電子工作

Volumio+

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 お安いタッチLCDパネルがあったので導入。

タッチセンサー付きLCD
 タッチセンサー付きLCD+RasPi 3

 Raspberry Pi 3以後のモデル対応したマルチタッチできる5インチLCDパネルが手頃な値段で出ていたので購入してVolumioのTouch Displayプラグインをインストールして接続してみました。
 かなり時間がかかりましたが問題なくプラグインもインストールでき、タッチパネルもそのまま普通に使えました。ディスプレイは800x480なのですが縦横比がどうもちゃんと1:1になっていない感じで、文字が横に間延びして見えています。
 設定周りを調べてちゃんとする予定ですが、とりあえず使えている現状では放置します。
 あとHDMI接続をしているのですが、ディスプレイ側のサウンド出力を選択しても音が取出せません。理由は不明ですが、何か設定が抜けているのか対応できていないのか...。

 それよりもVolumioのアップデートを行って突然インターフェースが変更された方が驚きでした。いつもはディスプレイも付けていませんし、リモートで操作する事も無かったので気付きませんでしたが、かなり大きく変更されています。
 ずっと1.55辺りから変更が無かったのですが、モダンな雰囲気に変更されました。
 使い勝手的にはメニューが常時表示なのはちょっとどうなのかと思いますが、操作へのアクセス手順が少なくなるのは良いのでしょう。

 Raspberry Pi 3は電源容量が大きくパフォーマンスを引き出す為には2.5A以上の容量が必要で、モバイルバッテリー等でよくある2.1A容量では起動できません。今回のようにディスプレイを接続した状態だとディスプレイ表示が全くできず使い物になりませんでした。
 最近の最大3Aに対応しているモバイルバッテリーだと大丈夫でしょう。

クリスマス

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 長年取り組もうと思いつつ手を出せずに放置していたのですが...。

ミニ・クリスマス・ツリー
 ミニ・クリスマス・ツリー

 小さいクリスマスツリーがあって、それに電飾をしようとずっと(何年も)思っていたのですが、なかなか手を出せずに作ることができなかったのがやっと形になりました。
 物が小さいので、電源をアダプターとかACで供給する事はせずに電池で動かせる回路ということでいろいろ模索しました。
 ここはワンチップマイコンを使うとかArduinoを使うというのが本道なんでしょうが、こういう用途のための三端子ICが出回っているのを使ってみたかった事もあり、それらのLED点滅用のICを使って組み上げました。

回路基板
 回路基板

 回路は単三×4本の電池ケースを加工して収めました。
 電池は充電式電池1本で、3.3Vまで昇圧して点滅回路の電源としています。
 昇圧はPFM昇圧回路のHT7733Aで1.2Vを3.3Vにします。実用上の取出せる電量上限が100mAぐらいですので点灯するLEDの総消費電流もそれぐらいに抑える必要があります。

 点滅回路に使ったのはLED点滅用フラッシャーICであるM34-1L(1Hz)です。
 発振回路内蔵で外付け部品不要、LED接続端子に接続したLEDを一定周期で点滅させます。3.0V電源でドライブ電流は16mAとれますので、高輝度タイプの発光ダイオードだと数個はドライブできそうです。もっと大電流で点灯させようとするとシンクタイプですのでPNPのトランジスタを外付けする事でドライブできます。
 同じ回路で2回路用意し、一つを緑色、もう一つを赤色の高輝度タイプLEDに接続しました。そのままだとかなり明るいのでそれぞれが暗く無い程度の明るさになるように電流制限抵抗を入れてあります。

 もう一つは有名なキャンドルICであるCDT3460-02です。こちらはソース出力ですのでLED接続端子の先に部品点数を減らす意味でも抵抗内蔵型のNPNトランジスタを接続して外部トランジスタ駆動にしてみました。
 一番の難点はロウソク風に点滅するとは謳っていますが、何となくチカチカ明滅するぐらいの「なんだかなあ」なので、ベース入力の前にコンデンサをGNDと並列に入れてなだらかにするという作例を拝見して試してみましたが、オフ時のなだらかさを優先すると全く消えない状態になるので、コンデンサを付けずIC出力そのままを利用しました。
 こちらのLEDはロウソク風なのでアンバーのLEDを接続しています。

 フラッシャーICは同じ物で2回路組みましたが微妙な個体差があって、周期が少し違うため同時に点滅する事がなくなかなか良い雰囲気になったと思います。
 キャンドル風の方はアンバーな色調もあってこれはこれで雰囲気が出たかと。

 キャンドル風な回路はもう1回路あって青色LEDをつける予定なのですが、この小さいツリーにこれだけついている状態でさらに増やすとやかましそうなのでちょっと思案中です。こちらも個体差があるので同じ回路を2組使っても全く同じに点灯しないので良い雰囲気になると思います。

 最後にツリーの頂上の星の部分になる場所にマルチカラーで自動で色が変わったり点滅したりするIC内蔵型のLEDを付けてあります。これが意外と明るい上にカラフルな光り方をしてくれて良いアクセントになりました。

 高輝度タイプのLEDで電流を搾って点灯させているため、総電流がピーク時でも数十mAに抑えられました。単三eneloop1本で付けっ放しでも一日ぐらいチカチカ点滅イルミネーションを楽しめまそうです。

 今年はやっと机の上にクリスマスツリーを置いて楽しめる事になって満足です。
 ここまでやっておいていまさら何をと言われそうですが、手間と費用を考えると市販のものを買った方が安くてお手軽です(苦笑)。

簡易正負電源

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 こちらの記事を参考に作ってみました。

LM380正負電源
 LM380正負電源

 そこそこ出力が得られるオーディオパワーアンプICであるLM380を用いた応用回路。
 いわゆるレイル・スプリッターとして使用します。
 アプリケーション・ノートAN-69(SNAA086)に掲載されていてローコスト両電源の例として紹介されています。過熱保護回路が働くまで約1.3Aの電流を取出せるとなっていました。掲載されている回路のGNDが7番ピンと3番ピンだけなのは気になります。通常LM380は放熱対策も兼ねて3,4,5,10,11,12のピンをまとめてGNDに接続するのが一般的です。実際に1.3Aを連続で取出そうとすると、しっかりとした放熱対策が必要だと思いますが、そうでなければ簡易両電源として使い勝手が良さそうです。

RasPi DAC

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 かなりお安かったのでお試しのつもりで購入。

PiFi-DAC+
 PiFi-DAC+ v2.0

 回路は基本的な構成、部品もそれなりにオーディオ向け。なので、そこそこの期待で購入してお試ししてみました。
 メインのDACはPCM5122、電源パスコンにWIMA MKP2と出力のLPFにはEVOX PFRが使われています。残念なところは内部チャージポンプのコンデンサが通常のアルミ電解な点でしょうか。
 電源は絶縁型の5V-5V/DC-DCコンバーターで本体のRas-PIと切り離されており、シリーズレギュレータで3.3Vを生成しているようです。
 緑色のLEDランプはオーディオストリームが入ると点灯します。
 写真ではいろいろケーブルが接続されていますが、ホットスポットの設定をしていればWi-Fi接続できますので電源ケーブルとオーディオケーブルだけで運用できます。

 このDAC HATですが、少し調べてみるとどうやらRaspberry-Pi 3には適合しないようです。初めにRasPI3で使用してみましたがすぐに接続や認識が外れてしまい実用に堪えない状態でした。そのためこの記事はRasPI B+で試用しています。

 基板を挿してVolumio2(Ver 2.619)を起動すると自動的に認識してI2S出力に変更され、デバイスは"HiFiBerry DAC Plus"として認識されます。

 アナログ出力を普段使いのパワーアンプ+スピーカーと普段使いのYAHAアンプで試聴してみました。派手な印象は無いおとなしめで素直な音です。もうちょっとパンチが欲しい人には物足りないかもしれませんが、私的には十分な音質だと思っています。
 そもそもの価格が「お安い」ものですしね。

 DRESSING APS-DR000が装着されていますが気のせいです(笑)。

HA-K1

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 先日購入したNutubeポタアンのキットをやっと組み立て終わりました。

HA-K1本体基板
 HA-K1本体基板

 そのまま組み上げればよかったのですが、両面スルーホール基板の部品を実装後に交換するのは面倒だったため、どうしてもコンデンサ類を換えておきたく、それらの部品調達に時間を取られてしまいました。思い返せば通販で買えば良かったのでしょう。

 基板上のコンデンサで同梱されていた部品を使ったのは1ヶ所だけです。
 その1つはどうしても目的の品種のコンデンサーに同じ定格・寸法の物が店頭では簡単に入手できなかったため、あきらめました(220μF/6.3Vで外形直径5mmφ、低電圧の耐圧のためか音響用では店頭に置かれていない)。
 それ以外はすべて変更してあります。電解コンデンサは東信のUTS-Jに、両極性電解コンデンサはMUSE BPに、フィルムコンデンサはニッセイのMTFに変更しました。組み上げて変更ではなく初めから元の部品で組んでいないので元の部品の音がどのような音かが判らないのが難点ですね。

 組み上げた後に一部調整箇所がありますので調整します。
 調整できるのはバイアス電圧、アノード負荷抵抗です。取扱説明書に従って回して好みの音になるように仕上げます。説明書ではテスターを使って数値的に追い込む記述が一切ありませんので、使用者の好みに合わせて感覚的に調整しろということでしょう。

 Nutubeは直熱型真空管の特性が色濃く出ます。特にマイクロフォニック・ノイズ。
 Nutubeのパッケージに振動を与えると「キーン」という澄んだ風鈴のような音色が入力ソースと関係なく聴こえてきます。また、外部磁界にも弱いのでその点も運用上の注意が必要だと思います。

 総評としては低音がパワフルで高音までしっかり伸びていて、いわゆるカマボコ型と称される「真空管」的な丸い音色ではありません。内部で昇圧回路を使ってオペアンプを駆動していることから大径ダイヤフラムのヘッドホンでも苦もなく駆動してくれているようです。
 チャンネルセパレーションも良いようで、しっかりとした音の定位を見せてくれます。
 終段のオペアンプを取り替えて遊べるようですので(ICソケットを実装)、その通り遊んでみました。
 移動中に聴くシーンを想定していますので長時間聴いても聴き疲れしない音かどうかを重点的に評価してみました。試聴に使ったのはFinalのE1000です(確認にATH-A500Xも使用しています)。
 ここでのレビューは、私個人の主観的なものですのであくまでもご参考程度にしてください。


 NJM4580D(キット付属)
 良くも悪くも普通の音。巷で言われるような悪い印象はありません。
 この安いオペアンプでこの音かと思えるほど上質な音で聴き疲れもありません。
 ちなみに選別品のNJM4580DDの場合は音のクリア度がアップしましたが傾向は同じです。

 MUSES 01(キット付属)
 クリアかつストレート、さらに音の広がり感もあります。
 さすがと言うべきなのでしょうか。このポータブルヘッドホンアンプの定数はこのオペアンプを使う前提で決められたのではないかと思えるぐらいです。

 OPA2604
 USB-DACのときのモヤモヤ感が嘘のようでFET臭さが取れたたいへんクリアな音質になっています。
 素直なのですが、高温のシャリシャリ感があってちょっと聴き疲れしそうです。

 LME49720
 特徴の無いフラットな素直でおとなしい感じの音質。
 高音域の刺々しさも無く安心して長時間聴けると思います。

 JRC5532DD
 いつも聴いているYAHAアンプの終段と聴き比べるとやや中音不足な印象を受けます。
 高音域にキーンとしたものがあり、丸めの音の割に聴き疲れしそうです。

 MUSES 8820
 バイポーラらしいクリアな音質です。
 もうすこし低音がパワフルな感じが欲しいところで、そのためか、やや高音域が目立ちます。それほど長い時間でなければ気にならないと思います。

 MUSES 8920
 艶のと伸びのある落ち着いた音質です。
 やや低音が強め、中低音が抑え気味な気もしますが、聴き疲れしない音質でしょう。

 NJM8901
 SOPですので変換基板でDIP-8にして使います。
 やや大人しいですが、低音持ち上がり気味で中・高音域に癖がありそうです。
 音源を選べば気にならないのかもしれませんが、すこし様子見な感じです。

 総じてロック系のディストーションのかかったエレキギターがメインの曲はしんどそうです。どういうわけか、それらの音はさらに歪んだ音に聴こえてしまいました。Nutubeの特性なのかもしれませんが...。
 レベルもフル付近で推移する最近の録音だと歪み気味に聴こえてしまいます。
 音源はクラシック系、ボーカル系、R&Bなどのおとなしめの音楽には相性が良さそうです。ギンギンでハイな音楽はちょっと辛いかもしれませんね。
 このあたりはオリジナルの部品構成だと問題なくどれでも聴けるようになっていたかもしれませんので、あくまでも私の部品構成での聴感と印象だとお考え下さい。
 UTS−Jは高音が出過ぎる時がありますのでFW辺りの方が良かったかもしれません。「高い部品=良い音がする」とは思っていませんので好みの問題でしょう。

 とりあえずはNutubeは電源を入れて数時間も経過していませんので今後の音の変化に注意しながら見守りたいと思います。
 直熱型三極管であるNutubeの特性を活かしたすばらしいポータブルヘッドホンアンプだと思います。ただ、個人的にはミント缶はやめてほしかったですね...。

Nutube ポタアン

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 Nutubeそのものはずいぶん前に購入だけしたのですが進展無し...。

Nutube ヘッドホンアンプキット
 Nutube ヘッドホンアンプキット

 割引販売していたためフラフラと購入してしまいました(笑)。
 ケースはどこぞの清涼菓子の缶と酷似しています。
 基板裏のセパレーターや筐体上面のスモークアクリル(Nutubeが光って見える)、基板保持やNubuteの振動吸収インシュレーター類の他、仕上がり時のKORG製品を示す銘板ステッカーまで揃っています。

サブ基板
 サブ基板

 電源は単三2本なのですが、Nutubeを実装するサブ基板上でTLV61046による昇圧回路で26Vへ昇圧、オペアンプ周りに使用しています。またヒーター電源もTPS62510を使って0.7Vを供給しています(表面実装部品はすでに全て実装済み)。

付属オペアンプとNutube
 付属オペアンプとNutube

 キット付属のオペアンプなのですが、回路図にはNJM4580と記載があったので「あ〜これは変更かなぁ〜」と思って梱包されている部品を確認したところ、なんとMUSES 01が同梱されているではないですか!
 キットの金額がどうも高額だと思っていたらこんなところに伏兵が潜んでいた様で、NutubeとMUSES 01のデバイスの金額だけでキット価格の1/2弱を占めている事になり、結構なお得感があり、納得の金額でしょうか。

コンデンサ類
 コンデンサ類

 キット同梱のコンデンサ類はコスト対策かオーディオ向けと呼ばれる品種ではなく素直に通常品種が入っていました。電解コンデンサ類は全てnichiconのUVRかUTES(USR?)(小型品)、フィルムコンデンサは東信のUPZです。
 もっとも実装時に違う部品に変更するのが前提であればこれはこれで納得です。
 ご多分に漏れず、私も実装時にnichiconのFWやニッセイのMTFへ変更する予定です。ただ、基板の部品配置の制約から選定する部品サイズには、考慮が必要です。

 ひとまずは変更するための部品を調達してから組み立てにかかろうかと思います。

スペクトラムアナライザ

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 ずいぶん前に素敵なデバイスが出ていたのですが手をつけられず放置。

MSGEQ7
 MSGEQ7

 Mixed SIgnal Integration(MSI)からリリースされている7バンドグラフィックイコライザー表示用フィルターのデバイスMSGEQ7です。
 内部に63Hz/160Hz/400Hz/1kHz/2.5kHZ/6.25kHz/16kHzのバンドパスフィルターが内蔵されていて外部信号の制御でそれらの値を出力ピンからマルチプレックスされて得ることができます。
 外部から信号線で制御は必要になりますが、複雑なバンドパスフィルターをいくつも組む必要なく簡単に7バンドのスペクトラムアナライザーを作ることができます。
 便利なところはACアナログ信号をそのまま入力できるところです。また、入力0.3Vppに対して4Vの出力が得られますので前段で増幅回路を入れる必要はありません。逆に2Vppの音楽信号を扱うのであれば、入力レベルを調整する半固定抵抗を入れなければならないのではないでしょうか。

 これまた、Arduinoのライブラリがあるようですのでそちらの調査も含めて試作してみようと思います。

MAX7219カスケード

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 カスケード接続で来るのでライブラリと動作の確認。

MAX7219カスケード接続
 MAX7219カスケード接続

 今回使っているMAX7219はカスケード接続する事によって複数のデバイスを接続・制御できるようになっています。具体的にはDINに入力されてきてあふれたものはDOUTから出力して自分の後ろにつながっているデバイスに流し込める仕様です。
 平たく言うとシリアルレジスタが直列に並んでいる感じでしょうか。

 使っているトライアウト用のMAX7219ボードはその辺りも実装されていて、接続する反対側に出力用のピンヘッダが用意されていてカスケード接続を行う事ができるようになっています。

 使っているライブラリLedControlも複数個の制御を行う事を前提にしてあって、LEDの店頭制御を行うsetRow/setCoulumメソッドはデバイスの番号を指定する使用になっています(省略不可なので1つだけならデバイス番号0を指定)。
 複数制御を行った時のレスポンスがどれぐらいになるのか確かめたかったので、実際にターゲットにする予定と同じ2つのデバイスを接続して操作してみました。
 こちらの制御を掛けるプログラムの表示用データも16列分用意して対応します。
 0番目(右側)にはこの前と同じランダムなパターンを書込み、1番目(左側)に8×8でつくった「な」の文字パターンを表示させてみました。

 そこそこの速度で動作するようでしたので、このまま次のステップに進めようと思います。

MAX7219さらに再び

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 以前のモジュールでやっと動作テスト。

MAX7219+Aruduino nano
 Arduino nano + MAX7219

 世の中、先人達がいろいろしてくれるおかげでMAX7219も制御のためのライブラリが多数ありまして、その中のLedcontrolを使わせていただきました。
 特定列や行だけのデータを書き換えできるようにライブラリ中に縦8×横8の全てのビットのデータを保持するためのバッファーをもっていて、表示データの8×8ビット中の任意のLEDのビットもオン・オフが出来るようになっています。
 他にも明るさや表示桁数の制限など、MAX7219の持っている全ての機能を操作できる関数が用意されていて大変便利です。

 MAX7219は用途として7セグメントLED8桁のドライバーを想定していますが、このようにマトリックスタイプのLED表示器も操作できます。どちらもカソード・コモンの使い方をしますので、そのようにマトリックスLEDの配線を行う必要がありますので注意が必要です。例え行と列を逆に配線してしまってもライブラリでは1行又は1列のどちらでも操作できますので使う側からすると大した差は感じないかもしれません。

 とりあえず先日入手したArduino nano I/Oボードを利用してMAX7912モジュールと結線し、ライブラリのチュートリアルとして自前の表示バッファにランダムな値をセットして全LEDのデータを流して1秒毎に書き換えるプログラムを書いて、ダウンロードして動作確認してみました。
 ついでに明るさの制御も混ぜたりしてライブラリでの動作確認を済ませました。

 さて、次はアナログ入力をレベルメータ的に表示させるルーチンに進みます。

nano再び

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 以前購入した中華なnanoのテストベッド。

nano I/O基板
 nano I/O基板

 片列15ピンという中途半端なピン数からちょうどのソケットが入手し辛く(秋月電子通商では取り扱いあります)、大阪で普通に手に入る16ピンを使って基板を作ろうかと悩み続けてかなり経過してしまいました。
 そんな悩みを抱えている人は世の中にも多数あったようで、このようなI/Oボードが発売されているのを見つけて取り寄せてみました。例によって中華なヤツ(笑)ですが自分でボードを同じように組み立てる場合の部品代に比べても激安です。

 Arduino nanoをボードのソケットに挿した状態で全てのI/Oが引き出されており、デジタル系とアナログ系にまとめられている他に、I2Cとシリアル通信のピンは別のヘッダにも使いやすいように取出されて並んでいます。
 信号ピンの取出しヘッダにはGNDと+5Vも並んでいて使いやすそうです。
 また3.3V電源系もレギュレータで別途取り出しされていて、3.3V系の電源が必要な場合のためかこれも別途ヘッダが用意されています。
 さらに通常のArduino Unoと同じ位置・ピン配置のスルーホールも用意されていて、これを使ってシールドを使う事も出来るようになっています(ピンソケットは別途用意してハンダ付けする必要はありますが)。
 大容量の外部I/O操作にも堪えられるようにDCジャックによる外部電源供給もできるなど、至れり尽くせりなI/Oボードです。

 とりあえずはこれで試作を進めていく事にします。

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