ソーラーアクセントライトの分解

１００円ショップでソーラーライトを買ってきました。値段は１００円でした。
ホームセンターなどで売っていますが、太陽電池で充電をして、暗くなるとライトが点灯します。


太陽電池です。30mm角なので、結構な大きさです。


早速分解してみました。
黄色のＬＥＤが１つ、80mAhのＮｉＭＨ充電池、基板、ＳＷが出てきました。
これで１００円はお買い得です。


基板のＵＰです。
基板には820uHのインダクタと４本足のＩＣが付いていました。
ＮｉＭＨは１．２Ｖ、太陽電池は１．５Ｖ出力のようで、インダクタを使って昇圧してＬＥＤを点灯しているようです。


テクノ手芸などの小物に組み込むには丁度よいサイズの充電池ですね。

FCZ代用コイル使用50MHｚAM送受信機の製作 その７

その７です。

バリキャップでの周波数の設定にはVRにバーニアダイヤルダイヤルを付けるか、ダイアル付のポテンショVRを使用するのですが、今回はジャンクの40回転VRを使います。
１回転分の目盛は付けるとしても、何回目か数えておかないといけません。
周波数表示は周波数カウンタという手もありますが、送受信のVFOが別々で６倍しないといけないので、今回は見送りました。

そこで周波数表示はバリキャップに加えた電圧をメーターで表示することにしました。
使用するメーターは勿論ジャンクのラジケーターです。
ラジケーターは正規の電流計とは異なり、電流に対する針の振れ角度がリニアではありません。
今回使用したラジケーターの特性です。


写真は、安定化電源用の簡易な電圧計として校正したラジケーターですが、10Vを超えたあたりから1V当たりの振れ角度が小さくなってきます。
ラジケーターに抵抗を入れてフルスケールを設定しただけだとこんなかんじで、必要の無い低電圧の部分の振れ角度が大きいので有効に活用できません。
この電圧計の場合はせめて5V～15Vの電圧計として使いたいものです。
電流がそれなりに(mAオーダー)流せる場合は、抵抗で分圧すればいいのですが、今回は周波数の設定VRは 5V/50kΩで 100uA しか流れていないので、ラジケーターを駆動するには無理があります。




そこでトランジスタで増幅してラジケーターを駆動することにしました。
使用するラジケーターとトランジスタのデータを Fig.1 の回路で測定します。

R1 を可変させてラジケーターをフルスケールになるように設定します。
このときの Ic を測定して IcH とします。Vcc=5.0V、IcH=165uA でした。
次に Vbe を求めるために Vb を測定します。Vbe=Vb-Ve＝Vb で Vbe=0.58V でした。
hFEを求めるためにR1を回路から外して測定します。R1=4.43MΩでした。
Vcc-Vb=Ib*R1 から Ib を求めます。
Ib=(5.0-0.58)/4.34e6=1.0184uA
Ib*hFE=IcH から hFE=165/1.0184=162

Fig.2 がラジケーターの駆動回路です。
8.4MHzVFO のバリキャップの電圧を測定したところ 2～5V なのでこの範囲で動作するように設定します。
R1 と R2 で分圧した電圧をエミッタに接続して下駄を履かせているだけです。
この電圧+Vbe を超えると Ic が流れ出し、5V でフルスケールになるように R3 を決めます。
ここで前提となる値を整理しておきます。
Vcc=5.0V Vbe=0.58V hFE=162 IcH=165uA IcL=0uA VH=5.0V VL=2.0V
Ib は Ic と比較して十分に小さいので、Ie=Ic+Ib≒Ic とします。

この回路の R1、R2、R3を決定していきます。

VL=2.0V のとき IcL=0uA で電流は流れませんので VR3=0V で Vb=VL となります。
Ve=Vb-Vbe=2.0-0.58=1.42V
Ve=1.42V となるように R1 と R2 で分圧します。

ここで R2 にはラジケーターのフルスケール時の電流 IcH が合流するので、IcH の10倍程度の電流を流しておくことにします。
IcH=165uA なので 2mA くらいに設定します。
R1+R2=Vcc/IR1=5.0/2e-3=2500Ω
R2=(R1+R2)*Ve=2500*1.42/5.0=710Ω
R1=R1+R2-R2=2500-710=1790Ω
半端な値なので、R1=1.8kΩ、R2=680Ωとします。
R1 と R2 が決まったので IR1 を計算し直しておきます。
IR1=Vcc/(R1+R2)=5.0/(1800+680)=2016uA

VH=5.0V のとき IcH=165uA です。
IR2=IR1+IcH=2016+165=2181uA
Ve=IR2*R2=2181*680=1.483V
Vb=Ve+Vbe=1.483+0.58=2.063V
Ib を hFE から求めます。
Ib*hFE=IcH から Ib=IcH/hFE=165/162=1.1085uA

VH-Vb=Ib*R3 から R3=(VH-Vb)/Ib=(5.0-2.063)/1.0185e-6=2.88MΩ=2.2MΩ+680kΩ
R3 は2本の抵抗でピッタリです。決定した回路図です。


このようにすればジャンクのラジケーターの利用価値が高まります。
フルスケールに近いところは目盛が詰まってくるのは変わらないので、フルスケールを 140uA くらいに設定すればいいでしょう。
実際はこの特性にバリキャップの特性が加わりますので、周波数で校正してみて、周波数の範囲やラジケーターの使用範囲を決めたいと思います。

ラジケーターの裏に配線しました。
フルスケールは 140uA に設定して周波数で校正してみました。
予想に反して周波数が高い方が広がっていました。
実際のフルスケールはもう少し左側にありますが、良く使用する周波数の範囲が中央に配置できたので、これでＯＫとします。

FCZ代用コイル使用50MHｚAM送受信機の製作 その６

その６です。

ドライブ段とファイナル段を作りました。
回路は以前と同じです。
全体の回路図です。


基板です。
基板の長さが少し足りなくなったので、継ぎはぎして延長しました。
ドライバ出力は30mW、ファイナル出力は200mWでした。


変調はFCZ方式のトランスレス変調の予定です。

FCZ代用コイル使用50MHｚAM送受信機の製作 その５

その５です。

8.4MHzのVFOユニットができたので、２逓倍、３逓倍してみました。
回路図です。
２逓倍、３逓倍共に複同調回路です。


基板です。


出力は２逓倍、３逓倍共に10mW弱です。
逓倍ミスも無いようでやはりオーソドックスにいくのがいいようです。

FCZ代用コイル使用50MHｚAM送受信機の製作 その４

その４です。

8.4MHzのVFOをシールドケースに入れました。
電源はバッファも含めて5Vに統一して、コントロール端子、電源端子、出力端子としました。
シールドケースは0.2mm厚のトタン板を使いました。
４枚のトタン板を切って半田付けしました。
薄いのですが、結構しっかりしています。

コイル自体のシールドがいい加減なので、トタン板をコイルに近づけるとNGです。
10mmくらい離す必要があります。


周波数の設定は40回転のVRを使用しました。
200kHzをカバーするので、１回転あたり5kHzです。
もう少しカバー範囲を広げてもいいようです。
VRと5Vレギュレータの基板です。


全景です。
フタは取り外せるようにしてあります。
出力は3mW弱あります。

FCZ代用コイル使用50MHｚAM送受信機の製作 その３

その３です。

６逓倍後に増幅してみました。
ドライバは2SC1815で１段、ファイナルは2SC1815パラです。
回路図です。


基板です。
左上からOSC、BUFF、X6、下へドライバ、ファイナルです。


出力は100mW程度出ましたが、同調回路の容量が足りないようです。
TCに並列に10pFを追加すると140mW、20pFで160mWと増えていきますが、このコイルの50MHzでの同調容量をかなり超えています。
どうやら６逓倍ではなく、５逓倍や４逓倍に同調しているようです。

出力が増えて調整し易くなったので、Ｘ６段からトリマを最小に設定し直して調整したところ、それらしい容量で同調したので、これが本物のようです。
しかし、受信機で受信してみると５逓倍や４逓倍の信号も盛大に聞えます。
こういうときはシールドをしっかりするか、１０ｍ以上同軸を引っ張って６逓倍より弱いと推定される５逓倍や４逓倍の減衰を期待して切り分けるのですが、面倒なので今回はパスしました。

やはりいきなり６逓倍は無理があるようですね。
いずれにしても8.4MHzのVFOもシールドケースに入れないといけないので、２逓倍、３逓倍でオーソドックスにやってみようと思います。