非常時の通信手段の確保・・・音声&データ

大規模災害などの非常時に備えて、ふだんから自分で確保しておく通信手段は?

この質問に対して、阪神淡路大震災の様子から、「日本では、初動時はV/U帯ハンディトランシーバーやモービル機+仮設アンテナ。その後は臨時レピーターが設置され、少し範囲を広げての通信ができるようになる」という認識でいた。そこで、非常持ち出しバッグには、V/U帯のハンディ機と予備電池を突っ込んでおいた。

しかし3.11により、この認識は不十分というか誤りだと気付いた。ハンディでは対応できない、次のような事態が起こっていたからだ。具体的には、(1)初動時に、V/U帯が届かない100から200km程度の通信が必要。(2)小山を挟んだ谷どおしといった、V/U帯の電波が届きにくい地点間の通信の確保が必要--の2点にまとめられるように思う。

3.11後にぼちぼちと資料を探したら、ARRLでは以前からEmComm(Emergency Communications)、ARES(Amateur Radio Emergency Service)を普及させる活動に熱心で、前述の(1)(2)を満たす非常時の通信も訓練していることがわかった。なかでも、NVISとNBEMSの2つに興味をひかれた。調べた範囲を簡単にまとめると以下のようになる。

NVIS(Near Vertical Incidence Skywave)は、(DXを目指ざさず)近い距離のHFの通信を確保する方法やアンテナのことである。”NVIS antenna”でググれば情報が出てくる。HF帯A3Eの戦時中の部隊通信用アンテナなどの実例も出てくる。結論的には、日本の非常時の通信に当てはめると、昼間は7MHz、夜間は3.5MHzのSSBとなるだろう。

アンテナは天頂方向の放射が多いものがよいので、給電点の低い水平やV字ダイポールアンテナでよい。実際、給電点2.5mの7MHzダイポールを設置したところ、国内通信に向いていた。一方、NVISとして昔は有名だったのかもしれないLoop SkyWireアンテナは、いまいちだった。3.5MHzの1波長ループを仮設したところ、1/2波長となる1.7MHzあたりにも共振するので、無線機側がAM放送がらみの抑圧を強く受けてデメリットが大きい。これならダイポールを張る方が楽である。Loop SkyWireがすたれた原因を垣間見たような気がする。

NBEMS(Narrow Band Emergency Messaging Software)は、低無線機スペック、低マシンパワーPCなどで使えるデータ通信ソフトウェアのことである。具体的には、Windows/Mac/Linuxにアプリをインストールして、オーディオレベルで無線機をつなぎ、メールやチャットのようにデータを送受したり、CSVファイルなどを送受信する。占有帯域幅500Hzで使えるので、HFでのSSB音声通信と同じ機器で使える(V/UならFMでより高帯域でも使える)。

寝ている間に届くメッセージを記録しておくとか、安否確認者一覧のコールサインのCSVファイルを送受信するといった最低限に近いデータ通信を確立するのが目的である。より太い回線(アマチュア無線でも商用通信サービスでも)が再開するまでに使うデータ通信基盤ということになる。

変調方式がRTTYやPSK31とは違うので、送受信するには総通への申請が必要。ただしPCと無線機はMIC端子経由なので手続きは簡単なはず。今後、申請してみるつもり。

世界のコールサイン一覧表、JCC/JCG一覧表をExcelで作成

A4一枚に印刷する世界のコールサイン一覧表ってないものかとググったけれどたどり着けなかったので自作することにした。情報そのものはWikipediaの「世界のコールサイン割り当て一覧」にあるので、これをExcelに取り込んで段組みなどの加工を加えた。

WorldCallsign

 

けっこうきれいにできたと自画自賛。ご希望の方は、こちらからダウンロードしてお使いください(Excel 2010版です)。

 

 

 

 

 

 

気分が盛り上がったので、JCC一覧表とJCG一覧表もExcelで、それぞれA4一枚に印刷できるようにまとめてみた。いずれも出典はJARL「市郡区番号リスト」。

jcc-list

 

 

こちらがJCC一覧表。ご希望の方は、こちらからダウンロードしてお使いください(Excel 2010版です)。

 

 

 

 

 

 

jcg-list

 

 

こちらがJCG一覧表。ご希望の方は、こちらからダウンロードしてお使いください(Excel 2010版です)。

 

 

Elecraft KX3 TSS保証認定申請、初期調整、SDR

KX3がらみでいろいろやった備忘録。

①保証認定の書類を作ってTSSへ郵送した--送信機系統図はエレクトロデザイン提供のものを、一部手直しした。

②USBケーブルとKX3_Utilityをインストール--USBケーブルは、挿すだけでドライバが自動インストールされた。KX3_Utilityも問題なく動作した。

③KX3ファームウェア更新--納品時 MCU1.48 DSP1.20 → MCU1.50 DSP1.21

④送信ゲイン調整--”Tx Gain calibration failed because transmit power did not reach the expected value”のエラー表示が出てあせった。バッテリー給電だったので電圧不足で、最大出力を抑える機能が働いていた のであった。外部電源で13.8V給電して問題なく完了した。

⑤消費電流の測定--受信 210mA、送信7MHz/5W/12.5Vで1.85A、電源オフ 0.2μA。FT-817だと電源オフでも6mA流れるので内蔵電池がかなり減るが、KX3はμAなので優秀だ。

⑥K3FreqMemoryEditorインストール--メモリ書き込み時に、連続書き込みだと10M4以降を失敗する。メモリ単独なら書き込めるので、10M4以降は一つずつ書き込んだ。原因究明はしていない。

⑦送信バイアス調整--CW 175 173 SSB 193 192 ← 調整前後で変化はなかった。

⑧基準周波数校正--当初から受信周波数がけっこうズレているのを感じていた。FT-817(TCXO内蔵 0.5ppm)と比較したところ、FT-817 TX 50.1MHz → KX3 RX 50.100566MHzだった。校正ずみSSGは持っていないが、明らかにFT-817の方が確度が高いので鳴き合わせることにした。10MHz帯と50MHz帯で校正したが、あっちを立てるこっちが立たずになるので、間の値を取ることにした。結果は、FT-817 TX 50.1MHz → KX3 RX 50.099986MHz、FT-817 TX 10.1MHz → KX3 RX 10.100005MHzとなった。

⑨ルーフィングフィルター受信サイドバンド校正--FT-817をSGとして校正した。FL3 GAIN45/PHASE63→44/63、FL2 GAIN41/PHASE62→42/61、FL1 GAIN42/PHASE61→41/60となった。±1の違いは、リグの温度などの条件の差で起こり得るものと推測できるので、校正ずみだったと言える←取説にも校正ずみと書いてあるが、前述Fズレの件があったので信用してなかった。なお、FL1の校正時に、取説では「PWT2.0kHz」を指定しているが、PWT2.1kHz以上にしないとFL1にならなかった。取説の誤りか?

⑩Tuning Noise Suppression Modification--シリアル番号を見たところ対処必要な範囲だったので実施した。説明PDFどおり、ルーフィングフィルターのコネクタ接続足3本をカットした。

⑪PF2に電源オフを登録--Utilityで「PS0;」をMACRO1に登録。次にKX3のMENUでPF2にMACRO1をセットした。これでPF2長押しで電源が切れるようになった。

⑫160M/80M受信パフォーマンス改善--基板バージョンが対策済みだったので対処不要。

⑬受信サイドバンド調整--シリアル番号から調整済みということなので対処不要。⑨の件から、これは信用することにした。

⑭MENU不明機能--取説に説明のないMEMU設定項目が2つあった→PBT SSB、RX NR M。サイトなどで要調査。

⑮NHK第一594kHzでピー音--AMモードで小レベルながら800Hz程度のピー音が聞こえる。NHK第二693kHzだと聞こえない。なぜだろう?

⑯SDR入門--まずはHDSDRをインストールしてみた。KX3のRX I/Qが動作しているのを確認できた。SDRソフトの使い方の勉強はこれから。HDSDR画面

 

 

Elecraft KX3 組み立て完成

KX3の組み立ては、些細な問題はあったものの無事完成した。所要時間は2、3時間といったところだが、途中で買い物が必要になったのでいったん中断することになった(後述)。組み立ての様子は以下の通り。

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最初の作業は、部品の確認である。組立マニュアルの巻末に部品一覧があるので、それに従う。KX3先人のサイトでは「部品個数が不足していたが、付属のスペア袋のものを使えば足りた」との書き込みが複数見つかるが、筆者も同じだった。不足していたのはワッシャー2種類、計3個。一方で、オートアンテナチューナーではワッシャーが4つ多く入っていた。

 

次に、基板などの主要部品の表裏をデジカメで撮影した。後日、設計/製造上の不具合が見つかり、該当するか確認することになるかもしれない(Elecraftに限らず、そういうことは起こっている)。組み立て後に基板のシルク印刷や部品を読み取るのは容易ではないし、シールド板を貼った部分は、はがさないと読めなくなる。

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組み立ても終わりに近い段階の様子。日本語の組立マニュアル(手前)をもとに作業して、英語の組立マニュアル(左)も参考にした。使った工具は小型のドライバーやラジオペンチ程度(左下)。

 

 

 

組み立て中に、RFファイナルのトランジスタ2個をネジ止めする際、「各自用意のシリコングリスを塗布」との指示があった。手持ちがなかったので、作業はいったん中断した。秋月でシリコングリス 「HY-1 1g 熱伝導率6W/M-K、180円」を買ってきて、①トランジスタがケースと密着する部分と、②ケースが放熱板と密着する部分に塗った。

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ルーフィングフィルター基板装着時には、基板の裏のハンダ付け部から突き出しているコネクタの足が、RF基板の電解コンデンサと干渉したので、足5本をニッパーで1mm弱切断した(赤で囲った部分)。それ以外は問題もなく組み立ては完了した。

 

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背面に見える切込みの入った板金が放熱板。これはケースの外側に取り付けられている。中央部のネジ2つでファイナルと締結されているが、熱の流れはトランジスタ→ケース→放熱板である。トランジスタ→ケース間のケース側は塗装なしで磨かれているので熱伝導を意識した設計。しかし、ケース→放熱板の間は、接触する両面ともにシボ付き塗装のままなので熱伝導はよくない。最大出力で使うには別の冷却方法が必要かもしれない。

 

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こちらは左側面で、各種の入出力端子がある。

 

 

 

 

 

 

通電して一応の機能を試したところ問題なく動作していることを確認できた。7MHz CWで、FT-817だとIPO/ATT/RFゲイン/CWフィルター(300Hz)の全てを活用してもRF段が飽和して受信できなくなる状況でも、ルーフィングフィルター/PBTを使えば受信できたのはうれしかった(混信なしの状況では、FT-817と感度は変わらなかった)。

組み立てた感想としては、内部はそれほど堅牢な作りになっていないので、荒っぽく持ち運ぶと振動などで接続部(内部のコネクタなど)が外れる危険性がある。内蔵電池の交換時にはフラットケーブルを壊す危険性があるので、①電池は入れずに外部電源で使う、②充電池を入れて外部から充電する、のどちらかが現実的だろう(筆者は①)。

屋外で1.5年もつペットボトル製アンテナバランケース自作

常設のつもりでワイヤー系アンテナを作っても、我が家ではたいした期間は持たない。最大の原因は、木々に付いた雪が大きな氷塊になって落下するとき、ワイヤーを直撃して切れてしまうのだ。そこで、最大1.5年持てばよい程度の頑丈さのアンテナを低価格で上げる事を試行錯誤してきたが、3シーズン3回の作り直しを経て完成形に近づいた。目標は、バランを収容できること、風雨の侵入を防ぎ、アンテナワイヤーを伝っての水の侵入を防げて、同軸接続部を作れること、作るのが簡単で安いというあたりである。たどり着いたのはペットボトルを使う以下の方法である。

ペットボトルにバランを収容

 

7MHzダイポールアンテナでの例。センター部にペットボトルを取り付け、アンテナエレメント⇔フロートバラン⇔同軸の接続部を設けた。

 

 

 

 

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炭酸飲料の1.5リットルペットボトルを用意する。炭酸用の方が容器の厚みがあるのでもちが良い。2つのペットボトルを用意する。左が加工前。1つは中のようにカット、2つ目は右のようにカットする。

 

 

 

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カットしたペットボトルの大きい方に入るサイズにベーク板を切り、バランを取り付け、同軸とアンテナ線をはんだ付けする。その際に、ベーク板に同軸とアンテナ線の抜け止め加工をする。同軸接続部を上に、アンテナ線の引き出し部を下にすると抜け止め部を作りやすい。アンテナ線は単線がよい(より線だと、毛細管現象で水が侵入しやすいから)。今回はVVF電線を使った。

カットした小さい方のペットボトルを写真のように下から差し込む(大きいペットボトルの内側に)。入りにくい場合は割りを入れてよいが、最小限の長さに。

ペットボトルには同軸を吊り下げる耐力がないので、同軸を吊るひもは上部の部材につなぐ。

 

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2つのペットボトルとアンテナ線の位置関係。アンテナ線は2つのペットボトルの間を通して外部に出す。下のペットボトルが落ちないようにインシュロックで固定するが、ループの中にアンテナ線を入れて、アンテナ線が移動できる範囲を狭める。これをしないと、風などの影響で長いうちにはアンテナ線が移動してショートする危険性がある。

 

 

 

 

 

 

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今回設置したのは、7MHz NVIS用V字ダイポール(給電部2.5m、フルサイズ)。エレメント長の調整でSWR1.1となった。

Elecraft KX3キット到着。さっそく箱を開けて中身を確認

前投稿で書いたとおり、エレクトロデザインで輸入代行+サポート付きで注文したKX3が到着した。さっそく箱の中身を確認した。

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包装の中からエレクトロデザインの封筒とエレクラフトの段ボール箱が現れた。

 

 

 

 

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エレクラフトの段ボール箱の上にはシリアル番号が印字された白いシールが貼ってあった。シリアル番号は4000番台半ばだった。

 

 

 

 

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本体とオプションのパーツ一式。マイク(中段右)、アンテナチューナー(下段左)、ルーフィングフィルター(下段中)、PC接続ケーブルセット(下段右)。主要パーツにはシリアル番号シールが貼ってあり、単品管理が行われていることがうかがえる(写真のシリアル番号はモザイク処理している、以下同様)。

 

 

 

 

 

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英文ドキュメント一式。操作マニュアル、組立マニュアルなど。あと、「本商品は日本仕様であり5MHzバンドの送信ができないようにしてある。シリアル番号はこれこれ」との英文証明書も付いてきた(下段右)。

 

 

 

 

 

 

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こちらはエレクトロデザインからの日本語ドキュメント一式。上段左から組立マニュアル、操作マニュアル、アンテナチューナー組立マニュアル。下段左から、納品書と、日本仕様製品であることの日本語の証明書。

 

 

 

 

 

 

ざっと組立説明書をめくったところ、これなら大きな問題なく組み立てられそうである。KX3の先人がネットに書いている通りだった。となると、むしろ心配なのはTSSでの保証認定である。これまた先人がネットに書いている通りなのだろうか?

組み立てとTSS申請は時間を見て始めるつもり。

新リグはElecraft KX3に決定→注文→瞬速納品に歓喜!!

前からSDRのリグで交信してみたいと思っていたが、ここ一か月ほど買い物気分が盛り上がって、いろいろな製品の仕様や口コミ情報をサイトで見て回っていた。

最後まで残った候補はFlexRadio Systems FLEX-3000とElecraft KX3。FLEX-3000はSDRとしての高性能さが魅力で、いかにもSDR時代の無線機といった印象のリグ。一方で、KX3は本体だけで交信ができる(PC接続不要)、物理的なチューニングノブをくるくる回す楽しみがある使い慣れた流儀のリグ。どっちも捨てがたかったが両方買うほどの財布の余裕はないので、今回はKX3に決めた。

KX3の購入方法としては、①USから、②エレクトロデザインから(輸入代行)、③エレクトロデザインから(輸入代行+サポート)の3方式が代表的。KX3の先人のサイトを見ると「エレクトロデザインは在庫を持っていて、在庫があるなら納品は早い」というものがいくつかあった。また、実践リグとして使いたいので数年ぐらいはメンテしつつ使い続けたいが、修理のための海外送りは手間と時間がかかる。これらを考えて、エレクトロデザインでの輸入代行+サポートを選択した。

2013/6/17(月) 夕方 エレクトロデザインのサイトで注文
2013/6/18(火) 午後 エレクトロデザインから価格(日本円)の連絡メール到着

注文した内容と価格は以下
KX3-K 160-6M Xcvr(キット)133,672円(サポート契約付)
MH3 KX3 マイクロフォン 7,131円
KXFL3 KX3 フィルター 14,819円
KX3 PKCT PC-接続ケーブル  2,737円
KXAT3 KX3 アンテナチューナー 24,462円
合計 182,821円

2013/6/18(火) 夕方 銀行振り込みの手続きをしたとメールで連絡
2013/6/18(火) 夕方 エレクトロデザインから本日発送するとのメール到着
2013/6/19(水) 午前 KX3+オプション一式、宅配便で到着

いやぁ早さには感激!! オプションを含めて在庫があったのはラッキーだった。欲しくなったらすぐにでもいじりたくなる心情をよくご存じなのであろう(笑)

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こんな包装で届いた。中身のチェックから開始しよう。

“LAN延長コネクタ”でCWパドル自作(リバース機能付FT-817用)

これまで持ち歩き用のCWパドルをいくつか自作した。紙クリップを使うタイプは簡単に作れてよいが、操作のカッチリ感と耐久性に乏しいので使い捨て感覚になる。板金をボルトで締め込むタイプはがっちり作るほど大きく・重くなるので固定局向きか。

簡単に作れて耐久性もそこそこあり、小型軽量で持ち歩き向きという虫のいいCWパドルは作れないだろうか?と考えて、今回はFT-817用に「LAN延長コネクタ」を使ったCWパドル、しかもリバース機能付きというのを作ってみた。

FT-817(やいくつかの機種)では、マイク本体とマイクケーブルはLANコネクタ(通称RJ45)で接続されている。そして、マイクについているボタンをCWパドルのキー代わりに使うことができる。これら2条件を満たす機種なら、LANケーブルの延長コネクタをマイクケーブルに挿せばCWパドルになるはずというのが発端である。

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完成したのがこちら。実際にはLAN延長コネクタを右手で持ちながら左手でパドル操作をする。CWパドルの左右を入れ替えるリバース設定を行うときは、延長コネクタの反対側にマイクケーブルを差し替える。左右のタクトスイッチの位置が前後にずれているのは、リバースしたときでも指の位置が変わらないようにするため。

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用意するのは、LANケーブル延長コネクタ(写真左)とタクトスイッチ(写真右)。LAN延長コネクタはダイソーで105円。タクトスイッチは軽い操作力で動作するものの方がよい。今回はホームセンターで3個入りのものを189円で買った(使うのは2個)。

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LANの延長コネクタは真ん中でパッチン嵌めになっているので、引っ張って分解する。配線を真ん中で切って2つのパーツに分離する。

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①タクトスイッチを取り付けるために、LAN延長コネクタの側面に穴を4つ開ける。②タクトスイッチの足2本に細い線をハンダ付けする(今回使用したタクトスイッチでは1、3番)。③瞬間接着剤でタクトスイッチをケースに接着する。④配線する(タクトスイッチ2個とも①から④の手順で作業。タクトスイッチの取り付け位置は次の写真を、配線は配線図を参照)。

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タクトスイッチの取り付け位置。LAN延長コネクタの内部の部品と干渉しなければどこでもよい。

 

 

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リバースできるようにするための配線図。

 

 

 

 

 

 

使い勝手&考察・・・これ以上ないほど小型軽量なので持ち運びが楽。接点や配線が露出していないので壊れにくい。タクトスイッチなので、歯切れ良い操作感でCWが打てる。今回使ったタクトスイッチは、操作力が1N程度だと思うが、0.5Nのものを使えば、さらに操作感をよくできそう。タクトスイッチを4つつけて、①リバースしても左右の指の位置がそろう、②右打ち/左打ちのどちらの人でもLAN延長コネクタの天地をひっくり返さないですむという発展形があるだろう。リバース機能なしでよいなら、①LAN延長コネクタの半分だけで超小型化志向のものを作る、②左右の指の位置がそろう位置にタクトスイッチを取り付ける、という方向性もあるだろう。

7MHzフルサイズダイポールアンテナ試作

①ヘアピンやコイルでのマッチングと、②NVISの2つを同時に試そうと、地上高2m程度の7MHz用のフルサイズダイポールアンテナを試作した。MMANAは、波長に比べて地上高が低いアンテナは正しくシミュレーションできないとされているが、実際、R=17Ωと現実離れした数値だった。エレメントの長さだけ参考にしてアンテナを張ってみた。傾斜地なので高さはバラバラ→給電点2m、エレメント東端3m、エレメント西端5m。遠目に見ると、若干のV字ダイポールという感じである。

 

すると、シミュレーションと近い長さで、あっけなくSWR=1.0まで下がってしまった。アンテナ張りとしては喜ばしいが、マッチングのテストは別の機会に持越しになった。

 

 

大地導電率測定・・・リベンジ編

大地の導電率の測定をやり直した。前回の失敗の原因を下記のように推定した←結果的には、推定は誤りだった(後述)。

原因1・・・発生電圧が不足して大地に流す電流が足りなくて測れない
対策・・・100V→240Vのステップアップトランスでより高い電圧を確保する

原因2・・・電流計で測れる最少電流の値が不足していて測れない
対策・・・μAまで測れるテスターを確保する

写真が100V→240Vのステップアップトランス。いまや高電圧を発生させるトランスは、真空管用のものは本格的過ぎて高価であった。旅行用のステップアップトランスの方が安かったので日章工業 MF-50EX を購入した。ヨドバシネット通販で3024円。

電流計として使うテスターは、秋月電子で売っているMASTECH MS8221Cを購入。2000円と超安かったが、外観の質感がたいしたことなく、LCDの透明カバーに擦り傷があった。値段相当というところか。手持ちテスターと電圧や抵抗の測定値を比較したところ、測定値は問題なかった。

発電機(AC100V)→レオスタット(0~130V調整可)→ステップアップトランス(100→240V昇圧)で発生させた電圧をAD間にかける。記録するのは、AD間に流れた電流値と、AB間、AC間の電圧である。

 

 

 

 

測定値 計算値
AD間電流(mA) 電圧(V) 接地抵抗(Ω) 大地抵抗率
ρ(Ωm)
大地導電率
σ(Ω-1m-1)
17.2 AC間 25.0 1453 1460 6.85e-4
17.1 AB間 24.4 1427 1433 6.98e-4
70.8 AB間 101.4 1432 1438 6.95e-4

接地抵抗=測定電圧/測定電流

逆算法による大地抵抗率
ρ=2πlR/ln(4l/d) R:接地抵抗 l:電極長=0.95m d:電極直径=0.01m

大地導電率σ=1/大地抵抗率

接地抵抗と抵抗率/導電率は予想の範囲内である。(1)大地の含水率、凍結度の違いでどうなるか?、(2)接地棒1本で接地抵抗が約1.4kΩだが、4本打ち込んだ接地棒を並列にしたとき何Ωになるのかに興味がある。

ここまでやって、AD間電流が17mAなら、前回の測定の際に測れていなければおかしいことに気が付いた。調べてみたところ、電流計として使ったテスターが壊れてた!!のであった。詳しくは失敗編の追記を参照。