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２年ちょっと前に電池管に電池管ラジオを作り始めたのですが、サブミニチュア管の入手には苦労しました。
当時、ある通販サイトで６４１８と５６７８が安く売られていたので各々２０本位を購入しました。
６４１８は小型でヒーター電流が１０ｍＡ少ないのが長所ですが実用的なラジオを作るには非力です。
結局、６４１８を使用したラジオは殆ど分解され、抜いた６４１８が沢山、残っていますが今後、活用される可能性は今の所
ありません。
５６７８は安価で能力的には十分ですが低いＢ電圧では６０８８の方が調子が良く、何本かを置き換えました。
６０８８はヒーター電流が２０ｍＡと少なく、ＡＭ周波数程度では有利だと感じました。
今回、製作したラジオは、この時抜いた５６７８を４本使用しています。
このラジオは毎日、使用する目的で製作しました。
一番、気になるのはランニングコストです。
ニッケル水素単３電池を２本パラにし、連続１２時間程度の動作を見込んでいます。
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回路は前回製作した１．５Ｖ単電源４球スーパーⅡと殆ど同じです。
ただ５６７８はＢ電圧が低いと電流が流れにくいので４６～４８Ｖ程度に上げています。（電池電圧１．５Ｖ時）
バーアンテナ
前回同様１０φ×２０ｃｍのフェライト棒に０．１ｍｍ×２０芯のリッツ線を巻きました。
最初、ハトロン紙で巻き枠を作りコイルの位置を調整出来るようにしてあります。
同調巻き線はインダクタンスが３００ｕＨ位になるように巻いたので巻き数を記録していませんが６０回程度だと思います。
二次巻き線は適当ですが６５ｕＨ、３０回程度だと思います。
バリコン
ラジオ年から購入した２９０ｐＦ＋１２０ｐＦの親子バリコンです。
ＯＳＣコイル
市販のトランジスタ用１０ｍｍ角のものを使用しました。
巻き線は全て取り除きコアだけを使用します。
巻き線は０．０６ｍｍのＵＥＷを使用しました。
最初に二次巻き線を２８回巻きました。
その上に一次巻き線を同じ方向に巻きます。
巻き始めから２８回でタップとしした。
巻き終わりまでは回数ではなくインダクタンスで判断します。
外側のコアを外した状態で巻き始め－巻き終わりのインダクタンスが１４０ｕＨ位になればＯＫです。
ＩＦＴ
これも市販の１０ｍｍ角の物で無改造です。
基本通り黄コア、白コア、黒コアの順に使用しましたが、どのコアを使っても同じです。
低周波チョーク
ラジオ少年のＢＴ－ＣＨ－９です。
出力トランス
ラジオ少年のＢＴ－ＯＵＴ－１Ｓです。
スピーカー
これもラジオ少年で購入したもので「小型スピーカー」という名称で販売されているものです。
ケース
ホームセンターで販売されていたパーツボックスです。
ＤＣ／ＤＣコンバータはマイコンのＰＷＭユニットを使用しています。
１．５Ｖではマイコンが動作しないので補助電源で３．３Ｖを発生しています。
効率は元々高いのですが二次巻き線の巻き数を微調整して、さらに効率を上げています。
回路図の巻き数は設計時の目安で、実際には巻き数を微調整しています。
コアに＃４３材を使用した場合、２０ＫＨｚ～１００ＫＨｚで効率が上がりますが、今回は２０ＫＨｚにしています。
１０ＫΩのダミー負荷を接続し入力電圧を１．５Ｖしたとき負荷電圧は４８．７Ｖとなり効率は８５％です。
ただし、強烈な空中伝搬ノイズを発生するので厳重にシールドしています。
２０ＫＨｚ以下にすると空中伝搬ノイズは減るのですが、発振周波数が可聴周波数に入ってくるので電源回りのノイズ対策が
必要になってきます。
ニッケル水素電池を使用したときの過放電を防止する為に電池電圧が１Ｖ以下になったとき電源表示ＬＥＤを点滅させて
います。
///////////////////////////////////////////////
// 電池管ラジオＢ電源 global.h //
// （１．５Ｖ電源Ⅱ） //
// 2018/12/4 PIC12F1822 MikroC Ver4.60 //
///////////////////////////////////////////////
#ifndef _GLOBAL_H
#define _GLOBAL_H
///// 型の短縮名称
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned long ulong;
///// A/d
typedef union{
int adw;
char adb[2];
}ADDATA;
extern ADDATA addata;
extern int btvb;
extern uchar adf;
extern void ad_init(void);
extern void bt_volt(void);
#endif
///////////////////////////////////////////////
// 電池管ラジオＢ電源 adconv.c //
// （１．５Ｖ電源Ⅱ） //
// 2018/12/4 PIC12F1822 MikroC Ver4.60 //
///////////////////////////////////////////////
#include "global.h"
ADDATA addata;
int btvb; //電池電圧
uchar ad_cnt; //ＡＤ変換回数
uchar adf; //ＡＤ完了
uint adbuffb; //演算バッファ
void ad_init(void){
ad_cnt = 0;
adf = 0;
adbuffb = 0;
ANSELA = 0x1; //AN0
FVRCON = 0x82; //A/D REFF = 2.048
ADCON1 = 0x93; //右詰め、Fosc/8, FVR
}
int ad_conv(uchar ch){
ADCON0 = ch << 2; //ch set
ADCON0.ADON = 1; //A/D使用
Delay_ms(1);
ADCON0.GO = 1; //A/D START
while(ADCON0.GO);
addata.adb[0] = ADRESL;
addata.adb[1] = ADRESH;
return addata.adw;
}
void bt_volt(void){
adbuffb += ad_conv(0);
ad_cnt++;
if(ad_cnt == 32){ //32回の平均
btvb = 2 * (adbuffb >> 5); //2mVx分圧比/32
adbuffb = 0;
ad_cnt = 0;
adf = 1;
}
}
///////////////////////////////////////////////
// 電池管ラジオＢ電源 radp1r55.c //
// （１．５Ｖ電源） //
// 2018/12/4 PIC12F1822 MikroC Ver4.60 //
///////////////////////////////////////////////
// CLOCK 4MHz
// Oscillator INTOSC, Watchdog controlled by SWDTEN bit, Power-up Timer ON,
// MCLR Pin OFF, Code Protection OFF, Data Protection OFF,
// Brown-out Reset ON, Clock Out OFF, Int/Ext Switchover OFF,
// Fail-safe Clock Monitor OFF, F-Memory Self W-protection OFF, Pll OFF
// Stack Of/Uf Reset ON, Brown-out Reset 2.5V, Debug OFF, LVP OFF
#include "global.h"
void main(){
uchar ledf = 0;
uint _delay = 1;
OSCCON = 0x6b; //内部 4MHz
OPTION_REG = 0xf; //タイマー０関連ダミー
APFCON = 0x3; //ALTERNATE CCP
LATA = 0x0; //出力 OFF
TRISA = 0x9; //RA0,RA3入力
WPUA = 0; //プルアップしない
WDTCON = 0xf; //ウオッチドッグ128mS
ad_init(); //AD init
asm CLRWDT; //WDT CLR
CCP1CON = 0x8c; //PWM ACTIVE H
PR2 = 49; //サイクルタイム(49+1) x 1u = 50uS
CCPR1L = 25; //デューティー 25 x 1uS をセット
T2CON = 0x4; //T2 ON プリスケーラー無し
PWM1CON = _delay; //ディレーをセット
while(1){
asm CLRWDT; //WDT CLR
bt_volt(); //電池電圧計測
if(adf){
if(btvb < 1000) ledf = ~ledf; //１Ｖ以下で点滅
else ledf = 0xff; //それ以上で連続点灯
adf = 0;
}
if(ledf) LATA.B2 = 1; //ＬＥＤ ＯＮ
else LATA.B2 = 0; //ＬＥＤ ＯＦＦ
Delay_ms(20);
}
}
写真は製作したＤＣ／ＤＣコンバータです。
効率は高いのですがノイズは強烈です。
この基板を厚紙で作ったシールド箱に入れます。
箱はアルミテープを３重に巻き、その上を銅テープで３重に巻いています。
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|---|---|---|
| ラジオ基板 | 製作したラジオ | ラジオ内部 |
当地のローカル局３局（６３９ＫＨｚ、８８２ＫＨｚ、１４０４ＫＨｚ）を実用的な音量で聞くことが出来ます。
終段が出力管ではないので大音量は出ませんが室内では十分な音量です。
今回は減電圧特性が特に良くスピーカーは０．９Ｖ、イヤホンは０．８Ｖ程度まで聞くことが出来ます。
バーアンテナのゲインが大きい為か結構、感度は良いです。
夜間には遠方の局が小さな音ですが受信出来ます。
ＤＣ／ＤＣコンバータは厳重にシールドされているのでノイズの影響は殆どありません。
このラジオは電池電圧１．５Ｖの時３１０ｍＡ程度でした。（ヒーターとコンバータの合計）
電池は単３電池２本パラですので１本あたり１５５ｍＡです。
新品のアルカリ電池を使い連続で１６～１８時間、間欠使用では２０時間程度は使えると思います。
今回、電池として単１のニッケル水素電池を考えました。
ところが単１のニッケル水素電池は種類が少なく、入手性が悪い事が判りました。
単１のエネループの公称容量５７００ｍＡＨ、単３のエネループの容量（スタンダードタイプ）は１９５０ｍＡＨですので
２本パラにすれば単１の２／３の容量となります。
ニッケル水素電池の放電終了電圧は負荷により異なりますが、この程度の電流なら放電末期でも１．２Ｖあると思います。
今まで何台もＡＭラジオを製作しましたが完成後は棚に収納されています。
このラジオは仕事部屋で毎日、使用することにしました。
その為、若干、手直しをしました。
最初、余剰品の５６７８を活用する目的で製作したラジオでしたが６０８８が４本、入手出来たので交換することに
しました。
ヒーター電流が大幅に減るので電池の持ちが良くなります。
ＤＣ－ＤＣコンバータは出力電圧の低いものに交換しました。
出力管として６０８８を０バイアス（グリッドリークバイアス）で使う場合、電源電圧が４５Ｖを超えると電流定格を
超えます。
現在のＤＣ－ＤＣコンバータのトランスを少し巻き戻せば良いのですが面倒ですので作り置きのＤＣ－ＤＣコンバータを
利用することにしました。
今まで使用したＤＣ－ＤＣコンバータはマイコン制御で８５％の高効率です。
ただ、ノイズが多くシールドに大苦労します。
完全にはノイズを取りきれず若干、音が歪んでいるような気がします。
今回、交換したＤＣ－ＤＣコンバータはロイヤーの回路で別頁の記事「不明のコアを使ったＤＣ－ＤＣコンバータ」で製作
したものです。
実際に使用して試してみたいということもあります。
ロイヤーの回路は省部品で小型、空中伝搬ノイズが小さいという特徴があります。
反面、効率が低く、今回のもので６５％程度です。
ただし、出力電圧を下げているので入力電流の差は小さくなっています。
もう一つの欠点は発振周波数が可聴周波数に入ることです。
今回の発振周波数は２ＫＨｚ程度です。
この周波数はコアと巻き線により決まり、制御することは出来ません。
仮に５０Ｈｚ程度に下がったとしてもハム音が聞こえます。
２０ＫＨｚ以上であれば聞こえませんがロイヤーの回路では無理です。
電池管は直熱ヒーターですので電源ラインを通じて発振周波数に関するリップルノイズが入り込み易く対策が必要です。
Ａ電源に大容量のコンデンサーやフィルターチョークを入れたので問題は無いと思います。
ただし、トランスのコアが機械的に振動する音は取るのは困難です。
この音は蚊の羽音程度で邪魔にはなりません。
使用にあたって回路図のベース抵抗を４．７ＫΩから２ＫΩに変更しています。
ラジオの回路自体は変わっていませんが電源周りが変わっています。
ＤＣ－ＤＣコンバーター内部に定電流回路が組み込まれているので回路図に示した定電流ダイオード省くことが出来ます。
この時Ｂ電圧のロスを１Ｖ程度減らす事が出来ます。
しかし、ニッケル水素電池の放電終了１Ｖでも実用的な音量があるので外していません。
また、このＤＣ－ＤＣコンバータは４７Ｖの定電圧ダイオードを内蔵しているので外付けの定電圧ダイオードも不要です。
定電流ダイオードも定電圧ダイオードも付けておけば直接ＣＶＣＣ電源を接続して回路チェックをする時は有用です。
ＤＣ－ＤＣコンバータはＰＷＭ制御からロイヤーの回路に変更したので空中伝搬ノイズは大幅に減りましたが電源ラインを流れる
ノイズは増えるはずですので電源回りのノイズ対策は厳重に行いました。
真空管は６０８８でも５６７８でも同じように動作するのを確認したのでスペアーに６０８８が無かった時は５６７８を使えば
良いです。
調整中に膝の上に乗せていたラジオが床に滑り落ちました。
運悪く運悪く選局ツマミから落下し、バリコンの軸に全重量が掛かりました。
小型の金属バリコンは一発で電気的、機械的に壊れました。
早速、同じ物を注文しましたが、同じミスを繰り返しそうですのでガードを付けました。
１ｍｍ厚のアルミチャンネルを切り取って作ったもので強度的には十分ではありませんが変形して衝撃を吸収してくれることを
期待しています。
余った５６７８を活用する目的で製作したラジオですが、常時、使用するに際しランニングコストを減らす為に結局６０８８を
４本、注文しました。
６０８８で動作させたところ電圧低下による感度の低下が大きく、さらに電圧を下げると低周波発振をします。
最初、交換したＤＣ－ＤＣコンバータが電池電圧低下でリップルが大きくなるのではないかと疑い、フィルターコンデンサーの
量を増やしたりインダクターを入れたりしましたが効果ががありませんでした。
デジタルオシロで電源ラインを見ても綺麗です。（ＡＣ入力、最小レンジ）
結局、判った事は
・ 発振場所は５極管コンバータ
・ 購入した４本の６０８８のうち２本で異常あり
・ 他の２本の６０８８や５６７８では問題無し
購入した６０８８は箱が変色してリード線に光沢がありませんでしたが一応、未使用品でした。
異常の真空管はブレッドボードで電圧対電流の特性を測っていた時に１本のヒーターを焼損してしまいました。
動作不良の残り１本は現在、中間周波増幅で使用していますが、此処では問題無いようです。
という訳で５極管コンバータを５６７８、残り３本が６０８８になっています。
使用球の４球は全ての場所で５６７８でも６０８８でも動作します。（正常な球であれば）
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|---|---|
| 製作したラジオ | ラジオ内部 |
ＤＣ－ＤＣコンバータの寸法が小さくなったので収納スペースがガラ空きです。
以前のＰＷＭ制御のＤＣ－ＤＣコンバータの時も殆どノイズの影響はありませんでしたが、コンバータの変更で全く
影響が無くなりました。
ニッケル水素電池「エネループ」４本を購入し２本をラジオ電源、２本を充電というサイクルで毎日ラジオを聞いています。
１回の充電で２日程度の間欠使用が出来ます。
毎日の使用を考えるとスペアー球を用意しなければなりませんが、５６７８でも６０８８でも良いです。
以前のＤＣ－ＤＣコンバータの時、電池電圧１．５Ｖで真空管が４本共５６７８で入力電流が３１０ｍＡでした。
今回のコンバータは効率が悪いので電池電圧１．５Ｖで真空管が４本共５６７８で入力電流が３３０ｍＡです。
１本を６０８８に変更すると３００ｍＡ、２本で２７０ｍＡ、３本で２４０ｍＡです。
４本とも６０８８にすれば２１０ｍＡとなるはずです。
電池電圧１．５Ｖというのは新品のアルカリ電池の場合であり、充電直後のニッケル水素電池は１．３５Ｖ程度ですので
入力電流は、もう少し小さくなります。
５６７８を２本、６０８８を２本使用した状態で連続放電時間は１５時間でした。
現在は５６７８を１本、６０８８を３本していることと、間欠使用であるので、もう少し長く使えるはずです。