難しいことをやさしく、やさしいことを面白く、面白いことを深く探求する

楽しい自作電子回路雑誌

2012-11-14-06:39:57 QLD TIME (QLD TIME=+8h UT) オーストラリア クイーズランド州 バームコーブ海岸

CONTENTS
2

原点

LEDとPD2

LEDを受光素子として可視光線通信を試みる

5

2012年0月21日双子公園の実験

7

11月24日東金古山王神社から13kmの可視光線通信の実験

07
09
11
12

12月14日双子公園で可視光実に実験を行う
何故なぜシリーズ10 等価電源
パームコーブで皆既日蝕を見る
雑記帖

055

DEC.2012

イオードに早変わり致します。発光ダイオー

LED

ドを高インピーダンスの電圧計につなげて、を受光素子として可視光通信を試みる

ります。これは明らかに感光性が有ることを太陽の光にあてるとメータの振れるものがあ示しています。(何も感じないものもある)
このLEDによる感光素子は、その受光感度が自ら発光する光のスペクトルの状態に良く似ているのだそうです。すなわち赤のLEDは赤色に感じ易いというのです。

LEDは感光ダイオード?

LEDを向かい合わせにしてヒシチューブ等

1977年7月発行のFCZ誌28号「トラのでカップリングしてやればフォトカップラが巻」に「発光ダイオード」という記事があり出来ます。光通信をやるときは送信と受信がます。抜き書きしてみましょう。

1つの素子で担当できますから光学系との組『発光ダイオード(LED)も大分ポピュラになったから、もうほとんどの方が一度位はお使いになられたことと思います。
所で、このLEDがフォトダイオード(感光ダイオード)になることをしっておられるだ
ろうか?

み合せが楽になります。特にこれからのファイバ通信等にも有効だと思います。
この情報はポピュラーエレクトロニクスに出ていた記事についてトレースしたものです。』
もう35年も前の記事ですが、この記事がある種の発光ダイオードは確かにフォトダ

LEDとPD
試しにテスターを電圧計にして、太日の目を見ることになりました。

ムの送信素子を受け持つことになりました。

受信素子はPDが担当です。

陽に向けたLEDの両端の電圧を測ってこのように送信素子と受信素子がみてください(LEDの種類によって電別々ですから光をビーム化する集光レ圧は異なる。なるべく内部抵抗の高いンズも二つ必要になります。

高感度の電圧計で)。LEDがすでに立もしLEDがPDと同じように光を強派な感光素子であることがく感じることが出来れば分かるでしょう。

可視光通信にとって非常

この性質はLEDが実用化された時から知られていまに有益な素子 になることは明らかです。

したが、LEDはその名のご

可視光通信は今迄の常とく光を出すダイオードと識、概念をひっくり返すして進化して来たので感光ものです。それならもう感度はそのままになっています。使用

一つ常識をひっくり返しても良いのでする私達もLEDに感光機能があるといはないでしょうか。

うことを忘れて利用しています。
そして今、LEDは可視光通信というこれ迄の常識では考えられないシステメーカーの皆さん、これからぜひLEDの性能向上と共に感光感度を高める研究をはじめてみて下さい。

1977年の段階ではLEDは単なる太陽電感度がありますがそれから上に行くと出力池でした。しかし私が可視光通信に首をが減ってきて、2kHz当りから極端に感度突っ込んでみて、「もしかしてLEDで信号が下がりました。

が受けられるのではないか」という期待が持ち上がってきました。

受信機として第１図のように受光素子としてLEDを取付け，LEDのカソードをアースに落とし，アノードから出力をとりだしました。

LEDは可視光通信に受光素子として使えるか?
LEDが感光素子であることは分かりましたが、それではどんなLEDでも感光素子として本当に使えるのでしょうか。
早速実験してみました。

テスター(Sanwa U-70D)を 50μA,0.1VにセットしてLEDを電球(タングステン)に向けて両端電圧を測りました。しかし、メーターは全然振れません。そんな筈は無いはずと外に持ち出して太陽に向けるとメーターが振れ始めました。
LEDはその先端部にレンズがついていま

第１図LEDを受信素子として使う

そのすぐそばで050号で発表した送信機を発振周波数400Hzで断続信号が出るように改造してLEDが本当に信号を受信出来るかテストしてみました。その送信機の回路図を第2図に示します。

す。そのためLEDを太陽の方向へ向けない4001とほとんど電圧は出てくれません。これは意外に鋭いものでした。いろいろのLEDについて確かめた所、結構電圧の出るものも第2図

400Hzの信号をON/OFFする

あればほとんど反応をしないものもありました。一番感度が良かったのは秋月で入手した黄色の超輝度LED「OSY5CA5111AWY」でした。

その結果は太陽光で感度のあったLEDはすべて信号を受けることが出来ました。
電話の場合は上限が3kHzあたりですか

ここ迄の文を読んでいるとLEDがPTのら電話としてはぎりぎり使えるかなあとい代わりに簡単になるという印象を受けるかう所のようでした。(この段階ではまだ実もしれませんがLEDの感度は本誌051号で験していない)

紹介した、LEC-RP50B という超高感度フォトダイオードと比べると約1/20しかありませんからアンプを上げるとか色々と研究する必要があります。

LEDを受光素子としての通信実験LEDが一応受光素子として働くことが分かったので実際の通信に使えるかどうかの実験をしました。

周波数特性は?

送信機は第2図のものを望遠鏡に取付けまたLEDを感光素子として使った場合のました。

周波数特性はどうでしょうか。AFオッシ

受信機は第1図の回路と直径70mmの虫レーターにLEDをつなぎ(1kΩの抵抗を並眼鏡レンズ(これは100円ショップで購入し列につなぐ)周波数の変化についてオッシたもの)を手持ちで組み合わせました。

ロスコープで観察してみると500Hzまでは家の中の実験では本誌053号，054号でCirQ 055-3

紹介した2枚の鏡を使った反射鏡を使って6m，往復12mの確認は難なく成功しました。

次はいよいよ屋外実験です。家の前に送信機を置き、道を歩きながら信号を確認して行きました。

その結果、50m迄確認出来、ります。
そのほかPDとPTの違いはどこにあるのでしょうか。
単なる感光素子としてはPTの方が使い易いのですが、通信のように高速化が要求され取りあえずLEDを受光素子とした実験に成功

るとPTは追いつかなくなります。

しました。とはLEDにも言えることでこの原因はダイ

このこ

感想としては相互距離が短かくても信号のオードが持つ容量が大きいことです。この容強さがあまり強くありませんでしたから受光量の関係で信号の周波数が高くなると出力が素子がLEDの場合葉受光感度が低く受信機なまってしまい動作が追いつかなくなってしの増幅率が足りないのかもしれません。増幅

まうのです。この容量を少なくするために率を高めて再度実験をしたいと思います。

PDでは端子に逆の電圧を掛けているので受信側が手持ちのため安定性が悪く固定して装置を作る必要がありした。

す。
LEDは太陽電池と同じですからカソードをアースら落とし，アノードから信号を取りフォトトランジスタと出せば良いのですが，アノードからコンデンフォトダイオードサを通して信号を取り出そうとすると，まさ

現在販売されている感光素子は、PT(フォに容量が邪魔をして周波数に対応出来なくなトトランジスタと、PD(フォトダイオード)ります。それを除くためにLEDに並列に抵抗があります。

しかしPTと、PDはともに光を入れて無信号時の電圧を下げてやる必要がに感ずる素子であることは同じですがが使いあります。第1図のLEDの横についている方が大分違います。

100kΩの抵抗がそれです。

PTは端子としてコレクタとエミッタがあそんな訳で光のON/OFF周波数が高いとります。エミッタをアースし、コレクタにプ

きにはPDが使われていますが、可視光線通ラス電源と抵抗をつけて信号を取り出しま

信でもベースバンドの時のように普通の音声す。感光素子の部分をベースと考えれば普通周波数でコントロールするだけでしたらPTのトランジスタと同じだと考えることが出来の方が感度も良く気軽に使うことが出来るかます。

もしれません。

PDはアノードと、カソードがありカソーLEDを感光素子として使う場合，PDと同ド側にプラス電源をつなぎ、アノード側を抵じように使カソードにプラスの電圧を加えて抗を付けてアースに落として出力を取り出し簡単なテストをやってみましたが音声の領域ます。このことはプラスとマイナスが一般概ではあまり変化はないようでした。このこと念として反対ですね。(第3図参照)

については再実験が必要でしょう。

LED(発光ダイオード)にもアノードとカソードがあります。本来の使い方としてはアノードにプラス、カソードにマイナスを掛けて光らせます。また太陽に向け感光素子として使うときにもアノードからブラスの電圧が発生します。
このことからLEDを感光素子として使う
場合は基本的にはPTと同じようにアノード

各種光素子の使い方がプラス、カソードにマイナス(アース)にな

CirQ

055-4

可視光通信4.3kmの記録達成

2012年10月21日

双子公園の実験
10月21日，もうおなじみの双子公園で可視光通信の実験をやりました。参加者は左のレンズにハイパワーLEDが見える

J F 1 GYO 黒 川 ， J A 1 V V B 久 保 ， J A 5 F P間，JG6DFK/1 児玉，JH1FCZ大久保の5人です。
この日の圧巻は黒川-久保間で10WのハイパワーLEDを使った4.3kmの2Way QSOの記録を達成したことです。しかもベースバンドの記録です。

LEDの保護のためブレーカ迄ついている間を掛かけようやく見付けた所は，望遠レンズを使っても写真にはとても撮れない距離でした。
2km位でしたら望遠鏡を使って相手局の位置をつかめますがそれ以上の距離になる記録を作った黒川さんの機械とずうっと追いかけていればなんとかなりますがどこで運用するか分からない場合は望遠鏡を使っても難しいですね。運用地を選ぶ際にはランドマークになるような場所を選ばなければならなくなります。
この日この記録に使われた機械の写真を写真1から4に示します。
参加者全員が久保さんの機械を使って黒川さんと交信しましたが、目に見えないよ
うな距離を可視光線を使って話をするとい記録を作った久保さんの機械

うことはとても不思議な気持ちになりました。

私は黒川さんが移動する前に別のことをやっていたので黒川さんがどこへ移動した

この日の実験は4.3kmの交信だけでなくのが分かりませんでした。望遠鏡を使って非常に盛りだくさんの成果を得ることが出も4.3kmというのは遠いですね。かなり時来ました。

CirQ 055-5

割り込んであっさり59+でクリアしてしまいました。受信機の感度の違いを感じました。それでも220mの記録です。此れからの改 良 に よ って こ の 記 録 は 伸 び る こ こ と でしょう。
さてつぎは間さんの機械です。此れは455kHzのサブキャリアを使ったFM機で，回路は本誌054号で紹介しましたが受信部の光線を扱う部分はフロントエンドだけで，電気的に変換されてあとは既製の情報
1.4km先の2つのビーコン受信機を使って面倒なFM検波とかAF増幅，わかりますか?

スケルチ回路等を簡略化しているのです。

このシステムは，送信機ですぐ近くの地
まず，1.4km離れた猿田彦神社にベースバンドと3.5MHzのサブキャリアのビーコンを置きそれぞれ受信実験を行いました。二つのビーコンは混信することも無くきれいに分離して受信することが出来ました。1.4kmという距離は今になってみるとごくあたり まえに交信出来る距離になって来ていますね。

JG6DFK/1

児玉さんの手のひらサイズのPWM機もテストしました。公園のてっぺんから児玉さんの送信機で信号を出既製の受信機をFMの受信機としているし，220mの記録達成です。更に記録を伸ばそうと赤い色をたよりに努力したのですがどうしてもダメでした。そこへ間さんが間さんの機械のLED部面とか建物の壁等に向けて送信すると，受信機が直接送信機の方を向いていなくても送信した信号を間接的に受信してしまうことです。此れはあたかも地面その他が電離層になったかのような感じです。システム

立ったり座ったりして信号の強い所をさがしているそのものが高感度なんですね。

そして間さんは1.4kmの記録を立てました。

CirQ 055-6

を始める頃には上がったもの大変な寒さで2012年11月24日した。

東金市古山王神社展望台
から蓮沼海浜公園展望搭

た。しかし，その目的地は望遠鏡を使ってへの通信距離13kmの実験も久保さんのガイドでようやく場所がを見さて，黒川さんが車で目的地に向いましも中々分かりません。13kmも離れているとなかなか場所が分からないものです。それで付けました。望遠鏡を40倍にしてそのビル
2012年11月２４日

東金市古山王神社脇の展望公園で通達距離13kmの可視光通信のも分かりました，屋上の下の階(7階)に何か黒いものが見えます。暫くしてそこの部分が白く光りまし

実験をやりました。
東金市に行くのは初めてでしたがPCで予た。無線で話をしながら送信方向を定めまめ場所をチェックしておいてたので迷わず行した。しかし光の信号は入ってきませんでくことが出来ました。

した。その間，もやが時々出て来てくるこ

この場所は，九十九里浜の海岸から続く
海抜の低い所から急に標高が上がった場所
で，海に向って(東の方向に)見晴らしの良い場所で，実験場としては非常に良いロケーともありました。大分長い事し受信を試みましたがダメでした。
身体が冷えてきます。 残念ながら今日は諦めるしか無いようです。
いつもいつも実験に成功するとは限らなションだと思いました。
この日の目的は古山王神社脇の展望公園いことを勉強しました。

から北東の方向の松尾町の蓮沼海浜公園展

次の実験では13kmの中程にチェックポイ

望搭との間での通信を成功させ通達距離をントを設けること。蓮沼海浜公園展望搭の実験場も7階ではなく2階でも良いこと(基材13kmに伸ばすことです。
この日の朝は冷たい雨が降っていて実験を持ち上げる労力を低減する)等がその日の教訓でした。

2012年12月14日

双子公園でを行いました。
参加者は，JA5FP間，JA1CMN金子，
JA1UPI鶴野，JH1FCZ大久保の4名です。

可視光ミニ実験を行う

この日は天候こそ晴れていましたが少しもやが出ていてあまりコンディションは良くありませんでした。
まず全員双子公園に集り，相談の結果，望12月14日に054号で紹介した間さんの機械
で 八 街 グ ル ープ の 水 準 に 追 い つ く た めに、3.5kmの到達を確実に確認しておく実験

遠鏡で追うことが出来る3km程度の所で実験をすることになり，間，鶴野が送信点に向うことにしました。

彼らの乗った車は7X50の双眼鏡で追いかけることが出来ました。結CirQ 055-7

実験現場の地図
局2.4kmの所に送信場所として都合の良い所を見付けました。

今度は双眼鏡を使っても自動車の位置が確認出来なくなってしまいました。近くにそこで赤色の信号を出しました。しかしビニルハウスがあるというので探してみる

受信場所で双眼鏡を使った眼視では確認でとビニルハウスがいくつも見つかりどれがきたのですが，肝腎の受信機では確認出来目的のビニルハウスか分かりません。近くずノイズばかりが耳につきました。に携帯電話の中継アンテナがあると言われ送信機の発射方向を時間をかけて調整をても，電柱等と区別がつきませんし，近くした結果やっと何とかメリット3程度の信号に三角屋根の建物があると言われてもそれを受信することが出来ました。

を見付けることが出来ません。送信側から

このシステムではこのくらいの距離が限は受信点が見えるというのですがどうもな界かなあと思い終りにしようかと考えていらないのです。しまいには自動車のヘッドた時，「受信場所を少し移動してみたらどライトを受信所に向けてもらいましたがだうだろう」という意見が出て受信機を3m程めでした。このように大分長い時間をかけずらしてみました。するとそれ迄ノイズまて探したのですが送信機の赤い点を見付け

じりの信号であったものがノーノイズになることは出来ませんでした。

りメリット5とはっきり聞き取れる信号になりました。

今回は2.4kmで我慢することにしました。
それでもその前の1.4kmと比べると2倍近い

このことに気を良くしてはじめに予定し記録になりました。

ていた3.5kmに挑戦することにしました，

CirQ 055-8

数式と仲良くしよう

何故なぜ—シリーズ 10

等価電源JA5FP

間幸久

CirQ 055-9

本誌15ページの「 パームコーブ(オーストラリア・ケアンズの近郊)で皆既日蝕を見るの写真集を下記のホームページで展示しています。
このホームページは一月毎に展示替えをしていますので，絵画写真等に興味のある方はぜひ御覧になってください。

http:kazenonakama.net
CirQ 055-10

いうのです。日本ではクマが出るという注意があり，それなりの対応策は知っている感じ

パームコーブ

ですが，「ワニが出る」と言われてもどうし(オーストラリア・ケアンズの近郊)で皆既日蝕を見るたら良いのと迷ってしまいます。
しかし，周りには民家もあって，人も犬等を連れて散歩していますからそれほど心配しなくても良さそうです。警告版を見た時は緊張しましたが段々に慣れてきました。

11月14にオーストラリアのケアンズ付近で皆既日蝕がありました。
娘の家族と一緒に，ケアンズの北の郊外のパームコーブという所に貸別荘を借りて見に行ってきました。
この話は私の絵のホームページにも書いてありますのでそれと重複しないように書くことにします。もし興味があればhttp:kazenonakama.net/ を合わせて御覧になってください。

うです。

この分だと明日の朝は早く起きて海岸で場所を確保しなくてはいけないかと思いましたが，14日の朝，海岸は近所の人が集っただけで観光客は見当たりませんで至極のんびり観測が出来ました。
14日。やっぱり天気が気になります。夜中に2回程眼が覚めて外を覗いてみたのですが，一回は曇り，もう一回はピーカン。どう

ケアンズの空港には娘夫婦が出迎えに来ていました。雨が上がったばかりではっきりしない天気でしたが一路貸し別荘のあるパームコーブへ向いました(約30分)。その家はベッドルームが3部屋ある2階建ての大きな家でびっくりしました。

もめまぐるしく天気が変化しているようです。
日の出の1時間前に起き出し，最後の準備をして海岸に行きました。どうやら晴れています。そして日の出。雲が太陽を半分程隠しています。でもこの分ならどうやら日蝕は見えそうです。

パームコーブの緯度は南緯16 ですから北緯に換算するとフィリッピンあたりに相当しますから暑い所です。
借りた家のすぐ後ろは熱帯雨林になっています。熱帯雨林というのは足の踏み場も無い位植物が密生している所で，その奥にはクリークがあります。そのクリークが海迄つながっている筈なのに海には川が流れ込んでいません。クリークが海岸の砂の所で終っているのです。

13日の夕方から海岸に車が集ってきました。どうやら日蝕を見るために集って来たよ

この辺一帯が湿地帯になっているみたいです。
そして，そこに警告版がありました。何とそのクリークの水辺にはワニが住んでいるとと、この時は思ったのですがそのあと段々に雲の量が増えて部分蝕の始まる時間になっても太陽は雲の中です。

残念ながらこれで種子島，佐倉，ケアンズと3連敗かと，諦めました。
しかし，幸運の女神はいたのです。皆既の寸前になって雲に割れ目が出来て来たのです。そして皆既食の始まり。ダイヤモンドリンクが見えたのです。それから夢中になってカメラのシャッターを切りました。
あとから写った写真を見ると太陽面に薄い雲が掛っていたものもありました。表紙の写
真はその薄い雲を通したものです。「風の仲間」のホームページのものは雲の薄いものですので比べてみてください。

CirQ 055-11

ことが出来ました。

雑記帖

次の朝もMHNが見たのですがもう見えなかったというのです。そんな筈は無いと思い14日に見たのですが，横に月が無いためか肉眼では見えず，双眼鏡を持ち出してみたところ水星はまだありました。
これで私は水星を見たのが2回目になります。

よつみぞ(四つ溝)
一寸遅くなりましたが柿の話題です。

可視光通信誌?

私は柿と言えば「よつみぞ」です。この最近，本誌はなんだか可視光通信の雑誌になってしまった感じです。

柿は渋柿で，普通八百屋の店頭に並ぶのは「湯抜き」という方法で渋を抜いたものでもう歳をとったので， ぼつぼつこのCirQす。砲弾型をした形ですが横に切った断面の発行をやめようかと思っていた時に，可に四つの溝があって機械的に皮を剥く訳に視光通信という面白そうな話題が飛び込んはいかないので干し柿にはなりにくく，湯で来ました。

抜きが主流になったのでしょう。

昔からLEDによる通信について興味を持っていた私は「これは最後の甘さと言い、味といい私は最高だと思って御奉公」と直感的に思いました。

いますが，静岡県ではあたりまえの柿なの

しかし考えてみると「地面アンテナ」も3.11地震の所で中断していたのですね。こにどういう訳かほかの地方では手に入らない柿です。の方では中野さんという研究者が私のゼン静岡の義理の姉に頼んでこの柿を送ってマイを巻いてくれています。そのうちきっもらいました。姉さんが八百屋で買って来と面白い報告が出来ると思っています。

たのはどういう訳かまだ渋の抜いていない

世の中にはまだまだ面白いことがいっぱい有りますね。CirQの発行もいま暫く手が抜けないようです。

ものだったので渋抜きをやってくれたそうです。

その方法は・・・

柿の表面を焼酎で拭く。
それに塩を振りポリ袋に入れる。

水星を見る

それを40 位のお湯に2,3日つけておく。

12月12日，水星と月が接近するというのというものでした。
普通，すでにプロが湯抜きしたものを買で珍しく早起きをしました。
東の空が明るくなり始めた6時2分月の左側

うのでこんなに細かいことは知らなかったに水星を見付けました。(カットの写真の月のですが，姉さんが近所の人に教わってこの左を良く見てください)の方法を知ることが出来ました。
みなさんも秋に静岡へ行ったらぜひ食べ

その右上の方には金星が明るく，更にもっと上の方に土星が一寸暗いですが見る

CirQ (サーク) 055号
発行者

JH1FCZ

大久保忠てみてください。

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2012年12月25 日発行

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