作するのでが回路図の方が球に対して正バイアスとなるので感度が
上がります。
ただし、単同調の高一では感度を上げると分離が悪くなります。
スクリーン電圧をＶＲで可変すれば良いとは思うのですが面倒なのでＢ＋に直結しています。
バランスを取って初段だけＢ＋電圧を下げています。
初段のプレート負荷になっている高周波チョークの値はクリチカルです。
これより大きくすると高い周波数の感度が下がります。
これより小さくすると低い周波数の感度が下がります。
バーアンテナ
φ１０ｍｍ長さ２００ｍｍのフェライト棒にリッツ線を巻きました。
ディップメーターで共振周波数を合わせ込んだので巻き数は数えていません。
バリコン
別のラジオで使っていたジャンクのバリコンを流用しました。
３セクション有りますが一番大きなセクションは羽と筐体が接触していて使えないので中と小のセクションをパラに
しています。
高周波チョーク
市販のマイクロインダクターを使用しました。
１ｍＨ以上のものは高い周波数でＱが下がるので４７０ｕＨのものを３個直列にしています。
低周波チョーク
ラジオ少年から購入した小型のものです。
ＳＴ－３０より寸法は大きいのですが半値で買えます。
出力トランス
ラジオ少年から購入した一次インピーダンス２０ＫΩのものです。
いつも通りのロイヤーの回路です。
入力電圧１．５Ｖの時、１０ＫΩの負荷に３８Ｖを発生し、効率は６３％です。
実際のラジオで、これより若干負荷が軽くは入力１．５Ｖの時１３０ｍＡ程度を消費します。
ヒーターと合わせ２８０ｍＡくらいの電池電流です。
出力の短絡と開放に対して保護されます。
今回、トランスはＥＥ１９コアを使用しています。
最初、小型にするためにＦＴ－５０＃７５コアを使いました。
透磁率が大きいので巻き数が少なくて済みます。
負荷に１０ＫΩの抵抗を接続したときの効率は６２～６３％で問題ありませんでした。
ところがラジオに組み込むと消費電流が急増します。
オシロで発振波形を見ると波形の片側が潰れています。
結局、一次巻き線と二次巻き線に８ＫΩ程度の抵抗値があることが判りました。
一次巻き線と二次巻き線を重ね巻きしたため漏洩電流が発生しているようです。
負荷に抵抗だけを接続したときは動作したのですがラジオに組み込むと出力のＧＮＤと入力のＧＮＤが共通になる為に
誤動作するようです。
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|---|---|---|
| ＤＣ－ＤＣコンバータ | ラジオ外観 | ラジオ内部 |
バーアンテナが大きいのでローカル放送を聞くには十分な感度があります。
同調回路が一つだけですので分離は良くありませんが当地はローカル局が少ないので混信することはありません。
電池が新しい時は感度、音量は上がりますが分離は悪くなる傾向があります。
出力が電圧増幅管ですので大きな音は出ませんが室内で放送を聞くのに十分な音量があります。
電池電流は１．５Ｖの時２８０ｍＡ程度で１５時間程度は使えると思います。
傍熱管では２球あればスピーカーを鳴らすことが出来ますが電池管では３球が必要でした。
上記の高１ラジオでも３球必要でしたし、レフレックススーパーでも３球が必要です。
以前、３Ａ５単球（双３極管ですので２ユニット）でスピーカーを鳴らした事がありますが音量が小さく実用的とは
言えませんでした。
今回、１ＡＤ４を使って試してみました。
１ＡＤ４はサブミニチュア管で静電塗装が施されているので見た目は５６７８に似ています。
ただ、ヒーターに１００ｍＡも流れるので使う機会がありませんでした。
ヒーター電流５０ｍＡの５６７８やヒーター電流２０ｍＡ６０８８に仕事を取られてしまいます。
実際、ＡＭラジオでは６０８８を最も多く使用しました。
ところがデータ表を見るとプレート＝スクリーン＝４５Ｖの時のＧｍは２０００程度で手持ちの電池管では
最も大きかったので今回、使ってみました。
（傍熱管では２０００は最低クラスですが．．．．．）
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高い周波数と低い周波数でゲインを揃えるのは大変ですのでスクリーン電圧を変えて感度調整をしています。
再生は掛けていません。
ＤＣ／ＤＣコンバータは他のラジオから外したものを流用しました。
正確な回路定数は判っていませんが他と大差無いと思います。
３６Ｖ７ｍＡとメモされていました。
この条件での効率は６９％でした。
Ａ電圧、Ｂ電圧はコネクタ差し替えで外部のＣＶＣＣ電源から供給できるようになっています。
ＣＶＣＣ電源の接続ミス」、設定ミスから球を保護する為にダイオードが多数、入っています。
球を５６７８や６０８８に差し替えると動作しません。
１ＡＤ４必須ですがヒーター電流が増えるのが難点です。
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| ラジオ外観 | ラジオ内部 |
地元のローカル局６３９ＫＨｚ、８８２ＫＨｚ、１４０４ＫＨｚが実用的な音量で聴けます。
電池電圧１．５Ｖの時の電池電流は４００ｍＡです。
単３電池２本をパラ接続しているので１本当たり２００ｍＡとなります。
電池電圧０．９Ｖでも実用的な音量があるので連続動作時間は１０時間以上思います。