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

CONTENTS
225原点

ハムフェアと光通信

私の光通信の原点
LEDの指向性とフレネルレンズ
7 LED通信実験に番号を付ける
8 何故なぜシリーズ13 CR積分10

実験番号13 JA5FP 古山王
神社-蓮沼海浜公園12.632km

11

実験番号1412雑記帖

光の伝播損失の数値化

058

JUL.2013

CLUB，EHSサロン、自作派ロールコール、

私の光通信の原点という創作的な活動をしようというクラブの集りでした。
会場では講演会も計画して、「ピコトランシーバ開発上のポイント」JH1IJY、「ポケトラ始末記」JH1MBQ、「熊本シティス
タンダードについて」JA6BI、「毎分500字!高速電信の実験」JE1EHS、「10GHzアマチュア的測定」JR3ELR、「アマチュJFO という団体

ア的発想法」JH1FCZ、「初心者向けPLLのはなし」JK1HIG、「DX入門」JA2JW、1982年8月20-22日に東京晴海でハムフェ「28MHzロングパス予想法」JH1RNZ、ア'82が行われました。その会場にJFO(日本「QRP測定法」JA1EVK、「ヘンテナのアマチュア無線 フロンティアーズ 機構)とい話」JH1FCZ、「アマチュア無線昔ばなう団体がブースを7コマ展示していました。

し」JA1AMH、「3端子レギュレータによ

JFOなんて団体は知らないと思います

るAM変調法」JA4GVH、「自作のすすが、自作愛好会、AM保存会、クレージーめ」JK1HIG、「KA局とのグランドミーミーティング，熊本工作研究会、JARL QRP

ハムフェアと光通信
光通信で音声を送る一番簡単な方式はAMです。この方式はキャリアとしての光は出しっぱなしになっていて通信信号である音声がその光の中に内蔵されている形をとっていますから、外から見ただけでは「光の中に人の声が隠れている」ということは分かりません。只、気をつけないといけないことは、電波のAMの場合は出力がマイナスに触れますが光の場合「マイナスの光」は今の所無いということと、変調をうまくかけないとキャリアの光が少しだけ明るくなったり暗くなってしまうので気をつける必要があります。これは電波のAMの場合音声によって出力が変化してはいけないということとおなじです。
パルス変調でPWMという方式があります。これはパルス幅変調とも言い、クロックの時間毎に音声の電圧レベルを幅て表すティング」方式です。(最近のオーディオで使われているD級アンプに使われている方式)
この方式が光通信にとって有利であるのは、もともと「マイナスの光」を考慮しなくて良いことと、何といってもパルス通信で面倒な「復調」が非常に簡単であることです。正式には
積分機という回路が必要です
が何ということかスピーカ自身が積分機をかねているのです。そのためPWMの信号をスピーカに通せばすぐに音声として認知出来るのです。それに加えてキャリアである光は人間の目で明暗の変化はありません。
今年のハムフェアで「アマチュア無線9条の会」が、光通信の基本的なものを皆さんに見てもらおうと用意しました。
単純なLEDの光の中に信号が入っていて、何十キロも飛んで行くという不思議の基礎をぜひ体感してください。

と、盛りだくさんでした。

ンシーバを2台見付けたのです(写真1)。
「あの実験をやったのは何時頃だったかな

昔の話

あ」「もう10年にはなるかな」「いや15年今頃何故31年も古い話を持ち出したのでしょうか?にはなるよ」

ミーティングではこんな話をしましたがはっきりした記憶はだれ一人

今年の5月、私は相模クラブのミーティングに行ってそのとき使った古い赤外線トラ出てきませんでした。
家に帰って来て古いFCZ誌をひっくり返してこれが31年前の話だった事が分かったのです。日時の経つのは早いものですね。
赤外線通信上の記録の中のJFOのグループの中に「クレージーミーティング」というグループがありました。それはFCZ研究所が中心となって世の中にありそうな無さそうな話をラグチュウする会でした。そのグループがハムフェアの7ブースの内2コマとっていたのです。2コマとった理由はそのコマとコマの間<写真1

赤外線トランシーバ><写真2で3m位でしたが赤外線LEDによる光通信を赤外線通信で交信した局のQSL>CirQ 058-3

計画していたからです。

それよりもっと昔のはなし「だれでも交信出来ます。免許証は必要ありません」の呼び込みで初めて光通信の経験

昔のことが分かるともっと古いはなしを調べてみたくなります。

をした人が何人もいて、そのうち海外局2人

上の記録より6年さかのぼって1976年11と、当時交信が禁止されていたKA局のQSL

月に発行されたFCZ誌20号には、寺子屋シカード写真2も残っていました。

リーズキット「012 赤外線A1送信機」、

更に調べて行くと、その光トランシー「013 赤外線A1受信機」、「014 赤外線は、50kHz、FMと本格的なものである事がA3送信機」、「015 赤外線A3受信機」の分かってきました。しかし、この50kHzと説明が入っていました。回路図を紹介していう周波数がサブキャリアであるという認おきます(第1-4図)。これらの回路は今で言識はこの段階では全然ありませんでした。

う「ベースバンド」でした。

こんな昔にたとえ3mばかりにしてもLED

そういえばこの記事を見て当時のクラブ

通 信 を 、 し か も 海 外 局 に ま で 呼 び 込 んでミーティングで、014と015との間で交信しやっていたなんて、私自身ほとんど忘れていていて、3m飛んだとか5m飛んだと騒いでましたが調べてみてびっくりしました。

いたことや、更に距離を伸ばそうと家まで虫眼鏡を取りに行った人が居たことを思い上から 第 1〜4図出しました。

寺子屋シリーズ
012, 013,

備忘録

014, 015

その後プラスチックの光ファイバに興味が移ってLEDを裸で扱う通信から遠のいていましたたが、2005年7月発行のCirQ 10号でタスマニア島での赤色LEDの記録を報じた等どこかにLED通信への興味が続いていたようです。
どうやらこの辺が私のLED通信の原点らしい様です。

そしていま、LED通信にはまっています。
何か興味を持つ事は暫く忘れていても長くその人の頭の中から抜け切らずに保存されているのですね。それにしても私にとってFCZ誌と言い、CirQといい、よい備忘録が残っていたものです。この記録が無ければ頭の中からは完全に消え去っていました。
そのときはそんなに重要だと思わない話でも記録しておくと役に立つことがあるものです。
みなさんも何か記録をしておく事をお勧めします。

CirQ 058-4

LEDの指向性とフレネルレンズ
写真

1

写真

2

LEDの半値角
前号でJA5FP間さんが提案した、フレネルレンズに取付けるLEDやPDの半値角に付いて実験してみました。
実験はPDでは分かりにくいので秋月電器
で 販 売 して い る 黄 色 の 超 高 輝 度
LED、OSY5CA5111A-WY (以下Aと呼ぶ)と黄色LEDA536TP (以下Bと呼ぶ) の2種をサンプルとしました。
A の規格は、波長585-595nm、半値角15度、輝度22000mcd、1.8-2.4V、これを見るとどうもBの方がフレネルレンズ20mA-50mA、一杯に光が広がって有利な様に見えます。

B の規格は、波長585-595nm、半値角

しかし、これはあくまでもLEDの光がフレ60度、輝度19000mcd、2.0-2.6V、ネルレンズの所にどう届くかということを調

max70mA、べただけの話です。というものです。
LEDの光の飛び方

この2つのLEDで大きく違う所は、Aの方が半値角が細くて輝度が高く、Bは半値角が問題はLEDから出た光が受信点までどん単純に考えれな具合に飛んで行くかということです。そこ

ばAの方が輝度が高くてビーム幅が狭い分で6mばかり離れた壁に光送信機を通して光LED通信には向いていると思います。私もそを当ててみました。(写真3)

広く輝度が低いことです。

う思って始めの内はAを使っていました。し焦点を調整すると、Aは焦点の位置でLEDかし、間さんの文に出会ってなんだか怪しの発光している部分が少しピンボケですがくなってきました。

映り、焦点距離より長い位置できれいな丸

まず最初に単純な輝度ではなくフレネルい形に映りました。これはフレネルレンズレンズの面積にLEDの光がどう当たるかといが始めの場合は発光点、あとの場合はLEDうことを調べてみました。方法は大きな紙の外側を映していたと思います。調整を続けにA4版(フレネルレンズの大きさ)の黒い枠てもある大きさから小さくなりませんでしを書き、そこへフレネルレンズの焦点距離にた。

相当する距離からAとBから光を当ててみるはるかに面積を絞る事が出来ました。ただと言う方法をとりました。
写真1がA、写真2がBの光の広がり具合を映したものです。

BはきれいなまるにはなりませんがAよりし焦点から外側に光の乱れがかなり映ります。絞り込んだLEDの中心部の明るさはAよCirQ 058-5

りも小さくなっただけ少し明るいようでとは非常に難しいことである事が分かったす。のです。
はじめはオートで撮りました。明るく光を直接見たら・・

光 って い る 時 は シ ャ ッ タ ー 速 度 が 早 く 、それではLEDの光を壁に当ててみるのではなく直接見たらどうなるでしょうか?
真を撮ってみることにしました。

従 って 暗 め に 映 り ま す。 暗 く 映 っ た 時 は写シャッター速度が遅くLEDの発する光は全LEDの体的に均一化されて実際より変化が撮れま

光といえどもフレネルレンズを通した光はせん。

相当に明るいのでサングラスをかけて実験

次は絞りを6.3としてシャッターを1/500を進めることにしました(それでも結構明ると1/1250に固定してみました。するとどうかった)。

した訳かどちらの場合もLEDが2つに別れて送信機のLED信号としてはいつも断続してしまうのがあるのです。「なぜだろう?」こいるのでシャッターを押した時LEDが光っれには悩みました。でも分かってみればあているかどうか分かりません。それにたりまえの話。カメラはすばらしかったのシャッターを押した時と実際にシャッターです。LEDはAF周波数でON/OFFされていが開いたときには若干のタイムラグがありまたのですから・・。

した。そのため何も写っていないショットがたくさん有りました。そこでLEDが常時また、一寸カメラの向きを変えただけで明かりの形が変わってしまいました。

光っているように回路を変更しました。

結局、苦労したのにLEDの直接光は写真

この実験では写真を本当に沢山撮りましではまともには映りませんでした。そこでた。しかし写真が本当の姿を映すというこ

写 真 を 諦 めて スケ ッ チ す る こ と に し ま した。

A壁に映しA光を直接B壁に映し

B光を直接た広がり

見る

た広がり

見る

焦点より短
い
焦点位置

焦点より長
い
焦点よりもっと長い

CirQ 058-6

良く分からないズ の 大 き さ 一 杯 に 広 が って 強 く 見 え ま し

結論から言うと、LEDの方向性を間違わた。位置を焦点より長い方に変えると主た

なければそれほど大きな双異は無かったよ

る光は絞られて小さくなりますが弱い光がうに思います。

周囲に広がっていて、フレネルレンズの渕にAはきれいな丸に見えましたがその光はフ明かりとして残っていました。この明かり

レネルレンズの大きさより何となく小さくは壁に映したとき周囲に広がった部分を見見えました。受信位置を変えるとフレネルているのでしょう。これは受信地点で送信レンズの中を移動していました。方向を少し信号を探すとき有利だと思いました。

変えて渕の外に出る様にすると光は急に見えなくなりました。

焦点を長い方に外すと像が二重に見えました。

今回の実験ではどちらのLEDを採用するのがいいかという結論は出せませんが半値角と輝度に関しては早急に結論を出す事無

Bは焦点に調整した時、光がフレネルレンく実験で定めるべきだと思いました。

05

LED通信の実験に番号をつける

試みる
06

LEDを受光素子として可視光通信を
055-3
可視光通信4.3km

2012年10月21に値双子公園の実験
055-507

2012年11月24日東金市古山王神社

展望台から蓮沼海浜公園展望塔への通信距離13kmの実験
08

可視光通信の実験報告が沢山になって分かりにくくなってきましたので此れからの報告に番号を付けることにしました。
すが実験以外の記事も有りますので参考にしてください。

光ミニ実験を行なう
09

過去に発表したものの番号を下記に示しま達成!

2011年9月19日

047-2

10051-7

11

JH1FCZ

LED056-5

2013年1月26日

JA5FP 7.3km

2013年3月10日

ちばハムの集い

JA5FP,JH1FCZ

057-2

2013年5月19日

JA5FP

12.632km 058-514

2013年6月10日

光の電波損失の数値化

053-2

04 9月24日可視光通信の予備実験佐倉城址公園駐車場

2013年1月25日

056-7

13
ベースバンドで3.32km

03 可視光通信公開実験2012年7月22日
印西市双子公園東金古山王神社

056-21202 光通信速報

双子公園で可視055-7

2012年12月24日を受光素子とする。200mす。報告番号-記事名-CirQ号とページ

1.4km

055-7

2012年12月14日

JF1GYO 12.632km、JA5FP 3.8km

番号のついたものは実験したものに限りま

01 新しい光線通信の記録達成

054-5

CirQ 058-7

JA5FP,JH1FCZ

058-11

数式と仲良くしよう

何故なぜシリーズ13

CR積分回路JA5FP

間幸久

CirQ 058-8

CirQ 058-9

第1回実験のあと午後から行ったのですが実験番号13

ど う して も 連 絡 が 取 れず 失 敗 に 終 り ま した。この原因は不明です。

JA5FP
古山王神社-蓮沼海浜公園
12.632km

実験

13-2は行わなかった

実験13-3

これは主実験のついでに行ったもので、古山王神社から約500mはなれたイオンの駐車場まで眼視で光信号が2013年5月19日、東金市古山王神社から蓮沼海浜公園展望塔への通信距離13kmを間さんのフレネル5装連(表紙写真)を使い実験しました。

13-3-1

OP JH1FCZ

実験10で使ったフレネルレンズと黄色超高輝度LED(5φ)を使用。

眼視で確認出来ました。写真では一寸分かりにくいですが矢印の上の光っている所です。

間さんの送信機は次の通りです。
13-1

届いているかどうかを確かめました。

455kHz13-3-2FM

TX 赤色10W FM (フレネルレンズx5JG6DFK/1

児玉さんの赤色の初お目見え)
RX LEC-RP5080B + プリアンプ + ICR5 (FM/AM)
13-2↑

3.58MHz FM/AM

TX 赤色

0.2W FM (100円レンズ初お目見え)
RX LEC-RP5080B + プリアン + ICR5 (初お目見え)
尚、3.58MHzはパワーの関係で近距離しか届かないと思うので主体は(１)になると考えます。

また、10W機は太陽光を前から受けますと焼ける心配がありますので、できれば山王神社公園を送信地点にしたいと考えます。
実験13-1-1

送信古山王神社

受信

蓮沼海浜公園展望塔

PWM機を100円オペラグラスでブーストしOP JA5FPたものでしたが光の向う方向を正しくコン

OP JF1GYOた。

この実験はRS59で成功しました。
実験13-1-2

送信蓮沼海浜公園展望塔

受信

古山王神社

OP

トロール出来なかったか不成功に終りまし

OP JA5FP

JA1VVB

CirQ 058-10

離から出しっ放しにします。レンズ類はつ

実験番号14光の伝播損失の数値化

いていませんが、これは受信機との方向が若干ずれても大きな誤差を生じないためです。
受信機は直径95mmのレンズ付きフォトダイオードで受けて455kHzのプリアンプに通します。その出力をスペアナに入れてdBとして数値化します。(スペアナに入れ光の伝播損失ないで情報受信機に入れれば455kHzのFM

光の信号目的地に行くまで空間を進行し信号受信機になります)(実際にスペアナのて行くに従って、広がったり、また、空気写真を撮ったのですがシャッタースピード中の湿度等によって吸収されたりして損失が風景写真とおなじで速かったため実際のして行く筈です。電波でもおなじような現波形画像がほんの少ししか映りませんでし

象は起こりますがこの損失は色々の測定器

た)
送信機と受信機の距離が近いと数値は大で数値化することが出来ます。
しかし、LED通信の光の伝播損失についきくなりますからアッテネータが必要になてはLED通信そのものが世に出たばかりなりますが、彼は透明アクリル板を間に入れので測定器らしきものがありません。

ることで解決しました。このATT特性は2そこでJA5FP間さんは作ってしまいまし枚で16.1dBでしたから1枚では約8dBというとになります。第1図

た。まず概要です。
まず写真を御覧下さい。
送信機はサブキャリアを455kHzにした

実際に測定しました
日時:2013年6月10日10:00
り、気温28℃、湿度60%
址公園駐車場。

天候:曇

場所:佐倉市城

距離:100m,80m,50m,30m
測定した光伝播損失を第2図に示します。
この実験の大きな意義は、光の強さを数無変調信号です。(一応FM変調機能はついていますが変調はかけていません)LEDは赤色の5φのもので、指向特性15照度500cd(いわゆる普通のもの)これをある距値化することができたことです。このことによって通信系の基礎データを取っておけば実際にどの程度の通信が可能かあらかじめ判断が出来るようになるということです。

CirQ 058-11しかし、この実験は測定方法のキャリブレーションのようなものなので、このシス

なお、この装置での雑音レベルは次の通りです。

テムを実際に使う場合は送信機も実際に使プリアンプの内部雑音=50dBuV程度

うものを使用しないと光伝播損失が送信機自然光による雑音=60dBuV程度の指向特性によって異なることを留意しな雲に向けた時の雑音=70dBuV程度ければなりません。

この結果、自然光による60dBuV程度がいわゆるノイズフロアーとなるので、送信光はこれを超えるレベルが必要と思います。また別の日に測定した数値では、15m先からのLED電流0.2mAの光ではプリアンプ出力が75dBuVでした。

さてそのハテナ草ですが、一昨年弥富の公民館に行った所、なつかしい特徴のある種子を見付けたので分けて頂き、すぐに植えたのですがあいにく植えたのが秋だったので花が咲いたのは今年になってしまいました。
その花は、はなだいこんに似ていますが、色が濃くてなかなかのものです。しかし何といっても種子の形ですね。

雑記帖

家庭菜園
ハテナ草
私が昔発行していたFCZ誌の202号(1992年5月)の表紙にこの草が載っています。
この時は名前が分からず、種子の形が「?」に似ているので「ハテナ草」という名前を勝手につけました。
その後この草は「合田草(ごうだそう ルナリア)」という名前がついていて明治の頃ヨーロッパから入って来たものだということが分かりました。
しかし我が家では「ハテナ草」の名が気に入っているので未だに「ハテナ草」で通ってします。

CirQ (サーク) 059号
発行者

JH1FCZ 大久保忠ジャガイモ 今日全て採り入れました。結構沢
山採れました 豌豆 さや豌豆と実の豌豆は終りました。実の豌豆は軽くゆでて冷凍にしておくと年間使えます。 トマト 今年はちょっと甘めのミニトマトを植えました。去年のミニトマトの種が芽を出したのでこれもそのまま育てています。
ぼつぼつ赤くなってきました。
キュウリ 蔓が竹の棒に巻き付いてくれないのでポリのひもで誘引しています。普通のキュウリは採れ始めていますが四葉は生育が悪いです。 落花生 今年は種をもらったので本当に久しぶりに植えてみました。元気です。ゆでた落花生が楽しみです。

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2013年7月5日発行 (不定期発行)

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