EX-150
2008年 新装版
2014年復刻新装版
2014年復刻新装版が発売されて入手可能になりました。
過去のEX-150
1965年 初期モデル
2002年 復刻版
電子ブロックは1965年に最初のモデルが発売されたようです。
EX-150は1976年に発売されました。FXシリーズも発売されましたが1986年に全シリーズが生産中止になりました。
電子ブロックのファンが多く復活を望む声が絶えなかったので2002年に復刻版を発売することになりました。金型も無くなってしまったということで中国で作りなおしたそうです。ブロックやステージの大きさが多少違います。窮屈ながら使うことはできます。
最初のモデルはプラスチックの劣化が激しく,本体のネジを外して分解するとネジ孔が壊れてしまうことが多くあります。
2008年には新装版も発売されています。
2011年には電子ブロックminiが発売されました。私はこれが最初(2度目)の出会いでした。
2014年にはEX150復刻新装版が発売されました。うれしくてすぐに購入しました。(高かった!)
本体の配線と外形
本体の縦の長さ214mm,横202mm,厚さ35ｍｍ。ステージ部分は縦108mm,横144mm,深さ19mmです。高さ42mmのハンドルがあります。
支柱から支柱までは18mmの正方形で,配列は横8列・縦6行になっています。
ブロックは底面が14.5mm四方の正方形で高さ18ｍｍ13mmφで5mm高の円柱の頭の部分があります。四角柱の部分の四隅に半径2mm強の4分の1円のくぼみがあります。
支柱は3.9mmの円柱で頭が半球,高さは9mmです。
ブロックの大きさ
オリジナル
17.6ｍｍ
復刻版以降
17.4ｍｍ
初代は日本で作られましたが復刻版以降は中国で作られています。
ブロックはやや小さくなり緑が少し濃くなっています。刻印の文字は小さくなり銀色が濃くなっています。
初代のブロックや基盤は少し大きめです。物差しで測ってわかるほどではないので,支柱の太さが少し細めなのかもしれません。初代の基盤に復刻版以降のブロックを入れると緩く,復刻盤以降の基盤に初代のブロックを入れるときつい感じがします。壊れることはないようですが,支柱は細いので気を付けたほうがいいでしょう。
電池ボックス
他にも違いが有りますが,大きな違いは電池ボックスの位置と形です。
初代の物は2本直列X2で縦長でふたが複雑でした。電池が入れにくいので工夫が必要でした。復刻以降は4本並んでスピーカの裏に付きます。電池は入れやすくなりました。
オリジナルはスピーカーボリュームがユニット(ブロック)になっていて外すことができます。
オリジナルはスイッチがねじ止めになっています。
梱包と付属部品
オリジナルと復刻版以降のパッケージです。
オリジナルではどのような部品が付属するかをょう徴しているようです。
イヤホン
マイ ク
テスタ棒
アンテナ線
リード線
メータネジ
ジュラコンクリップ
これが初代EX-150の内容です。46のブロックがあります。
マイク,イヤホーンをはじめとして,アンテナ線2本,リード線2本,テスタ棒配線2本,ジュラコンクリップが付属します。
中古ではジュラコンが無くなっているものが多くあります。できない実験は少ないし,自作もできそうです。
部品表にはありませんがメータ0調整用小型(-)ドライバが付属するのは新装版の一部ですが,無くなっているものもあります。
ブロックの種類と数
本体には電池ボックス(単3が4本直列),同調回路,SW,メータ,CDS,ICアンプ,スピーカ透明カバーが装備されてい ます。
ラインアップと増設部品
EXシリーズはEX-15からEX-150までの6種類があります。
EX-150は高価なのでEX-15から始める人もいたと思います。
それぞれEX-AからEX-Eまでのパーツを付けたすと上位と同等になります。
カバーパーツはどれにも 付けられます。付けなくても支障はありません。
各バージョンと増設パーツ
EX-15
チューナ回路は付いています。イヤホンとアンテナ線が付属します。
21個のブロックが付属します。
大変高価なものでしたのでEX150を購入することが難しい場合は,最小セットを購入する人もいました。
増設セットもあります。
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Aパーツを加えるとEX-30になります。
トランジスタやﾀ ﾞｲｵｰﾄﾞ,豆電球が付くので15の実験ができます。
ラジオが高価な家電の時代です。ラジオにあこがれて購入してもらった子供もいると思います。
マイクやリード線・テスタ棒は紙に印刷したものです。
電気電子工作の部屋参照
リードブロック
リードブロック
Iブロック
Lブロック
Tブロック
平行ブロック
クロスブロック
1
0
3
2
1
配線するためのブロックです。各ブロックに名前を付けました。下段にEX15に付属のブロックの数を描きました。
クロスは接触していません左右と上下は独立したリード線になります。
豆電球
1
断線したパイロットランプです。(ポップアップできます。)
パイロットランプです。部品として使うほかに「I」リードブロックとしても使えます。
電気は光や熱を出したり,音を鳴らしたり,モノを動かしたりなどの仕事をします。
電子ブロックで電気の仕事のできることを見つけます。〇のついた数字でその順番を表します。
①電気の通り道,回路
電気はどうやって仕事をするのでしょう。
電池の(＋)と(ー)に豆電球をつなぐと光ると思います。
実物の配置
電池の＋極から使うもの(電球)を通してー極につながる輪のような道筋を回路と言います。
回路は連続していて途中で途切れません。
自作の電子ブロック用電池ボックス,低電圧豆電球を使っています。
電子ブロックでは電源(電池)の存在が見えませんが勉強始めは見えた方がいいと思います。
電子ブロックの回路
紙に電池の図を描きました。電池が見えると回路も見えます。写真では配線が見えにくいのですが、工作している人は斜め上から見るので,良く見えます。左は斜め上から,右は真上から撮影しました。
電池の＋から出てーへ帰ってくるのが回路です。
余分な線が有るのは我慢することにします。
電池()の(＋)から(ー)の間に豆電球(まめでんきゅう)を電線でつなぐと光ます。
電池の(＋)から(ー)までの電線の路(みち)を回路と言います。
小学校3年生の理科では電池のどこが(＋)極で,どこが(ー)極なのか。電線(導線)は皮をむく,エナメル線は表面を磨くなどのことを教えてもらえます。
小学校4年生の理科では電池や豆電球の直列回路や並列回路を教えてもらえます。
半導体
トランジスタ(NPN)と2つのダイオードです。EX156にはﾀﾞｲｵｰﾄﾞ2つと一番右のTRが付属します。
ダイオード
左側をカソード,右側をアノードと言います。左に(ー)右に(＋)をつなぎます。実物では赤いカソードラインが見えます。
電子ブロックではゲルマニウムﾀﾞｲｵｰﾄﾞを使っています。図は上から順に,記号,イメージ,実物です。
②ダイオードの働き
ﾀﾞｲｵｰﾄﾞはどのような働きをするのでしょう。
電気の流れを一方通行にすると思います。
簡単にイメージで考えてみます。N型半導体には(ー)の粒がたくさ
純方向ならば電流はスムースに壁をすり抜けます。
反対に電圧をかけると電気が集まって流れません。
ダイオードは電流の流れる方向に同じなら電流は流れますが,反対なら流す事ができません。
ﾀﾞｲｵｰﾄﾞの記号は矢印のようになっていて,電流の流れる方向を表しています。
豆電球が少し暗く見えます。ﾀﾞｲｵｰﾄﾞに少し抵抗があるからです。抵抗があると電流が流れにくくなります。
申し訳ありません,紙に描いたスイッチは動かないのです。スイッチはONです。
ﾀﾞｲｵｰﾄﾞは電流の流れの方向を(＋) から(ー)にします。
ダイオードの整流
ダイオードの検波
抵抗ブロック
EX15では,
1K 4.7K 10K 1M
抵抗のブロックはたくさんの種類が有りますがEX-15では4個です。
単位はΩ(オーム)です。Kと書いてあるものはキロと読みます。1000倍ということです。Km(キロメートル)と同じです。
Mはメガと読みます。1Kの1000倍1Ωの100万倍です。
「メグ」と呼ぶこともあります。例えば'いちメグ'とか’いちメグオーム'です。
③抵抗の働き
抵抗はどのような働きをするのでしょう。
電気の流れを弱めると思います。
1KΩの抵抗を通る回路では電流が少ないので豆電球は点灯しません。同じ1KΩの抵抗を通る回路でもLEDは少ない電流でも点灯するので点きます。10KΩでもつきますが光は弱くなります(電流が弱くなった)。560Kでかろうじて点いていましたが,１Mでは点きませんでした。
抵抗を通ると電流は小さくなりますが,通らないということではありません。
抵抗は電流の流れを小さくします。
メータを使えるようになると電流が見えるようになります。」
トランジスタ
トランジスタはPNPとNPNの2種類あります。電子ブロックではNPNのトランジスタを使っています。
コレクタ(+)からエミッタ(-)に電流が流れるのですが真ん中にベースが有って邪魔をします。ベースに少し電流を流すとコレクタからエミッタに大きな電流が流れる仕組みです。
④トランジスタの働き
トランジスタはどのような働きをするのでしょう。
電流の流れを増幅すると思います。
EX15に付属しているトランジスタTR1では回路が複雑になりそうなのでTR2を使いました。
電流の様子を表現してみました。少ない電流は見えにくいので,図がポップアップできるようにしました。
赤い細い線のように電流は流れますが10Kの抵抗が有るのでわずかにしか流れません。当然電球は点灯しません。
Tブロックの替わりにトランジスタの部品を付けると,赤い太線のような大きな電流が流れます。赤い10KΩを通った少ないで電流がTR(トランジスタ)のベースに加わると赤い大きな電流が流れるようになります。
小さな電流でもトランジスタのベースに流すとコレクタとエミッタの間に大きな電流が流れます。
トランジスタは小さな電流の流れで大きな電流の流れをコントロールします。
ということは10Kの抵抗をとったら豆電球は点灯しないのでしょうか？
10Kの抵抗を外すと,豆電球は点灯しません。写真でスイッチが入っていることが判ると思います。10Kを通った小さな電流が赤い大きな電流を流したり流さなかったりすることが判ります。
トランジスタはベースに 入る小さな電流の流れでコレクタ・エミッタ間の大きな電流の流れをコントロールします。
豆電球では暗くてよくわからないのですが,LEDを使うと10Kの抵抗を1Mに変えると暗くなることがわかります
トランジスタのスイッチ作用
青い色の回路はどちらもつながっていますが,赤い色の回路は途中で切れています。トランジスタのにベースに少しの電流を流すと青い回路に大きな電流が流れます。
青の回路によって赤い回路の電流を通したり,切ったりします。
トランジスタのスイッチ作用です。
トランジスタの増幅作用
青い色の回路はどちらもつながっていますが,赤い色の回路の電流を変えると青い回路の電流が変化し,豆電球の明るさを変化させることができます。
トランジスタの増幅作用です。
コンデンサブロック
100P 0.005μ 0.01μ 0.05μX2
10μ
コンデンサブロックも沢山の種類が有ります。EX-15では6個が付属します。
無印はμF(マイクロファラッド)という単位です。F(ファラッド)がコンデンサの単位で１Aの電流を1秒間流す事ができる容量です。
マイクロは100万分の1ということです。1000分1mの1(ミリ)の1000分の1です。m(ミリ)はmm(ミリメータ）のミリと同じ意味です。
p(ピコ)はさらにμの100万分の1です。
0.05が2つありますがリード(配線)の形が違うので注意します。
同調回路
ア
イ
ウ
電子ブロック本体の左側にはアのような回路が組み込まれています。
内容はイのようにバリコンとコイルからできている回路の一部です。
その中のウの部分を同調回路と言います。バリコンというのはコンデンサの容量(数値)を変化させることができるものです。
コイル（イの左の灰色の棒"鉄心"に巻き付いたエナメル線）やバリコン(コンデンサ)(イの右下の白い四角形をしたもので裏側(表)はダイアルになっています。)は交流の周波数に反応します。コイルとコンデンサをウのようにつなぐと一定の周波数だけ大きな信号にすることができます。その周波数(F)は共振周波数又は同調周波数と言います。下にある数式で計算できます。
イで鉄心とありますが実際はフェライトと言って,鉄の塊より性能のよい,鉄の粉などを固めたフェライトが使われています。電子ブロックではこのフェライトをバーアンテナとして使っています。
同調周波数
同調周波数
同調周波数はコイルやコンデン サの性質によるものです。
Fは周波数でHz(ヘルツ)という単位ですTBSの周波数は東京地方では950KHzです。
Lはコイルの大きさCはコンデンサの容量です。それぞれH(ヘンリー)とF(ファラッド)で計算します。
⑤ゲルマニウムラジオ
ラジオを聴くためにはどうすればよいのだろうか？
電波を捕まえて信号を取り出せばよいと思います。
たくさんの電波の中から同調回路を使って特定の電波をより分けます。
バリコン
コイル
クリスタルイヤホン
ゲルマニウムﾀﾞｲｵｰﾄﾞ
アンテナ
電子工作大好き少年少女の一番最初の難関です。実際に作るのは大変ですし,本当にできるか疑心暗鬼になる場面です。
電子ブロックなら簡単に実験することができてしまいます。
一番簡単であろうラジオです。使うのは電子ブロックは2つとクリスタルイヤホンです。
電子ブロックのダイオードはゲルマニウムです。
A
B
C
D
E
F
電子ブロックの左下の同じ図が描いてある中に,電波をより分ける同調回路が入っています。
AとFの間に同調回路があります。ここで電波を選びます。すぐ上にあるダイヤルを回します。
AをアンテナにFをアースにつなぎます。
CDが出力に当たるところですので選ばれた電波がここから出てきます。
電波をとらえるには長いアンテナが必要です。
電波を受け取るには大きなアンテナが必要です。付属のアンテナ線を高い木などにかけて電波を拾いましょう。天気の悪い日には雷があるので実験はしないようにします。
アンテナでとらえた電波から,同調回路とゲルマニウムﾀﾞｲｵｰﾄﾞを使って音を取り出します。
電子ブロック回路集参考
電波の中から音声を取り出すには検波をしなければなりません。
検波をするために使われるのはﾀﾞｲｵｰﾄﾞという素子です。ﾀﾞｲｵｰﾄﾞの中でも,動作する電圧の低いゲルマニウムﾀﾞｲｵｰﾄﾞを使うことで弱い電波でもラジオを聞くことができます。
倍電圧整流
⑥Xレフレクスラジオ
ラジオをよく聞こえるようにするにはどのようにすればよいのでしょうか？
増幅すればよいと思います。
電波を増幅した後検波された低周波も増幅してしまう優れたシステムです。
標準的なレフレクスラジオの回路だそうです。倍電圧整流をしているのが特徴です。
アンテナでとらえられた電波は2次コイルを通してトランジスタに入り増幅されます。
増幅された高周波は100Pを通りダイオード検波器で倍電圧整流されます。検波された低周波はトランジスタのベースに戻り増幅されます。
増幅された低周波は2mHを通って出力されます。
1M
電子ブロック
1K
4mH
0.01μ
100P
0.01μ
0.05μ
10K
EX-15にある部品で構成すると上図のようになります。
下は実際の電子ブロックの配置です。
かなりないい感度のようです。新装版では窓際ならば,室内でもラジオを聴くことができました。オリジナルだと室外でやっと聞ける程度です。
イヤホンは1Kと0.05の間と＋電極につなぎます。
左上の十字のブロックはアンテナにする電極の支えになっています。
4mHのチョークコイル以外はEX15に付属のブロックで作ることができます。4mHは何かで代用できないか工夫してみましたが,うまくいきませんでした。今後の課題です。
EX-30
EX-15+EX-Aパーツ
60cmコード
ジュラコンクリップ
SW,トランス
EX-30はスイッチとトランスのブロックが増え23個になります。60cmコード赤黒2本とジュラコンクリップが付属します。
更に実験できる回路が15増えます。
⑧スイッチの働き
スイッチを切ると消灯し,スイッチを入れると点灯します。
回路はスイッチが切れている時は開いているといいます。スイッチが入っている時は閉じているといいます。
スイッチも切れている時は開いている,入っている時は閉じているといいます。
電気の通り道が見えますね。スイッチが押されると輪のようになり,回路が閉じる様子がわかると思います。
トランスの働き
⑦発振回路
古典的な発振回路はコルピッツとハートレーが有ります。
ハートレーはコイルが2つ必要ですがEX15には1つしかありません。コルピッツを採用します。
実際の回路ではコレクタに+電気を給電してエミッタは接地し,ベースもバイアスをかけます。
EX-60
EX-60は30個のブロックとICアンプが使えるようになります。
新しく30回路の実験ができます。
EX-30+EX-Bパーツ
10μ,4mH,直線3 L2,ICアンプ
ICアンプが使えるようになり30個の電子ブロックが使えます。
EX-100
EX-Cパーツ
TR,560K,10K,4.7K,1M･5K,0.1μ,47μ,X,テスタ棒
EX-100は38個の電子ブロックとなり,テスタ棒を使えます。
新しい実験が40回路増えます。
EX-120
EX-Dパーツ
CDS,マイク
EX-120はブロックは増えませんがCDSが使えるようになります。
マイクを使った実験など20の新しい回路が増えます。
EX-150
EX-Eパーツ
電球,メータ,T,4mA,40mA,0.4A,0.4V,4V,40V
EX-150は46個の電子ブロックを持ち,メータが使えるようになります。
30回路の新しい実験が楽しめます。
全部で150の電子回路の実験ができます。
EX-150に付け加えることができる部品です。
さらなる増設
光実験60
５X6のステージで28のブロックがあり,モータやリレー・LEDの実験が60種類できます。
FMパーツ
FMラジオやワイヤレスマイクなどの実験ができます。
横向きにして実装部品の様子を表示します。
シンセサイザーパーツ
9個のブロックとシンセサイザブロックで,音に関する３１種類の実験ができます。
抵抗部品(拡大してあります)
FXマイコン
EXシリーズの後FXが作られました。4bitマイコンを使った電子の学習ができるということで,デジタル時代に合わせた機械でした。電子ブロックとの相性はいかがでしょう。９Vの電圧も注意が必要です。
AVRやpicのマイコンと組み合わせてみたいとも思います。
メロディーアンドウ オッチ
メロディーは3端子メロディーと違って２曲選択できます。タイマーの使い方はとても複雑なものです。
電圧の違い
mini,EX,光実験,FXはブロックは共通で使えますが,電圧がそれぞれ違うので注意が必要です。旧タイプと復刻版,新装版はブロックの印刷やブロックの素材が微妙に異なります。現在新品を入手可能なものはminiだけですが,ほとんどのものをオークション等で入手可能です。安価に買うこともできます。困るのは箱がたくさんになってしまうことです。いらないのですが,価値があるのです。箱なしのものはオークションでは安価なので(送料も安価),実験に使うのであれば箱無の方がいいですね。
学研電子ブロックEX-150 パーツ価格表
電子ブロックの各ブロック,部品の価格表です。もう売っていないものもあるかもしれません。
中古の購入
メルカリやヤフオクなどで電子ブロックが入手可能です。ブロックを使うために入手しようとしている場合は本体の良し悪しは気にすることはないと思います。
本体が必要な時はちょっと気にしましょう。昔のものはプラスチックが劣化していて,分解したりするとねじの受けの部分が壊れてしまいます。それでもMaid in Japanを気にするならば本家が必要です。本体が丈夫なのは,復刻版以降です。新装版なら安心です。
消毒
中古品を手に入れたら消毒したいですね。アルコール消毒はお勧めですがブロックの印刷はアルコールに弱いので注意が必要です。
電車のおもちゃにアルコールをかけてビニールで密閉して消毒しようとしたら,塗装が溶けて大変でした。
熱湯消毒はとても有効です。洗剤はキッチン用を使いました。90度以下がいいですね。沸騰させて薬缶から直接注いで消毒したところ,直接かかったであろう10KΩの抵抗ブロックが歪んでしまいました。
この時も牛乳パックは有効です。熱にも水にも強いので安心です。さらに使い捨てができます。
やけどをしないようにパックの上のノリシロの部分を持ってがしゃがしゃと振って洗います。しっかりとノリシロの部分を塞いでおかないとお湯が出てきて熱く,やけどの危険もあるので気を付けます。
①牛乳パックに部品を詰め込みます。
②お湯と洗剤を注ぎ込みます。
③良く振って洗浄すると泡がたちます。
洗浄ができたら,水ですすぎ,乾いたコンクリートの上に置き,乾かします。
乾燥と同時に日光消毒をします。色々な方向に向けて全ての面を消毒します。リード線も洗浄乾燥させます。電気部品は水に強いのです(不活動中は)。
