電子工作

歪み系2(続き)

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 結構配線量が多かったので時間かかりました。

DISCRETE DISTORTION
 DISCRETE DISTORTION(基板完成)

 点接触型のゲルマニウムダイオードは気を遣います。
 ハンダ付け時はガッチリとヒートクリップを使って素子に直接ハンダ付けの熱が伝わらないようにして作業します。
 最近はオーディを向けの高級パーツを使う事が多くなった様ですが、当初はそのような「オーディオ向け」と銘打った電子部品、特に抵抗やコンデンサーなどは極限られていましたので、Rolandなどの大手メーカーの量産品は抵抗もコンデンサーも一般品が使われていました。
 それをマネしてという訳ではありませんがHi-Fiを目的とするのではなく、どれだけ自分の好みの音になるかがエフェクターの目的ですので(ある意味クラフトオーディオも同じだと思っています)、高級オーディ向けの高額部品を使う=イイ音とは限らないのです。
 歪み系などは特性の悪い部品を使った方が味が出たりする事もあり、部品の選定は難しい・・・。

歪み系2

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 筐体加工の目処がつかないので先に基板を。

DISTORTION
 基板レイアウト検討中

 久しぶりにオペアンプを使わない歪み系を製作します(DISCRETE DISTORTION+)。
 PNPトランジスタ2石+NPNトランジスタ1石の全3石構成で、基本的な歪み部分をゲルマニウムダイオードクリッピング回路で構成しています。
 信号系の電解コンデンサーには一般品ではなく音響用のnichicon FWを入れました。Hi-Fiを目指しているものでもありませんので一般品の方が良い味になったりする事もあって、そこは好みの問題なのでしょう。
 普通のオーディオの世界からすると「歪み系の奇麗な音」というのも何言っているのか解らない・・・ですよねぇ。

 基板レイアウトは例によってコネクタ対応にするために天地サイズが少し大きくなり、コネクターのピン配置に合わせてオリジナルから少し配置や取り回しを変更しています。
 今回は熱に弱いゲルマニウムダイオードを実装しなければなりませんので、ハンダ付けに気を遣わなければなりません。

 ボリューム(ポッド)にCカーブ(逆logカーブ)を使うのはエフェクターならでは。他にもGカーブ(Wカーブとも)が指定されてどうしようかと悩むときもしばしば。
 最近になってCカーブの可変抵抗器は店頭でも買えるようになりましたが、それまではリニアなBカーブで代用したりしました。
 まずは基板の製作を進めていきます。

電源ユニット(9V)

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 以前に作り足した電源モジュールにバリエーションを追加。

電源モジュール(9V)
 電源モジュール(9V)

 以前にポータブルヘッドホンアンプの昇圧電源部をモジュール化した電源を作り足しました。
 単三型電池2本から昇圧するという基本スペックで、いままで3.3Vと5Vは製作しましたがもう少し高い電源電圧だと使えるオペアンプが多数あるので昔に9V昇圧をしたChuMoyアンプの電源部と同じ回路を今回製作しました。

 キーデバイスはディスコンですがTL496CPを使用。これは1.5Vまたは3.0Vから9Vを生成するための電源制御用ICで、3.0Vで動作させた場合は8.6Vの電圧を生成します(外部AC入力があれば9.0Vを出せます)。
 変換効率は66%でやや悪いと言えますが、電流は最大80mA取出せますので、オペアンプ一発のヘッドホンアンプであれば問題なく駆動できるでしょう。チョークコイルとして330μHを入れて見ましたが実際に電源からのノイズについては未検証。オシロで見る限り10mV程度のノイズしかない状態ではありますが、果たしてどうなのかはヘッドホンアンプ部の回路を組んで聴いてみないとわかりません。

 電源をモジュール化した事により、多数の動作電源電圧のデバイスを同じ筐体で試す事ができるようになりました。いままで電源周りの昇圧回路を毎度製作する手間が省けますので実際のヘッドホンアンプ側の回路の作り込みが楽になります。

 正負電源を必要とした場合にコンパクトさと製作の手間と加えて電源の質を考えるとDC−DCコンバーターのモジュールで実装した方が早いでしょうが、単電源であれば安価なデバイスで部品数も少なくお手軽に利用できます。
 もっとも先日製作したTC1044を使った負電源のチャージポンプ型のDC-DCであれば実装できる余裕はありそうですので一度、考えてみようかと思ったりもします。

歪み系

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 金属加工となる筐体加工に手をつけられないので基板先行。

Plumes
 Plumes(レイアウト検討中)

 先のLittle Angel Chorusの基板は完成して筐体をと思ったのですが、さすがに夜半遅くに金属機械加工の音を周囲に振りまくのは躊躇われるため筐体加工を後回しにして、べつの基板を作製し始めました。前回同様、使えるストック部品はできるだけ使うようにしたため、抵抗類が先のコーラスとことなりサイズの大きいカーボン抵抗を使っています(一部手持ちに無かったので小型カーボン抵抗も使っています)。
 EFFECTS LAYOUTSに掲載されていたEarthQuaker Devices Plumesを製作します。
 掲載されていたサイトにはデモ演奏のムービーもあり、なかなか気持ちよい歪み方だったので作ってみようと思った次第です。

 入力インピーダンスが10MΩと超ハイインピーダンス。それをJ-FETで受けて増幅およびトーンコントロール回路を構成しています。
 特徴は歪みを作るクリッピング部にシリコンダイオード1N1418の非対称配置と対称配置のLED、クリッピング無しを選択できるスイッチが付属している事でしょうか。
 なんとなく気合いを感じたのは内部で負電源DC−DCを使って-9Vを生成して±9Vでアナログ系を駆動している点です。まだ動作させて消費電流実測をしていませんが、電池駆動では運用は厳しいのではないかと思えます。

 例によって基板との配線を直配線にせず、コネクターを使うようにするためにオリジナルのレイアウトから変更をします。コネクター周りでオリジナルのままでは干渉するため配置の変更が変更が必要になり、基板が大きくなりますがメイン部分はほぼ掲載のレイアウト通りで済みました。

 基板を切り出しして配線の作業へと続きを進めます。

コーラス(#2)

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 久しぶりのハンダ付けでしたがやっと感覚を取り戻しました。

Little Angel Chorus
 Little Angel Chorus基盤(完成)

 電解コンデンサーは音の経路に入っていないので汎用品。
 フィルムコンデンサーは汎用品のポピプロピレン。0.1μFは同じタイプだと大き過ぎてこのレイアウトでは実装できないので安く入手してストックにあった積層フィルムタイプのニッセイMMT。抵抗類は5%カーボン抵抗とチープな部品ばかりです。

 組み上がった段階で配線チェックの後、デバイスを実装せずに電源(+9V)を印加して異常な電流が流れたりしないかチェックしてからデバイスをソケットに挿しました。

 あとは筐体側なのですが、HAMMOND 1590Bのストックが無いので買いに出なければなりません。昨今のコロナウィルス感染症による非常事態宣言が大阪に出されているのですが、店舗は通常どおり営業しているようなので通販ではなく店頭調達できそうです。
 ただ帰宅しての夜半には騒音が迷惑をかけそうでケース加工ができません。実際にケースが出来上がるのはいつになるやら。
 ケース加工に着手できない場合は次の基板の製作に進めようかと思っています。

コーラス

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 ディレイは製作していましたがコーラスはまだだったので。

Little Angel Chorus
 Little Angel Chorus(部品レイアウト確認中)

 EFFECTS LAYOUTSというサイトに掲載されているLittle Angel Chorusを作ってみることにしました。海外サイトですが、かなり豊富な事例を掲載していてどれもこれも魅力のあるエフェクターが満載です。

 ディレイはデジットのキットで製作しましたが、すこし違う使い方になるコーラスは手をつけていませんでした。それというのもコーラスはほとんどがMN3207などのBBDを使用していて容易に入手できないかか、なり高額で出回っている為、う〜ん、となっていたところ、ディレイにも使用しているPT2399を使った作例が出回ってきたのでちょっと作ってやろうと思った次第です。

 サイトに掲載されているレイアウトはコネクタを使用せず基盤外部と直接配線するようでしたので、配置を多少変更してXHコネクタで接続できるように調整変更してみました。
 現状、部品レイアウトが確定したところで、配線に進めようとしているところです。
 オリジナルの回路に加えているのは+9V→+5Vへ電源を変換する78L05の入出力のところに発振止めの0.1μFの積層セラミックを追加したぐらいです。
 回路図の掲載はありませんが、ボードレイアウトから追うとNE5532を使ってLFO回路を追加し、PT2399のREF端子にLFO信号を入れて効果を与えるようになっています。

 ディレイと違ってコーラスの場合は遅延時間が数十ミリ秒程度ですので作って実際に鳴らしてみないと何とも想像がつかないですね。

 使っている部品がチープなのはデッドストック品を消費したかっただけで、あえて「高級部品を使いたく無い」わけではございません。久しぶりに半田ごてを握るので、感覚を取り戻すのに手間取りそうです(苦笑)。

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)。

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