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久しぶりに秋葉原に買い物

 いろいろと買いたいパーツがあるので、久しぶりに秋葉原に出かけてみました。電車賃を考えるとネット通販で買う方が安いのですが、たまには秋葉原を歩いてみたくなります。

 今回は御徒町方面から歩いてまずは Aitendo へ。

▼Aitendo の 1F
Aitendo キット店
 1Fにキットショップが出来たらしいということは知ってたのですが、実際に見たのは初めてです。いつも反対の秋葉原側から来るのでビルのこちら側を見たことがありませんでした。

 中に入ってみましたが、とりあえず買いたい物は無し。いや、買いたい物は沢山あるけど財布が許しません。それより道路の反対側にすごい店がありました。

▼シュミット
シュミット
 Aitendo 1Fのキット店の反対側に天体望遠鏡の店があるじゃありませんか!これは知らなかったです。シュミットという名前の店なので、シュミットカメラやシュミカセの専門店か、と思ったのですが、天体望遠鏡とバードウォッチング機材の店だそうです。なお、趣味人と書いてシュミットと読むそうです。漢字の読み方はともかく、この店の名前はシュミットカメラの発明者のシュミットさんにちなんだものなんだと思いますが、違うかな。
 シュッミットの店舗のURL

 中に入ると大口径の天体望遠鏡や双眼鏡それにがっしりとした赤道儀などがいっぱい置いてありました。ラプトル50しか持ってない私にとって、このお店は極めて危険な場所です。ということで早々に外に出て Aitendo の 3F を目指します。

▼Aitendoの入口
aitendo入口
 いつもはここからから入っているので、キットの店がその先にあるのに気付きませんでした。看板をよく見ると、1F KIT STUDIOはこっちと矢印が書いてありました。

▼Aitendoでこまごました物を購入
aitendoで買い物
 よく使う値の抵抗で足りないのをまとめ買い。あと、USBシリアルアダプタなどを購入。またこの写真に写っていませんが、下の写真のUSB-9V電源ケーブルも購入。

▼USB-9V電源アダプタケーブル
USB-DC9V電源ケーブル
 下側の黒いケーブルが今回買ったやつで、昇圧機能内蔵変換ケーブル [CB-UJ912] です。

 このケーブルにはUSBから9VへのDCDCコンバーターが入っていて、最近Kitを組み立てたミニオシロ(DSO-Shell)の電源として使う予定です。ちなみに、このケーブルの情報はnekosanさんのブログで紹介されていて、こりゃー良いと思っていた物です。
 写真の上側の白いケーブルがこれまで使っていたコンバーターケーブルですが、Aitendoのケーブルはコンパクトだし中間に余分な箱が付いていないので使い易いです。ちなみに電子負荷を使ってちょっと負荷テストをやってみると、仕様通り9Vで0.5Aの出力が出ました。というか、ヤワなUSB電源だと、USB側が先にシャットダウンされます。ともかくこれくらいの容量ならミニオシロを使うには充分です。

 この後は秋月へ行ってあれこれ購入。秋月の店内の奥のど真ん中に商品テーブルが置かれていてメチャメチャ邪魔なのは何とかならないものでしょうか。

 で、今回秋月で買った部品の中で目玉は、

▼ESP-WROOM-32
ESP-32

ESP-32
 美味しそうなので、旬のうちに料理できるといいのですが。

 秋月の後は、千石やらあきばおーなどをちょっと覗いた後で、ラジオデパートとラジオセンター内をぐるっと回って様子を確認してから帰路へ。

 いやー久しぶりに秋葉原に行くと楽しいです、それに運動にもなります。でもとても寒い日で、雪がちょっと舞ってました。

天然水晶を発振させる試み、失敗のまとめ

 天然水晶の結晶を発振させる試みですが、その後もう少し条件を変えてやってみたのですが、結局発振させることは出来ませんでした。こうやったけどうまくいきませんでした、ということを記録することも意味があると思うので、記事にしておきます。

▼実験の様子
天然水晶に電極を付けて発振を試みる
 天然水晶の結晶面に銅箔テープを貼りつけて発振を試みました。なお、あちこちの面に電極を貼り付けて試しました。

▼回路図
水晶発振回路
 前の記事ではC1,C2を省略していましたが、やはりC1,C2があった方が発振し易いです。ということで、この回路図の状態で実験を行いました。なお、アンバファタイプの74HCU04も手持ちがあったので試したのですが、これを使うと発振しにくい感じになったので以下の実験は全て74HC04で行っています。74HC04はゲインが猛烈に高いので、隙あらば発振!という感じでした。

▼発振の確認
発振確認
 発振しているかどうかの確認はまずはオシロの波形を見て行います。でも回路の浮遊インダクタンスだけでも発振してしまうので、本当に水晶の共振周波数でロックして発振しているか、波形だけ見たのでは判断が難しいです。そこで、

▼周波数カウンタで周波数安定度を確認
周波数測定
 回路に手を近づけた時に周波数が変化しないか確認しました。本当に水晶の共振で発振しているなら上位4ケタくらいの値はビクともしないはずです。

 こういう仕掛けでいろいろ試したのですが結局だめでした。電極の貼り付け方をいろいろ変えても周波数がフラフラと動きます。つまり、水晶発振器としての動作を確認することは出来ませんでした。

▼圧電効果を確認
圧電効果を確認
 コメントでアドバイス頂いた圧電効果を見てみました。この写真のように電極を付けて水晶の結晶部分をコツンと金属棒で叩いて、圧電効果による電圧発生の検出を試みました。パルス検出にはオシロのトリガを使ったので見逃しは無いと思いますが、圧電効果による電圧の検出は出来ませんでした。

 こうなると万策尽きた感じなので、この実験はこのへんでおしまいにします。

◆よもやま話
 私がアマチュア無線を始めた頃の水晶はFT243型がよく使われていました。当時先輩から聞いた話では、水晶の周波数を上げるには、FT243を分解して中の水晶を研磨して薄くするのだそうです。(FT243はネジを外すと中の水晶板を取り出すことが出来ます)

 もし研磨しすぎて周波数が高くなっちゃった時は、赤チンを点々と塗るのだそうです。赤チンを塗るとその重さの分だけ共振周波数が下がるので、周波数調整が出来るという話でした。赤チンを塗る時水晶に、「痛かったろう・・、」と語りかけるのが作法だと言ってましたが、この話は本当だろうか。

【追記 2017/2/7】
 やまねこさんのツイッターによると水晶叩いて数ボルトの電圧出てます。やっぱり私のやり方が悪いのか、、
 鉄電気石水晶

天然水晶で発振を試みるも、失敗

 先日、御殿場駅の近くの道の駅に寄った時、露店が出ていて、こまごましたインテリア用品などを売っている店がありました。そこの商品の中に小さな水晶があって、面白そうなので買ってみました。実は最近ちょっと鉱物に興味があって、機会があればミネラルフェアとかに行ってみたいと思ってます。

▼道の駅の露店で買った水晶
天然水晶
 サイズは長さ40mmくらいで、値段は一つ100円。出来るだけ透明な部分が大きな物を選んで3個買いました。これでやってみたかったのは、水晶発振子として動作させることが出来ないか試すことです。

 実は以前、楢ノ木技研さんが超巨大水晶発振器としてMakeの会場(たぶんMTM2012くらい)で動く(発振する)状態の物を展示されていたのを見て大いに感心しました。それ以来、あれと同じことが出来ないものかと頭の隅にひっかかっていました。
 なお、超巨大水晶発振器についてのもう少し詳しい情報は、楢ノ木技研さんリソースのページに写真と回路図が公開されています。なお、この情報は現時点のもので、今後修正される可能性があると思います。

 今回あらためて楢ノ木技研さんの資料を読んでみると、「宝飾用の水晶の人工結晶」を使われたということなので、天然水晶ではなかったようです。ともかく、水晶振動子は普通は部品として購入するものですが、これを原石の状態で発振させることが出来ると面白そうです。

 と考えてやってみたのですが、結果はこの記事のタイトル通り失敗でした。以下は、こうやったら失敗しました、という記録なので、興味のある方だけさらっとお読みください。

 実は最初はファンクションジェネレーターで周波数をスイープした信号を入れて、反応をオシロでモニタしたのですが、さっぱり共振点らしきものが見つかりませんでした。

 ということで、簡単な発振回路を組みました。発振回路なら自動的に共振点を見つけてくれそうです。

▼回路図
水晶発振回路
 水晶の回路記号がちょっと変です。あと、水晶の両側とアースの間に22pFくらいのコンデンサを入れるのがセオリーですが、配線の分布容量が大きそうなので省略。というか入れるのが面倒臭かったので無し。

▼実際の回路
天然水晶で発振、しない
 ブレッドボードからジャンパー線で水晶に接続しています。なお、回路図には無いLEDがあります。

▼水晶からの電極引き出し
天然水晶に貼り付けた電極
 普通の水晶は2端子ですが、AC100Vからの誘導ノイズを減らすためと電圧の関係を明確にするために3端子にしました。

 下にGND用の銅箔テープを貼り、その上に水晶を載せて輪ゴムで固定。水晶の信号電極は銅箔テープを貼っただけといういいかげんさです。なお、銅箔テープの接着剤には(たしか)導電性があります。

 これでいろいろやったのですが、結局発振しませんでした!

 ちなみに本物の水晶を入れると、

▼本物の水晶だと、
発振実験
 当たり前ですがちゃんと発振します。ちなみに水晶を入れなくても回路の浮遊インピーダンスで位相が廻るのでしょう、110MHzくらいで発振するので、回路としては発振したくてしょうがない状態だと思います。

◆まとめ
 ということで今回の実験は見事に失敗しました。発振しなかった理由を考えてみると、

1) 圧電現象が現われる方向に電極が付いていない?
  これ、ありそうです。結晶の成長軸に直角方向に電極を付けていますが、これだと圧電効果がゼロの方向になっているのかも知れません。とは言ってもATカットとかやるのは無理です。それにカットしないで天然水晶の形のままで発振させたいです。
 ところで、楢ノ木技研さんのデモ見ると特にカットとかやってなかったみたいです。どこかツボみたいなものがあるのかも。

2) 蒸着電極じゃないとダメ?
 銅箔テープ電極なので水晶との間に空気層が存在していますが、これじゃダメかも知れません。素材のSiO2の誘電率は約3.8なので、その値の逆数で空気層で電界を負担することになるはずですが、これくらいのロスなら致命的な影響は無いと思っていました。でも圧電素子として考えた場合、電荷のエネルギーは格子を歪ませるために使われる訳で、実質的な誘電率はとても大きな値になる可能性があります。こういう場合に空気層があると、さっぱりエネルギーが結晶に注入されないのかも知れません。やっぱり蒸着、あるいは導電性接着剤のような物を使わないとダメか?

3) 水晶の結晶がダメ?
 触るとガラスより冷たく感じるのでたぶん水晶だと思うのですが本物だろうか?見た目は透明な結晶なのですが、実は目に見えない転移などの欠陥が多いのかも知れません。

4) もっと発振しやすい回路じゃないとダメ?

◆最後に
 可能性は低いと思いますが今後発振に成功するかも知れません。もし成功した時に、後出しジャンケンでうまくいかなかった理由を説明するのもちょっと情けないので、現時点での考察を書いておきました。

 あと、水晶発振子の専門家の方から見たらアホなことやっているんでしょうが、まあその過程を楽しんでるってことで、お見逃し下さい。もし何かアドバイスとか頂けると嬉しいです。
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