[コイルQアダプタ] [20dBカップラ] [照度計] [LEDフラッシュランプ] [簡易電子負荷装置]
コイルQアダプタ
左の写真のバリコンの部分がQ計測アダプタです。"増改築"を重ねて、見かけはちょっときたないです。手持ちの４３０ｐFバリコン（2連ですが片側のみ使っています）、１６８ｐFバリコンを並列にしています。１６８ｐFは微調整用でバーニアダイアルをつけています。
ミズホのスパイダーコイルをテスト中の写真です。コイルの上に見える小基板はFETアダプタです。右のボックスは高周波信号源のFRMSです。測定系の構成は下右図の通りです。
なお、ここに掲示したデータは、すべて自作計測器で得たものです。これらの機器は、信頼できる計測器で校正をしているものではありません。データは、「おおよそ」「傾向」を見ていただく程度と理解してください。
アダプタ回路図と全体構成図
FRMSをシグナルジェネレータとして使っています。FRMSからの高周波信号を微小抵抗を経由して共振回路に送っています。共振電圧は、微小コンデンサ、FETソースフォロアを通してFRMSで受けています。（拡大図）
共振曲線例
ベニヤ厚板＆丸棒のスター型コイルの共振曲線の例（中心周波数1000ｋHz、スパン100ｋHz）です。中心周波数f0レベルから-3dB（1/√２）となるf1、f2（左右のカーソル）から、Q=f0/f2-f1 で算出しています。
20dBカップラ
自作です。「トロ活（ｐ380）」を参照させていただきました。コアT25-#77にラッピング線１０ｔ巻いたものを使っています。
なお、ここに掲示したデータは、すべて自作計測器で得たものです。これらの機器は、信頼できる計測器で校正をしているものではありません。データは、「おおよそ」「傾向」を見ていただく程度と理解してください。
周波数特性：１０〜１５０MHｚ（結合出力は約22dBくらいになってしまっている）
GigaStで測定（終端・MCL製BTRM-50)した。３００MHｚあたりに山がでるが、大体２５０MHｚ位まで使えそうです。
照度計
秋月電子の「照度計キット」を使用しています。基板は、ユニバーサル基板に配線する必要があります。
キットというより、部品セットといったところです。なお、この照度計では、分圧抵抗は外してしまって、オペアンプ・電流/電圧変換回路の帰還抵抗を可変抵抗とし、所定の出力が得られるよう改造してます。
この照度計は、機能別（左からディジタル電圧計、照度計本体（電流/電圧変換部）、センサ部）に分けています。照度計として使うときには、いくつかの箱を持ち歩かなければならないので使い勝手が悪いのですが、それぞれ、他に使い回しができるようにしています。
照度の校正は、松下電器の「ナローレフ電球６０W（RS100V60W)」の照度が公開されているので、そのデータ（直下１ｍにて、５８０lx）を参照しました。
高輝度LEDフラッシュランプ
高速で移動する物体の速度を測定するため、高速、一定周期で点滅するLEDフラッシュランプを作ってみました。タイミングパルスは、精密水晶発振器をベースにしたマーカー発振器を使います。
このマーカー発振器の出力はデューティー５０％の矩形波です。このままでは、照明時間が長くなるため、ボール軌跡が長く写ってしまいます。発振器の出力矩形波を微分して、パルス幅を小さくし、LED点灯時間を短くしています。LED駆動電流は、最大約３６ｍＡです。（このＬＥＤは、１００ｍＡ流せるようですが、トランジスタ電流容量の都合で抑えています）
LEDフラッシュランプ（前面）
超高輝度白色LED（OSPW5161P、秋月電子）を４個使っています。LEDｘ6個を予定していたのですが、トランジスタ許容電流の都合で減らしました。反射板はアルミテープです。＜拡大＞
三脚支持部
ホームセンター等で売られているZ型の金具で三脚に固定しています。三脚への固定には、1/4ネジナットを使っています。金具は、簡単に取り外しが可能です。
スチールボールの速度測定の様子
ジェットコースターのスチールボールの走行速度を計って見ました。カメラのシャッターボタンを押し、すばやくボールをスタートさせて撮影しました。フラッシュの照明時間は長すぎるとボールが消されてしまうので、短い方が良いわけですが、シャッターボタンを押し、ボールをスタートさせるタイミングが難しくなります。また、明るすぎてもボールは消されてしまいます。発光周期は、ボールの速度を勘案して、ボールの軌跡が複数撮影できるように設定します。また、注意しなければならないことは、ボールは、点（短い線）として写るため、コースからの反射と重ならないようにしないと判別し難くなります。照明とカメラの位置を調整する必要があります。少し根気が必要です。
測定の様子
黒い線状のスロープがボールの走行コース、小さい三脚がＬＥＤフラッシュランプ、その左がマーカー発振器、高い三脚がカメラ（パナソニックDMC-FZ2)です。
測定用のスケール
モールにつや消し黒色スプレー塗装したコース、背景として同じ黒色スプレーを画用紙に塗装したものを置いています。
スチールボールの速度の測定
ジェットコースターのスチールボールの走行速度を計って見ました。カメラの露光時間を２秒としました。
フラッシュ発光周期は、１００Hz（周期１０ｍS）、パルス幅 １．５ｍＳに設定しています。照明の明るさを抑えるためLED駆動電流は、１９ｍAにしました。
下の写真は、観測例です。数本の横方向の線は、コースの反射です。その下の目盛りは、スケールです。スケールの上方で、コースの線の間に横方向の線の中で荒い点線を描いているのが、撮影したボールの軌跡です。
データをグラフにしてみました。
高さ9ｃｍ
写真からボールの間隔は1.04ｃｍと読み取れます。１０ｍSで1.04ｃｍ走っていることになります。したがって、ボールの速度は、 １０４ｃｍ/ｓと計算できます。
高さ18ｃｍ
写真からボールの間隔は1.48ｃｍと読み取れます。したがって、ボールの速度は、 １４８ｃｍ/ｓと計算できます。
高さ27ｃｍ
写真からボールの間隔は1.79ｃｍと読み取れます。したがって、ボールの速度は、 １７９ｃｍ/ｓと計算できます。
高さ36ｃｍ
写真からボールの間隔は2.02ｃｍと読み取れます。したがって、ボールの速度は、 ２０２ｃｍ/ｓと計算できます。
高さ45ｃｍ
写真からボールの間隔は2.09ｃｍと読み取れます。したがって、ボールの速度は、 ２０９ｃｍ/ｓと計算できます。
簡易電子負荷装置
実験用にジャンクのACアダプタ、その他スイッチング電源を利用していますが、全て詳細不明です。安心して利用できるよう電子負荷装置を作ってテストすることにしました。
負荷装置に使用する部品は、これもまた、全てジャンク部品で、パワートランジスタは手持ちの2SB629というダンパー内蔵のダーリントントランジスタのようです。TO-3タイプで電流が流せそうなので使ってみることにしました。データシートはもはや手に入りませんので詳細は不明です。
試作した電子負荷装置の外観は左の写真のようになりました。アルミ板(210ｍｍｘ100ｍｍｘ2t)を力任せに折り曲げた放熱板兼シャーシです。アルミ板の表裏を通して配線するのが面倒なため、負荷電流調整可変抵抗、スイッチ、端子等の部品は思い思いのところに、思い思いの方向を向いてついています。どちらが表面、裏面とも言えない「ルービックキューブ」スタイルとなりました。
・負荷電流：３A以下
ただし、冷却用ファン（12V用を5Vで駆動）をつけているとはいえ、放熱板のサイズ、
構造からみて、熱抵抗は大きいと思われるので、コレクタ損失が大きくなるのは避けなければ
ならないと思っています。
・最低負荷電圧：０．９V
・定電流制御：なし
・負荷電流制御：連続
回路図はこちらを参照してください。（回路図中のトランジスタ2SB629の内部構成は推定です）
電子負荷装置の概要
構成１
パワートランジスタの端子面です。分流器、メータレンジ切替スイッチ、メータプラグがあります。
構成２
ツマミは負荷電流調整用の可変抵抗です。その上は制御用電源(5V)入力ジャックです。
構成３
左側には2SB629（並列）、負荷端子、メータレンジ切替スイッチ、メータプラグ、奥には、電流調整可変抵抗、制御電源入力ジャックです。右のファンはトランジスタ冷却用です。
分流器
フルスケール1.5A用の分流器は0.7φ13.8cｍ長の鉄線を厚紙製の巻枠に巻いています。分流器は1.5A用、3A用の2個あります。
メーター（150mA)はジャンク品です。内部抵抗は0.9Ωです。このメータをフルスケール1.5Aとするには、0.096Ωの分流器が必要となる計算です。
分流器の線材として、ニクロム線は抵抗値が大きいためcut&tryが難しい。扱い易いものとして0.7φ鉄線を利用しました。長さ100cmで0.6Ωでした。0.096Ωにするには16cmで足りる計算です。
実際に電流を流してみて切り詰めていきます。最終的には推定値より少し短い13.8cmとなりました。
電子負荷装置の特性
ACアダプタ・定電圧電源装置のテスト
普段、実験に使っているACアダプタ、定電圧電源のテストをみました。
ACアダプタには、変圧器、整流器のみで構成され安定化機能のないようなもの、安定化機能を持ったスイッチング電源などがあるようです。使い方に注意が必要です。
出力電圧は、ディジタルメータ（横河732-03）、リップル・ノイズレベルはオシロスコープ（テクトロ2430A)で計測したものです。
出力電圧測定は、出力端子のある場合は端子のところで、ACアダプタの場合は出力プラグのところで測定していますのでリード線での電圧降下も含まれていると思われます。
なお、グラフ上の赤の破線はアダプタのラベルに記されている定格電圧、電流値です。
なお、ここに掲示したデータは、すべて自作計測器で得たものです。これらの機器は、信頼できる計測器で校正をしているものではありません。データは、「おおよそ」「傾向」を見ていただく程度と理解してください。