物理の定常波実験にナリカの発振器を使っています。アンプとスピーカーも内蔵されていて音も出せますし同社のバイブレーターを繋げば弦の定常波やクラドニ図形の実験にも使えます。

ナリカ低周波発振器(アンプ・スピーカー付)CR-Y

株式会社ナリカ 理科ドットコム

ただ使う中で不具合がありました。それは発振周波数を生徒に見せるために周波数カウンターを繋いだところ発振器本体の周波数表示と異なる値になってしまう点です。

100Hz→126Hz

200Hz→229Hz

300Hz→332Hz

400Hz→436Hz

1000Hz→1030Hz

どの周波数も多めに表示されます。

実験するとき発振器は手元に置き、外付けの周波数カウンターを生徒の方に向けたい訳ですが表示が異なると困ります。

矩形波だと表示は一致しますがこれだと定常波やクラドニ図形がきれいにできません。正弦波の周波数表示が異なる原因はよくわかりませんが正弦波は矩形波に比べて立ち上がりが緩やかと言う点と発振器の仕様を見ると正弦波の方が最大出力が小さいことなどが影響しているのかもしれません。(矩形波が5Vに対して正弦波が1V)

対策として正弦波形を矩形波に変換すればいいのではと考え今話題のAIに聞いてみることにしました。

回路図はこのようになりました。手書きですみません。

IC LM393には2チャンネルありますが片方だけ使います。

LM393はシャープの同等品が50個500円(税抜き)共立エレショップで購入出来ました。

40mm×25mmの基板に組み立てました。

自作したアダプターの測定風景

先ず発振器の周波数を1000Hz(1kHz)にセット

上:入力 正弦波 下:出力 矩形波

正弦波の0Vクロスで矩形波の立ち上がりと立下りが見られます。

矩形波の波高値は電源(006P)電圧の約9V出ているのでカウンターにとっては十分な電圧になっています。

表示も正確に出ています。

 

100Hzの場合

10Hzの場合

正弦波の0Vクロス点できれいに立ち上がっています。

時間軸(横軸)を縮めると正確に変換されていることが判ります。

さすがに10Hzだと矩形波にザグが見られます。

次に高い方も確認します。

10kHzの場合

オシロの表示も10kHzを示す。

100kHzの場合

見事に一致 10kと同じ時間軸だと波形が重なっています。

時間軸を拡大すると

200kHzの場合

この時カウンターの表示

一致してます。

500kHzの場合

カウンターの表示

1000kHz(1MHz)の場合

カウンターの表示

次に入力が正弦波の場合と矩形波の場合のアダプター出力波形を見てみると

入力が正弦波の場合(200kHz)

入力が矩形波の場合

どちらも出力波形に違いはありません。

矩形波では入力波形(発振器出力)と比べてアダプター経由の方は立ち上がりが緩やかなので水平領域(プラトー)に達する前に0Vに落ちています。最大電圧、実効値共に周波数が上がるにつれ下がっています。それでも1MHzでピーク値約6V,実効値2V程度出ていますのでカウントは出来ているようです。

このことからこのアダプターは常時カウンターにつないだままで使用できる訳です。

改めてこのアダプターを使ってナリカの発振器の周波数を確認すると

100Hzの場合

1000Hzの場合

いずれも見事に一致してます。

これなら実験で使えます。