学研、大人の科学シリーズの機械工学シリーズの実験、メカモ センチビート。
苦労しただけあって、出来上がりは非常に感動した。だから、工作は止められない。全部を手作り工作をする方にはかなわないが、これだけでも相当な工作である、何せ企画発案の後、商品化設計に２年もかかったお品物だから。
動かしはじめて、直ぐ気がついたのが、直進方向にリモコンのスティックを動かしても、送信中（作動中）ランプがつかず、センチビート自体も前進しない。
これはあからさまにリモコン内部のスイッチ部分の接触不良だなと気づき、修理に出そうかと思った。ただ、これまで何度も修理依頼を出しているし、クレーマーみたいに思われるのも嫌だなぁと思い、自分で修理できないかと、リモコンのふたを開けてみてみた。
やっぱりスティックとスイッチの間のばねがずれている。ちょんちょんとばねを動かし、ネジ留めをして動かしてみたら、きちんと動いた。学研にはスターリングエンジンで散々お世話になっているが、これくらいの修理はできるのである。
もっと高速に歩かないかなぁと思ったが、電池＋モーター駆動なので、さほど調節できるようなところはない。
家の床がフローリングであるため、足が滑ってしまうのかもしれないと思い、畳部屋でも試したが、さほど変わりはないようだ。
足の脈打ちが面白いセンチビート。ご覧ください。
メカモ センチピードで遊んでみた
メカモ センチピードを組み立ててみた
学研、大人の科学シリーズの機械工学シリーズの実験、メカモ センチビート。
テオ・ヤンセンのミニビーストやミニリノセロスで遊んでいるうちに、やっぱり動くものって面白いなぁと思い、メカモのシリーズからセンチビートを選んで作ってみた。
箱を開いてみて、部品数が多いなぁと感じたが、これでも往年のメカモシリーズより部品数が半分ぐらいになっているのだそうである。当時、動かないという問い合わせがかなりの数来ていたそうで、もっと作りやすいように部品点数を減らしたそうだ。それにしても、当時このセンチピードの設計に２年かかったというのはすごいお話である。
とりあえず、組み立て使用説明書を見ながら、作り始めた。
クランクを順番に並べて取り付けていく際、⑥で赤文字で「６と９を間違えないよう」と書かれており、脚部を取り付けた後だったが、一応確認してみたところ、まるでお約束のように、６のクランクと９のクランクの位置を取り違えていた。一旦脚部を取り外し、クランクを並べ直して、次をどんどん作っていった。
⑰「受光部と電池ボックスを取り付ける。」の所で、本体の前後を確認していたら、モーターの位置が反対になっている。おかしいなぁと思い、⑯「ここまでの完成図」で確認してみると、方向は間違っていない。説明書の方の記述ミスである。⑤と⑦の「クランクを止める」ところで、スプリングワッシャーを使わないようにと言う「お詫びと訂正」の紙が同梱されていたが、こちらについては何の説明もなかった。あれ？と思った方がいれば、⑯の方が正解である。
さて、ここで大変なことが起きてしまった。⑲でここまで出来上がったら、一度動くかどうか試すことと記載されていたので、電池ボックスに電池を入れ、スイッチを入れてみた。それがまったく動かないのである。リモコンをどう操作してみてもピクリともしない。これは困ったなぁと思いつつ、配線や電池の差し込み具合を調べてみた。問題はなさそうである。あれこれ試してみたが全く駄目。何が困ったかと言うと、今、スターリングエンジンの修理を依頼中である。また動かないと連絡してしまうと、まるでクレーマーのように思われてしまうじゃないか。まさかありえないだろうと思いつつ、予備で同梱されていた別の電池ボックスに取り換えてみた。そうしたらこれが動き始めたのである。電池ボックスに予備があるということ自体が意味が不明だったが、予備がついているお約束通り、一番単純そうな電池ボックスが壊れていたのが原因だったのだ。いろんなおもちゃを見てきたが、電池ボックスが壊れやすく、更に予備があらかじめ用意されているというのが、驚きだった。
ということで、先に進み、ここからは足の取り付けである。かなりの集中力と根気が必要だった。足の取り付けだけで一時間半ぐらいかかってしまったと思う。非常に細かい作業の繰り返し３２回である。
しかしながら、苦労した分、完成した時の喜びはひとしおだった。これで部品点数が以前の半分ぐらいというのだから、昔の子供たちはとても集中力と根気があったのだろうなぁ。もしアンティークで手に入ったら作ってみたいと思う。
さて、以下私の集中力と根気の結晶である。
メカモ センチビードを正面から見たところ
メカモ センチピードを斜め横からみたところ
電子ブロックEX-150新装版で遊んでみた、２石アンプおまけ編
学研、大人の科学シリーズの電子キットシリーズの実験、電子ブロックEX-150新装版。
「２石＋ICアンプ（直結式）」の応用（同種回路）として、No.71「２石＋ICアンプシグナルトレーサー」、No.141「メーター式音量計」紹介されていた。
シグナルトレーサーは壊れたラジオが手元にないので、EX-181で検査用に使うことになっているNo.45「レフレックス１石＋ICアンプラジオ（トランス負荷）」を組み立てて、あちこちテスター棒をあてて遊んでみた。意外なところで音声信号が聞こえてきて面白い。ラジオの回路は実はまだあまり理解していないのだが、シグナルトレーサーで追いかけながら作っていけば、仕組みが理解できるのかもしれない。実はお気づきかもしれないが、アマチュア無線３級を目指して勉強中である。そのおかげで、受信機の大まかな回路順は勉強しているのだが、電子ブロックだと、実際に作ってみて試せるので、勉強になる。どのあたりが、増幅回路なのか、どのあたりが検波器なのか、理解を助けてくれる。
考えてみれば、EX-181は、入手当初、経年劣化で接触不良をあちらこちらで起こしていたので、その時に実験しておけばよかったと思うが、言っても仕方がない。
シグナルトレーサーは検波器付きのアンプとも言える。回路自体No.68「２石＋ICアンプ（直結式）」とあまり変わりがない。マイクの代わりに、テスター棒と検波用のダイオードが加わっただけである。単純な応用と言える。
ただ、高周波用シグナルトレーサーに結線をつけかえて、EX-181で組み立てておいたラジオのあちこちの部分にテスター棒をあててみたが、こちらはどこにあててもノイズだけで、シグナルトレーサーの方のスピーカーからは特に変わった音は聞こえてこなかった。テスト対象のラジオが高周波低周波兼用のレフレックスだからいけないのかもしれない。検波用のダイオードは活躍する出番がなかった。
次にメーター式音量計だが、これはEX-150新装版からは割愛されていた。EX-181の回路集を参考にして組み立ててみたのだが、マイクに向けておしゃべりしても全くメーターの針が振れない。EX-181の方でも試してみたが、同じ結果である。何回か試してみているうちに、原因と言うか動作状況が分かった。この回路だと、電子ブロックの電源スイッチを入れた直後から、メーターの感度がどんどん低くなっていくみたいだ。同じ機能のNo.129「音声レベルメーター」の方ではきちんと針が振れるので、故障ではないようだ。感度がどんどん減っていく。現象的にはコンデンサの動作に似ているので、恐らくつながれているコンデンサかマイクそのものの容量が関係しているような気がする。これでは使い物にならず、面白味も出てこないので、EX-150新装版で割愛の対象となってしまったのは、致し方がないと思う。
さて小ネタである。
前の記事でICアンプの前になぜかダイオードの記号が加わっていることを書いたが、ちゃんとその意図が書いてあるページがあった。「学研電子ブロックのひみつ」の156ページである。「ダイオードは電池の逆接続がICアンプに損傷を与えるのを防ぎます」とのことだ。予想通りであった。逆接続してしまう人がやはりいるのかなぁ。いるんでしょう。スターリングエンジン数万ユーザーのうち私だけがチューニングができなかったぐらいだから。
スターリングエンジンを学研ビルへ受け取りに行ってきた
学研、大人の科学シリーズの機械工学シリーズの実験、スターリングエンジン。
修理完了とのお知らせを頂いたので、学研ビルへ受け取りに行ってきた。運送業者に任せると、微妙に調整がくるうようなので、直接受け取りに行くという約束にしてあった。
ところが、非常に間抜けなことに、撮影許可を頂いていたにも関わらず、ビデオカメラにSDカードメモリが入っていなかった。そうそうお邪魔することもないだろうと思って撮影したかったのに残念である。
約束通り、動いているところを披露してもらった。前回宅配で送ってきてもらった時に動かなかった扇風機も車も動いている。扇風機が高速で回っている。台からおろして車にしてみると、余熱でどんどん進んでいく。やっぱり技術者ってすごいなぁと改めて思う。
家に持ち帰り、自分で用意しておいたアルコールを使い、動かしてみた。すごい。動いている。扇風機は高速に回るし、車もどんどん進む。
その様子を撮影してみた。
まずは扇風機から、
快調である。
次に車、
なかなか快調である。
すごいなぁと思いつつ、担当の技術者の方が、これくらいの調整がまずベーシックで、まだまだ調整して高速化できますよとおっしゃっていたのを思い出し、少しやってみた。
ところが、ここからがドツボなのである。ネジを少々回してみては、動かしてみてを繰り返していたのだが、私のへっぽこな調整では、どんどん動作が鈍くなるのである。性能が上がる様子はなかった。仕方がないので、ネジを元の調整位置に戻そうとしたら、どのネジを何度（角度）回転させたのか思い出せなくなったのである。一生懸命調整を繰り返したのだが、事態は悪化する一方である。とうとう全く動かなくなった。９時間ほどチューニングをした後、怒るだろうなぁと思いつつ学研の担当者へメールをした。その後更に３時間ほど時間を費やして調整を続けたのだが、だめだった。
メールのお返事、やっぱり怒っていた。
「ご自分で調整できない限り、修理調整が延々と続きそうですね。
是非、ご自身で頑張って調整してください。必ずうまく調整できるようになります。
既に、数万人の方が、調整やメンテナンスを楽しまれています。」
とのお返事。怒っている。まあ怒るよなぁとは思うが、製造元の学研に頼るしかないのである。
確かに自分で調節できればその方が楽しいに決まっている。実際、集中力と根気が必要なこの作業自体は楽しい。でも調整だけで、最初から合わせるともう３０時間ほど費やしている。少々いいところまでは行くのだが、どうしてもピストンが引っ掛かってしまうのだ。
助けてくれる人がいれば助けてもらいたい。だめもとで、それでも修理調整をお願いしますとお電話したところ、簡単なことだからやりますよと気軽なお返事。良かった。
簡単なことができなくて済みません。
また、受け取りにお伺いします。
再三の修理調整依頼を受けてくださり、学研様には頭が上がりません。ありがとうございます。
電子ブロックEX-150新装版で遊んでみた、２石アンプ編
学研、大人の科学シリーズの電子キットシリーズの実験、電子ブロックEX-150新装版。
アンプの二つ目の投稿は、２石アンプである。
対象は、No.73「CR結合２石＋ICアンプ」、「トランス結合２石＋ICアンプ」、「２石＋ICアンプ（直結式）」である。
実は、電子ブロックminiでアンプの投稿をしていた時、さらりとよけていっていた回路がある。エミッタフォロワについてである。だいぶ勉強して少しは解ったかもしれないので、ここで触れておく。実は、今回の２石アンプでも解らない回路がある。電流帰還バイアスである。この電流帰還バイアスは、アマチュア無線で言えば１級でしか出題されない非常に高度な回路であるため、アマチュア無線４級程度の実力しかない私では説明できない。初めにお断りさせてもらう。
１石から２石に変わって、何がお得なのだろうか。実はその辺も私にはよく分かっていない。電子ブロックで使用しているトランジスタは、一個が150倍の増幅率で、もう一個が100倍の増幅率だから、つなげれば単純計算で15000倍の増幅となる。かなり細かい信号でも拾えるようになることが利点なのだろうと思っておく。
２つのトランジスタの接続方法によって３つ紹介されている。
CR結合ではC（コンデンサ）とR（抵抗）を挟んで２つの増幅回路がつないである。コンデンサを通すと何がよいかというと、コンデンサは直流には大きな抵抗となり、交流はよく通す。従って、一段目の増幅から二段目の増幅回路へつなぐ際、直流成分はカットされ、増幅された信号だけが通ることになる。その上で、一段目、二段目の増幅回路を別々に考えればよくなるので、設計が楽なのである。
トランス結合では、その名の通り一段目と二段目の増幅回路の接続にトランスを使っている。確かにトランスの2次コイルが二段目のベースへつながれているのが分かる。昔は抵抗やコンデンサはなく、真空管とトランスでほとんど出来上がっているアンプなどがあったらしい。
さて問題の「２石＋ICアンプ（直結式）」である。二段目の増幅回路がエミッタフォロワと呼ばれる回路だ。エミッタフォロワは、平たく言えば、KΩ単位の大きな抵抗を使用して小電流で作動している回路から、大電流を必要とする（抵抗が非常に小さい、スピーカーなど）回路へ大電流を流してやる肩代わりをしているのである。エミッタフォロワ回路の特徴は、(1)電圧の増幅度は約１倍、(2)入力電圧と出力電圧が同じ位相である（同じ振幅をしている）、(3)入力インピーダンス（一段目の増幅回路全体の抵抗）が比較的高くても出力インピーダンス（エミッタフォロワから接続される回路、スピーカーなど）が低い。(4)従って、電流の増幅度はかなり高くなる、と言った点である。電圧増幅度が約１倍であるのは、「負荷（出力先回路）が電流を流そうとする→エミッタ電位が下がろうとする→ベース電流が増える→コレクタ電流が増える→負荷へ流れる電流が増える」というサイクルを繰り返しているからである。
実はまだ腑に落ちない部分もすこしあるのだが、この投稿で一旦は胸がすっきりした。
小ネタの２つ目である。
回路集でICアンプへの出力を行っているものを全部チェックしてほしい。ほぼすべての実験回路で可変抵抗器（ボリューム）へ出力する前段に必ず10μFの電界コンデンサをつなげるようになっている。このことは、電子ブロック初期型と電子ブロック新装版では共通である。ボリュームを得てICアンプにつなぐ際に直流成分を抑制しているのである。ところが電子ブロックminiでは、そんなことはしていない。本体の中に10μF電界コンデンサが内蔵されている。こうして共通部品を内蔵することによって、電子ブロックminiは、50回路を実現しているのである。
電子ブロックEX-150新装版で遊んでみた、１石アンプ編
学研、大人の科学シリーズの電子キットシリーズの実験、電子ブロックEX-150新装版。
初歩が終わって早速実践編に入る。一番初めはアンプである。
今回アンプについてはかなり色々調べたので、ネタがいっぱいある。２回ほどの投稿で終わらせようと思っていたが、ネタを小出しにさせてもらいましょう。
今回の対象は１石アンプということで、No.47「固定バイアス１石＋ICアンプ（抵抗負荷）」、No.47「自己バイアス１石＋ICアンプ（抵抗負荷）」、No.47「固定バイアス１石＋ICアンプ（トランス負荷）」である。
電子ブロックminiでアンプを組み立てて投稿した時、固定バイアスと自己バイアスの本当の違いを知らなかったので、バイアスの説明だけで終わっていた。ところが、固定バイアスではなく、自己バイアスにすべき重要な理由があったのだ。バイアスの意味は「電子ブロックminiで遊んでみた。アンプ編」を見てもらうこととして、なぜバイアスのかけ方を変えるのか。その本当の理由が解ったのである。電子ブロックminiでは、室温が変わらないのだから違いが出ようはずはないという間抜けな記事を書いてしまった。ところが、実は、この熱の問題、非常に重要だった。
固定バイアスでは、トランジスタの温度上昇等によりコレクタ電流が増加するとトランジスタの発熱量が増加し、それにより更にコレクタ電流の増加をまねく。周囲の温度だけでなく、トランジスタの内部を流れる電流によっても温度が上がっていく。接合部の温度上昇→コレクタ遮断電流の増加→ベース電流の増加→コレクタ電流の増加→熱発生→接合部の温度上昇・・・を繰り返す。熱暴走という現象である。この繰り返しの結果、電流がトランジスタの最大定格を超えてしまい、トランジスタ自信が破壊されるのだ。
マニュアルや「電子ブロックのひみつ」に書いてある自己バイアスの方が安定的ですよという記述にだまされるところだった。お話は逆で固定バイアス（抵抗負荷）は、不安定なのである。固定バイアスアンプは、しまいには自分自身を破壊してしまう、恐るべき回路だったわけだ。このアンプでは、音声がなっていない時でもコレクタ電流が流れている。ということは、回路を組んでスイッチを入れ放置しておけばトランジスタは破壊されるのである。誠に恐ろしい回路である。
意味が解って本当に良かった。固定バイアスアンプの実験をするときには短時間で切り上げることにする。
固定バイアス（トランス負荷）の場合、電源電圧に対する抵抗が小さいため発熱が少なく、トランジスタのコレクタに高い電圧をかけることができるため、安定している。大容量の負荷（スピーカーなどへの出力）でも十分に耐えられる。熱暴走の心配はない（はずだ、間違っていたら御免なさい）。
さて、小ネタが２、３あるのだが、お一つ紹介する。
電子ブロック初期型の回路集があれば、電子ブロック初期型と、電子ブロックminiと、電子ブロック新装版のそれぞれの回路集のICアンプと電源の間を良く見てほしい。電子ブロック新装版だけ、なぜか電源とICアンプの間にダイオードの記号が入っている。なぜだろう。学研に質問してもいいのだが、想像するに、電池の取り付け方のミスでICアンプに逆の電流が流れないようにしていることを明示したかったのではなかろうか。だが、ICアンプ自体がダイオードとトランジスタの集合である。電子ブロック初期型の回路集には、丁寧にICアンプの中の回路まで紹介しているし、初期型の回路集を参考にして新装版の回路を組んでもきちんと動くことが多い。想像だけで謎のままではあるが、今回のようにいづれ真意がわかる日が来るかもしれない。
羽ばたき飛行機、虫で遊んでみた
学研、大人の科学マガジンVol.31の羽ばたき飛行機セット、虫。
予想通りうまく飛んでもらえなかった。色々調整のやり方もあるようだが、正直なところ、冊子の組み立て説明に書いてあること以上のことはやりたくない。冊子で紹介されているような部品を削ってなど論外である。
この羽ばたき飛行機も、ちょっと足を延ばしたところにある広い公園で、風のない日を選んで飛ばしてみよう。
今回、撮影を娘に頼んでいたのだが（飛ばす係は嫌だったようだ。女の子だから仕方がない）、天候で日にちを選ぶとすると、娘の協力が得られないので、一人で飛ばして自分で撮影するという技も計画しておかなくてはいけない。
羽ばたき飛行機、鳥で遊んでみた
学研、大人の科学マガジンVol.31の羽ばたき飛行機セット、鳥。
少し寒いけど、公園に行って飛ばしてみた。
確かに羽ばたくことで、揚力を得ているようだ。下向きになって落ちそうになっても、羽ばたきで上へ向かって上昇を始める。
これはすごい。
歴史の中に埋もれてしまったそうだが、羽ばたき飛行機にチャレンジしてきた人達の一喜一憂を、こんな簡単に再現してもいいのだろうか。いや、恐らく、人力羽ばたき飛行機の製作に取り組んできた人々は、ミニチュアでの実験では成功していたのかもしれない。
今回は、少々風があり、また、この飛行機にとっては、公園が少々狭かったようである。
もう少し足を延ばせばかなり広い公園がある。ぜひ、そこで再挑戦したい。
電子ブロックEX-181で遊んでみた、初歩の初歩、プラス編
学研、電子キット、電子ブロックEX-181。
「学研電子ブロックのひみつ」では、すべての回路を紹介、説明しているわけではない。各回路の関連ページを示して、その解説の参考として回路表にページがカッコつきで記載されているものがある。
今回のその対象は、No.2「電流の向きと整流作用(1)」、No.5「トランジスタの特性」、No.14「セン光ランプ」、No.15「ランプによる断線警報器」、No.17「トランジスタの増幅作用」、No.18「トランジスタのスイッチ作用」、No35「光によるモールス練習機（ランプ式）」、No.63「ランプコントロール回路」、No.90「２つのスイッチでランプを点滅」、No.101「cdsによるスイッチ作用」、No.102「光線警報機の原理回路（１）」、No.103「光線警報機の原理回路（２）」、No.115「オートマチックランプコントロール」、No.130「ダイオードの性質」である。
今回は、多少閉口した。経年劣化のよる接触不良があるとは聞いていたが、初歩の初歩、基本編で行った回路以外の回路で、接触不良が頻繁に起こる。ここの接触不良の内容は、長年本体に組み込んだままで保管されていたので、金属の端子板が、平べったく伸びてしまっているのである。その都度、電源を切り、ブロックを取り出して、端子板が浮いた状態になるように引っ張ってあげるのである。これが結構手間取った。その上、力を入れ過ぎて、端子板がひっかけてあるブロック上部のツメを割ってしまったり、はんだ付けされている部品が外れてしまったりしてしまった。
根気よく、壊れたところは接着剤で固定し、外れた部品ははんだ付けしてやる。
なんとか無事、初歩の初歩編全部の回路が動作した。おそらくこれで、35年の時を超えてEX-181の復活である。
初歩の初歩で紹介するような高度な回路はないが（だから映像もなし）、シンセサイザーブロックの動作確認はしてあるので、シンセサイザーの実験が楽しみである。しばらくは電子ブロックEX-150新装版で遊ぼう。
電子ブロックEX-150新装版で遊んでみた、初歩の初歩、プラス編
学研、大人の科学シリーズの電子キットシリーズの実験、電子ブロックEX-150新装版。
「学研電子ブロックのひみつ」での「初歩の初歩」で参考となっていて解説のない分の回路を組んでいってみた。もちろん順調である。
今回のその対象は、No.2「電流の向きと整流作用(1)」、No.5「トランジスタの特性」、No.14「セン光ランプ」、No.15「ランプによる断線警報器」、No.17「トランジスタの増幅作用」、No.18「トランジスタのスイッチ作用」、No35「光によるモールス練習機（ランプ式）」、No.63「ランプコントロール回路」、No.90「２つのスイッチでランプを点滅」、No.101「cdsによるスイッチ作用」、No.102「光線警報機の原理回路（１）」、No.103「光線警報機の原理回路（２）」、No.115「オートマチックランプコントロール」、No.130「ダイオードの性質」である。
新装版の回路図では、No.130「ダイオードの性質」は割愛されていた。なので、EX-181の回路図を参考に回路を組んでみた。初歩の初歩編で唯一メーターを使う回路なので、動作確認の意味でもやっておくとよい。メーターの動作確認もよしである。ランプがつくと電流計の針が動く様子は、あー本当に子供のころ遊んでいた電子ブロックなんだなぁとしみじみと感じてしまった。
また、中でも、cdsを使った「cdsによるスイッチ作用」「光線警報機の原理回路（１）」「光線警報機の原理回路（２）」「オートマチックランプコントロール」の４回路は面白かった。やはり初歩編でも外部素子が動くと面白い。cdsにあてる光によって、それぞれの回路でランプのつき方が変わるようになっている。中でもお勧めは「オートマチックランプコントロール」であろう。cdsの抵抗の変化がランプの明かりで確認できる。初歩編であるから、cdsの動作確認もよしである。
以前電子ブロックminiの記事を書いた時、コイルやコンデンサの仕組みを学ぶ回路がないとぼやいていたが、本家電子ブロックEX-150では、No.14「セン光ランプ」No.131「コンデンサの充放電」のようなコンデンサのかんたんな実験も含まれていた。電子ブロックminiでは単純に50というきりのよい回路数にまとめたかったのであろう。
以降は、特に断りをしない限り、回路番号は、初代電子ブロック、電子ブロック復刻版の回路番号でお話を進める。復刻版を持っている人の方がはるかに多いのではないかと思うからである。割愛されているものを見つけたら、その都度記事にすることにしよう。追加された回路は恐らく最後の方だろうから、最後にまとめて紹介したい。