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学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
電子ブロックminiを２つ使った実験です。
この実験のために２台買ったようなものかもしれません。でもアンプやテスターの利用などで２台あってよかった局面もありました。
電子ブロックmini120%活用術No.01「ワイヤレスマイク」、No.02「３段マルチバイブレータ」、No.03「ハートモニターの発信音」の実験が追加されています。
No.02「３段マルチバイブレータ」は単純にトランジスタが３っつ使いたかっただけのようで、一つの筐体に収まっています。No.01、No.02、No.03ともに、パーツが入り乱れるので、しまう時は注意が必要です。
早速ですが、映像です。
電子ブロックmini120%活用術No.01「ワイヤレスマイク」

近くに置いているとハウリングが聞こえるのに、少し遠目に持っていくと受信が難しくなります。ラジオ放送局と混信しているのが残念ですね。
電子ブロックmini120%活用術No.01「３段マルチバイブレータ」

スイッチを入れるタイミングがあるようです。タイミングによっては、３つの発光ダイオードが発光したまま安定してしまいます。撮影に２度ほど失敗しました。
電子ブロックmini120%活用術No.01「ハートモニターの発信音」

電子ブロックにしては、綺麗な発振音です。ちょっと失礼かな。No.25「ツインT型発振回路」以来久しぶりの綺麗な発振音です。映像を開いてみてください。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
大人の科学.netの特集記事「電ブロminiのできるまで」に掲載されていた新回路です。
恐らく記事が流れていくと、そのうちこのURLへたどりつけなくなると思うので、記録として保管しておきます。
URL：http://otonanokagaku.net/feature/vol27/index06.html
配置図と回路図です。

映像です。

えーっと、小鳥の声には聞こえません(^-^;。でも、マルチバイブレータ回路を使って発振し、LEDの点滅と小鳥の声を同期させて、動作しています。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
電子ブロックminiのお楽しみ編です。
この投稿では、発振回路以外の回路を紹介します。
早速ですが、映像です。
No.44「光によるモールス練習機」

発光ダイオードだけを使った非常に単純な回路。モールス符号はアマチュア無線の上位資格を取るのに必須だから、きちんと勉強しなくては。
No.45「ダーリントンラブテスター」

ダーリング接続については、以前の投稿で少し触れています。
娘との相性もばっちりです。
No.46「運動神経測定機」

俺って、こんなに運動神経ないんですね。歳のせいにしたいです。
No.47「光による断線警報機」

光の点滅は面白いです。が、光だけではちょっと実用性がないですね。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
電子ブロックminiのお楽しみ編です。
この投稿では、無安定マルチバイブレータ発振を応用している回路を紹介します。
早速ですが、映像です。
No.43「電子オルガン」

マルチ回路で音波を発振しています。音階は抵抗の変化で。
No.48「ウインカーの原理回路」

マルチ回路での超低周波の発信です。マルチ回路の特性のオン、オフが働いています。
No.49「踏切警報機の原理回路」

こちらも同様、マルチ回路での超低周波の発信です。マルチ回路の特性のオン、オフが働いています。
No.50「電子ボタル」

ものすごくゆっくりした発振。仕組みは上２つと似ています。抵抗とコンデンサの組み合わせで、点滅する時間を調節できるのが、マルチ回路の特徴です。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
やっとここまでたどり着きました。電子ブロックminiのお楽しみ編です。
この投稿では、ブロッキング発振を応用している回路を紹介します。
前にも書きましたが、もう理解の限度を超えていますので、回路の説明などはなしです。
早速ですが、映像です。
No.40「うそ発見機（スピーカー式）」

あまりあたってませんね。最初の２つの質問は「いいえ」が正解のはずで、少し反応したようです。それ以降は、本当の答えが「いいえ」でも反応してくれませんでした。
No.41「エレクトロニックすいみん機」

本来イヤホンで聞く回路で、アンプを使っている回路ではないのですが、なぜかアンプからも聞こえるんですよ。信号を受け止める波長が偶然あたったんですかね。
No.42「シンセサイザーの原理回路」

シンセサイザーの大本の発振部分って耳で聞くとこういう音なんでしょうかね。実際には発振の後、いろんなフィルターがついているのがシンセサイザーです。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
論理回路として、アンド、オア、ノット、ナンド、ノアの原理回路が紹介されている。
子供のころに電子ブロックで遊んでいた頃、実はこれらが何の役に立つのか、いったい何を教えたいのか、さっぱり分からなかった。まぁ、回路集に載っているから、そういうものもあるのだろう程度にしか分からなかった。
今は、コンピュータのエンジニアをしているので、論理回路の重要性は分かっているつもりである。
コンピュータは２進数で計算している。最近のエンジニアは、このことを、言われて初めて思い出すぐらい当たり前のことになっている。２進数は電気のON、OFF（電気が流れている、流れていない）で状態を表現できるので、コンピュータとはとても相性が良いのである。
２進数とは、たとえば、0+0=0、0+1=1、1+0=1、1+1=10、10+10=100、111+1=1000といったように各々の桁の足し算が2になると、繰り上がりをする進数である。これらは論理回路の組み合わせで計算できるのである。
同じ桁の答えは、0+0→0、0+1→1、1+0→1、1+1→0と計算前の二つの値の排他的論理和xorになっている。なので１桁目の計算は排他的論理和の回路を組んでやれば答えが出る。繰り上がりの必要性の有無は論理積and（アンド回路）で判断がつく。２桁目は、同じ排他的論理和と、繰り上がりがきていないか再度下の桁からの繰り上がってきている値と排他的論理和を加味する。更に３桁目への繰り上がりの必要性は、１桁目と同じく論理積（アンド回路）を用いて、３桁目を計算する回路へ信号を送る。桁数が大きくなっても、この処理の繰り返しである。
ここで電子ブロックでは出てこない排他的論理和というものが出てくるが、そんなに難しくはない。どちらか一方だけが真の時、出力に真を返す計算である。二つの信号が、0,0の時0となり、1,0の時1となり、0,1の時1となり、1,1の場合0になる。「1,1の場合0」がみそである。これは、論理積のノットnandの値と論理和orの値との論理積andを取ってやると、排他的論理和の答えとなる。
実は、論理計算は展開をすると、すべてand、or、notの組み合わせにすることができる。
排他的論理和は、コンピュータの最初の最初の一歩の初めての計算なので、この回路こそを回路集に乗せてほしかった。
コンピュータは、計算だけではなく色々な信号処理を行い、そこでは0と1の論理回路が活躍をしている。そう考えると、回路自体は単純だが、これらの論理編の回路もコンピュータの基礎に触れていることが分かり、面白さも分かってくると思う。
私は、冒頭のように、子供の頃はよくわかっていなかったが、今改めて示されると、重要な実験だったんだなとしみじみと感じ、子供の頃の無知を恥ずかしく感じてしまう。
排他的論理和の信号処理を行う電子ブロックの回路を、自前で作ってみてはいかがだろうか。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
「時限タイマー」「セルフタイマーの原理回路」「シュミット・トリガー式タイマー」が、タイマーとして紹介されている。
時限タイマーとセルフタイマーの原理回路は比較的分かりやすい。どちらもコンデンサの充放電の時間でタイマーの動作をさせている。コンデンサの小さな電圧でも変化が現れるように、トランジスタを２石使ったダーリントン接続によって、信号を増幅している。
ダーリントン接続とは、２つのトランジスタを使って、一方のエミッタを片方のベースに直接つなぎ、より大きい増幅をするトランジスタ１個のようにふるまう接続の方法である。トランジスタ１個の増幅率が150倍だから、22500倍の増幅になる（ほんとかよ、書いてて不安になる）。
時限タイマーとセルフタイマーの原理回路ともにコンデンサによってタイマーの動作をさせているが、両者の違いは、見た目では、リード線を一瞬接触させると、前者は一定時間LEDが点灯して消え、後者はもともと点灯していたLEDが一定時間消えたままでしばらくすると再度点灯するところにある。回路上は、接触とその後のコンデンサの動作に違いがある。前者は、リード線を接触するとコンデンサに充電が行われ、接触を外した時から、放電を開始する。この電圧はトランジスタのベースに流れるので、放電中はLEDが点灯を続け、放電が終わるとLEDが消える。後者は、リード線を接触するとコンデンサは放電し空の状態になり、接触を外した時から、充電を開始する。充電中はトランジスタのベースに電圧がかからないので、LEDは消えたままである。充電が完了し始めると、トランジスタのベースの方へ電流が流れ始めるので、LEDが点灯する。
シュミット・トリガー式タイマーは、冷蔵庫の例での解説が書かれている。上下２つのしきい値があり、上のしきい値を超えて初めてONになり、下のしきい値を下回って初めてOFFの状態になるというようなことを解説している。だが、この解説と回路の関係がよく分からなかった。コンデンサの放電中はLEDが消えていることは見ればわかる。恐らく、リード線を接触すると右側のトランジスタのベース電圧が0.6Vを下回ってLEDが消えると同時にコンデンサの充電が始まり、リード線を離すとコンデンサが放電を始め右側のトランジスタのベース電圧が0.6V+Vrを上回って初めてLEDが点灯するというような実験なのであろう。そのVrのrが、エミッタ抵抗とコレクタ抵抗の比率で決定されると言いたいのであろう（どの抵抗だろう？？）。私はこの回路よく理解していないようだが、シュミット・トリガ回路というのが、二つのしきい値を持つことで、ノイズのような頻繁なON、OFFを退け、安定したスイッチ回路になることは分かった。
（以上、誤りがあれば教えてください）
前にも書いたが、そろそろ私のキャパシティを超えている。次は論理編だから、コンピュータのエンジニアである私は、ほっとした。お楽しみ編は、恥ずかしいから、回路の説明のようなことは避けよう。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
今回は、マルチ（マルチバイブレータ）回路についてである。
マルチバイブレータについては、先の記事「電子ブロックminiで遊んでみた、発振編」でも、少し触れていた。
マルチ回路は大別して３つの種類がある。「単安定マルチ回路」「無（非）安定マルチ回路」「双安定マルチ回路」の３つである。
電子ブロックminiでも、No.26「単安定マルチ回路(1)」及びNo.29「単安定マルチ回路(2)」、No.27「無安定マルチ回路」、No.28「双安定マルチ回路」及びNo.29「LED2個の双安定マルチ回路」が紹介されている。「お楽しみ編」での応用回路もいくつかある。
マルチ回路の構成は、先に書いていたとおり、二つのトランジスタ（真空管でもよい）を、片方のコレクタからもう一方のベースへつなぎ、もう一方のトランジスタからも、同じようにコレクタからもう一方のベースへつなぐ、たすき掛けになった回路で、一方のトランジスタにてコレクタ電流が流れている場合（ON状態）、もう一方のトランジスタでは電流が流れない（OFF状態）という回路になっている。一方のトランジスタがON状態になっている時、必ずもう一方のトランジスタはOFF状態になるという動作をする。同時にONまたはOFFになることはない。
それでは、単安定マルチ回路、無安定マルチ回路、双安定マルチ回路はどのように違うのだろうか。実験してみると分かる通り、動作上は以下のような動作をする。
単安定マルチ回路は、外部からの働きかけをする（リード線を接触させる）と、一回だけ振動して、その間だけLEDが点灯し、しばらくするとまた安定した状態に戻り、LEDが消える。一度だけON、OFFの状態が反転し、しばらくすると元のON、OFF状態に戻ってきている。
無安定マルチ回路では、特に外部から信号を与えなくても、電源を入れておくと、自動的にトランジスタのON、OFF状態の反転を繰り返し続け、LEDが点滅する。
双安定マルチ回路では、外部からの働きかけをすると、これまでの安定していたトランジスタのON、OFF状態が反転し、外部からの働きかけをするたびに、LEDが点灯したり、消えたりする。回路No.29「LED2個の双安定マルチ回路」では、外部からの働きかけをすると点灯するLEDが入れ替わるので、一層分かりやすい。
それでは、それぞれどんな回路の違いになっているのだろうか。回路図をより単純化して、並べてみてみると分かりやすい。

長方形の四角い枠は、抵抗を表しており、コレクタの抵抗部分には、LEDを挿入してもよい。LEDが抵抗の役割をする。
回路図を見て、改めてたすき掛けになっているのがわかる。いづれの回路も、一方のトランジスタのコレクタがもう一方のトランジスタのベースにつながれており、一方でコレクタ電流が流れている時（ON状態）、もう一方の方ではベース電圧が0Vとなり電流が流れない（OFF状態）になることが見て取れる。
注目してほしいのは、各回路のコンデンサの配置である。
単安定マルチ回路では、一つのコンデンサが、一方のコレクタからもう一方のベースへの結線の途中に置かれている。安定した状態では回路図右側（電子ブロックminiの回路図は左右反対なのでご注意）にコレクタ電流が流れており、そこから結線されているもう一方の左側のトランジスタのベースには電圧がかからない。OFFの状態である。ここで外部からの働きかけをすると、左側のトランジスタのベース電圧が上がってON状態になり、同時にコンデンサでの充電が始まり、コンデンサの充電が終わると、左側のトランジスタのベース電圧が再度0Vに戻ってOFFの状態に戻り、元の安定した状態に戻る。従って、反転している時間（電子ブロックminiではLEDが点灯している時間）は、このコンデンサの容量によって決まる。
無安定マルチ回路では、２つのコンデンサが、それぞれ一方のトランジスタのコレクタからもう一方のベースへの結線の途中に置かれている。一方のトランジスタがONの状態（コレクタ電流が流れている状態）の時に、反対側のコンデンサに充電が行われ、これが完了するとベース電圧が低くなり、OFFの状態（コレクタ電流が流れない状態）に変わる。そうすると、今度はもう一方のトランジスタがONの状態になり、同様に、反対側のコンデンサに充電が行われ、これが完了するとベース電圧が低くなり、OFFの状態に変わる。この繰り返しを自律的に行うのが、無安定マルチ回路である。通常、マルチ回路、マルチバイブレータと呼ぶ時は、この無安定マルチ回路を指すのが通例である。
双安定マルチ回路では、コンデンサが使われていない。従って時間によるON、OFFの反転のような動作はしない。起動すると起動ノイズなどで先にベース電圧が上がった側が、ON状態になる。この状態は維持され、外部からの働きかけがない限りそのトランジスタがONの状態である。ここで、ONになっている側のトランジスタのコレクタから一方のトランジスタのベースへつながっている部分に働きかけをすると、これをきっかけに一方の方のトランジスタの方がON状態になり、これまでON状態だった元のトランジスタはOFF状態になる。そして、働きかけの後も、先と同様にその状態を維持する。もう一度反転させたい場合は、一方のトランジスタのベースに働きかけをすればよい。このように働きかけがあった後、その状態を維持するような回路のことをフリップフロップ回路と呼び、コンピュータのメモリなどに使われる。
（以上、誤りがあれば教えてください）
無安定マルチ回路の応用事例として、電子ブロックminiのNo.49「踏切警報機の原理回路」をどうぞ。

学研、大人の科学マガジンVol.32の電子ブロックmini。
発振回路は、乾電池のような直流から、交流を発生させる回路。
シンセサイザーのような音を出す場合や、放送局や無線などでの電波の発生、踏切警報機のような点滅の繰り返し、タイマーなど色々と必要になるところは多い。
電子ブロックminiでも、音を鳴らしたり、タイマーを構成したり、LEDを点滅させたりする回路で、発振回路が使われている。
電子ブロックminiが発振編で紹介しているのは、「断線警報機（スピーカー式）」「うそ発見機（イヤホン式）」「ツインT型発振回路」である。
No.23、断線警報機（スピーカー式）」の下の解説部分で「電子ブロックminiでは、マルチバイブレータ発振、ブロッキング発振、ツインＴ型発振、LC発振等の回路が紹介されています」との記述がある。
マルチバイブレータ発振とは、二つのトランジスタ（真空管でもよい）を、片方のコレクタからもう一方のベースへつなぎ、もう一方のトランジスタからも、同じようにコレクタからもう一方のベースへつなぐ、たすき掛けになった回路で、一方のトランジスタにてコレクタからエミッタへ電流が流れている場合（ON状態）、もう一方のトランジスタでは電流が流れない（OFF状態）という回路になっている。これに抵抗やコンデンサで調整して、交互にON状態とOFF状態に変化させるようにした発振回路である。基本編で出てきたトランジスタのスイッチ機能を使っている。抵抗、コンデンサの組み合わせによってタイムラグに差が違ってくるので、組み合わせによる固有振動数が定まってくる。従って、特に他に回路を加えなければ、ON、OFFの繰り返しなので、発生する交流は矩形波になる。
ブロッキング発振とは、トランスとトランジスタの組み合わせで構成する。トランジスタのベースに電流が流れると、コレクタに電流が流れ、そこにつないであるトランスの一次コイルにも電流が流れ、急激に電流が流れたための誘導電流が二次コイル側に発生して、トランジスタのベース電流を止める。しばらくすると誘導電流が治まり、またベース電流が流れだし、コレクタに電流が流れるようになる。この振幅をブロッキング発振と呼び、やはりこの回路も、トランジスタのON、OFFが使われているので、発生する交流は矩形波になる。
ツインT型発振は、コレクタ信号が、コンデンサ二つ直列と抵抗との並列の回路と、抵抗二つ直列とコンデンサとの並列回路でできたT字型のフィルター２つを通してベースに伝わり、フィルタを通り抜けた周波数のみが増幅され、またベースに戻ってくることによって発振している。発振周波数は、フィルターを構成する抵抗とコンデンサの値できまる。綺麗な正弦波を得られるのが特徴である。
LC発振は、コイルとコンデンサをループ状につないだ非常に単純な回路で、コンデンサの充放電とコイルの電磁誘導が交互に起こることによって発振する。電圧を加えると永久的に振幅するが、実際には内部抵抗のため、振幅が小さくなっていくので、増幅器を加えるのが普通である。これも正弦波を発振し、固有周波数はコイルとコンデンサの値によってきまる。
（以上、誤りがあれば教えてください）
電子ブロックminiでは、
マルチバイブレータ発振として、
No.27「無安定マルチ回路」、No.43「電子オルガン」、No.48「ウィンカーの原理回路」、No.49「踏切警報機の原理回路」、No.50「電子ホタル」、
ブロッキング発振として
No.23「断線警報機」、No.24「うそ発見機（イヤホン式）」、No.40「うそ発見機（スピーカー式）」、No.41「エレクトロニックすいみん機」、No.42「シンセサイザーの原理回路」、
ツインT型発振として、
No.25「ツインT型発振回路」
が紹介されている。
発振編で紹介されている断線警報機とうそ発見機は、ピリピリした音がして嫌な感じがするので、ツインT型発振回路の音を聞くとホッとする。