電子工作

小型着せ替えヘッドホンアンプ

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 着せ替え式のポータブルヘッドホンアンプをちょっと小型化。

小型着替えポタアン
 小型着替えポタアン
 あまり小さくなっていないかも...

 ずっと製作してきていたタカチのLC型ハンドタイププラスチックケースを使った着せ替え式のヘッドホンアンプは基本的にポータブルとして運用するつもりが無かったので基板サイズに余裕が取れるようにちょっと大きめのLC135シリーズを使っていましたが、もう少し小さくして可搬性を上げて持ち出し用に使えるよう同じ電池ケース内蔵タイプの一回り小さいLC115Hシリーズを使って新たに製作してみました。

筐体サイズ比較
 筐体サイズ比較

 ちょっとは小さくなりましたが、厚みは同じ。電源はNiHの単三が2本なので重さもほぼ同じです。ケース重量は約20g軽くなりましたが、ほとんど軽くなった感じはありません。とほほ。

筐体内部
 筐体内部

 LC135シリーズに比べてケース内の基板設置可能な面積が約2/3に小さくなったことからあまり実装に余裕が取れなくなりました。こうなると電源や入出力のコネクタ面積もバカになりません。
 今回は低電圧オペアンプを使う前提ですので、HT7750Aで+2.4V(+3.0V)を+5Vに昇圧する回路を用いて5V運用します。

LME49721
 LME49721

 オリジナルのChuMoyは1kΩと10kΩの抵抗で増幅比を決めていますが、感じとしてゲインがあり過ぎでしたので2.2kΩと10kΩに変更してゲインを下げています。
 5V程度の低電圧でオペアンプを運用すると入力側がRail-to-Railで無いオペアンプでは入力レベルによってはその時点で飽和する可能性があります。プレーヤー機器の中には出力が2VRMSの仕様で出力するタイプのものがあるため、ヘッドホンアンプ側のボリュームを上げるとすぐに飽和する可能性があります。
 今回使用するオペアンプには入出力ともRail-toRailのBarrBrown(現在はTexas Instrumentsのブランド)のOPA2350とNational SemiconductorのLM49721と悩んだのですが、試聴した結果とりあえずLM49721を使ってみることにしました。素直でストレートな音に加えて低音がしっかりと出ていてなかなか聴き心地は良いです。

短いケーブル
 短いケーブル

 このポータブルヘッドホンアンプに合わせてiPodを抱き合わせにして1つの塊として持ち運ぶようにできるため短いケーブルも合わせて製作。iPodのイヤホンジャックに挿す事ができるのが挿入口近くが小さい径のものでないため小型のプラグを使います。接続ケーブルは2芯のシールドでも良かったのですが加工も面倒くさいし(苦笑)それほど外来ノイズも心配しなかったためBELDEN 8503(撚り線)を三つ編みにして製作。

使う時〜
 使う時〜

 実際に筐体のジャックに挿入してみるとこれくらいの長さ。上にiPodを重ねて載せて親亀子亀状態でゴムバンドなどを使いまとめてしまう使い方を想定しています。
 単3×4本の電池ケースに組み込んだ場合に比べると大きく重いですが、いままでのようにアンプとiPodをバラバラにして持ち歩くとiPodとアンプの接続ケーブル&ヘッドホンケーブルの2本のケーブルが絡み合う事が多く、これで筐体部からはヘッドホンケーブルのみになり、ちょっと取扱が楽になりそうです。

両電源モジュール

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 ヘッドホンアンプ用に電源を製作しました。

両電源モジュール
 DC-DC(+12V⇒±12V)基板モジュール

 以前に3石ヘッドホンアンプを製作しましたが、電源が+12Vの単電源であることからアンプ部基板の製作バリエーションに限界がありました。そこでオペアンプ系のヘッドホンアンプ部製作の幅を広げるために両電源を使えるように電源基板製作します。

 シリコンハウス2階の店頭でたまたま見かけた2Wタイプの絶縁型DC-DCコンバータで両電源を供給できる基板を製作。DC-DCコンバータモジュールはMORNSUNのA1212S-2WR2で、+12Vを供給すると絶縁された±12V・83mAの出力を得ることができます。

 スイッチング電源特有の同相ノイズを抑えるためにコモンモードチョークを入れ、電源モジュールとして使えるように入出力部にねじ留めタイプの端子をつけました。

 とりあえず12Vの単電源を入れて、出力が正負電源として電圧が出ている所まで確認。
 あとは、これを電源として使った回路を組むことにします。

オーディオキット製作体験会

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 先月お休みしてしまい、製作の進捗がはかどらず。

製作体験会会場
 製作体験会会場
 共立電子産業 本社1Fセミナー室

会場の様子
 会場の様子

 土日の両日とも朝の開始時はかなり人数が少なく昼を回ったころから徐々に参加者が増え、昼下がりにはほぼ満員御礼になりました。


ギター用ミキサー
 ギター用ミキサー

 いつもエフェクターを製作されている参加者の方が市販品のミキサーのバカ高さにあきれて自作を始めたというミキサー。確かに売っているものはあの程度の回路規模で...とは思います。特に入力チャンネル数が自分の目的に合わなければ不必要な多チャンネルの高価なものを買わざるを得ませんからね。
 とりあえず基板部分の製作中とのこと。

低電圧ポータブルヘッドホンアンプキット
 低電圧ポータブルヘッドホンアンプキット

 初参加の方が製作された低電圧動作のオペアンプOPA2350を使った低電圧ポータブルヘッドホンアンプキットです。2.7Vから動作するため最低条件として通常の電池2本から使えますが、3本を使い4.5V駆動をしています。ケースはコネクタ、ボリューム、LEDまで付いた加工済のケースを使って組み立て。
 ハンダ付けも2回目という初心者の方ですが、上手く出来上がり無事完動してお持帰りされていました。

FN1242A P2Dリクロック基板
 FN1242A P2Dリクロック基板

 こちらのサイトで頒布されていたI2S信号(PCM)FN1242Aを使ってDSD信号に変換(Pcm to Dsd:P2D)出力する基板。SCLKのジッタをクリーニングしてリクロック出力する事もできるようです。
 目的はRaspberry PiのI2S信号をDSDに変換してDSDの音を確かめるためだそうです。

アンプ部+Raspberry Pi
 アンプ部+Raspberry Pi

 アンプ部は写真では見えていませんが、左上の角にTDA1552がつけられていて、トーンコントロールも付いたパワーアンプとなっています。Raspberry Piはとりあえず位置決めだそうで、まだ筐体内には固定も外部穴もあけられていません。
 DSDで聴いてみるという純粋な目的だけの実験プラットホームとのことで、ケースもオープンシャーシを使っています。
 リクロック基板ですが、コネクタやソケット以外はほぼすべてが表面実装部品。しかもハーフピッチの1.27mmではなくさらに狭い0.65mmmピッチの部品のオンパレードで、実装には大変時間がかかっていらっしゃいました。それでも2枚の基板の実装を終えていますので、相当根気とスピードの両方があります。

どっさり製作中
 どっさり製作中

 複数のヘッドホンアンプを同時進行で作り分けされている猛者の方。
 いつも大量の機材と材料をお持ちになり、どんでもない量の製作物が平行して製作されています。今回は微妙に違うヘッドホンアンプを複数同時に製作していらっしゃいました。これだけの物量ですので全数完成への道のりはまだ掛かりそうです。

 その他、エレキットのアクティブスピーカーキットを製作される方や、表面実装部品てんこもりの基板を製作されている方など、今回は多彩な製作物を見ることができました。
 しかし、やはりながらヘッドホンアンプ関連の製作は人気があります。デジタルオーディオ系の製作をされる方が少ないのは寂しい事ではありますが、なかなか新しいデバイスを簡単に利用できる製作環境が整わない(表面実装部品がほとんど)も要因でしょうか。

【追伸】
 今後の製作会がどのように変わるかは現状では不確かな部分が多いため確定的な情報ではありませんが、先行情報としてシリコンハウスのビル内で外神田にあるスイッチサイエンスが主催するはんだ付けカフェのような常設の製作できる場所を新設するそうで、7月1日よりリニューアルを含めて供用開始です。
 土日には、現在デジットの製作会スタッフとしていらっしゃる元開発担当の方が常駐するとの事で、オーディオ製作体験会やAVRマイコン電子工作製作会も今の本社セミナー室から新設の場所に移動する可能性もあります。
 ものづくりを率先して推進する共立電子産業の設立する常設の製作会場、今後の充実と発展を楽しみにしております。

マトリックス再び

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 ちょっと目的があってマトリックスLEDを使います。

MAX7219モジュールキット
 MAX7219モジュールキット
 中華味(笑)です

 以前にLEDドライバのMAX7221を使った事がありますが、上記のモジュールキットが安価に手に入ったので今回は8×8マトリックスLEDをドライブするのにMAX7219を使います。このキット、多分デバイスのMAX7219とマトリックスLEDを普通にバラバラに買う金額より安いかも。なにせ、メーカーのページでは1,000個購入時単価が$5.38もしますので、電子部品小売店だともっと高いと思われます。
 もったいないのでキット付属のソケットで実装を行い、今回のテストが終わればICは使い回ししようかと。このキット、デイジーチェーンで複数のモジュールを連結できるようになっていますが、今回は単体でテスト。

 表示ドライバのコントロールデバイスは私的にはPIC16F88で作る方が手っ取り早いのですが、今回はAVR-GCCの練習も兼ねてATMega328を使ってみようと思います。多分ATMega168でもメモリは十分足りると思いますが。

 世の中、先人達がいろいろと作ってくれているので、まずはそれらを参考にドライバーを作成し始めます。
 MAX7219はLOAD/CLK/DINの3-wire方式でシリアル通信を行い、コマンドを送信する事でディスプレイ制御を行います。MAX7221を使ったときもハマったのですが、デバイスの起動時デフォルトがシャットダウンモードになっており、まずシャットダウンモードから通常モードへと変更しなければ表示関連のコマンドを送っても一切なにも表示されない点で注意が必要です(当時かなり焦りました:苦笑)。

無指向性スピーカー

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 無指向性のスピーカー、便利です。

WP-SP082MS
 WP-SP082MS

 最近、共立プロダクツからWonderPureブランドで発売された無指向性インテリアスピーカー組み立てキットWP-SP082MSを製作してみました。目的はオフィスで鳴らすスピーカーとして使うためです。

梱包の様子
 梱包の様子

 結構大きい梱包箱ですが、中身は以外と軽くて電車での持ち帰りも難なくできました。重さを担う部品のほとんどがTangBandのスピーカーユニット2つ(W3-582SC/8cmフルレンジユニット)です。他は本体部分の紙管(コラム)、上下および設置用ベースのパネル(MDF)の他、内部の共振用パイプ(紙管)と内部配線材、吸音材です。
 これら部材の他に接着用の木工用ボンドも同梱されているので組立製作は説明書によるとNo.2(+2)のドライバーとラジオペンチのみ用意するだけでOKです(私の場合はラジオペンチ無しで組み上がりました)。

※組立前に先にパネルの塗装をしているので一部、黒塗装の部品が混じっていますが、発売されているパネルはMDF生地のままの色です。

端子と配線の接続
 端子と配線の接続

 必要工具に半田ごてが無いため、気になるスピーカー入力端子とスピーカーユニット間の筐体内配線ですが、両端がファストン端子で加工済のためハンダ付け不要です。Audio TechnicaのOFCスピーカーケーブルAT7420で非常に柔軟性が高く取り回しも楽々です。

 今回はオフィス置きをするのでWP-SP082MSのページでも紹介されていますが、外装をお化粧してMDFと紙管の地味な茶色の外観からブラックマット仕上げにしてみました。

仕上がりの様子
 仕上がりの様子(トップパネルまわり)

 MDFのパネル類は艶消し黒のスプレーで塗装しました。MDFは塗装が難しい部材です。塗料の浸透が激しくて、塗装時にすぐに吸収してしまい、なかなか厚塗りができません。今回は艶消し仕上げでしたので問題になりませんでしたが、艶あり塗装で仕上げる場合は目止めをする必要があります。特に切断面端面は普通に塗装を厚塗りしてもきれいに仕上がりませんので前処理は必須です。

本体部分とリフレクターの様子
 本体部分とリフレクターの様子

 本体とリフレクターは塗装をしても地模様が出てしまう事から、塗装ではなくシボ模様のあるカッティングシートを貼り込みました。側面はくるっと巻いて貼り込みできますが、リフレクターは一回で貼る事は難しい形状ですので、何面かに分けて貼り込みを行っています。

 接着剤の乾く時間がもどかしいぐらい、組立は簡単です。単純に内部配線とねじ留め作業だけなら2本作っても10分くらいしか掛からないのではないでしょうか。ただし、ねじ留め作業の箇所が多いためハンドツールの場合、ラチェット式ドライバーを使う方が楽です(今回そうしました)。

設置の様子
 設置の様子

 今回は知人のオフィスにおく事を前提で組み立て。実際に設置してみました。
 後ろにあるDENONのマルチスピーカーシステムはこれでお払い箱です(笑)。
 というのも、やはりシアタータイプのマルチスピーカーシステムはリスニングポイントが固定された状態で聴く事が前提ですので、オフィス内の広い場所のあちこちで聴くには完全に不向きです。スピーカの正面はともかく側面や後方ではまったくといっていいほど、まともな音は聴くことができません。

 実際に入れ替えて鳴らしてみますとその差は歴然としました。
 無指向性スピーカーなのであたりまえではありますが、スピーカーの設置された場所からどちら方向にも音が飛んでいますので非常に音の通りが良くなったように感じます。そのためオフィス内のどの位置にいても同じ音質で聴こえてきます。もちろん遠くなると音は小さく聴こえるのですが、以前のように場所によって「ショボい」音になる事はありません。
 またバスレフ型であることもありますが、この小さいユニットの割に低音域も豊かで、業務の邪魔にならない程度の小さい音にしていてもちゃんと低音が聴こえていて、なかなか好評でした。しばらくエージングしてからまた様子を見ようかと思います。

TA2020-20アンプ電源ユニット

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 別途進めていたパワーアンプの電源ユニットが完成しました。

TA2020アンプ用電源ユニット
 TA2020アンプ用電源ユニット(外観)

電源ユニット内部
 電源ユニット内部

 先日の製作体験会でパネル加工等を行い、自宅に戻って内部配線と組立て完成。
 まあ、いわゆる非安定化ACアダプタ。別途製作を進めているレベルメータ付きTA2020-20アンプのための電源ユニットです。

 前回と異なるのは以下の点です。
 ・ACインレットのノイズフィルタを省いた
 ・電源スイッチを前面パネルに移動
 ・DCアウトを始めから3つ実装
 ・ACアウト(スイッチ連動)を追加
 ・ACのオンライン・パイロットランプを廃止

 ACインレットのノイズフィルタを省略したのは、電源を供給される機器側で必要に応じてノイズフィルタを入れる事で解決することにしたためです。フィルタ付きのインレットを実装するとその大きさから前面パネルにスイッチを配置する筐体内のレイアウトに無理が生じて(入らない)、平滑基板の側をACラインが通過する筐体内配線を避けたかったのもあります。平滑後の給電されるラインにフィルタを入れる方がノイズ低減効果は高いでしょうし。

背面パネル
 背面パネル

 パワーアンプ以外のアクセサリユニットも製作予定をしていて、そちらにも給電する前提でDC出力を以前より増設。まだ構想段階ですがスペクトラムレベルメータなどの光り物を予定しています。聴くための回路以外は片電源で済ませる事ができそうですので、外部ユニットはLDOの三端子レギュレータで12V安定化をするだけでいけると(甘い)見通しを立てています。
 必要があれば±15V電源ユニットを別途作る事にします。その場合のために必要となるACアウトレットも前回より追加しました。

 電源ユニットの核であるトランスですが、この大阪高波製OIコアのステップダウントランス。漏れ磁束も小さく電源容量も大きい割にコンパクトなので使い勝手が良いのですが、実は大阪高波のウェブサイトには掲載がありません。OIコアのトランスはシリコンハウスの店頭販売で並んでいますが、メーカー標準ラインアップではなく特注製品扱いとなっており、そのためか通販の共立エレショップには登録がありません。

オーディオキット製作体験会

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 最近、スタートで人数が少なく昼から増えるのパターン。

製作体験会会場
 製作体験会会場
 共立電子産業本社1Fセミナー室

会場の様子
 会場の様子

 今回は2日あるうちの1日が用事でつぶれたため2日目の1日だけ参加です。
 自宅の作業場の片付けが進まないため、パネル加工のお世話になりに(苦笑)。

 最近、継続的に製作物となっているのがヘッドホンアンプ。やはり、実用性が高いのと自宅ではなかなかスピーカーを鳴らして聴くことができない住宅環境や家庭事情が影響しているようです。
 その他デジタルオーディオ系の以前に製作したものの不具合を相談にされている方もいらっしゃいました。最近は独立実験基板でデジタルオーディオシステムを組む方が製作体験会で見る事が無いのは、すでに自分で完成している人が多いのかもしれません。
 もっともある程度デバイスに理解が無いと結線するのも大変ですし、独立実験基板同士の結線量もかなりあることもあり、そのハードルは高いと言えます。

STK4132IIアンプ
 STK4132IIアンプ
 右後方の四角い出っ張りが放熱器

 前回に製作途中だったハイブリッドパワーアンプICであるSTK4132IIを使ったアンプが完成していました。全面パネルにウッド調のシートを貼付けて高級感を演出しています。パネルの中身はMDFですが、このような表面処理をするとかなり見栄えがあがります。
 デバイスは当時ミニコンポやカラオケのアンプなどに組み込まれていたものですが、全然古さを感じない音が出るようです。周辺回路がやや多いのと今のD級アンプと違い放熱が必要になるのが難点ですが、投げ売り価格のデバイスに比してその値段がウソのような破格の音が出ます。
 ちなみに光り物が仕込んであり、電源を入れるとアンプの全面下部の真ん中辺が落射照明が点灯するとの事。薄暗い部屋だと雰囲気でますね。

 オマケ

スタッフの力作
 スタッフの力作

音箱IIIの内部
 音箱IIIの内部

 どんどん進化しているというか間違った方向に進んでいると言うか(笑)。
 前回、サンプリング音で音階を付ける製作物がついにヴォイス・シンセサイザーと書かれたモノで登場。サンプリング音声をベースに音が作れます。フォルマントも調整できるようでなかなか高度な処理が行われています。
 内部は例によってあるもの部品で作られた模様。
 このボリュームがずらっと並ぶパネルを見ると、昔のモジュール型アナログシンセサイザーを彷彿させます。毎回、ちゃんと動作する面白いものを作ってくると言うそのバイタリティには頭が下がります。

 1日目は参加していなかったのですが、かなり参加者の方が少なかった模様。こちらも参加できなかった手前、かなり後ろめたさを感じます。
 今回、パネル加工などの金属加工でかなりお世話になりました。後の清掃が大変だと思いますので、ひたすら感謝するのみです。いつもながら申し訳なく、この場を借りて御礼申し上げます。

便利小物(#10)

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 コテ先クリーナーとはひと味違います。どんな味かは知りませんけど(笑)。

Tipリフレッサー
 Tipリフレッサー BS-2

 ハンダコテのコテ先を化学洗浄してくれる優れもの。

使用前後
 使用前後

 こんな酸化してしまったコテ先もピカピカになります。
 メッキの際の金属表面処理剤としても使われるリン酸アンモニウムで化学洗浄を行い、酸化皮膜を除去します。含水のスポンジなどで表面を拭っても落ちないような酸化皮膜も落とせるので、コテ先が汚れてハンダメッキがのらなくなった時に使用すると良いようです。

 もちろん使った後のコテ先は丁寧にハンダメッキしておく必要があります。

電源再び

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 製作途中のTA2020パワーアンプの電源を作り始めました。

整流平滑基板
 整流平滑基板

 前回製作したときは3A定格のショットキバリアダイオード4本でブリッジ整流したのですが、今回は手元にちょうど具合の良い事にショットキバリアダイオードのブリッジダイオードがありましたので配線の簡便化もふくめてこれで実装。

 サンケンの廃品種で60V4Aの最大定格があり、今回の電源には充分すぎるスペックです。平滑には6,800μF×2の電解コンデンサに加えて1μFと0.1μFの積層セラミックコンデンサを並列に接続してあります。
 XHコネクタはフロントパネルのパイロットランプLED用です。

 あとは購入済のOIコアのトランスKM-0510(9.5V/8.5V-1.4A)を使って筐体に組み込むだけですが、筐体のパネル加工を考えると面倒くさい(楽しい)ですねぇ。いや、本当に。

 今度の電源ユニットは真っ当に前面パネルへ電源スイッチを付ける予定です。

昇圧モジュール化

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 面倒くさくなったので作りました。なんか本末転倒的な気もしますが。

昇圧モジュール化着せ替え式ヘッドホンアンプ
 昇圧モジュール化着せ替え式ヘッドホンアンプ

 着せ替え式ヘッドホンアンプですが、9V電池の充電が面倒くさいのでNiH×2を昇圧して5Vまたは3.3Vにして低電圧デバイスのヘッドホンアンプ基板を作成する事が多くなりました。
 そのため、基板上に毎回昇圧回路を実装していました。デカップリング用のOS-CON 6.3V 1500μF 2本と、100μHのコイル、PFM昇圧デバイスであるHT77XXを毎回購入してハンダ付けして...というのが部品代がもったいないというミミっちい根性と、同じものを毎回実装ハンダ付けするのが面倒くさいという怠惰が合体してしまいました。
 「そうだ、昇圧回路をモジュール化しよう!」
 と、いう事で出来上がったのがこちらのテストベッド用着せ替え式ヘッドホンアンプのベース。
 電池から一度昇圧回路を経由してアンプ基板に電源を供給するようにしました。コネクタとケーブルの数が増えますが、毎回実装する事を思うとこの方が面倒くさく無くなります。

昇圧モジュール
 昇圧モジュール

 昇圧回路をモジュール化した事により、5V、3.3Vもしくはそれ以外の電源電圧をアンプ基板とは別に選択する事ができるようになり、組み合わせの自由度が高まりました。現状は5Vの昇圧回路だけですが、3.3Vも作っておこうかと思います。余裕があれば9Vかそれ以上の電圧の昇圧モジュールも作るかもしれません。

 仮想グラウンドをアンプ基板上で作る必要の無いようにレールスプリッタを追加する事も視野に入れています。たぶん余った基板部分で実装できそうです。

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