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お知らせ

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オススメ!



「ラジオ技術」誌2015年10月~2016年3月号にて、当方で製作した真空管アンプの記事を連載しました。本ブログには掲載していない技術の話もラジオ技術誌には掲載しました。ぜひご購読ください。
 お求めはAmazonか、書店へご注文いただくか、直接「アイエー出版」までお問い合わせください。

下の表紙をクリックするとAmazon購入サイトに飛びます。



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★当ブログ記事のお問い合わせは、「電子工作喫茶室」(掲示板)までお願いします。また、雑談・語り合いなどにもご利用ください。
★当方で企画しました「電子工作キット」を下記サプライヤー様に預託して頒布しております。
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アキバへGo!真空管ゲットだぜ!

昨日は、はんだづけカフェの営業最終日でした。お疲れ様でした。

さて、昨日はその最終営業記念もあり、秋葉原へ行ってきたわけですが、各所で真空管をゲットしてまいりました。

まずサンエイ電機さんで東芝の6AS7GとRCAの9001を入手してきました。
6AS7Gは真空管ヘッドホンアンプに使用したものですが、9001はどんな管かというと「エーコン管」という、mT管が出現する以前に高周波用途に作られた管があり、その中の954というタイプのものを、その後にmT管に仕立て上げたものです。高さが6AU6などと比べて3分の2くらいしかない、ちっちゃくてかわいい管です。

それから、神田川を越えて神田郵便局むかいの「損保会館」で行われている「真空管オーディオフェア」に行ってきました。
そこでは毎年恒例のバーゲンセールが大人気で、朝は長蛇の列ができるそうですが、私はあんまりそういうのに興味ないので夕方になってから行きました。ゲットしたのは、ジャンク球いっぱいと、今話題のNuTubeです。
CuUz_gpUsAAmSga.jpg

NuTubeは、VFDという三極管の原理を応用した表示器を製造するノリタケ伊勢電子と楽器メーカーのKORGが、オーディオ用途に共同開発した新型の真空管です。
VFDは表示器なので本来ならばそこそこの大きさがあるのですが、NuTubeは表示が目的ではありませんから比較的小さく作られています。とはいえ、トランジスタやICと比べればかなりの大きさ、40ピンDIP ICくらいはあります。
mT管としては最少の6AK5と比較してみました。
KIMG0544a.jpg

これが1個5000円、高いと見るか安いと見るか・・・
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ちょっとした不注意。

真空管OTLヘッドホンアンプの中の配線は、全てラグ板とソケットの足への直接配線です。
なので、気をつけないと部品の足同士が触れ合ってショートします。

そのちょっとした不注意で、6080に大きな電流が流れたまま放置してしまって、1本ダメになってしまいました。
ぐっすん(涙)
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真空管OTLヘッドホンアンプで使える球

IMG_-9eyatq.jpg
6AS7G_STC-V4.jpg
この真空管OTLヘッドホンアンプでは、V2に使っている6AS7Gは6080と交換できることは先日お話しました。

実は、V1に使っている6CB6も別の真空管と差し替えが可能です。6CB6は「7CM」というピン配置ですが、それとほとんど同じ配置のものが5種類あって、それぞれに属する管ならば同じピン配置で使用可能です。
その中でも「6AU6」「6BA6」「6BD6」「6DT6」などは、定数もそのままで使用できることを確認しています。びっくりするのは「6BA6」「6BD6」というのが「リモートカットオフ管」と呼ばれる、特性が少し曲がっている管(他はシャープカットオフ管といって特性がまっずぐ)なのですが、歪んだりする事もなくちゃんと聞こえるということです。

リモートカットオフ管はオーディオ用途にはあまり好まれない傾向にあるようですが、もしかすると食わず嫌いになっているのかもしれませんね。

Pentode_conn.jpg
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真空管OTLヘッドホンアンプの低域特性

6AS7G_STC-V4.jpg
今回製作した真空管OTLヘッドホンアンプの低域特性は、出力のカップリングコンデンサの容量とヘッドホンのインピーダンスによって決まります。
ヘッドホンのインピーダンスが仮に32Ωだとすれば、コンデンサ容量が33μFですから、
  0.16÷32÷0.00033≒150Hz
なので、低域カットオフ周波数は150Hzとなり、計算上は低音がほとんど出ていないことになります。
コンデンサ容量を大きくすればもっと低い周波数まで帯域が伸びるのですが、コンデンサそのものの大きさもおおきくなります。今回内蔵できる大きさがここまでしか入れられなかったので、低音をあきらめたのです。

ですが、実際に聞いてみると十分な低音が出ているように聞こえます。不思議!
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真空管にヒビが!

真空管OTLアンプ、6AS7Gは6080という管に変えても動作します(∵同特性管だから)。いま手元の在庫の6AS7Gや6080を差し替えて動作するか確認をしています。

その中で1本、秋葉原で買ってきたばかりの6AS7Gがたびたび管内放電をして使えないことがわかりました。ぱちーんという放電をするので、ヘッドホンで聞いているとそれこそ耳元で爆竹を鳴らされたような破裂音になります。これはたまったものではありません。

よくよく調べるとガラス外装に非常に小さなヒビが入っていました。ゲッターはまったく白くない(※空気、特に酸素が混入するとガラス表面につけてある鏡状の物質が白くなる)のですが、それでもそのヒビからごくごく微量の空気が入っているようです。
そのお店では6AS7Gは平均3000円で売ってるのですが、それだけ1500円で売っていたのでお得と思って買ってきたのです。なんとなく、お店側がこのヒビを知ってあえてつけたんじゃないかと勘ぐってしまいますね。

もっとも現時点でこの程度なら、ゲッター部分を外から加熱してやる(約200℃)と、空気を吸着して真空度が上がるので使えるようにはなると思います。ただ、割れる危険性があることには変わりありませんね。この一本は廃棄することにします。
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6AS7G OTLヘッドホンアンプをちょこっと改造

先日つくった6AS7G OTLヘッドホンアンプをちょこっと改造しました。

IMG_-9eyatq.jpg

ナニガチガーウ?

取っ手がついただけ!
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6AS7GでOTLヘッドホンアンプを作った~

「青樹 イツキ(仮名)さんのOTLアンプを解析してみた。」で紹介した6AS7G OTLヘッドホンアンプを私もつくってみました。
ただしそのままではなく、プリ管に6CB6を用いて超3結Ver.4にしてみました。
KIMG0403 (2)
6AS7G_STC-V4.jpg
(※ボリウムは省略)

このアンプの電源は、ACアダプタでDC12Vを入力して、それを150Vまで昇圧するコンバータを開発して使用しました。
IMG_-18ccw2.jpg

中の配線はこんな感じです。
KIMG0397.jpg
KIMG0395.jpg
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青樹 イツキ(仮名)さんのOTLアンプを解析してみた。

青樹 イツキ(仮名)さんが、6DJ8&6AS7Gを使ってOTL(出力トランスレス)ヘッドホンアンプを作られました。
最初、こちらのページを参照されたようで、そのとおりに作ったそうです。
http://www.illuwatar.se/project_pages/6as7_headphone/headphone.htm
回路図はこちら。
http://www.illuwatar.se/project_pages/6as7_headphone/images/amp_schematics.gif

この回路の動作を解析してみました。

まず初段の6DJ8のバイアスを見てみます。
6DJ8のデータシートを入手して、Vp-Ip特性図(左下部分を拡大しています)に、
 47kΩ+4.7kΩ+820Ω=52.52kΩ
の負荷線(ロードライン)を引きます。これは単純に、
 ・X軸上(電流0mA)に電源電圧150Vを、
 ・Y軸上(電圧0V)に52.52kΩの抵抗に電源電圧150Vをかけたときに流れる電流150÷52.52≒2.86mAを
とり、両者を直線で結びます(青の直線)。
このとき、6DJ8のプレート-カソード間電圧とプレート電流の関係は必ずこの直線の上に存在します。(それがなぜなのか知りたい方は、ぜひ僕の真空管アンプ設計ワークショップにご参加ください!)

次に、6DJ8のグリッド電圧とプレート電流の関係を同じVp-Ip特性図上にプロットします。
6DJ8のカソードに820Ωがつながっている(これをRkを呼ぶことにします)ので、プレート電流が流れるとカソードの電圧がかさ上げされ、グリッドにそれと逆向きの電圧がかかります。これがグリッドバイアス電圧になります。よって、これを逆算すればプレート電流が求まるわけです。
最初に、Rkにかかる電圧が0Vならば、プレート電流も0mAのはずなので、グリッド電圧0Vでプレート電流が0mAの点(=原点)に点を打ちます。
次にRkが1Vのとき、グリッド電圧は-1V、プレート電流は1V÷0.82kΩ≒1.22mAなので、グリッド電圧-1Vの曲線上でプレート電流が1.22mAの位置に点を打ち、このときのプレート-カソード間電圧Vpkを読み取ります。
これを2V・3V・4V...と繰り返していきます。
Vgk[V]Ip[mA]Vpk[V]
000
-11.2228
-22.4468
-33.66102
-44.88141

最後にこれらの点を結ぶとピンクの線になります(実際には曲線になるのですが、ここでは近似的に直線で結んでいます)。この2つの線の交点が、6DJ8のバイアスポイントになります。
ここからプレート-カソード間電圧を読み取ると約53Vと読めます。またカソードの電圧(=グリッドの電圧にマイナス1をかけた値)はおおよそ1.7Vと読めます。
両者を足した値(おおざっぱに55V)が、次段の6AS7の入力電圧(あえて「グリッド電圧」と言わない点に注意)になります。
6DJ8_Bias.jpg

こんどは6AS7Gのバイアスを見てみます。
同様に6AS7Gのデータシートを入手して、Vp-Ip特性図上に3.3kΩの負荷線を引きます。
次に、こんどはこの直線とVp-Ip曲線の交点から、プレート-カソード間電圧Vpk、プレート電流Ipを読み取っていきます。
また、電源電圧からVpkを引いた値がカソード抵抗の電圧VRk、さらにVRkにグリッド-カソード間電圧を「足した」値が入力電圧Vinを計算します(※グリッド電圧がマイナスの値なので、入力電圧Vinはカソード抵抗の電圧VRkより低くなる点に注意)。
Vgk[V]Vpk[V]Ip[mA]VRk[V]Vin[V]
018.040.0132.0132.0
-2053.529.296.576.5
-4081.520.868.528.5
-60113.511.136.5-23.5
-80134.54.715.5-64.5

6AS7G_Vp-Ip_1.jpg

そして、別に
 ・VinをX軸
 ・VRkをY軸
にとってグラフにプロットし、線で結びます(実際には曲線になるのですが、ここでは近似的に直線で結んでいます)。
ここで、前段の6DJ8からの入力電圧が約55Vとわかっているので、入力電圧55Vのときのカソード抵抗の電圧Vrkを読み取ると、約85Vと読めます。これが6AS7Gのバイアスポイントになります。
6AS7G_Vin.jpg

6AS7GのVp-Ip特性図にもどって、このバイアスポイントを記入します。
先ほど読み取った85Vはカソード抵抗Rkの電圧なので、これをプレート-カソード間電圧に直すため電源電圧からVRkを引いて、65Vを負荷線上に打ちます。
このときに6AS7Gのプレート電流も求まります。3.3kΩの抵抗に85Vがかかっているので、約25.8mAとなります。
そしてこの点を通る、負荷インピーダンスの線を引きます。ヘッドホンアンプなのでヘッドホンのインピーダンスになりますが、代表として32Ωで引くとピンクの線になります。
6AS7G_Vp-Ip_2.jpg

ここでピンクの線を前後に見てみると、電流の多いほうと少ないほうの幅に大きな差があります。このバイアスポイントはかなり電流低めの位置に偏っているということですから、プレート電流はもっと多くしたほうがよさそうです。
また、付近のVp-Ip曲線は曲がっていて歪みが多そうです。これもプレート電流を増やしてやれば歪みの少ない領域で動作できそうな気がします。
パワーもあまり多く取れそうにありません。プレート電流が約25.8mAなので
 0.0258^2×32÷2≒0.0107[W]
で、ヘッドホンアンプとしては少し心もとないです。

プレート電流を増やすには、単純にカソード抵抗を小さくしてやれば良いでしょう。そのようにアドバイスしたところ、最終的にはカソード抵抗を1.5kΩにしたようです。
http://jj0dir.at.webry.info/201608/article_3.html
このときのVp-Ip特性図は次のようになって、プレート電流は53.3mA流れ、歪み領域からも外れるので音質は向上しそうです。
出力も
 0.0533^2×32÷2≒0.0455[W]
と大きく取れるようになるでしょう。
6AS7G_Vp-Ip_3.jpg

さらにカソード抵抗を低く820Ωにすると、Vp-Ip特性図は次のようになります。グラフのプロットエリアを突き抜けてしまっていますが、プラス・マイナス共に大きな電流を取り出せるようになり、かなり大きなパワーが出せそうですね。
6AS7G_Vp-Ip_4.jpg
(※Vin-VRkのグラフは省略しますが、カソード抵抗の値を変えるとバイアスポイントも変わりますから、必ずグラフを描いてバイアスポイントを確認しましょう)

なお、実際の設計の手順としては、先に終段である6AS7Gのバイアスポイントを決め、それに合うように前段の6DJ8の定数を決めるようにするのが定石と思います。

また、電源部には1次100V、2次110V、容量10VAのトランスを使っているようです。取り出せる電流は、交流のままなら
 10÷110=0.09[A]
ですが、これを整流し直流に変換して使う場合、トランスの容量を超えないためにはおおむね半分~2/3程度の電流しか取り出せません(この理由も知りたい方はぜひ私のワークショップにご参加くださいね)。そのため0.05~0.07A程度しか取り出せないことになります。
改良後の回路では1回路あたり0.0533+0.00286=0.0562A流れますから、電源はその倍の0.1124Aは取り出せないといけません。よって、トランスは一回りおおきなものに変更する必要がありそうです。
ひとつ上の容量のものは30VAとのことですから、おおむね0.15~0.2Aは取り出せる計算ですので十分ですね。


さてこのアンプ、私も作ってみたくなりましたが、へそ曲がりな性分ですので、絶対このままのとおりには作らないことでしょう。
どうなることやら、お楽しみに。
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【謹告】 真空管アンプ設計勉強会(C90スペシャル)を8月12日に開催します。

真空管アンプ設計勉強会(C90スペシャル)を8月12日に開催します。 https://atnd.org/events/80233
  • 単管シングル真空管アンプの設計
    1. ロードラインとは
    2. バイアスの掛け方
    3. 出力トランスの選定
    4. 設計(実技)
  • 電源の設計
    1. 整流回路の種類と特徴
    2. 平滑回路の種類と特徴
    3. レギュレーター回路
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はんだづけカフェが10月で閉店します。

DSC01936a.jpg
これまで私の工作の拠点としてきた「はんだづけカフェ」さんが、10月で閉店することになりました。
YouTube:スイッチサイエンス公式チャンネル

私がはじめて訪問したのが2011年の夏でした。それから約5年間、店頭ではガチャで鉛フリーはんだを販売させていただいたりと大変お世話になりました。

今後行うワークショップの開催場所は新たに探します。
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15KY8Aが奇妙な挙動をする件

15KY8Aでアンプを作っていたら、奇妙な挙動をするのに気が付きました。
15KY8A_inout.jpg
入力を増やしていくと、出力が途中までは順当に上がっていくのですが途中で逆に減ったりしています。

変だな~と思って、この出力が減っているときの各部の電圧を測定してみたら、スクリーングリッド電圧が極端に低くなっていました。設計上では120Vに設定してあるのに、80Vを切っています。

そこで、入力を増やしながらスクリーングリッドの電圧とプレート電流も測って、グラフにして見ました。
15KY8A_Vsg-Ip.jpg
入力を増やしていくとスクリーングリッド電圧が落ちていき、それにつられるようにプレート電流も減っていました。

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【謹告】真空管アンプ製作ワークショップを開催します。

東京・神田末広町のはんだづけカフェさんにて電子工作ワークショップ(工作教室)を開催します。
  • 7月10日(日)
  • 7月16日(土)
  • 7月17日(日)
  • 7月18日(月・祝)※カフェ臨時休業により中止
  • 7月23日(土)※トラブルのため中止
●内容 ※事情により予告なく変更になる場合があります。
「真空管アンプの設計をやってみよう!」
BuDBQChCIAA0OaJ.jpg
数量限定につき売り切れ御免
真空管アンプかんたんに作れる設計法を勉強し、それに基づいて部品の値を計算して、実際に部品の買出しをして基本の1段増幅アンプを製作します。プリント配線板に部品を取り付けて、真空管アンプのベースを組み立てます。別にご用意する電源・出力トランス・スピーカーを使用して動作のチェックまで行います。
製作例
Img_20160619_202335a.jpg
製作いただいた基板・真空管は、そのままお持ち帰りいただけます。後日、電源部やトランスなどを製作・購入いただいてケースに組み込むことで、実際にアンプとして使用することも可能になります。テーブルの上でスピーカーを鳴らしたり、ヘッドホンで楽しむくらいの小出力(ミニワッター)アンプが出来上がります。以降の製作についても手ほどきやアドバイスをいたしますので、ワークショップ終了後にご相談ください。

難易度:★★★☆☆(3)電子工作の自作を始めたい方の第一歩
参加費:4000円(資料・基板・真空管込み)
※ほかに買出し費用(部品代)がかかります(3000円以内の予定)

開始時間:各回とも14時から
所要時間:約3時間の予定

ご用意いただくもの:手袋(怪我防止のため)


●参加ご希望の場合はこのブログへのコメント・ツイッター・メールなどでご一報ください。よろしくお願い致します。
★今後も定期的に開催することを予定しております。基本的に土曜日と日曜日で交互に開催する予定です。


★ご注意
・当日は、はんだづけカフェさんの通常の営業も行っています。ワークショップ用に特に席を空けてあるわけではありませんので、一般のお客様で席が埋まった場合には受付を一時的に停止いたします。ご了承ください。
・部品の用意の関係上、各日、各プログラムとも数に限りがございます。規定数に達した場合にはご容赦ください。
本ワークショップは(株)スイッチサイエンス様の承諾を得て、当方が個人的に開催するものです。本件につきましてのお問い合わせは当ブログへのコメント、または掲示板までお願いします。(株)スイッチサイエンス様へのお問い合わせはご遠慮ください。
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【謹告】 真空管アンプ設計勉強会(第4回)を7月30日に開催します。

真空管アンプ設計勉強会(第4回)を7月30日に開催します。
https://atnd.org/events/78975
  • 真空管アンプの増幅率計算(Ⅱ)
    1. 真空管アンプに必要な入力電圧
    2. 真空管アンプと出力インピーダンス
  • コンデンサについて
    1. コンデンサが交流だけ通すワケ
    2. コンデンサの種類と使い方
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出力トランスの重量を調べてみた。

「出力トランスの価格を調べてみた」に続き、真空管アンプ用出力トランスの出力対重量グラフを作成してみました。
ClIfoEGUYAEJTaU.jpg
シングル用はプッシュプル用に比べて、同じ出力では約半分の重量となっています。
価格のときと同様、プッシュプル用はコアが小さくて済むので軽くなるのでしょうね。
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真空管アンプ製作ワークショップを(久しぶりに)開きました。

以前に「第1回(アンプ基板の組立)」「第2回(電源回路の製作)」まで参加されていた方向けに、第3回(ケースに組み付け)を開きました。
参加されたのは女性の方で、味わいのある「味の素」の缶をお持ちになり、これに組みつけたいとのことでした。
Img_20160619_202157a.jpg

今回はケースの穴あけと仮組みを目標としました。
缶の表面にマスキングテープを貼り、そこに穴をあける位置を書いていきます。
Img_20160619_202305a.jpg

ドリルで穴をあけ、部品をネジでとめて仮組みの完成です。
Img_20160619_202335a.jpg

ちなみに缶の中にはこの基板が入っています。
BuDBQChCIAA0OaJ.jpg
後日、中の配線を行って完成です。

【謹告】
以前に「第1回(アンプ基板の組立)」「第2回(電源回路の製作)」に参加されていた方について、第3回の組み立てのワークショップ開催の打ち合わせを受け付けております。
ご都合についてメールでご連絡ください。
また、新規申し込みも受け付けております。コメントにてお気軽にお問い合わせください。
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出力トランスの価格を調べてみた。

真空管アンプ用出力トランスの出力対価格グラフを作成してみました。
OPT_price.jpg
シングル用はプッシュプル用に比べて、同じ出力では約半分の価格となっています。
プッシュプル用は直流偏磁が起きないので、コア(鉄心)にギャップを設ける必要なく、その結果コアが小さくても十分なインダクタンスを得ることができるので、材料費が低く抑えられるためと考えられます。
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新しい真空管アンプの特性を調べてみた。

先日組んだ真空管アンプの裸特性(無帰還)を測定してみました。
6DW5_PP.jpg
測定した結果でいえば低音が出ていないのですが、実際に音楽をならしてみるとそうとは聞こえないのが不思議です。
ひずみは多め(880Hz、1Wで約5%)なので、何らかのひずみ補償を行う必要はありそうです。
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新しい真空管アンプを製作はじめました。

新しい回路を用いた真空管アンプを製作はじめました。
ChxUrQRUgAEafWC.jpg
ChxL-lSVEAAMeMG.jpg
写真は終段部ですが、ここにおそらく初めてになるであろう回路を使います。プッシュプルに見えますがプッシュプルではありません。
ここだけだと入力に大振幅が必要なので、出力トランスを逆向きに使って入力トランスとして使用しています。
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いろいろご報告

1.「ラジオ技術」誌に連載していた真空管アンプの記事が完結しました。
2015年10月から連載していた製作記事ですが、2月12日発売の3月号をもって完結となります。

2.真空管アンプの設計勉強会を月1回のペースで開催しています。
定例会では、約半年で一球ステレオアンプの設計ができるところまで、また2年程度でスピーカー用大型アンプの組み立てができるところまで(シャーシ加工など含め)を目標にします。
また、オーディオイベントに合わせて、定例会から抜粋したり特別内容を組み合わせたスペシャルの会も開きます。
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プロフィール

@ぽっけ

Author:@ぽっけ
底辺Makerを自負する@ぽっけが日々製作している「初歩の電子工作」の記録です。
自分で「あっ、あれ欲しい!」と思ったものを猪突猛進、地で製作しています。

★略歴

電子工作は中学のとき、授業でやるよりも早く自分で始めました。・・・といっても小遣いも少なく技術も未熟だったので、ラジオを作るのさえもやっとでした。

高校・大学でも工作を続け、大学在学中にようやくトランジスタ回路の基礎が理解できるようになってきました。

大学卒業後はメーカーに就職し設計職で忙しい毎日を過ごす中で工作からは遠ざかっていましたが、事務職に配転となり時間に余裕ができてまた工作を始めました。そんな中で2011年のCP+(カメラショー)併設展の「Business Meets」に出展していたテキサス・インスツルメンツのブースで「MSP430 Launchpad」に出会ってから、マイコンを使った電子工作を始めました。

また、鉛フリーはんだに興味を持って、10数種類のはんだをリールで購入。個人で使うには約1200年分の在庫を持つという暴挙を成し遂げ(?)ました。

★イベント出展実績
●Make: Tokyo Meeting 07
●Make: Ogaki Meeting 2012
●Maker Faire Tokyo 2012
●ニコニコ超会議「作ってみタワー ワークショッププロジェクト」
●NT金沢2013
●Maker Faire Tokyo 2013
●ポタアン自作er展示会 atポタ研2014冬
○NT金沢2014(予定)

☆TwitterID:
  @pokke_yamada

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