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単管オペアンプ式
　　アナログ・コンピュータ試作実験
　　　　1964/01/08 電発部部室＠津田沼校舎

　アナログ・コンピュータ＝アナログ・シミュレータである。かっては微分方程式を解いて様々な定数での振動状況を調べたりしたのだが、デジタル・コンピュータの急速な発達で、商業製品としては駆逐されてしまった。

　だが、半導体ICのオペアンプでも演算増幅器として使え、簡易に積分器、インバータを構成できて、非線形を含む微分方程式の学習、座標変換の演習には大変適切な教材と言える。（ガラクタを寄せ集めて職場の新人研修に使ったこともある）
　かってはアメリカのヒース社が製作キットとして販売していて、５極３極管６Ｕ８単管オペアンプ×３（9基内蔵）で２階の減衰振動解×2までは解ける構成だった。６ＢＬ８は、日本で多く流通して安価で入手しやすい５極３極管で、松下系（フィリップス系）だったので採用した。ＮＥＣ系（ＧＥ系）はヒータ電力が大きいのとＨＫリーク故障が多く避けていた。
　待機時に積分コンデンサーを短絡するスイッチとしては「リード・リレー」は知られて居らず、通信リレーは応答が遅く高速型＝繰り返し型には採用困難で、「真空管」をスイッチに使うのが手軽だった。リードスイッチの大量流通は後日1970年代に普及の電卓のキーボードに使われてからである。アナコンの実用製品としてはオペアンプの増幅度が高級品で90dB～110dB程度の性能だったが、単管オペアンプでも66dB前後の増幅度は得られて「繰り返し型＝オシロスコープ表示型」とすれば下の写真、右端列のように減衰振動解くらいは表示できた。

　原資料をみるとオシロスコープ撮影アダプターもなく手持ち撮影で、撮影者が映り込んでいる。また、目盛り照明もない目視観測用オシロスコープが使われているが、この頃の製品から全反射式のアクリル板に目盛と照明の付いたオシロ撮影アダプター取付枠を装備するようになった。

[ アナコン解写真 '64/01/08 ]

24
１階(1) 		23
１階(5) 		30
２階(0)　定常振動解
27
１階(2) 		29
１階(6) 		31
２階(1)　減衰振動解(1)
25
１階(3) 		ミラー積分器
ミラー積分器
時定数がμ+1倍,最大利得がμ倍になり、積分近似す
入力Ｖi→出力Ｖo、定係数１／ＣＲ(下記) 		32
２階(2)　減衰振動解(2)
26
１階(4) 		34
２階（負性抵抗：発散） 		33
２階(3)　減衰振動解(3)
anacon1
原資料：（35mmベタ焼き） 		op_amp2
6BL8単管式オペアンプ（積分器）回路図
　　千葉工高卒業研究発表、設計製作：中村稔(都議予定候補&元区議共産党常任、電子音響製造開発技術)、三田幸一(鉄工業電機技術職)、*(電子部品製造開発技術)


【減衰振動解】
2階の線形微分方程式の解
単振動
［写真0］単振動
減衰振動解1
［写真1］減衰振動解1
減衰振動解2
［写真2］減衰振動解2
減衰振動解3
［写真3］減衰振動解3
負性抵抗
［写真4］発散（負性抵抗）
過制動
［写真5］（過制動）
　今にして思えば、数学フリークの中村氏の力が大きく、背景として工高指導要領を無視して「君たち、こっちを知ってた方が良いよ」と手書きプリントを持ち込んでのラプラス変換＋帰還制御・自動制御理論の安定判定までの、大学専門課程並の講義・演習が４ヶ月ほど行われて実現できた課題。工業教科の内容追加に文部省の縛りはなかった様だ。大学では３年次に履修の必修専門内容で、理数系が得意のはずの受講学生のうち約60%が追試験に廻り追試料で学校を潤す超鬼門教科となっていた。地方幹部としての党務も微分方程式を解いて方針を決めていたりして(w。

　学校に残す機器の回路としてはヒース・キットに準じた電位クランプ初期化方式は採らず、独自の積分コンデンサー短絡方式で電源周波数駆動の電子スイッチ方式にまとめるなど、卒業研究と県内工高交流発表会での公式発表後も改良したことで安定動作となり、一般操作者に使える水準になった。

　数年間は工高文化祭で部の後輩達により動作展示されていたらしいが、学校移転の引っ越しで行方不明の模様。「微分方程式」については、高校のテキストでは応用数学で３ページ、数Ⅱの微分・積分章には記載がなく、専門教科でも手抜きされてしまいがちな内容を、ＣＲＴ画面上に一応の解を出せるまでゴリゴリ詰め込める良い教材なのだが･･････。


［リンク先］

　２階の線形微分方程式の解である減衰振動解、過制動解、臨界制動解の解説に当たり、その解を図示した方が判りやすいが、函数を直接図示では説得力が薄れるので、アナログコンピュータでの解画面を示そうと、古いアルバムをひっくり返して１枚のべた写真を発見！スキャンしてアプロードした。解写真の引用記事は以下など。レポート本体は何処にあるのだろうか？
減衰振動


Last UpDate=2012/06/24、/10/28追記　　原記事：1964/01/08写真
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