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2020年1月

ダイソーの単3新型電池(ピンク)の評価

ダイソーでピンクの単三電池を見つけた。(5本セット)

Img_20200124_130329
(購入したときは5本入。1本はテストに使った。)
大容量(25%増量)と書かれているので試しに購入。
Img_20200124_130201

電池容量の測定を試みた。

金メッキした電極を付けた放電用の電池ホルダーを作成した。
放電抵抗へは、太い電線を用いてハンダ付けして配線。
本来は電池の電極間の電圧を測定すべきだが、難しかったので、抵抗間の電圧を測定した。

(1)1.5Ω(約1A)で放電。

(2)豆電球(2.5V0.3A)で放電。(約230mA)
  電圧によって抵抗値が変化するので、予め電圧/電流特性を計測しておいた。
  (例:1V:4.57Ω、1.5V:5.77Ω)

抵抗の両端の電圧をデーターロガーで記録した。
Daisopink
図:豆電球放電の結果。

結果測定値をエクセルに取り込み、各測定時間内に放出された電力を計算して、積算した。
  (電力=電圧^2/抵抗)

私は、電池をLEDの点灯に使っており、DC/DCコンバーターで変換しているので、電力容量が気になる。

放電抵抗  1.5Ω 豆電球(単位はWhr) 
------------
Daiso Pink  1.15    2.07Whr
Fujitsu ★   1.27    2.96
Evolta ★    1.70    2.93
------------
(★)比較のために、ネットで見つけた放電特性のグラフから電池の容量を計算して掲載した。

優秀な乾電池を相手にしたら、新製品は平凡な結果、ということになる。
25%増量というのは、どれと比較したのだろうか?
ただし、5本で110円(1本22円)なので、コストパフォーマンスは悪くはないと思う。

■今回、ネットで見つけた「豆電球を使って放電させる」という手法はとても良いと思った。
電圧によって電流が変化するのだが、電圧が下がった条件で電流値の下がりを若干抑制する効果がある。ひと手間かかるがエクセルに計算させれば良い。
ちなみに今回の使った豆電球の電流値は:
I=0.08832*V + 0.1353
として計算した。(今回は手抜きで、直線で近似させた)

■半世紀以上前の子供のときに見た、真空管の顔をした定電圧用の部品と話は似ている。
それの中身はニクロム線で、ぼけ~と鈍く赤く点灯していた。
電圧によって大きく抵抗が変化し、回路の電圧の変化を抑制していたようだ。

★Daiso Pink 以外のデーターは下記のサイトのグラフを参考にさせていただいた。

http://tyk-systems.com/batterytest/batterytest.html
https://kaden.watch.impress.co.jp/docs/column/fujilabo/556653.html

図から電圧を読み取りエクセルに取り込んで計算した。
(読み取りの誤差は当然含まれている)

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ゲルマニウム・ダイオードSD-46を試してみる。

ジャンク箱の中から見つけたゲルマニウムダイオードSD46が結構性能が良かったので、ネットで検索をしていたら、10本セットがオークションに出ていたので、早速クリック。
10本セットが到着した。
朝、到着したので、早速性能チェック。
25cm角の段ボール箱に30回リッツ線を巻いたループアンテナ兼アンテナコイルで東京NHK第2放送を受信後、ダイオードで検波し、出力の電圧を測定した。

【対照とした手持ちのダイオード】
SD46(NEC) : 31, 30 mV
選別した34 :26, 17, 30, 26 mV
1N60(サトー) : 5.3 mV
BAT85(SBD) : 56 mV

【今回購入したSD46(NEC)】
25, 25, 20, 20, 19.2, 15, 15, 14, 9.0, 5.0mV

の検波後の出力が得られた。

購入したSD46はリードが酸化した状態なので古いものであることは認識できる。
ただ、いずれもNEC製ではあるが、手持ちのものとは刻印が若干違う。ロットが違うのだろう。
また、ジャンク箱の中のものは何らかの選別がされて回路に組み込まれていたのかもしれない。
SD46といっても全部が高性能とは言えない。
ーーーーーーー
そこで、これらのVf-If特性を比較して見てみた。
1_20200120215801
46-oldはジャンクから取り出したもの。新規購入品の中で、46-goodは効率が良いもの、46-poorは効率が悪いもの。
在庫のものと新規購入品とはどうやら、違うものらしい。

しかし、今回もこのグラフから検波効率の違いとの関係は読めなかった。

If20μAを流す電圧(Vf)を比較すると、46-poorが最も低い。BAT85や46-oldよりは検波出力が大きいはずだが?
またダイオードごとにバリコンの位置が微妙にずれる。
極間のコンデンサ容量が違うのだが、それも僅かだし、そもそもSBDが最も大きい。
ーーーーーーーーーーーーーー
もしやと思って逆電流を測定してみた。(印加電圧1V、単位はnA))
ーーーーーーーー
BAT85  :1.7
SBD_1N60:1.1
SD46-old  : 7.7
SD46-good: 11.8
SD46-poor : 22.4
1N60(サトー):18
1N60p   : 40
ーーーーーーーー
この数値と検波後出力とは逆相関している。小さい方が良いらしい。
これと、Vf特性を加味すると検波の効率を読めるかもしれない。

但し、小電力用のSBD RB521S-30 はVfが最も小さく逆電流も
ーーーーーーーー
RB521S-30 :7.8nA
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と、十分に小さい。しかし検波に使うとQが著しく低下した。
極間容量が大きいことが足を引っ張っていると思う。
(低い電圧では>20pF)

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リッツ線の自作

ゲルマニウム・ラジオのループアンテナ・コイルの作成にリッツ線を使った。
オヤイデ電気から0.08mm銅線30本撚りの物を30mを購入した。

長さが足りなかったので、サトー電気へでかけて、0.1mm銅線7本撚り20mを2本購入した。

アンテナを作ってみて、10mが必要だったので、一本を折り返して、0.1mm14本撚りとして利用した。
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テスト用にもう一個アンテナを巻いてみたら20mでは足りないので、追加するためにリッツ線を作ってみた。

手元に、小型のトランスをバラして取り出した0.1mmの銅線があった。長さはわからないがとりあえず、リッツ線の作成を試みた。

長さ10mのベランダの両端の手摺を利用して、銅線を往復させた。
5往復(片道10本)したところで、もう一回片道分の銅線が残った。
ここで一旦、両端を木綿糸でまとめて一本の線とした。
残りの細線を使って、10本の細線で形成された線の周囲を巻いて束ねながら最後の1本とした。
11本の細線で形成されたリッツ線を瞬間接着剤アロンアルファで固定してほつれを防止する対策とした。
両端を切り出し、ハンダ付けして完成。

以前類似の物を作ったときは、ドリルで撚り線としたが、よじれたりして取り扱いが悪かった。
アロンアルファの方が楽で、取り扱いやすい。

ーーーーーーーーーー
ところで作成したテスト用のループアンテナの性能だが、NHK第2放送を受信した際の検波後の出力は;
ーーーーーーーーーーーーー
(1)30本 30m             :80mV
(2)7本20m + 11本10m:20mV  (★)
ーーーーーーーーーーーーー
と大きな差が出た。(測定日時が違うが)

リッツ線の違いだろうか?

【1/19追記】
昼間(2)で受信したら60mVだった(★)。差は小さい。

100本と10本のリッツ線を用いてフェライトバーに巻きつけてコイルを作って
比較したが、ほとんど差がなかった。
線長が約2mと30mと比べると短いので差が出なかったのかもしれない。

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ゲルマニウム・ラジオ用のダイオードの評価

相模原で聞こえるゲルマニウムラジオを作ろうと努力をしている。
そこで、ダイオードによって受信感度が大幅に違うことを認識した。

再度評価してみた。
_1
前にアップしたのと縦軸の書き方を変えた。
横軸が印加した電圧。縦軸が流れた電流。

これらのダイオードを利用して、NHK第二放送を受信してみた。
今回も25×25cmの段ボール箱にリッツ線(0.1mm7本×30m)を30回巻いた。
今回はリッツ線が細かったせいか受信感度が低かった。
オシロで測定した受信したコイルの出力は180mV程度だった。

ダイオード検波後のイヤホン両端の電圧(mV)は
ーーーーーーーーーーーーーーー
RB521S-30  9.8mV
SBD-1N60     23 ◎
1N60(サトー)   8.0
SD46            20 ◎
BAT85          25 ◎
1N60P          5.0
1N34            3.3(15)
2AP9-B        4.0
34(old)         17 ◎
2SA15          5.5
2SB54          1.0
---------------
◎は明瞭に聞こえたもの。
Aiatendoで購入した1N60P(10本)、1N34(10本)、2AP9-B(2本)は総じて出力が小さかったが、1N34 5本のうち一本は出力が大きかった。
ジャンク箱の中のGe-diode約20本を調べたら出力の大きな物が二本あった。「34」と刻印されていた。残りの「34」は出力が低かった。

2SA15(E⇒BC)の静的な特性はとんでもなく良いが、検波出力は低かった。

グラフの中に◎を記したものは出力が大きかったもの。

グラフから読み取れる静的な特性と、ゲルマ・ラジオへの好適性との関係はわからない。
少なくともVfというか小電圧の良好な特性は必須であろうが、それだけではなさそうだ。

入手性の良さでは、5本セットの1N34を一袋(200円)買って、選別すれば良好なものが一本は得られる計算になる。

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電波の弱い場所用のゲルマニウムラジオを作ってみた。

★2020/1/18に追記あり

相模原はラジオの送信所から60~70kmの距離に立地し、ゲルマニウムラジオの受信はとてもむずかしい。

そんな事象は知る由もない小3の孫が、漫画を読んでゲルマニウムラジオを作りたいと言ってきた。
これまで孫の望みは大概かなえてきたので、今回もやってやろうじゃないか!

先ず、高性能のバーアンテナを使って受信してみた。
⇒ ほとんど感度なし。
感度を上げるためにループアンテナを作って受信を試みた。
24 × 26.5cm の段ボール箱にリッツ線を31回巻いた。
(0.1mm銅線30本 30m)
⇒ 何とか声が聞き取れる。

【1】この条件で、各種のダイオードの性能を比較してみた。
1 
上の4種は在庫していたもの。下の4種は今回Aitendoから購入した。
(Ⅰ):バーアンテナを利用したもの。出力を増幅して測定した。
(Ⅱ):ループアンテナコイルを利用したもの。
コイルの出力にダイオードを接続して、それに負荷として1MΩとクリスタルイヤホンを接続した。

新規に購入したゲルマニウムダイオードは出力が小さく、使用不可であった。
最大の出力はSBD-BAT85であったが、音の歪が激しく、聞くに耐えない。
SBD-1N60も歪みが大きかった。
RB521S-30はそこそこの出力と音質は良かったが、電波の選択性が低下した(Qの低下)。
SD46は次善の出力が得られ、音質も明瞭であった。
1N60(サトー電気で購入)もそれに次ぐ出力が得られ、音質も良かった。
今後の作業はSD46を利用することにした。(入手経路は不明)

これ以外に試した物:
トランジスタ2SA15:Qの低下が著しい。使用不可。
信号用Siダイオード:出力なし。
型番不明Geダイオード:出力なし。
赤色高輝度LED:使えるがQは低下する。面白い。

ついでにこれらのダイオードの小信号時のVf-If特性を調べてみた。

11 
横軸:Vf(mV)、縦軸:If(μA)

グラフを見ても、微弱電波の検波との関係は読めない。
SD46が高性能なのはわかる。

【2】バーアンテナでは受信感度が低すぎる。ループアンテナしか選択肢がない。
どんなサイズのアンテナが利用可能だろうか。
各種のアンテナを作ってみて性能を評価してみた。
Img_20200112_224453
大型のループを作れば、その面積に比例して、出力が大きくなることはわかる。

最後の物は大きすぎて取り扱いにくい。
3000cm2(55×55cm)程度の大きさであれば、孫にも作れそうだ。

【3】クリスタルレシーバー
Img_20200112_224607
Aitendoで台湾性のクリスタルレシーバーを購入した(右)。出力が小さくて、音質も悪い。(⇒使えない)
急遽、町田のサトー電気でクリスタルレシーバー(日本製)を購入した(左)
前者よりも出力が大きく、歪が少なく、放送の内容を明瞭に聞き取ることができる。

ダイオードの出力が300mV程度あれば、このレシーバーなら内容を聞き取ることができる。

【結論】
◆Geダイオード:SD46(入手性はすこぶる悪いが)
◆3000cm2程度の大きさのループコイル(要検討:巻数、デザイン)
◆エアバリコンを使いたかったが、手元にはポリバリコンしか無い。
◆日本製のクリスタルイヤホン

これをセットとして孫に作らせてみよう。

相模原において、現時点ではNHK第1、第2は明瞭に聞き取れる。AFNも聞こえる。TBSはギリギリ。

 

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