工作

はじめに デジタルテスタを使って、家庭のコンセントの極性の調べ方をご紹介いたします。家庭のコンセントの片側は、GNDで接地されていて触っても大丈夫ですが、もう片方はAC100Vの電圧がかかっていて触ると感電します。私も幼い頃に感電して痛い思いをした経験があります（笑） 電気工事ではコンセントの口の長い方がアース接地と決められてますが、たまにミスがありそうならない場合がある ようです。ですので過信せずに、一度自分で調べてみることにしました。 危険が伴いますので真似をする場合は、あくまでもご自身の自己責任の上でケガのないように行なってください。 コンセントの極性の調べ方の動画 動画はYouTubで公開中です。 コンセントの極性の調べ方 それではさっそく、デジタルテスタを使った家庭用コンセントの極性の調べ方をご紹介いたします。 テスタを交流電圧測定モードに設定する デジタルテスタを交流電圧測定モードに設定します。レンジがある場合はAutoで大丈夫です。 コンセントに差して100Vを確かめる まずはテスタのリード棒をそれぞれコンセントへ差し込み、100Vかどうかを確かめます。テスタの極性はどちらでも構いません。ゴム手袋をすると比較的安心して作業ができます。 コンセントの片側と床の電圧を測る 次に、コンセントの片側へテスタのリード棒を1本差し込み、もう一つのリード棒は床へくっつけます。その時の電圧を記憶します。 もう一方の片側と床の電圧を測る 同様にして、コンセントの反対側と床との電圧を測定します。 以上の結果から電圧の高い方が非接地側となり、AC100Vの高圧がかかっていることになります。 コンセントの極性 今回は規定通り、コンセントの穴の縦幅が広い方が接地（アース）、狭い方が非接地（AC100V）でした。また、非接地側をL（ライブ）やホット、接地側をN（ニュートラル）やコールドとも呼びます（誤記のご指摘ありがとうございます🙇‍♂️）。 そもそも今回AC電源の極性を測ろうと思ったのは、自作したスイッチ付きコンセントタップへの疑問からでした。なぜかスイッチを切ってもLEDが点灯していることがあり不思議に思ったのです。 この手のコンセントタップのスイッチは、ホット線（AC100V側、N）のみを切断するようにしてできており、もう一方のコールド線（GND）スイッチを切ってもコンセントと導通状態です。お分かりの通り、 コンセントタップの根本のプラグを極性間違えて差し込んでいたらスイッチを切ってもAC100Vと導通のまま です。スイッチを切ってるから安心して電子回路をいじっていると、いつか危ない目に遭うのではと思い極性を揃える作業に至ったわけです。実際、内蔵スイッチのLEDが点灯するほどの電圧が掛かりますから、無駄な電気代も発生してしまうのではと思ってしまいます。 ということで今回は、個人的には非常に学びになった経験でした。くれぐれも記事の内容を真似する場合は自己責任の上、ケガの無いように行ってくださいね。 デジタルテスター

はじめに こんなこと、やります。 3端子レギュレータ（TA48033S）を使って、3.3Vの定電源をつくる TA48033Sおよび、LM78シリーズとAMS1117の使い方の解説 3端子レギュレータを使った事例の紹介 Arduinoなどのマイコンをやっていると、3.3Vの定電圧が欲しくなります。よく使うESP32やESP8266などでは、3.3Vが標準の電源電圧です。しかも、モバイルバッテリーの5Vから3.3Vの定電圧をとりだせると便利ではないでしょうか？ そこで、3端子レギュレータTA48033Sを使って、モバイルバッテリーの5Vから3.3Vの定電源を作ってみました。ここで紹介するTA48033Sなら9Vや12V電源からでも3.3Vを作り出せます。また、LM78シリーズやAMS1117の使い方にも触れておきます。 つかうもの 3端子レギュレータ（TA48033S） 3端子レギュレータのTA48033Sを使います。TA48033Sは、16Vまでの入力電圧を入れることができ、それを3.3Vの定電圧へ変換します。 最大出力電流は1Aと比較的大容量ですので、Arduinoなどのマイコンボードで使うには十分な容量かです。 AmazonでしたらLM78シリーズが入手しやすいです。LM78シリーズも同じ3端子レギュレータで、使い方もTA48033Sとほとんどかわりません。 また、AMS1117というチップ型の三端子レギュレータも人気です。 コンデンサ 3端子レギュレータを使うには、セラミックコンデンサ0.1uFと、電解コンデンサ47uFが1つづつ必要になります。 3端子レギュレータの使い方 3端子レギュレータTA48033Sの使い方を説明します。あわせて、LM78シリーズやAMS1117の使い方にも触れておきます。 TA48033Sの端子の役割 3端子レギュレータの端子だけ間違えないように注意しましょう。 TA48033Sの端子の役割は次図のとおりです。 LM78シリーズもTA48033Sの端子と同じ並びですが、AMS1117では異なりますので注意しましょう。AMS1117では左から、GND、Vout、Vinのならびになります。 回路図 こちらの回路図のように、3端子レギュレーターにコンデンサを配線します。 LM78シリーズの3端子レギュレータも、TA48033Sと端子の配置は同じですので、簡単に置き換えることができます。 ただしLM78シリーズでは、回路図中の0.1uFを0.33uFに、47uFを0.1uFへと変更してください。またAMS1117では、両方のコンデンサを10uFに置き換えてください。 放熱対策 3端子レギュレータでステップダウンされた分の電圧は、熱へと変化します。また、 入力電圧と出力電圧の差が大きいほど、発熱も大きくなります。 そのため場合によっては三端子レギュレータの放熱対策が必要です。熱伝導率の高いアルミのヒートシンクをつけたり、アルミケースと密着させて取り付けたりして熱対策を行います。 3端子レギュレータの実用事例 モジュール化 下の写真のように基板にはんだ付けしてモジュール化しておくと、ブレッドーボードで扱いやすくなり便利です。 すでにモジュール化されている製品もあります。下記の商品は、 4.75〜12Vの入力電圧を3.3Vの固定電圧に変換するDC-DCコンバータ です。 出力電流は800mA と大きく、ESP32やArduinoなどを動かすには十分な値です。AMS1117というチップ型の三端子レギュレータが使われているようです。 ダミー電池 こちらはZOOM H5の録音機材です。単三の乾電池2本で動かせるのですが、バッテリーの消耗が激しくて困ってました。 そこでダミー電池を作って、USBバッテリーから3Vの電圧を供給できるようにしてみました！ マジックテープを利用して、こんな感じでバッテリーをマウントすると便利になります。10000mAhのバッテリーですから数日持つようになりました。 3端子レギュレーターの出力は3.3Vですが、新品のアルカリ電池の電圧も2本で3.23Vと高めになってます。よって3.3Vの3端子レギュレーターでも問題ないと言えます。 関連アイテム この記事で実際に使ったものに近いアイテムです。3.3V電源づくりや録音機材の外部給電の参考になればと思います。 TA48033S ZOOM H5

はじめに この記事では、 トランジスタの直流電流増幅率 $h_{FE}$ を自分で測る方法 を、ふたつの章に分けて紹介します。 前半（手計算編） : テスターと抵抗1本でベース電流とコレクタ電流を測り、 $h_{FE}$ を電卓で求める 方法。理屈を理解したい方、トランジスタテスターを持っていない方向け。 後半（Arduino編） : 前半の測定回路を発展させて、 Arduinoで $h_{FE}$ を自動算出してディスプレイ表示する測定器 を作る話。たくさんの2SC1815をランク別に仕分けたい方、自作測定器に興味がある方向け。 理屈だけ確認したい場合は前半だけ、自動化に挑戦したい場合はArduino編 まで進んでみてください。 この記事でつかうもの 前半の手計算編で必要な道具をまとめておきます。 NPNトランジスタ（2SC1815） 本記事ではもっともポピュラーで手に入りやすいNPNトランジスタ 2SC1815 を使用します。秋月電子などで安価に入手できる定番品で、 オーディオ用途や自作エフェクターでもよく登場するトランジスタ です。 テスター 電流と電圧が測定できるテスターをひとつ用意します。 アナログテスターでもデジタルテスターでも構いません 。後述の測定回路では微小なベース電流を扱うので、 電圧モードで測れるテスター があると安心です。 テスター自体に $h_{FE}$ 測定機能が付いているモデルもありますが、ここではトランジスタの理解を深めるためにも、 あえて自力で $h_{FE}$ を測る手順 を学んでいきましょう。 1MΩの抵抗・ブレッドボード・電源 ベース側に直列に挿入する1MΩの抵抗が1本必要です。電源は乾電池やDC安定化電源（5V〜9V程度）で構いません。ブレッドボード上で組めば数分で完成します。 hFEとは トランジスタでよく出てくる $h_{FE}$ とは、トランジスタが持つ直流電流増幅率のことです。わずかなベース電流を流したときに、コレクタ側に何倍の電流が流れるかを表す比 です。 2SC1815などのトランジスタでは、この $h_{FE}$ の値でランク分けされています。 ランク $h_{FE}$ O 70～140 Y 120～240 GR 200～400 BL 350～700 同じ型番・同じランクでも、$h_{FE}$ には個体差（バラつき）があります。 オーディオアンプや差動増幅段で2石をペア合わせするときには、 大量のトランジスタの中から実測でチョイスする ということが普通に行われます。だからこそ、 $h_{FE}$ の測り方を知っておくと自作の幅が広がります 。 hFEとhfeの違い $h_{FE}$ が直流電流に対する増幅率なのに対して、似た表記の $h_{fe}$ （feが小文字）は 交流信号に対する交流電流増幅率 を指します。 ...

ECMを使えば、数百円のパーツで本格的なピンマイクを自作できます。 この記事では、WM-61A相当品を中心に、基本回路の組み方からスマホ・PC接続、風切り音対策のウインドジャマー、ファンタム電源による高音質化まで、数年にわたる試行錯誤をもとに解説します。 自作マイクというと難しそうに見えるかもしれませんが、ECMを使えばかなり小さく作れますし、素朴でナチュラルな音を狙いやすい のが面白いところです。特に胸元に付けるピンマイク用途では、自作ならではの自由度があります。 一方で、無理に自作をおすすめしたいわけではありません。思いついたから試してみた、という側面も強く、完成度だけでいえば製品に敵わない部分もあります。ただ、構造を理解しながら試せることと自分の欲しい形に寄せられることは自作ならではの魅力です。 3行でわかるこの記事 ✅ ECMの基本回路から、スマホ・PC用ピンマイクの作り方がわかる ✅ ウインドジャマーの自作方法と、周波数特性の実験データを紹介 ✅ ファンタム電源（+48V）でECMを高音質化する回路図あり ECMの基本回路と使い方 はじめに、この記事で使うものを紹介します。 ECMとは ECMとは、エレクトレットコンデンサマイクの略称です。2枚の電極板の片方が振動することで音を電気信号として取り出す仕組みで、コンデンサマイクの一種です。 通常のコンデンサマイクと異なるのは、エレクトレットというあらかじめ電気を帯びた素子が使われていること。外部から電圧をかけて誘電分極を起こす必要がないため、小型化が可能です。スマホやイヤホンをはじめ、小型機器のマイクとして広く使われています。 なお、ECMには通常FETが内蔵されているため、動作には外部電源が必要です。 ECMカプセルの構造 ECMカプセルの内部構造は、一般的に次のようになっています。 FETの役割 ECMのアルミカプセルの中には、マイクユニットだけでなくFETが内蔵されています。FETはマイクユニットが発生する超微弱な電流を増幅する役割を持ちます。つまり、信号の出力インピーダンスを低くし、外来ノイズの影響を受けにくくする働きをします。 ECMカプセル 今回使用したECMは、秋月電子通商で購入した WM-61A相当品 です。 WM-61Aとは WM-61Aとは、かつてパナソニックが製造していたECMで、音質に定評があることで知られています。すでに廃盤となっているため、今回使うのはあくまでWM-61A相当品です。基本的にECMの使い方はどれも同じなので、他のECMでもこの記事のやり方が参考になります。 WM-61A相当品は通常のECMよりも小型ですが、その大きさからは想像できないほどパワフルな音質です。さらに安くて入手しやすく、作例も多いのが大きな利点で、自作マイクを試したい人にとって情報が多く追いかけやすいECMでもあります。 その他の電子部品 その他に、固定抵抗と電解コンデンサを使います。2.2kΩの抵抗があればベストです。コンデンサは22uF程度の電解コンデンサで構いません。 ECMの回路図例 実際にECMを使うには、次のような回路を組みます。 このような定数で設定しました。 名称 値 +Vs 1.2V RL 3.3k C 22μF ECMの供給電圧 ECMの内部にはFETが入っているため、外部電源を供給する必要があります。今回使うECMは1.1〜10Vの電圧範囲で動作でき、標準電圧は2.0Vです。つまり、電池一本でも動かせます。 ECMの極性 ECMの端子には、プラスとマイナスの極性があります。マイナスはアルミカプセルと同じGNDに落とされています。どちらがプラスかマイナスかわからなくなった場合は、テスターでアルミカプセルと端子を導通させてみて、ショートするほうがマイナス端子と判断しましょう。 負荷抵抗RL ECMへ電源供給する際のRLの負荷抵抗は、2.2kΩが標準です。手持ちの抵抗の都合上3.3kΩとしましたが問題ありません。実際にいろいろな抵抗を試してきて、1kΩ〜10kΩの範囲で使用できました。抵抗値を小さくすれば出力が大きくなり、大きくすると出力は小さくなります。 カップリングコンデンサC コンデンサCは、いわゆるカップリングコンデンサです。カップリングコンデンサの役割は、信号のような交流ACと、供給電圧のような直流DC成分を分けることにあります。 カップリングコンデンサの値を決めるには、その先につなぐ機材の入力インピーダンスを考える必要があります。マイク入力などにつなぐ場合、入力インピーダンスを600Ω以上と考えればよいでしょう。入力インピーダンスを600Ωと想定した場合、22μFではカットオフ周波数は12Hzになります。 カットオフ周波数とは カットオフ周波数とは、ローパスフィルタやハイパスフィルタにおいて「その周波数以下または以上がどんどん通りにくくなる」境界の周波数です。正確には、一次フィルタで-6dB下がった地点の周波数を「カットオフ周波数」と呼びます。 一次RCフィルタ回路におけるカットオフ周波数は、次の式で計算できます。 $$ fc = \frac{1}{2πCR} $$ ブレッドボードで扱いやすくするために、ECMをモジュール化しました。少ない部品の回路でも、モジュール化しておくと後々使い回しが効いて便利です。 音質は？ WM-61A相当品の音質の感想です。音は落ち着いた音色で、パワフルな印象があります。いろいろなECMと比較してみても、WM-61A系は特徴的な感じがします。 自作しやすさと入手性のバランスで見ると、WM-61A相当品はかなり優秀です。一方で、音そのものにより強くこだわるなら、後半で紹介する フォーリーフのECM のほうが私は好みです。 ECMを本格的に高音質で使いたい場合は、ぜひファンタム電源化してみましょう。 発展 このECMモジュールを使って、Raspberry Piで音センサにして遊んでみました。ECMをイヤホンに埋め込んで、ASMRのバイノーラルマイクを作ってみても面白そうです。 ...

はじめに この記事では、LM386を使った自作ヘッドホンアンプの作り方をご紹介します。 LM386は、乾電池などの低電圧で動かせるオーディオのパワーアンプICです。ヘッドホンだけでなく、小型なスピーカーくらいならLM386で動かせちゃいます。少ないパーツでオーディオアンプを作ることができるので、電子工作初心者の方でも簡単に作れます。 LM386の名前が変わり、NJM386BDの名前で売られていることもあります。どちらも同じように扱えますのでご安心ください。この記事ではNJM386BDを使ってますが、あえてLM386と呼ぶことにしてます。 LM386 1W程度のスピーカーを鳴らすことができる高出力なアンプ「LM386」を使用します。ほんのわずかな部品でアンプ回路が実現できるので昔から人気のある素子です。ヘッドホンアンプとして使う場合は、ステレオですので2つ必要になります。 本記事では、回路の基板もエッチングで製作してます。 LM386でヘッドホンアンプの製作 それでは、オーディオアンプLM386を使った自作ヘッドホンアンプの作り方を説明していきます。 LM386の端子配列 まずは、 LM386の端子配列を確認します。 端子番号 記号 1 GAIN 2 -INPUT 3 +INPUT 4 GND 5 OUTPUT 6 V+ 7 BY PASS 8 GAIN 図のとおり、ひとつのLM386に増幅回路は1つしか含まれてません。ステレオヘッドホンアンプにするためには、LM386の素子が2つ必要になります。 今回のヘッドホンアンプでは、電源に9V電池を使用します。 また、LM386は1Wほどの出力が出ますので、小型なスピーカーなら十分に鳴らすことができます。 ヘッドホンアンプの回路図 こちらが今回つくったヘッドホンアンプの回路図です。 LM386のデータシートを参考に設計しました。画像をクリックすると拡大できます。 いくつか注意点を補足します。 まず、LM386の非反転入力（2番端子）は使わないのでGNDへ落とします。 また、カットオフ周波数を数Hz以下にしたいので、入力のカップリングコンデンサを10μF、出力のカップリングコンデンサを1000μに設定してます。 カップリングコンデンサの値が小さいと、オーディオ信号の低音がカットされてしまうので注意しましょう。 LM386の出力につながっている0.047μと10Ωは発振防止のために必要です。10Ωの抵抗には大きな電流が流れるので、1Wの抵抗を使用しました。 発振防止の回路は「ゾーベル・ネットワーク」と呼ばれるものです。スピーカーなどにおいて周波数が高くなるほどインピーダンスが肥大化し無限大となるため、その周波数帯域では負帰還量が多くなるため発振しやすくなるのだと思われます。ゾーベル・ネットワーク回路を入れることで高周波でのインピーダンスを下げ、発振を抑えられるようです。 ボリュームの可変抵抗は 10kΩAカーブ を使用してください。人間の聴覚に近い音量変化を行うには、リニアに変化するBカーブではダメで、対数変化するAカーブの可変抵抗が必要です。 ヘッドホンアンプの製作 回路図を元に、 カット基板 に書き込むための配線を設計します。実はパソコンを使わずに手作業で設計するのはこれがはじめてです。一発で配線を考えるのは至難の技ですので、失敗しながら少しずつ詰めてきます。基板に書き込むときはトレーシングペーパーを使うのですが、裏表が逆にならないように注意します。 トレーシングペーパーに書き込んだ配線図を元に、穴あけ部分にポンチなどで基板に印をつけ、ピンバイスで穴あけしました。ただ、このピンバイスの穴あけ作業が苦痛でたまりません。後の電子工作では、 PROXXONのミニルーター を使って穴あけを行うようになりました。このほうが断然ラクです。 銅を残す部分を レジストペン で描いていきます。レジストペンは、塗るというよりは盛る感じです。 腐食液やエッチング液 と呼ばれれる二酸化第二鉄液で、銅を腐食していきます。腐食液はすこし温めたほうが（35度〜40度）、銅の腐食がはやく済みます。 15分〜30分ほどで腐食が完了します。その後、基板を水洗いして 工業用アルコール でレジストペンのインクを取り除きます。 小さい部品からはんだ付けし、 バッテリーコネクタ や ステレオミニジャック を配線します。 ...