科学好き者の日々

友人が「ゆず」を送ってくれました。

ちょうどいい！！　「レモン電池」ならぬ「ゆず電池」を作って見ました。



右は電極に銅と亜鉛、左は銅とアルミです。一般にはアルミより亜鉛を使っているようですね。亜鉛はアルミより普通は手に入れ難いですね。ここでつかっているのは秋葉原の店で、銅板と対になって売られていたものです。実験用途に便利なようにしているのでしょうね。銅板と亜鉛板で２００ｍｍ×５０ｍｍの大きさで４２０円でした。幅１０ｍｍ程度に切って使います。

１１円電池は１円がアルミですので、アルミではどうなるか、アルミのアングルを電極にしてみました。

結果は以下のようになりました。（単位：ボルト）



開放電圧は負荷なしの電圧、４５ターン負荷は４５ターンのブロッキング発振ＬＥＤをつないだ場合の電圧、ダーリントン負荷はダーリントン接続ＬＥＤをつないだ場合の電圧です。
亜鉛は亜鉛電極のゆず電池、亜鉛直列は２つのゆず電池を直列にしたもの、アルミはアルミ電極としたゆず電池です。プラス電極はすべて銅電極です。

亜鉛のほうがアルミより高い電圧が得られます。負荷をかけての下がりかたは同程度でしょうか。
直列にすると、無負荷の電圧は上がりますが、負荷をかけると単独と殆ど変わらない値となってしまいます。内部抵抗が高いのですね。
残念ながら、どちらのＬＥＤも点灯しません。

電極間距離が大分あるからなぁ。
１１円電池と同じように電解液である果汁をキッチンペーパーに浸み込ませてやってみました。



黄色い部分がＬＥＤが点灯できたところです。
亜鉛電池はしっかりと点くのですが、１１円電池はやっと点灯が確認できる程度です。ゆず果汁は飽和食塩水よりも能力がないのでしょうか？
１１円電池では点灯するのに、新品の銅電極では点灯しません。銅を炎で焼くといいそうなので、やってみたところ、点灯しました。この理由が
http://www2s.biglobe.ne.jp/~nakacchi/LemonCell.htm
に書かれている
ＣuＯ ＋ 2Ｈ^＋ ＋ 2e⁻ → Ｃu ＋ Ｈ_２Ｏ　　
Ｃu_２Ｏ ＋ 2Ｈ^＋ ＋ 2e⁻ → 2Ｃu ＋ Ｈ_２Ｏ　
という反応があるのだということでしょうか？

トランジスタのｈｆｅの選別は上手くできません。
規格表を良く見ると、ｈｆｅ　７０〜７００とありますが選別して層別しているようです。２ＳＣ２７１２ではＯ（７０〜１４０）　Ｙ（１２０〜２４０）　Ｇ（２００〜４００）　Ｌ（３５０〜７００）　となっています。
手元のものをみると　Ｙグレードです。
ふーん。低いほうなんだ。

で、これよりｈｆｅの高そうな手持ちのトランジスタを調べると２ＳＣ２４１２ＫＳがあります。Ｓグレードで　２７０〜５６０です。
実験電源で０．４５Ｖで点灯します。流れる電流は１１ｍＡです。前は０．５１Ｖで点灯、流れる電流は１４ｍＡですので、改良はされています！！

じゃぁ。もっとｈｆｅを増やすにはトランジスタをダーリントン接続にして使えば良いわけですね。ｈｆｅの実測値がわからないので中間値だとして４００とすれば、ダーリントン接続にすれば積になりますから、１６０，０００になることになります。ただ見かけのＶｃｅ(ｓａｔ)が高くなってしまうので、ちょっと心配です。


２ＳＣ２４１２ＫＳを２個使って上図のようなダーリントン接続にしてみました。実験電源で０．９Ｖで点灯します。流れる電流は０．５６ｍＡです。電流は極端に少なくなりましたが、やはり点灯する電圧が高くなってしまいました。でも使い道はありそうですね。

最後にトランスの巻き線を増やしてみることにしました。接着剤で固定されているのですが、意外と簡単に取り外すことができ、１５ターンの巻き線に追加で３０ターンを手で巻いてみました。線は０．１ｍｍのポリウレタン線です。
結果は実験電源で０．４２Ｖで点灯します。流れる電流は３．５ｍＡです。

まとめてみると以下の表になります。



最後のもので１１円電池で点灯しました。



回路図は最上部の図です。トランスの巻き線の横の点は巻き始めを表します。これが逆になっていると発振しませんのでご注意ください。また、５６０オームの抵抗は変えてもあまり大きな変化はなさそうでした。一応トランジスタの保護としてつけています。

ブロッキング発振器に使った２ＳＣ２７１２のｈｆｅは規格表によると７０〜７００まであるようです。
実際に使ったのはいくつなのかは分りません。
手持ちがまだいくつかあるので、なるべく高いものを使ったらと思って選別をしてみようと思いました。



テスターを使った簡易的なｈｆｅの測定方法を、昔教わりました。
テスターを抵抗レンジにして、マイナス端子をコレクタに、プラス端子をエミッタに接触させます。（ＮＰＮトランジスタの場合）テスターのマイナス端子にはプラス電圧が、プラス端子にはマイナス電圧がかかっているそうです。すなわち、普通に電源がテスターから供給されていることになります。
ベースが開放状態ですのでトランジスタとしてはＯＦＦとなっていて高抵抗となっています。テスターの針は殆ど振れません。
この状態でトランジスタのコレクタとベースを指先で触ります。数百キロオームの指の抵抗（上図のＲ）でベース電流が流れるので、トランジスタは低抵抗になります。テスターの針は振れるわけです。
ここで、振れ方が大きいほど感度が良いわけで、ｈｆｅが大きいというわけです。
かなり、アナログ的ですが、トランジスタが壊れているかどうかは判るので、けっこう重宝したものです。

で、やってみようとしたのですが、アナログ式のテスターはもはや、持っていないのです。
デジタルテスターだと振れが大きいという感覚ではなく、どれも同じような感じです。測定数値もばらつきますしね。

もう一つ問題があってこのトランジスタはチップタイプなのですね。指先でコレクタとベースを同時に触るなどということは正に神業で不可能です。
仕方なく治具まがいを作って乗せてみます。



指の代わりに固定抵抗にしました。ランド３つにチップトランジスタを乗せて、接触させます。上のほうの端子からテスターにいっています。

ところが、上手く接触できないのですね。チップトランジスタをピンセットでつまんで、ランドに乗せて、上から押して、テスターの読みをみる。という手順なのですが、ピンセットから飛び出すわ、ランドの位置決めをする間にひっくり返るわ、上から押すと飛び出すわ。。。。

拡大鏡の下での作業なのですが、残念ながら諦めました。

１１円電池では０．５ボルト程度の電圧しか出ません。
これではＬＥＤを点灯させたり、モータを動かすことは無理です。

最近、白色ＬＥＤを１．２ボルトのニッカド電池などで点灯させるため、ブロッキング発振器を使って電圧を昇圧する工作がネット上に紹介されています。（白色ＬＥＤは３．５〜４ボルトのＶｆ（順方向電圧）がありますので、それ以上の電圧でないと点灯しないのです。）

赤色のＬＥＤも１．８ボルトくらいのＶｆです。やはりニッカド電池では点灯させるのは無理ですし、当然１１円電池では無理です。

そこでブロッキング発振器を作ってみました。

コイルは日米商事で売っていた、素性不明のパルストランス？直径８ｍｍφのトロイダルコアに１５ターン、バイファイラー巻きで巻いてあります。価格は３２円でした。
トランジスタは手持ちの２ＳＣ２７１２。チップタイプです。
ＬＥＤは素性不明の赤。Ｖｆは実測１．８Ｖのようです。（実際に点灯を確認できた電圧なので、規格値とは違うかもしれません）

最小構成で、確認してみます。

実験電源で０．５１Ｖで点灯します。流れる電流は１４ｍＡです。ヒステリシスがあり、０．３９Ｖまで落としても点灯しています。電流は３ｍＡです。



実験電源の電圧計がダイナミック点灯のため見づらいですが、０．４２Ｖです。



１０対１のプローブなので１Ｖ／DIVで２．４Ｖの尖頭値です。周波数は画面の読み１０７ｋＨｚです。

残念ながらこれでも１１円電池では点灯しません。１４ｍＡはきついのかなぁ。。。

２種の違った金属を電解液に入れると電池になります。
科学館ボランティアのワークショップでも、別のグループが「果物電池」をやっていました。内部抵抗が大きかったり、分極が起きたりで、モータを回したり、電球をつけたりはなかなか難しいようです。

http://www.sumitomo-chem.co.jp/junior/01katei_sub/017battery.html
上のサイトに１１円電池（電極に１円硬貨（アルミ）と１０円硬貨（銅）を使う電池）も載っています。
貨幣損傷等取締法があるので、1円が溶けてしまうまではやってはいけないのでしょうが。。。。

ちなみに現行の貨幣の成分は
５００円　　銅70％、ニッケル10％、亜鉛20％
１００円　　銅75％、ニッケル25％
５０円　　　銅75％、ニッケル25％
１０円　　　銅95％、亜鉛3％、スズ2％
５円　　　　銅60〜70％、亜鉛40〜30％
１円　　　　アルミニウム100％
のようですね。
電池として発生する電圧から成分の違いが分るでしょうか？

やってみました。



各硬貨の組み合わせでの発生電圧（単位：ボルト）です。
電解液は飽和食塩水です。
電解液はキッチンペーパに浸します。（ティッシュペーパなどでは柔らかすぎて取り扱いが難しい）
左の列の硬貨をマイナス極として測っています。
１１円電池も６円電池もあまり変わりません。０．５５ボルトでるように上記サイトでは書かれています。表面が汚れているせいでしょうか？

１円以外は銅が主成分なので、違いが殆どないですね。
５０円、１００円のようにニッケルが入ると違いがでるようです。

残念ながら「硬貨の識別法」としては使えないようです。

年末にGoogle AdWords広告の営業の方とお会いする機会がありました。
Yahooのオーバーチュア広告と同じで、検索キーワードを購入して、そのキーワードで検索がクリックされたら、キーワード購入代金を支払うというものですね。購入代金の高いサイトがより上位に表示されるという仕組みです。
例えば「千葉」という検索キーワードをＡ社が１０円で購入していて、Ｂ社が１２円で購入していれば、検索で「千葉」と入れられれば、Ｂ社のサイトがより上位に表示されるという訳です。
最もGoogle AdWords広告はそれ程単純でもないようなお話でした。
いずれにしろ、検索で上位に出たいのは誰でも同じでしょうから、商用サイトでは競争が熾烈でしょうね。

その営業の方があるサイトの商品に関するキーワードを良くご存知なのに驚きました。「良く勉強しているな。。」とおもいましたが、グーグルサジェストを使っているとのことです。

グーグルサジェストは検索キーワードを入力すると、グーグルで今までに検索された、関連キーワードをだしてくれるそうです。
http://www.google.co.jp/webhp?complete=1&hl=ja

へぇ〜。すごいですね。こういう情報の蓄積がGoogleの強みなのですね。

もっとも、情報の蓄積でサジェストは例えばamazonなどもそうですね。
amazonで何かを買おうとすると、
「あわせて買いたい」　とか
「この商品を買った人はこんな商品も買っています」
などと出てきて、それがまた的確なのですね。ついつられて買ってしまいます。

ちょっと恐ろしいような気がします。

どなたでも経験があるでしょうが、ハードディスクが壊れてしまいました。
なんの前触れも無く、ジーコン　ジーコンとリトライを繰り返すだけです。

う〜ん、腹立つな〜！！　幸い壊れたハードディスクは２．５インチの外付けで、データの多くは本体のPC側にあるので、被害はそれ程でもありません。

しかし、買って２年半しか経っていないのですよ！！

まあもっと酷い例もありますがね。
３．５インチ１６０ＧＢのＡ社のは１年３ヶ月！！、Ｂ社のはなんとただの３ヶ月ですよ！！！！！！。

容量が大きいと被害も大きくなりますよね。Ａ社のときはマイドキュメントにあったデジカメの写真が全部なくなってしまいました。Ｂ社のときはあまりに早くて、幸いにも？？？データがあまりなく被害はそれ程でもありませんでしたが。。。。

数年前に長い間ハードディスクの開発に携わった方から、ハードディスクはある確率で必ず壊れていくというお話を聞いたことがあります。だからバックアップをしなさいといっているでしょう？と言う人もいますが、なかなかできないのですよ。

対策はＲＡＩＤにすることでしょうか。
今のメインのストレージは、１６０ＧＢを４台でＲＡＩＤ５を構成しているのですが、ＲＡＩＤのインターフェースカードが壊れたら？と思うと、簡単なミラーリングのほうが効率は悪いが、安心のように思われます。

しかたない。買いにいくか。。。。

色センサーの測定値が変なのは光源に白色LEDを使っているためではないか？との疑問があり、光源を３色のLEDにしてみた経緯があります。

CDを用いた簡易分光器の作り方が載っていたサイトがあり、試してみました。
http://www.sunfield.ne.jp/~oshima/omosiro/spec.html

CDのトラック間距離は1.6ミクロンですから625本/ｍｍの回折格子に相当すると思っていいのでしょうか。

　

左は蛍光灯、右は白色LEDです。白色LEDは青色のLEDの上に黄色の蛍光体をつけた物とのことです。確かに黄色が現れています。赤の成分はないと考えたのですが、結構強くあるようです。

色センサーの測定値の問題はほかにあるのかもしれませんね。

ついでに液晶ディスプレイに赤や黄色の発光をさせて、見てみました。

　

左は赤の画面、右は黄色の画面です。液晶ディスプレイはずいぶんと暗いのですね。

表示方法は黒いべた印刷をする方法と同じで、
メモ帳（エディター）で以下を書き
＜HTML＞
＜HEAD＞
＜/HEAD＞
＜BODY bgcolor="red"＞
＜/BODY＞
＜/HTML＞
（注　<は上ではタグの機能になってしまうので、全角で書いています。本当は半角で書かないとうごきませんね）
拡張子を.htmlで保存する。ブラウザーで開くと赤い画面になるというものです。