電子工作

デジタルパワーアンプ

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 熱くならないアンプ、いや、暑くならないアンプ。

TPA3110デジタルアンプ
 TPA3110デジタルアンプ

 モジュール基板はヒートシンクに隠れて型番が見えませんが本当なら(笑)TPA3110D2を使ったD級オーディオ・パワーアンプの中華なモジュールをメインにしてお手軽アンプを製作しました。
 居間にある純A級アンプがかなり発熱していて、そのせいで部屋が暑くなるため部屋が暑くならない(熱くならない)アンプに代打として運用する目的です。空調を掛けた時に、たぶん部屋の温度は早く下がるだろうと期待しています。

 TPA3110D2は8〜26Vと広い電源電圧範囲で動作し、12Vの電源電圧で片チャンネル10Wの出力が得られます。電源電圧が16V取れれば片チャンネルで15W出せますが、通常の個人宅だとそんな出力は持て余すだけでしょう。
 各種保護回路が充実していて、可変電力リミッタ、入力のDC検出回路、出力側は短絡保護と過熱保護がなされていて、異常状態から正常状態に戻った時に自動復帰する事ができます。

筐体内部
 筐体内部

 始めに電源増強にとデカップリングコンデンサに15,000μFを付けると電源電圧の立ち上がりが遅過ぎてフォールトします。外した状態でも定格1.0A程度のショボい電源で立ち上がりが遅いと同様にフォールトするようで初めは電源をオンにして直ぐに音が出なくなってしまってどういう現象なのか訳が判りませんでした。
 加えて、このモジュールの外部端子の表記がどうも怪しくて、完成後にスピーカーを鳴らしてみると定位がおかしく、広がってぼやけています。どうも左右の位相が逆の様でしたので片方のチャンネルのスピーカー接続をプラス・マイナスを逆にすると落ち着きました。デバイスのピン配置から推測するに表記の'R側は正しい様ですがL側は極性が逆の様で、結局L側の極性を逆にしてスピーカー端子に接続しています。

 今回もフロントパネルを半透明にしてレベルメータを仕込みました。

レベルメータまわり

レベルメータまわり
 レベルメータまわり

 レベルメータは以前に製作したレベルメータデバイスのLA2284を今回も使用して、Bluetoothオーディオ同様に上部レールガイドにアルミL型アングルを保持具として組み込みをしています。
 筐体に組み付けるとパイロットランプやボリュームの端子と干渉するのでこの幅でなければ組み付けできません。おかげで裏側をお見せできませんがUEWを使って高密度配線です。

 音質的には改めて評価をする予定ですが、ちょっと試聴した段階では良いとも悪いともなんとも判断しかねる感じです。スピーカーとの相性もあるでしょうし、色々試してみようと思います。

UNO R3 互換ボード

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 秋月製Arduino UNO R3互換ボード。

AE-ATMEGA-UNO-R3
 AE-ATMEGA-UNO-R3

 最近発売開始されたArduino UNO R3互換ボード。
 秋月電子からはArduino Duemilanove互換になるAVR ATmega用のマイコンボードもありますが、こちらはボードサイズ・形状ともUNO R3と互換です。
 オリジナルよりもかなりお求めやすい価格です。キットと完成品の価格差はわずかですが、やっぱり「作る楽しみ」を充足させたかったのでキットを購入し、サクッと製作。

 先般製作したISPシールドを載せてブートローダー書込み器として常用しようかと導入。
 キットとは言え表面実装部品はすでに実装済みなので、コネクター類しかハンダ付けする部分はありません。ATmega328PはDIP品ですので、もし破損しても交換ができます。
 キットに付随していたATmega328Pはすでにブートローダーは書込み済みの上、ピン配置がわかるラベルが貼付済みの親切品。
 USBコネクタのケースが、ケースのシールドと干渉して短絡等しないようにカプトンテープを貼っておきます(なので金色に見える)。
 ArduinoISPのスケッチを書込んでISP書込みの動作を確認。あたりまえですがなにも問題なく正常に動作します。
 海外の互換ボードでは通信用のチップが中華なUSB〜シリアル変換のCH340だったりしてドライバーをインストールする必要があるかも知れません。私の場合macOS Mojaveではそのまま対応しているので、プラグ&プレイでした。

 ボードを良く観察するとオリジナルのUNO R3とほぼ同じです。VIAの径が大きいのと、通信用のATmega16Uの水晶発振器が表面実装タイプになっているぐらいでしょうか。あとはJP2のシルク印刷が省かれているぐらいで互換の完成度は高いです。
 他の互換ボードと同じく、ボード情報を取得してもボード名とシリアル番号が取得できないのは仕方の無いところでしょう。

ISPシールド

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 市販はされているようなのですが自作。

Arduino ISPシールド
 Arduino ISPシールド

 Arduinoブートローダーを書込む作業に手っ取り早く実現するためにISPシールドを製作しました。
 macOSのArduino IDEでブートローダーの書き込みは普通にAVRISP mkIIが使えるのでそれでも良かったのですが、いままで製作しているATmega328Pのボードはすべて内部クロック動作だったので外部水晶発振子を付けた基板が1つもありませんでした。
 初めは外部クロックをつけただけのISP書込み基板を製作しようとしていたのですが、どうせならとISPもできてArduino UNOをライターとして使えるシールドとして製作する事にしました。それほど頻繁にブートローダーを書込む事もありませんし書込み専用基板とするよりもなんとなくカッコイイので(笑)。

 回路はオープン・ハードウェアなので公開されています(回路図)。
 ZIFソケットに300milのタイプの物があれば良かったのですが、生憎手元には600milのワイドソケットのものしか無かったのでそれを使って実装。基板上の面積をかなり専有しますがなんとか全てを実装できました。
 これでライター側となるArduinoにArduinoISPのスケッチを書込んで、このシールドを載せればArdiono IDEから書き込み機をArduino as ISPとして選択して「ブートローダーを書き込む」とする事で簡単にブートローダーを書込む事ができます。
 詳細についてはArduino本家のサイトに"Arduino as ISP and Arduino Bootloaders"として詳細が記載されていますのでご参照ください。

マウスボタン交換

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 非常に製品寿命は長いのですが、やはりこういう故障はやってきます。

Logicool M590
 Logicool M590

 会社で使用しているBluetooth接続マウスであるLogicool M590の調子が悪くなってきました。
 通常一番クリックで酷使する左ボタンの調子がどうも良く無く、クリックを認識しなかったり、しても押し込む力を入れないと押された状態にならなくなってきました。
 やっかいなのはこの症状が不定愁訴状態で、機嫌の良い時は全く問題ないのですが、症状が出始めるとしばらく継続するので、地道にストレスが溜まります。
 クリック程度であれば押し方次第でなんとか誤摩化せますが、ドラッグしようとして掴めない時はかなりイラっとします。たまにしか使わない家のPCならいざ知らず、毎日常用している仕事使いのマウスの不調は困ります。

 そんな訳で、マウスのボタンを交換してしまいました。
 修理に出すという選択肢もありましたが、すでに製品保証が切れてしまっているのでロジクールの神対応も頼れません。修理すると製品を買うぐらいの費用が発生しそうだったので、どうせ製品保証が無いのなら自分でスイッチ交換!となった次第。
 以前にもマウスのボタンスイッチ交換はしていましたが、同様になんとかなるだろうと簡単に考えていました。

左右ボタンスイッチ
 マウスの左右ボタンスイッチ
 ボタン部が赤い物が左右ボタンで押されるタクトスイッチ

 静音マウスのボタンスイッチは私が所有していた以前の物と違いマイクロスイッチではなく、タクトスイッチが採用されています。しかも形状が見た事の無い底上げされたもの。
 これには困りました。電子部品店の店頭でこんな部品は目にした事がありません。
 四本足ではなく二本足ですし、形状も大きく異なります。仕方なく通販サイトで探すと怪しい中国出品者が出しているものが見つかり増したので勢い付けてえいやぁ!と購入。絶対にパチモン(笑)だと思いますが、部品が付け替えできるのであれば今後同じ状態に陥ってもまた交換すればよいだけなので注文して到着を待ちました。
 同じ品番でも高耐久品を使用しているとの噂がありますが、一般流通していないのであきらめましょう。

オリジナルと購入品
 オリジナルと購入品

 なんか微妙に違うのですが寸法等は同じなようなので交換をしてしまいます。

 マウスを分解するには+0のドライバーとピンセットが必要ですので用意しましょう。

底部のネジ
 底部のネジ

 Unifying接続のドングルをマウスの底から抜くと、奥にネジが見えます。
 以前交換したマウスに比べて設計がエレガントになっていて、このネジ1つで分解して内部にアクセスできるようになっていて、スライダーの下に隠れているネジ等は一切ありません。

メイン基板
 メイン基板

 メイン基板とサイドボタンを接続するケーブルがコネクタで接続されていますので、注意してコネクタをピンセット等を使用して引き抜き、センターホイールを注意して取外す(すこし力を加えると噛み合わせ部分から抜けます)と、この状態になりますので、黄色い丸印の3ヶ所のネジを取り外すと本体から分離でき、メイン基板の裏側にアクセスできます。
 基板をマウス本体から外す時に針金状の電池電極が付いてきますので壊したりしない様に注意して真上に引き上げましょう。

 基板の裏側に半田ごてを当てて十分にハンダを溶かしてスイッチを引抜き、抜いた後のスルーホールの中のハンダを吸取り線や吸取り器等を使用してハンダを除去します。片側の端子は基板上のコントローラーでバイス側に接続される細いパターンなので注意してスイッチを引き抜いて下さい。決して力技で引き抜こうとはしないように。
 使用されているハンダが鉛フリーなのでちょっと厄介ですが、鉛入りハンダを追いハンダしてやるとかなり楽になると思います。基板の汚れが気になる人はスイッチを取り除いた後、アルコールでフラックス等を清掃すると良いでしょう。

 取付けスルーホールが奇麗になれば新しいスイッチをハンダ付けすれば完了です。
 後は分解と逆の手順で組み立てて、電池を入れて電源をオンにし動作確認できれば修理は完了です。
 M590はボタンクリック音がほとんどせず使用感が非常に良いBluetooth接続できるマウスです。Unifying接続と違って、PC本体のUSBポートを1つ占用しないので助かります。電池寿命も単三1本で2年と非常に長く、1.2Vの充電池を使っても交換まで1年ぐらいは平気で使用できます。
 デバイス類の損傷などの電気的故障でなければ今回のようなスイッチ交換でまだまだ使えそうです。良い製品を作ってくれて感謝ですね。

 最後にお約束です。
 今回の分解およびスイッチ交換はメーカーの保証する物でもなく当サイトでも保証を謳う物ではありません。交換を実施する場合は皆様の自己責任で実施して下さい。当サイトおよび管理者は、ご自身で行った結果により生じる不具合、事故、故障等の一切を保証致しません。

コントロールアンプ(2台目)

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 デッドストック活用プロジェクト。

TA7630
 TA7630P

 もう忘れるぐらい昔に購入していたデバイス。部品ストックの整理をしていてなんと3本も見つかりました。作らずに購入してしまう癖はなんとかならないものなのか・・・。
 実際に過去に何度か製作にトライしているのですが実製作に至らない状態だったので改めて、リスタートしました。
 データシートに記載しているアプリケーション回路の回路図のピン配置がデバイスの物理的ピン配置と異なるのでデータシートを見ながら回路を組もうとして判りにくく、挫折していたのだと思います(今にして思い返してみると:苦笑)。ですので今回はデータシートの回路からデバイスの物理的ピン配置に手描きですが回路図を書き直して製作に挑みます。

 以前に製作したコントロールアンプ部に使われていたAN5836と良く似たコンセプトの単電源でDC電圧制御による音量・左右バランス・高音・低音の調整をできるデバイス。実際に動かす回路構成も良く似ていますが、このTA7630は単電源でも両電源でも使えるようになっていて電源電圧もある程度の範囲が使える点がちょっと違うところ。最大電圧14Vなので車載を想定したものでしょう。
 細かい差異ですがAN5836は入力のDCカットコンデンサに無極性の指定がありましたがTA7630は有極性のコンデンサがアプリケーション回路に掲載されていました。

TA7630Pアンプ基板
 TA7630Pアンプ基板

 パッケージがDIPで左右対称に機能が割り振られているピンが並んでいます。
 SIPだったAN5836は制御ボリュームへの配線引き出しを一方向へまとめられましたが、こちらは左右に分散させるしかありません。ちょっと配線の取り回しで長くなりそうな予感がします。
 今回は音が通る部分にバイアスへの抵抗はありますが、制御回路には音信号そのものが通る部分にはありません。なので全てカーボン抵抗で組むことにしました。
 電源のデカップリングコンデンサと入出力のDCカットコンデンサ以外の音の通り道に関連しない部分全て標準品。制御電圧のデカップリングコンデンサも標準品で組んでみました。先のコントロールアンプはこの部分もオーディオ向けコンデンサを使用しましたが、たぶん民生品でこのデバイスを使ったものがあったしたら、そんな高価なコンデンサを使うはずも無いだろうと予想して、オーディオ向けでは無い品種であえて組んでみました。

 とりあえずは基板が完成しましたが、これをどうしたものかと。
 先のコントロールアンプに組込み直しても良いのですが別の筐体を用意した方が良さそうなので、前回同様切替とサラウンド(風)プロセッサの基板を作って組込むか悩み中。

複合センサー

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 ちょっとグレードアップしました。

BME280使用環境モニタ
 BME280使用環境モニタ

 前回に気温・湿度センサーであるDHT22を用いてモニタリングするものを作りましたが、今回はセンサー部を変更して気温・湿度に加えて大気圧を測定できるセンサーBME280を用いてモニタリングできるようにしました。
 センサーは3.3V使用なのですが、LDOレギュレーターにMOSFETを用いて5V信号をやり取りできる回路を付加したものです。元々のセンサーが小さいのもありますが、全ての部品が表面実装の小さい部品ばかりなのでモジュール基板も極小です。

BME280モジュール
 BME280モジュール基板

 センサーとのデータ授受にはI2Cを用いますが、センサーを使用するためにライブラリがありましたので有難くそちらを使わせて頂きました。ライブラリのデフォルトのI2Cアドレスが0x77だったのですがモジュールは0x77ですので、その部分だけ使用前に別途設定するようにすればサンプル・スケッチのままでほぼ手を加える必要はありませんでした。
 BOSCH製のBME280センサーのレスポンスがDHT22に比べると大変早く、分解能も高いため、少しの変化でも数値が変化します。センサーのドキュメントによると部屋のドア開閉程度でも気圧変化を得られるそうで、hPaではなくPaの桁で測定データを読み出せます。これは机の上下の気圧差が得られるぐらいで、ノイズや外来要因で数値が目紛しく変化してしまい表示がちらつきます。
 サンプル・スケッチでは50msで回していましたが、ぜんぜん落ち着かないので測定を5秒に1回としました。用途的にセンサーの能力を使い切るほどの桁精度が不要ですね。

 今回はI2Cのデバイスが複数繋がるため+5V・GND・SCL・SDAをバス接続できる子基板(便利小物(#11))を作ってそちら経由でArduinoと接続しました。
 単に4列のヘッダピンでそれぞれの列が繋がっているだけですが、I2Cを使う上で複数のデバイスとやり取りする場合には必須なのかもしれません。

便利小物(#11)

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 色々増えて来たので。

I2Cバックプレーン
 I2Cバックプレーン

 大層な言い回しですが単純に並列配線したバス基板です。
 黒色以外のピンヘッダが手に入ったので色分けで信号線を示すように製作。
 黒(GND)赤(+V)黄(SDA)青(SCL)となっています。この順序はArduino nanoのI/O基板に出ているI2Cバスのピンヘッダの順序と合わせています。
 いろんなI2Cバス接続のモジュールを試すのに直付けではないのでピンの順序が違っていても対応できますし、コネクター接続なので簡単に付けたり外したできてテストには大変便利です。

FUZZ系(完成)

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 今回は以前に穴開け加工していたケースがあったので割と短時間で仕上がりました。

 Black Ash
 BlaskAsh(コピー)

 以前何かのためにと思って穴開け済みの1590Bが見つかったので、塗装して組み上げ。

筐体内の様子
 筐体内の様子

 今回はいつものように基板へのコネクター接続ではないので、勝手が違い時間がかかってしまいました。ポッドの配置が逆位置だったのもあり面倒くさい事この上無しです。
 やっぱり基板への接続はコネクターを使う方が断然楽です。

 ケースは本家のイメージを踏襲して艶消し黒で塗装。
 ジャックの配置は日本のエフェクターと同じにして電池稼働もできるようにしました。
 本家の方はDCジャックで電源供給オンリーですし、電源および入出力がケース上部に配置されてますが、複数接続する時はオリジナルのコネクター上部集中配置の方がケーブル取り回しがスッキリしそうですね。

 とりあえずは使う人に渡して感想をもらうことにします。

レベルメータ

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 セカンドソースのレベルメータICを使って実装しました。

LA2284レベルメータ
 LA2284使用レベルメータ

 以前に作ったBluetoothオーディオを常用しているのですが、ちょっと寂しいのでレベルメータを追加すべく製作をしました。

LA2284
 LA2284

 レベルメータ用のデバイスはUTCのLA2284です。
 多分、松下電器(現Panasonic)AN6884が元のデバイスだろうと思われるオーディオレベルメータ専用ICを使ったレベルメータをコンパクトに実装して筐体内に押し込められるサイズにしてみました。
 通常の電解コンデンサーでは高さがあり過ぎてLEDを相当持ち上げなければならないので超小型のタイプを使用しました。

 このICはセカンドソースが多数あるようで、このLA2284のほかにもKA2284などがあり、豊富に流通されています。5点とちょっと少ないですがバイアスも不要ですしコンデンサーを介してACカップリングするだけで何も考えずに使う事ができます。スケールはVUになっていて下から-10/-5/0/3/6dBとなっています。入力のアンプゲインは26dB固定。
 実装では回路電源を示すため、最低レベルのさらに下に電源オンで常時点灯するLEDを1つ追加しましたので見た目(笑)6点レベルメータです。

 この手のレベルメータはマイコンのアナログ入力をサンプリングしてA/D変換を行う方が今やチップのコストが安いせいもあって絶滅寸前です。表示もドットLEDではなく、平面ディスプレイで描画する方が豊富な表現もできます。再生機もMP3プレーヤーがメジャーになったせいもあり、この手のレベルメータが採用される事もほとんど無くなりました。

レベルメータ動作中
 レベルメータ動作の様子

 L型のアルミアングルを筐体のレール部分に入れて基板を上部に固定しています。
 入力レベルはヘッドホン駆動ぐらいの出力が必要な様で、このBluetoothオーディオの出力から可変抵抗を通った信号ではほとんど振れませんでした。データシート上は0dBが56mV(代表値)のはずなのですがもうちょっと必要な感じがします。

 まあ、業務で使うような厳密なレベル表示を求めるものでもありませんので見ていて楽しければそれで良しです。

レベルメータ

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 まだまだ続くデッドストック活用プロジェクト。

IR2E27ステレオレベルメータ
 IR2E27ステレオレベルメータ

 デジットで購入してから放置していたシャープの2チャンネルレベルメータドライバのIR2E27を使って動作テストをしてみました。
 ステレオ信号の5点LEDレベルメータ。スケールはリニアではなくVUでしょう。

IR2E27
 IR2E27

 例によって古過ぎてデータシートなんか見つかりませんので、ネット上で検索したところ、このデバイスを採用したオーディオ機器のレベルメータ部分の情報を掲載してくれていた人があり参考にさせてもらいました。
 電流制限抵抗不要、同じシャープの12点レベルメータのIR2406Gと良く似た接続方法で、一部シリーズ接続する配線を行います。

 そのままユニバーサル基板で回路を組まずにブレッドボードを利用して動作検証しました。ちょっと配線数が多いですが、ハンダ付けするよりは遥かに楽に結線して回路の確認ができます。
 検証したところ入力レベル固定ではフルスケールのゲイン設定が2Vp-pではちょっとオーバー気味になるようでしたのでレベル調整の半固定抵抗を付けた方が使い勝手が良さそうです。基板に実装して製作する際に入力部分を10kΩの固定抵抗から半固定抵抗にしようと思います。

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