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と、ベタな文句しか出て来ないジジイと成り果てて居るが、ディスプレイ輝度の自動調整システムのプロトタイプが動き出したので、ちょっとうれしい。

先日検討して注文した光センサ基板(正確にはPCF8591 AD/DA基板, "YL-40"。以下、「基板」などと書く)が、数日前に届いた。中国からだが、今回は意外に速く、1週間くらいで届いた(と思ったが、実際には注文から2週間近く掛かった。1週間というのは、発送されてからだった)。EMS(かどうかは不明だが、郵便扱い)だと速いことがあるのかも知れない。

例によって非常に簡素な梱包で、基板の入ったビニル袋が汚くて、以前の汚ねえピンジャックを思い出したが、中身の基板はピカピカだったので安心した。これなら全然問題ない。早速電源を繋いでみたら、ちゃんと電源ランプが点いたので更に安心した。

ただ、一つ謎がある。電源スイッチ(下記の暫定接続ケーブルと一緒に付けた)を切った状態でも電源ランプが薄く点くのである。おそらく、I2Cの信号線(DataとClock)の電圧がIC PCF8591経由で漏れている(一種の逆流)のだと思う。余り良くない気がするが、壊れることはなさそうだ。

それに気を良くして、暫定版の接続ケーブルを作って※PCのVGAコネクタに繋いだら、Linuxのi2cdetectコマンドで以下のように基板のアドレス(0x48)に表示が出て、I2Cデバイスとして認識できていることが分かった。

$ sudo i2cdetect -y 2
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- -- 
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
70: -- -- -- -- -- -- -- -- 

※当初は、容易に延長できることやケーブルの細さ・柔からさなどを考えて、電話用のモジュラーコードを使おうと思って居たのだが、システム構成を確定させ、ある程度「行ける」ことが分かってから そこら辺をちゃんとしようと考え、まずは手持ちの長い(約3m)バラ線4本を(切らずに)そのまま使った(切ったら端切れが出来てしまって、最後に無駄になるので)。

同様に、VGAコネクタ(これを用意するのには なかなかの苦労があった。 → 下の「おまけ1」を参照)に電源スイッチを組み込もうと思って、結構苦労して付けられるようにしたのだが、実際にはコネクタがPC背面の込み入ったところにあるためにスイッチが操作しにくいから あっさり却下して、基板側のコネクタに仮付けした。

次に、I2C経由で基板上のADCとDACを動かしてみたら、これもあっさりとできた。i2cget, i2cset, i2ctransferコマンドを使うことで、基板上のADC(光, 温度, ボリュームが繋がっている)の値が読め、DAC(LEDが繋がっている)にアナログ電圧の出力ができた。

中国製品は当たり外れが激しいというのが常識だが、今回は当たりだった。きっと、この基板は、どこかのちゃんとした人が設計したもの(メーカーの評価基板?)が回り回って手に入るようになったのだろう。で、ADCやDACとは言ってもしょぼい簡素なものなので*、部品を載せて半田付けするだけで調整なしで動くから、部品が壊れてなくて半田が付いている限り、ちゃんと動くのだろう。

*簡素とは言っても、これがあれば、サウンドカードではできなかった、直流電圧が入出力できるから、PCでできることが格段に増える、超優れものだ。

基板に書かれている"YL-40"という型番(写真左下)がポイントで、Amazonで検索した時に()その番号が見え、"PCF8591 YL-40"で検索したら、Raspberry Piなどで使っている人が多いことが分かり、その関係の資料や情報が結構あったので、これを買うことにした。

ちなみに、買ったのはAmazonでなく、残ったポイントを使うために楽天にした。Amazonより高くて約700円だったが、ポイント利用で150円くらいになった。PCF8591が載っていて、外観が希望のものと同じで、一応 基板に"YL-40"が見えるものを選んだ。ただ、それには何の保証もなく、一種の賭けではあった。

余談ではあるが、明らかに勝算がなく、失敗した時の損失なども検討せずに 大言壮語してむやみに賭けをする大馬鹿者が居るが、言語道断だ。今回は150円だったから安心して賭けられたw

なお、基板には説明書も回路図も何も付いていないので、上のような情報がないと使うことはできないだろう。謎の多い基板だが、情報が多い点で当たりだった。ただ、これを何も知らない一般の方が買って どうにかできるものとは思えず、Raspberry Piなどで使った経験者が書いたものを参考にして使っているのだろうが、最初の方はどうしたのかなど、興味深い謎は多いw

それから、基板から取得した明るさの値からS170に設定する輝度を求めるための関係を調べるため、基板の光センサ(CdSセル)の特性を調べた。CdSセルの型番はもちろん分からず、データシートを参照できないためだ。基板はビニル袋に入れてS170の脚の上に設置した。ここだと机に向かった時に見えないのと、ディスプレイの熱が当たりにくいので良い。また、基板を垂直に近くして埃が溜まりにくくした。また、電源ランプが明る過ぎるので、テープを貼って隠した。

手元に光量(「照度」などいろいろあるが、正しい呼び方は不明)の分かる・設定できるライトなどないので、日光(カーテンも併用w)や部屋の照明(明るさが調整できる)を使い、基板から取得した明るさの値と、輝度が自動調整されるメインディスプレイ CX241のOSDに出る輝度と、それに合うサブディスプレイ S170の輝度を記録して、それらの関係を調べた。

足掛け2日くらい測って、関係が大体分かった。基板の明るさ値とS170の輝度(正確にはCX241の自動調整輝度に合う輝度)は2次曲線とか指数関数のような感じ(グラフの青線)だった。※ のだが、使ったLibreOffice Calcのそれらの近似では合わないので、とりあえず、イメージに近くなる3次の近似を使った。ただし、誤差や ばらつきの影響で、測定したデータを全部使うとまともな近似にならないので、「良さそうな」もの(イメージした曲線に乗っているもの)だけを選んで、その近似式を「作った」(近似式の実体は、グラフ上部の式か下記のコマンドの"be="以降を参照のこと)。

「なんだかなあ」だが、ちゃんとした使い方をすればできるのかも知れないし、自分で指数関数なりの近似式を求めればいいのだが、指数関数だと kAbx+C + D のように、底(A)や係数など(b, C, k, D)求めるべき項がいくつもあるし、そもそも底は何が適当なのか(e? 10? その他??)分からなかったのでパスしたw

※当初は、基板の明るさの値とS170の輝度の関係は単純な式(例: 直線)にはならないと思ったので、いくつかの測定値を用いて、LUT(変換テーブル)と線形補間にしようとしていた。が、線形補間が面倒なので、できれば単純な式にしたかった。それで測定を重ねてグラフを眺めたら、上のように指数関数的なことが分かった。

なお、CX241のOSDで表示される画面輝度(グラフの赤線)は遅延やバラつきがあるのか、今ひとつ基板の明るさ値との相関が悪かった。特に、基板の明るさ45-55辺りに対応する輝度に変化がないように思ったが、今見るとS170も同様の形状なので、基板の光センサ(CdS)の特性なのかも知れない。CdSについて調べた時に、前歴依存性というのが出て来たが、それだろうか? それとも、単にCX241の輝度調整特性(この辺りだけ、明るさへの追従が鈍い?)の問題だろうか?

試行錯誤の末にできたのが、この渾身の(怒涛かつ笑える)コマンドだ。たった(?)1行で、S170の輝度を、30秒ごとに、YL-40基板から取得した周囲の明るさに合わせて、CX241に合う明るさに自動調整する。

sudo sh -c 'proc_int=30; i2c_ch=2; yl40_addr=0x48; s170_hid=0; s170_FB=0x21; usbmc_cmd=~xxxxx/misc/usbmonctl/usbmonctl; sleep_t=0.2; while true do; date; d0=`i2ctransfer -y $i2c_ch w1@$yl40_addr 0 r1`; sleep $sleep_t; d=`i2ctransfer -y $i2c_ch w1@$yl40_addr 0 r1| sed -n "s/^0x//p" | tr a-f A-F`; echo "D0=$d" > /dev/null; di=`echo "ibase=16; $d"| bc`; echo "di=$di" > /dev/null; d2=`expr 255 - $di`; echo "L=$d2"; b_s170_e=`echo "be=0.0001972222 * $d2^3 - 0.009486435 * $d2^2 + 0.1930219 * $d2 + 13.56602; scale=0; bf10= (be*10)%10; if (bf10 >= 5) {bf= 0.5} else {bf= 0}; scale=3; be2= be - bf10/10; be2= be2 + bf; scale=1; be2/1.0" | bc -l`; b_s170=`$usbmc_cmd -g "F,$s170_FB" /dev/usb/hiddev$s170_hid | sed -nr "s/^([0-9]+) .+/\1/p"`; echo "Cur. S170 B=$b_s170"; echo "EB_S170=$b_s170_e"; b_s170_e_set=`echo "scale=0; $b_s170_e * 2 / 1.0" | bc -l`; echo "New S170 B=$b_s170_e_set"; $usbmc_cmd -s "F,$s170_FB=$b_s170_e_set" /dev/usb/hiddev$s170_hid; t0=`i2ctransfer -y $i2c_ch w1@$yl40_addr 1 r1`; sleep $sleep_t; t=`i2ctransfer -y $i2c_ch w1@$yl40_addr 1 r1 | sed -n "s/^0x//p" | tr a-f A-F`; ti=`echo "ibase=16; $t"| bc`; t=`expr 255 - $ti`; echo "T=$t"; echo; sleep $proc_int; done' |& tee -a ~/tmp/yl-40-lt-2021-07-30-1.log

※「プロト」だというのを免罪符に、シェルスクリプトにすらしていないし、無駄な処理が多い。 → さすがに起動が面倒なのでスクリプトにした時に、無害だけど誤りも見付けた。 (← 修正した。: 8/1 11:14)

簡単に処理の内容・動作の説明を書く。

  1. 動作条件などを設定する。: proc_int=30; ..の箇所
  2. 以下を繰り返す。: while true ..の箇所
  3. 現在の日時を表示する。: date; の箇所
  4. ADCの光センサを読む。: d0=`i2ctransfer と d=`i2ctransfer .. di=`echo の箇所
    • 光センサのチャネル(AIN0)を読む。
    • i2ctransferコマンドを使い、読み出すチャネルを指定してから読む。
    • 変換時間の関係か、PCF8591のADCは前回変換した値が読み出されるため、少し(約0.2秒)間を開けて2回読んで現在の値を得る。
  5. 取得した値から明るさを求める。: d2=`expr 255 ..の箇所
    • 値は反転している(明るいほど小さい)ので、最大値(255)から引いて反転させる。
  6. 明るさの値を表示する。: echo "L=$d2"; の箇所
  7. 明るさから近似式でS170に設定する輝度を求める。: b_s170_e=`echo .. be2= be2 + ..の箇所
    • 設定する輝度は0.5単位なので丸める。
  8. 参考のため、S170の現在の輝度を取得する。: b_s170=`$usbmc_cmd ..の箇所
    • usbmonctlコマンドを使う。
  9. 現在の輝度を表示する。: echo "Cur. S170 B= ..の箇所
  10. 上で求めたS170に設定する輝度を表示する。: echo "EB_S170= ..の箇所
  11. MCCS(DDC/CI)でS170に設定する輝度の値に変換する。: b_s170_e_set=`echo "scale= ..の箇所
    • MCCSでの値は上の値を2倍した整数。
    • MCCSとは書いたが、実際にはS170(M170もCX241も)は準拠していなくて、Featureの番号が全然違う。
  12. S170に設定する輝度(変換後)を表示する。: echo "New S170 B= ..の箇所
  13. S170に輝度を設定する。: $usbmc_cmd -s ..の箇所
    • usbmonctlコマンドを使う。
    • S170の輝度はFeature 0x21で取得・設定可能。
      • また、バックライトの輝度(推定)はFeature 0xceで取得可能。
      • それらはM170では異なるし、CX241では不可。
  14. ついでにADCの温度センサを読む。: t0=`i2ctransfer -y .. ti=`echo "ibase=16 ..の箇所
    • 光センサと同様に、温度センサのチャネル(AIN1)を2回読み、値を反転させる。
  15. 温度センサの値を表示する。: echo "T=$t"; の箇所
  16. 約30秒待つ。: sleep $proc_int の箇所
  17. 4から繰り返す。: done の箇所

実行すると、以下のように、基板から取得した明るさ("L=")、現在のS170の輝度("Cur. S170 B=")、明るさから計算したS170に設定する輝度("New S170 B")を表示する。なお、"EB_S170="はS170のOSDで表示・設定する輝度(上の測定や近似式を求める時に使った値)、"T="は基板に載ったサーミスタからの値(温度に依存する: ついでに出しているだけで、輝度設定には無関係 → この値と室温の関係は「おまけ4」を参照)である。

Fri Jul 30 21:00:12 JST 2021
L=33
Cur. S170 B=32
EB_S170=16.5
New S170 B=33
T=48

これを昨日の午後から試していた。周囲が明るい場合にS170が少し明る目だったので使うデータを調整して近似式を改良したあとは、夕方近くも朝も概ね問題なく調整できて居たので、あとは(本当の)昼間も大丈夫なら、予想より楽に動いてしまったことになる。

ちなみに、普通に使っていて設定されたS170の輝度の範囲は15-23%程度で、カーテンを開けて明るくすると40%くらいになった。また、CX241が自動設定する輝度には下限があるようで、夜 照明を消しても15%程度だった。

まあ、それから「ちゃんと」作る訳で、そうすると途端に面倒なことがいろいろ出て来るので、いつものように誰かに「あとは頼んだ」と言いたいところだw

参考資料

主に以下が役に立った。

 

おまけ1: VGAコネクタの5Vピンを「何とか」した話

以前も書いたように、EIZOのディスプレイに添付のVGAケーブルには5Vのピン(ピン9)がないので、この用途には使えないことが分かった。が、VGAケーブルもコネクタも安くない。大体500円くらいする。中古屋も見たが、新品はやっぱりそのくらいだったし、ジャンク品ですら300円くらいだったので馬鹿らしくなった。テキトーな中古VGAケーブルなんて高くても100円くらいで買えると思ったが、今は世知辛いのか・・・

何とかならないものかとコネクタを眺めていたら、180°回転させればピン9が「できる」気がした。調べたら、180°回転させた状態でも、GNDやI2Cに使うピンも大丈夫そうだった。

早速工作した。それまでに、何とかしてピン9を追加できないかと思い、すごく苦労してコネクタをモールドから取り出して居たので、そのコネクタをシェルから外し、D形状の上部左右の角を削り、180°回転させてもシェルに入るようにした。更に、回転させたために中段の左端のピン(元のピン6)が余るので切った。どうにかできたものをPCに挿したら、見事に5Vが出た。

回転させたことで嵌ったのは、基板へのコードを繋ぐ時に中段のピンの番号を1つずらしていたために、最初は電源が出なかったことだ。上述の切ったピンに相当する「幻のピン6」を考慮していなかったためである。

それから少し綺麗にして、とりあえず完成となった。

なお、本文に書いたように、コネクタに電源スイッチを内蔵させたくて、モールドの一部を切ってスイッチを嵌め込めるようにもしたが、使いにくいので却下した。まあ、いくら苦労したって、「駄目なものは駄目」と捨てる勇気は重要だ。

おまけ2: モジュラージャックを「何とか」した話

当初は電話線でVGAコネクタと基板を繋ぐことを考えていたので、モジュラージャック2個が必要だった。これは100円ショップで延長アダプタを買えば安いが、暇に飽かせて何とかした。

手持ちに電話用の3分岐のアダプタがあったので、それを「イッコニ化」wした(2個のジャックに分割した)。3分岐のために、丁度、2個のジャックからの線が使えるので良かった。ケースを切断し、少し綺麗にしVGAコネクタに接着できるようにして完成となった。

これはまだ却下ではない。最終的に電話線で繋ぐ場合には生きる。が、何となく、そこまでする必要はなく、もっとテキトーに(例: 今のバラ線を少し綺麗にする。USBケーブルの線だけ使う。VGA側のジャックはなし)繋いでも充分な気がしている。

おまけ3: M170の光センサ基板を単体で動かした話

寿命になったサブディスプレイ M170は、光センサ辺りが壊れたと思って居たが、実際には生きていた。ちょっと試してみたら、明るさに従った電圧が出るのを確認した。

接続コード(FFC)は6芯だが、2本ずつGND、電源、出力になっていた。電源は何Vか分からなかったが、基板にツェナーダイオードが載っていたので、多少高くても壊れないだろうと思って5Vを入れたら、ちゃんと動いた。: テスターで測ったら、明るさに比例した電圧が出て、光センサ(フォトダイオード)を塞いだ場合はほぼ0Vが、ライトで照らすとほぼ5Vが出た。

あの回路はフォトダイオードがLDOの電圧調整らしきピンに繋がっていて何とも謎なのだが、そういう使い方があるのか、実際にはLDOでない(I-V変換や温度補償素子?)のか。

光センサ基板が届く前は これを使おうと思って居たが、基板のセンサ(CdSセル)が結構使えそうだし、こちらだと温度特性が不明だしシステムのサイズが大きくなってしまうので、ひとまずは保留とした。

 

おまけ4: YL-40基板の温度センサ(サーミスタ)を試した。

輝度調整コマンド(その後、スクリプトにした)で ついでに表示していた温度センサ(サーミスタ)の値と その時の室温をグラフにしてみたら、測っている時からそんな気がしていたが、今ひとつ相関が悪い。

YL-40の温度センサの値と室温

何となくリニアには見えるが、ばらつきが多い。ディスプレイの近くなので、その熱の影響があるのかも知れない。あと、サーミスタは電源ランプ(LED)のすぐ隣なので(ランプはCdSにも近いし、この配置は ひどい)、LEDの熱に影響されているのかも知れない。

まあ、これには期待して居なかったし、もう少し様子を見たり試してみたい。 (8/1 11:03)

 

PS. 気付いたら、前回の投稿から結構日が経っていた。何をしていたか記憶がないことはないが(とは言え、すぐには思い出せない)、意外に空いた。そうやってブログは廃れて行くのかも知れない・・・

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数日前に、サブディスプレイEIZO M170の光センサ基板を外に出して本体の熱の影響を排除すれば正常に輝度調整ができるか試したら、なぜかうまく行かなかった。センサが外でも中でも、同じように電源onからしばらくは画面が暗かった。更に、基板をドライヤーで温めても光を当てても受光部を塞いで暗くしても、画面の明るさは変わらなかった。ということは、光センサ関連が壊れて働いていないのだと考えた。

なお、M170のOSDに出る輝度(自動調整時は調整された値が表示される)を見ていたら、昼間は輝度が少し上がっていたのでセンサが動いていると思って居たのだが、単に本体の熱でセンサやアンプの出力が少し大きくなったのを明るくなったとみなして輝度が上がっていたのではないか。

そして、それに気付くまでは(結構前から?)、光センサが働いていないにも関わらず、画面が明るくなってからは問題なく使えていた(輝度がちゃんと自動調整されているように思い込んで居た)ので、結局、自動輝度調整機能はなくてもいいんじゃまいかと疑い出した。

それを確かめるため、(画面が駄目になっているうえに光センサが動かないM170を使い続ける必要は全くないので、)サブディスプレイを予備のS170(自動輝度調整なし)に換えて試してみた。※ すると、予想どおりというか残念ながら、ほとんど問題なかった。輝度が固定なので、メインディスプレイに合わせた辺り以外では明るさに差が出るが、ほとんど気にならないレベルだった。それで、光センサが壊れたM170でも問題なく使えていたようだ。

※換えたあと、輝度以外に色の違いも気になった。慣れていたのかM170では気にならなかったのだが、メインディスプレイとの色の違いが気になったので、少し調整してみた。が、(当然ながら)完全には合わず、合う色もあれば合わない色もあった。全体的には少し青っぽい(その割には赤っぽくもある)感じで、もう少し調整しても良さそうだ。

昨日は、数時間ごとに、S170の画面の明るさがメインディスプレイ(CX241)に合うように調整して輝度を記録した。メインディスプレイは自動調整でその時の輝度が出るので、それも記録した。その結果、輝度の変化は それほど大きくなく、最大(78cd/m2)と最小(50cd/m2)の比は約1.6倍だった。また、S170とCX241の輝度の比(それぞれの単位は異なるが、ひとまず、単なる数として比を計算した)も大きく変わらず、3.1-3.3くらい(明るい時は比が小さくなる)だった。なお、僕はかなり暗目に(ほぼ下限で)使っているようで、夜、照明を消してもCX241の輝度は最小値(50cd/m2)のまま変わらなかった。

使っている輝度のレンジが狭いうえに、周囲の明るさが変わってもCX241とS170の輝度の違いは大きく変わらないので、M170が調光できていなくても違和感がなかったのだろう。

今日は、S170を昨日調べた輝度の最大値と最小値の中間(20%)に固定して試しているが、今のところ、明るさの違いはあるが気にならない

ということは、作ろうとしていたディスプレイの輝度の自動調整システムは(僕には)なくても問題ないということだ。

なんということだw

まあ、光センサ基板は注文したし(安かったし)、その基板は他のセンサにもいろいろ使えそうだから、届いたら、(なるべく手間を掛けず・追加コストを抑えて)簡易なシステムを作ってみようとは思うが、ちょっと拍子抜けした。でも、作る前に分かって良かったよ。

それから、S170にはスピーカーがなくてコンパクトなので、机がすっきりしたのは良かった。以前からM170の両脇のスピーカーが邪魔で2、(ブチ切りたいくらい)なんとかしたかったのだ^^

 

PS. その後、M170の輝度調整機能の異常の原因について調べて、ちょっとしたことが分かった。 (7/22 9:40)

S170を含む、一部のEIZOの液晶ディスプレイにはバックライトの輝度を測るセンサーが付いていて(パネルの裏に穴が開いている: 参照)、電源on直後の暗さなどを補正する。一方、M170にも穴はあるもののセンサーは付いていないようなので(S170と違ってカタログに記載がないし、穴の上に基板の切れ目があるので、測光しているとは思えない)、想像だが、本体の温度(周囲光センサーを使って推測している?)で補正しているのではないか。

バックライトの輝度センサーの存在を知った時は、M170にS170のパネルを付けた場合、穴とセンサーの位置を合わせればうまく動くのではと期待したが、上記のようにセンサーはないようなので、無理だと分かった。

(7/28 12:09) その後、M170から部品を取ろうと分解したら、バックライトの輝度センサーが見付かった。上の時は写真で調べたのだが、パネル背面の穴の位置を誤解していた。なお、周囲の明るさセンサー基板を単体で動かしたら、正常に動作した。

だから、いつからか、それらのセンサー・回路が壊れて、電源on直後の暗さ(その他に周囲の明るさへの追従も)が補正できなくなったのだろう。良く考えるとS170のパネルに交換してからおかしくなった気がするので、その時にセンサー・回路が壊れたか、内部設定がおかしくなったのではないだろうか。後者についてはOSDのメニューでリセットしても直らなかったので、工場出荷状態に戻す手順があればいいが、分からない。

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老化するのは身体だけでなく、PCと その周りも確実に劣化している。少し前に、サブディスプレイ(EIZO M170)の画面(液晶パネル)が見にくくなっているのに気付いた。原因は分からないが、結構前から画面に数本の横筋が出来ていたのが膨らんで虹色のモザイクのように見え(て、なんか モヤモヤwす)るようになった。

メインディスプレイでないから致命的ではないのだが、カレンダーやメールなどいろいろ出して良く見るので、気にはなる。そこで、今と同じスクエア型※で安いものがあれば買おうと思って調べたら、安いどころか、ほとんど売っていないことが分かった。しかも、売っているものは機能的に最低レベルで、僕が必要とする機能、具体的には周囲の明るさに応じて輝度を自動調整する機能、がない。近頃は画質は「大体ちゃんと」見えれば良い(今は「音がすべて」なので^^)が、朝や夜などに眩しいのは困るし、いちいち手で調整したくないのだ。

※全然好きじゃないけど横長でもいいが、置き場所がないので縦に置くとなると、メインと同じ24型でないと今表示しているウインドウが(横幅(= 本来の縦)に)収まらず、それではちょっと大き過ぎるので駄目だし高そうだ。

妹がPCから退却する時にもらって(正確には、元々僕のものをあげたので「回収」して)死蔵していた同S170は ちゃんと使えるし、M170よりコンパクトでいいのだが、輝度の自動調整ができないのでどうしたものかと思った。そしてひらめいた:

M170とS170は、メーカーと画面サイズや主要スペックは同じか同様で発売時期が近いから、実は液晶パネルが同じで、移植できるのではないか?

大昔の「シルエイティー」に似たようなものだろうか? ちょっと違う?w

まず検索したのだが、中のパネルの型番は分からなかった。それで、試しにS170を開けてパネルの型番を調べた。すると、SamsungのLTM170E8-L02 (2004年)だった。その型番で検索したら、データシートが見付かった。

僕らしく、ケースを開ける時にちょっと失敗してしまった。ケースを上下(前後)に割る(開く)溝のすぐ先にフラットケーブル(FFC)があり、たまたまそこに割るためのマイナスドライバーを挿してしまい、FFCの大半が切れてしまった・・・ 思わぬトラップだったw 仕方ないので、FFCはあとで直すことにした。

もちろん、ケースを割る溝周辺は傷だらけになったし、ケースを閉じている爪も何個か折れたが、まあ、古いから問題ない。

それに、ネジ止めしているのに なぜわざわざ爪でも止めるのか、全く気が知れない。余計なお世話だと思う。

次に、M170のパネルの型番も同様に調べたら、同LTM170E8-L03 (2005年)だったので、俄然希望が湧いた。末尾の子番号が1しか違わないのだ。

これのデータシートも見付かったので比較したら、M170のパネルは概ねS170のの上位互換と思われた。違っていたのは以下だった。

  • コントラスト比
  • 応答速度
  • 明るさ
  • 厚さ
  • 液晶
    • 消費電流
    • コネクタの型番 (形状は同じ。実際に挿さった)
    • コネクタのピン(テスト用ピンの有無が違う)
  • バックライト
    • 消費電流
    • 周波数

一覧にすると随分違うように見えるが、互換性があるように思った。

が、そこに素人には分からない落とし穴(後述)があったようだ・・・

あと、データシートを見るまで甘く見ていたのだが、バックライトの電圧は1000Vにも達するので、電流は10mA未満と小さいとはいえ、なかなか怖いものがある。

であるから、居ないとは思うが、気軽に「試してみよう」とは思わないで欲しい。

それで、早速交換してみた。仮付けして試したら、うまい具合に電源が入り、表示も綺麗だった

綺麗なのはパネルが劣化していないせいだと思ったが、甘かった(後述)。

それで、ちゃんとケースに入れて※机に設置したら問題が発覚した。画面が明る過ぎるのだ。パネルが違うために輝度の自動調整がうまく行っていないのかと思って、リセットしたり手で輝度を下げてみたが、0%に設定しても明るかった。

※この時、内蔵スピーカーは使わず、小さいけど雑音が出て余計なので、線を接続しなかった。

どうやら、バックライトの特性に互換性がないようだ。この辺りはデータシートには詳しく書いてなかった気がするが、バックライトを指定された輝度にするための駆動の仕方はメーカーごとのノウハウなのかも知れない。

全然分かっていないのだが、バックライト(CCFL)の明るさは電流を変えるのか(可能なのだろうか?)、駆動周波数を変えるのか、デューティ比を変えるのだろうか。いずれにしても入力と輝度はリニアではなさそうで、(秘蔵の)入力と明るさの変換テーブルがあるのではないかと思う。

がっかりして、M170のパネルを元に戻した

元に戻したら明るさは概ね ちゃんとしたのだが、なぜか電源on後しばらくは暗くなってしまった。分解して光センサなどがおかしくなったのか、劣化して元々そうだったのに気付かなかったのか、設定をリセットして微調整が狂ったのか、原因は分からない。まあ、元々寿命が近いので仕方ない。

ちょっと気になるのは、M170の光センサ基板の裏に 取って付けたようなベージュの板(写真上部)があり、触るとボロボロになるほど劣化していたので、組み直す時にテープで貼ったことだ(写真上部)。その板が関係しているのかも知れない。例えば、使っている光センサの低温時の感度が悪いので、その板で制御部の熱を伝えて温めるようにしているとか。 (7/12 8:33)

→ 昼の明るい時でも、(しばらく電源を切っていたあと)本体が冷えている時に電源をonした後は暗く(ただし、on直後は一瞬明るい)、30分以上経って温まって来ると明るくなるので、やはり、光センサの温度特性のようだ。通常動作時にセンサは本体の熱で温められているので、その状態での明るさ出力を前提に画面輝度を設定しているのではないか?

それで、光センサの後部辺りから本体に掛けて紙の覆いを付けて、温まりやすくしてみた。 (7/12 15:13)

→ 紙の覆いの効果が良く分からなかったので、中に、放熱カバーからセンサ基板に掛けてアルミ箔の伝熱板を付けた。なお、基板の絶縁のために、元のベージュの板は残し、その上にアルミ箔を被せた。それでも大きな改善は感じられない。

センサ基板を見たところ、光センサとしてフォトダイオードが載っており、その出力を増幅するであろうトランジスタも載っていた。想像だが、トランジスタの温度特性の影響で、電源on直後の冷たい時の感度が悪く、「暗い」とみなして画面の輝度を下げているのではないだろうか。 (7/14 12:12)

→ その後調べたら、上記のトランジスタと思って居たのはLDO(電源レギュレータ)だった。更に、フォトダイオードは温度変化による電流変化が大きいようなので、この問題の原因はフォトダイオードの温度特性と推測する。本体が冷えている時(フォトダイオードが通常より暗い出力になる)に画面輝度を設定すると、温まった時に明るくなり過ぎ、逆に、温まっている時に輝度を設定すると、冷えている時に暗くなり過ぎるのだろう。 (7/18 17:30)

→ 上の推測を確かめるため、光センサ基板を本体の外に出してみたのだが、予想に反して動作は改善しなかった。: 本体が温まっている時(センサ基板は室温)に輝度を調整し、電源をoffにし、本体が冷えてから電源をonしたら、センサ基板は室温のはずなのに画面は暗かった。更に、センサ基板をドライヤーで温めても画面は明るくならず、センサをライトで照らしても駄目だった。

つまり、フォトダイオードのあとにアンプがあるとすれば、その温度特性が悪く、あるいは、フォトダイオードの温度補償をする素子があるのなら、それがうまく働いておらず、そうでないなら、フォトダイオード自体が かなり温まらないと正しい照度を出力しないのだと考えられる。経年劣化で特性が変わったのか性能が落ちたのかも知れない。 (7/19 15:45)

 

今後は以下のように進めることにした。

  1. M170が駄目になる・僕が耐えられなくなるまで使い、
  2. その前後に、PCで周囲の明るさを取得してディスプレイの明るさを調整する仕組み(ハード+ソフト)を作り、
  3. サブディスプレイをS170に交換して、上の仕組みで明るさを自動調整する。

それで、周囲の明るさを取得する方法を検討し、手持ちの物でなんとかしようとしたが※無理そうなので、光センサを買うつもりだ。ほとんどのセンサはI2Cというインタフェースなので、それをUSBに変換するアダプタも要る。

※調べたら、LEDでも光を検出できるとのことで、試したら確かに光を近付けると発電することが確認できた。* それで、PCのサウンドインタフェースを使って明るさを音として取り込む方法を試した。確かに、LEDを手で覆ったりライトを当てると振幅が変わったが、感度が悪いうえにリニアでないので、この用途に使うには無理があった。指定した明るさでのon/offに使う程度なら可能かも知れない。

*ここで 先日バラした、光る耳かきの本体が役に立ったw

ちなみに、黄色のLED(小さいもの)が一番発電能力が高かった(それでも、テスターで数十mVと弱い)。白、緑、赤は全然電圧が出なかった。

また、ディスプレイの明るさの設定は、USB経由でDDC(実際にはMCCS)という仕組みで行う予定だ。※ もしS170がDDCで設定出来ない場合は、仕方ないのでxrandrで設定するつもりだ(xrandrはバックライトの明るさを調整する訳ではないので、画質・技術的には今ひとつになりそうだが、できないものは仕方ない)。

※サブディスプレイのM170(S170も同様と期待している)は まあまあDDC, MCCSに対応していて、なんとか明るさを変更できるが、メインディスプレイのCX241は全然対応していない。意味不明の値しか返ってこない。もし対応していて、画面や周囲の明るさが取得できれば光センサが不要だったのに、残念だ。

なかなか面倒だしお金も掛かるので、なるべくM170が長生きすることを願っている。

 

なお、S170の切れたFFCをどうにか直して、S170はちゃんと動いた。すべての制御ボタンが動作した。

最初は新しいFFCを買おうと思ったが、丁度いいものがないうえに高いので、補修(切れた部分の手前を端子にする)することにした。検索結果を参考に、紙ヤスリで被覆を削って切れ目で切った。端子の裏の青いタブはプリットで接着した。今回は瞬間接着剤は効かず、プリットが効いた。

 

PS. 今回いろいろ調べたり試して、次にディスプレイを買うとしたら、もうEIZOは ない気がした。というのは、上にも書いたように、今は画質は特段気にしていないうえに、パネルはSamsungだったし(当時も分かっていた気はする)、ケースの作りは丈夫※ではあるけど開ける時に落とし穴があるなどメンテナンス性が悪いし、DDC・MCCSに準拠していないし、5年保証が売りのはずなのに、CX241の前に使っていたもの(SX2462W)は保証期間内にパネルが故障したら在庫がなくてCX241に交換になってしまったことがある。

※作りの丈夫さは今は怪しそうだ。というのは、CX241は分からないが、前のものは液晶パネルとケースに隙間(2-3mmくらいと記憶している)があったからだ。それに気付いた時は 結構がっかりした。なお、CX241はプロ用だけあって、隙間はない(それで当然だが・・・)。

パネルの在庫の問題は他の方も書かれているので、確信犯のように思った。僕は無料で交換してもらったが、気に入って買った機種が変わってしまった(そのため、本体の色も合わなくなってしまった)し、そもそも、家電などは製造終了後例えば8年は部品を確保することになっているのに、それにすら全然達していないのは いかがなものかと思う。一般人はまだいいが、プロは困るだろうに・・・

ただ、明るさの自動調整みたいな ちょっとした機能が他はないとかだと、やっぱりEIZOにならざるを得ない。でも、今後、「ディスプレイの輝度自動調整システム」を作れば何でもOKだw

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ようやく体力と気力が回復して来たので、先日、その前に行った眼科で生じた不安を解消・緩和すべく、「遠い眼科」に行った。天気予報は曇りで、それほど暑くならないようなので、歩くことにした。予報は外れて最初から小雨だったが、気温は低かったので行けそうだった。ただ、雨の湿気のせいか蒸し暑かった。先日届いたオーバーグラスを掛けて行った。途中で何度も休んで水分を補給しながら随分歩き、思って居たよりは楽に着いた。とはいえ、さすがに汗びっしょりになった。

前回同様、受付は丁寧で良かった。検査も丁寧で良かった。遠く(普通の視力)だけでなく、近くの視力も測ってくれた。当然ながら、ここでは検査結果(視力)を教えてくれた。そして、僕は運転時は強目の眼鏡を掛けているのだが、通常掛けている眼鏡でも充分に視力が出ている(両方1.2)ので、運転時も同じもので大丈夫というアドバイスもしてくれた。不思議なことだが、運転用の眼鏡を作った時より視力が上がったのかも知れない。確かにそういう実感はある。ただ、怖いので、やっぱり運転用の眼鏡は使うと思う。

診察室の前で待っている時、外で医師の説明が聞こえるのは いかがなものかと思うが(それほど年配でない医師なのに、そういうことには無頓着なのだろうか?)、丁寧で良かった。

診てもらったら、白内障とは全く言われなかった。ただ、どちらが見にくいか聞かれたので、「右」と言ったら、右を散瞳し、眼底写真(両方)を撮ることになった。症状の伝え方(左右の見え方が違う、見にくいことがある、外がやけに眩しい)が今ひとつだったのだろう。それで、撮影のあとで「霞む感じもする」と言ったが、余り関係なさそうだった。

書いたあとで、左右の見え方が違う・右が見えにくい原因を考えた。そして、症状が起こるのはPCのディスプレイを見ている時だけであることに気付いた。そして、その時は日光が左手の窓から入るので、光の左右の目への当たり方(入射角)がアンバランスなせいかと思い掛けたのだが、起きた直後の外が真っ暗な時でも起こるから、それは関係ないようだ。

ただ、屋外では症状は起こらない(気付かない)ので、まだ日常生活には問題がないことは分かった。あと、印刷物を見る時も気にならないので、PCのディスプレイはコントラストや精細度が高いから気付きやすいのかも知れない。

あるいは、そもそも右の水晶体の濁り方が大きい(白内障が進行している)のかも知れない。

ただ、2回目は別の診方をしたようで、「水晶体が曇っている」と言われた。「透明なガラスの瓶の底が曇っているような状態」のような例えをしたり、診ている時に撮った写真を見せてくれたので、僕も確認できた。残念ながら、見にくいのは右と言ったせいか、左の曇りは診てくれなかったが、前回の眼科と同じ結果なので、左も同じだろう。それから、眼底は問題なかった。こちらも写真を見せてくれた(さすがに、こっちは見ても良く分からなかった)。

不思議と、医師は「白内障」とは言わず、「曇っている」と言った。想像だが、「白内障」と言うと大事に思って不安にさせるのを防ぐつもりなのではないか。そして、前回のように、また何かあったら来るということになった。

残念ながら、「ごく初期」ではないらしく、進行を遅らせる薬は適用にならなかった。それから、日常生活の注意もなかった。医師は自然なことと考えているためだろうか。まあ、食事の改善は難しいが、日差しの強い時はオーバーグラスを掛けようと思う。

良く考えると、眼鏡にはコーティングがしてあるので、充分に紫外線がカットできるはずだが(調べると、そうでもないようだ)、隙間からの侵入を防ぐ意味はあるだろう。それから、車では(日光は眩しいけど)対処は不要だ(と考えている)。車のガラスだけでも随分減るのと、ガラスにUVカット処理がしてあるためだ。(→ 参照)

すごくテキトーなことを言えば、紫外線は結構弱いので、プラとかガラスを通すだけで結構弱まる(と個人的には考えている)。なので、オーバーグラスも単なるプラだけだったりするかも知れない(もちろん証拠はない)。

散瞳が片方だけだったし それほど疲れて居なかったので、帰りも歩くことにした。やっぱり休みながら、スーパーに寄って昼食したり、前回書いた100円ショップに寄ったりして帰って来た。途中の昔ながらの「文化住宅」みたいな住宅地の路地で のんびろくつろいでいる、家族と思われる白猫の集団を見て、すかさず(驚かせて逃げられないように注意しつつ)撮影した。こんなに多くの白猫には なかなかお目に掛かれない。

眼科からの帰りに見た白猫の集団(家族?)

そんな訳で、全部で(往復)6時間くらい掛かった。なぜか、帰りのほうが涼しく感じた。雨が止んで湿気が少なくなったせいか。

 

結局、白内障が確定したので、(じたばたすることもできないので、)当面は近くの眼科の指示どおり定期的に通って状況をチェックし、視力が落ちて来て手術が近くなったら、今回の遠いところに移りたい。

今回の眼科も今ひとつコミュニケーションが難しく※、終わってから微妙な感覚(「嫌」とまでは行かない、落ち着かないとか引っ掛かるような感じ)があったのでベストとは言えないが、少なくとも、近くのところより説明・ケアが100倍くらい良くて、(確かに同じ診断だけど)不安がなくなったのがいい。ただ、手術の直前に医院を移るのにはリスクがあるし、遠いと行くこと自体が大変で緊急時などに不便なので、そのまま近くでやってもらうかも知れない。いつになるか分からないが、様子を見たい。

※前回なおきさんがコメントして下さったように、最初から「他で白内障と言われた」と言ったほうが良かったのかも知れないが、医師はプライドが高い場合があって気分を害されても嫌なので、それらしい症状を並べたが、やっぱり間接的だった。

 

以下は余談的な話である。

オーバーグラスの感想

届いた直後に室内で試したら、なんかちょっと曇って見えて、駄目なものだったかと思った※が、良く見たら本当に曇っていて、拭いたらはっきり見えるようになった。製造時に付いた不純物的な汚れだろうか。外でも大きな問題はなかったが、顔の汗を拭く時に2本外さないといけないのが面倒だし、片方を落としそうだ。

パッケージが、透明なプラの容器にテプラみたいなので名前が貼ってあるだけってのが第一印象を悪くしていた。あと、収納袋の一部が中古みたいにちょっと擦れた感じだったこともあった。まあ、本体は綺麗だったので、良しとした。

不安に思った原因はもう一個あった。楽天で買ったのだが、商品ページにメーカー名がなかったことだ。型番や付属の袋の名前が合っていたから注文したが、届くまで型番が同じ偽物ではないかと心配していた・・・

あと、眼鏡のフレームの両端がオーバーグラスのレンズ部の外側に当たって擦れて傷ができるのは仕方ない。傷はいいけど、歩いていると擦れる音が聞こえてちょっと気になるので、そこに透明なテープでも貼ろうと思ったが、湿気などで剥がれると思って止めた。

それから、本質でないが、そのメーカーは鯖江の会社をうたっているけど、製品は台湾製だったので、もやっとした。もちろん、ちゃんと使えれば問題ない(し、今は日本製だから いいとも限らない・・・)。

買う時はいろいろ迷ったが、透明なものにして良かった。フレームに色の付いたものだと、目立って落ち着かない気がする。

眼科の印象

前回同様良かったのだが、わずかに気になったことがある。僕の検査担当の人は入ったばかりなのか、他の検査の人たちの「輪」に入れない雰囲気があって(例: 他の人たちの雑談に加わって居なかった)、ちょっと可哀想になった。まあ、どこにでもあることだし、そんなことを気にしても仕方ないのは分かっているし、どうしようもない。

なぜか、上に書いた診察の雰囲気とかこういうこととか わずかなことが気になって、少しひきずってしまった。でも、近くの眼科は患者が多過ぎて雑談しているスタッフなんて居なかったから こういうことがあるのか不明だし、そこの医師には多大な不安と疲労を与えられたので、そこよりはずっといい。

書いたあとで気付いたが、血圧で通っている医院では こういう感じがほとんどないので、何かは判然とはしないが、そことの「差」なのだろう。まあ、完璧を求めても仕方ないので、良しとするしかない。

眼科まで行く手段について

両目が散瞳になる可能性があることを考えると車では行けず、また、バスなどはないので、当初はタクシーで行くことを考えたのだが、以前骨折した時に使った時の感想や、普段の道での乱暴な走り方を見ていると、どうにも嫌なイメージしかなく、できるだけ感じのいいところを探そうとGoogleマップで調べたら、近くの会社はどこも評価が3未満だったので、暗澹たる思いになった。それで、ちょっと遠いけど、迎車無料で料金も少し安いところを使おうと思って居た。そこも評価は似たようなものだが、とんでもなくひどいところ(評価が1台・・・)よりは ずっと良かった。

田舎で いろいろな場所が遠い割には、徒歩・自転車・自家用車・バスの他はタクシー以外の手段がないから、我が物顔に振る舞う運転手・会社が多いように思う。そういう連中は いつか淘汰されるのだろうが、いつになることやら・・・

あと、この市には、地域交通というデマンドバス・タクシーの類があるのだが、概ね、その仕組みのある地域から外には出ないとか、その仕組みを作った自治会に入っていないと使えない(しかも、まず自治会だかに電話して会員になる必要がある)という、「江戸時代ですか?」と言いたいシステムだったのでがっかりした。

確かに、仕組みを立ち上げるのには苦労したとは思うが、はなから部外者を拒絶して広範囲の人に役立つことを拒否しているシステムってのは果たして存在意義があるのかと思った。

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(「本当にこれで終わりだ。」の舌の根の乾かぬうちにw追加)

自作アンプBA3886の電源・ミュート通知ランプの光を見やすくするための導光を改良した。ストロー+マスキングテープだと光が弱いので、何とかしたかった。調べると、光はプラなどの透明な棒の中を通る(屈折率の関係で棒が曲がっていても通るらしいから、管より棒のほうが良さそう)とのことだったので、(今はコンビニでは左のページにあるような透明なプラのフォークは手に入らないので、)アクリル棒などを買って加工してみようと思った。

疲れでパワーがなくてしばらく店に行けなかったのだが、昨日、眼科(別途投稿予定)からの帰りに100円ショップに寄った。が、なぜか、そういう素材系のものがほとんどなくなって居て、アクリル棒なども全然なかった。使える可能性があったのは、光る耳かき(光の通る先端部を使おうと思った)とタオルハンガー(透明なポリカーボネート製)程度だった。別の店でも同様だったので、光る耳かきを買って来た。

余談: 店で見て居たら、光る耳かきは独り者には全く無用の長物であることに気付いた。自分の耳の中が光っても見えないではないかw それでスマフォで見られるものが売られているのだろう。ただ、それにしたって鏡みたいに左右逆(かどうか不明)など結構怖い気がするが・・・

とりあえず光らせてみたら、予想以上に強烈に明るくて驚いた。まるでライトセーバーのようだ。※ だからでもないが、なるべく非破壊的に分解しようと思った。意外にうまく行き、ほとんど時間が掛からずに、無傷で先端部(導光棒)を外せた

※本体まで煌々と光るので、先端の透明な棒の意味があるのかとか、これを使って耳かきをしたら目がおかしくならないか、ちょっと疑問だw ただ、パッケージの絵に偽りがないどころか謙遜しているのに、感心したw

試しにアンプのランプの上に付けてみたら結構明るかったので、導光棒底部のバリを取り、ブルタックでちゃんと付けてみた。明るくなると思って棒の先端のシリコンのカバーを外したが、明るさにムラが出るのでカバーを付けた。そのほうが明るさが均等かつソフトになっていい。それから、ミュート時の赤は やっぱりいい色だ。この色は妖しくて癖になるw

当初は、うまく使えるようなら、少し曲げて底部がLEDの真上に来るようにしたり、先端を切って丁度いい高さにしようと思って居たが、そのままでも、少し斜めに付いて居るけどLEDの光がちゃんと受けられ、上部全体が光って見やすいので、外れるとか何かにぶつかるとかの不都合がなければこのままにしておくことにした。結局、ほとんどポン付けで うまいこと行ってしまった。それから、光り方が、大昔に欲しかったヤマハ A-5などの羊羹的なランプに似ていていい。

これで、机で椅子に座った状態でも、少し身体を動かせば電源・ミュートの状態が分かるようになったし、遠くからでも状態が分かるようになった。

 

なお、残った本体はちゃんと光るのでスポット的に照らすライトに使えるが、そういう用途があるのか不明だ。更に、先にオーディオ用の光ファイバを付ければ奥まったところも照らせそうだが、そんな用途があるのかも不明だw

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新アンプBA3886が出来上がり※、撤収モードになった。最後に手こずったのはアッテネータの謎であった。

※理系的に正確に書けば、完了度は98%くらいだw

最終的なアンプの特性などを測った時に、クロストーク(チャネル・セパレーション: 左右チャネルの漏れ具合)が意外に悪くて気になった。原因を調べたら、なんと、測定用にスピーカー出力とサウンドカード(ADC)の間に入れたアッテネータだった(使わない場合は、クロストークはそれほど悪くなかった)。大層な名前だが単なる抵抗の組で、スピーカー出力の電圧を下げているだけなのだが、それを入れるとクロストークが数十dB悪化する。

それで、検索して調べてみると(→ 参照)、クロストークには容量性と誘導性のものがあるそうで、それらをなくそうと、アッテネータ両端のコードを短くしたり左右の抵抗の間隔を広げてみたが、全然効果がなかった。

それで、いつものように いろいろ推測しつつ試してみた。

まずは、サウンドカードのADCへの入力にミニプラグ・ジャックを使っているのが悪いのかと考えた。※

※検索して良く出て来たのだが、ミニプラグ・ジャックは左右のGNDが共通なのだが、そこに接触抵抗があるとクロストークが悪化するとのこと。(→ 参照1, 2, 3)

それで、サウンドカードの入力にピンジャックを追加して※ミニプラグを止めてみたら、かなり(約18dB, 約8倍: 改善量のグラフ: 黄緑→緑・紫)良くなって びっくりした。正直に書くと、ピンジャックにするまでは「実際にはそんなに関係ないよ」と思って居たが、全く間違いで、ミニプラグ・ジャックは本当に良くない。想像だが、良く書かれている接触抵抗以外に、細いプラグ(外径3.5mmなので、中は1mmくらい?)の中をLRの+が本当に「密」に通っているから、その部分で漏れるのではないだろうか? (容量性?)

※以前買ったが汚くて却下したピンジャックを加工して、昔使っていたサウンドカード(ESI MAYA44 XTe)を捨てる時に外しておいたパネルに貼った。アンプの特性測定用アダプタに使ったら特性は問題なかったので、こっちも頻繁に使わないから多少汚くてもいいと考えた。返金されたのに使うのはズルしているようで心苦しいが、こちらから「使えないから返金しろ」と言った訳ではないので、(本来の用途に使うのを諦めて)捨てる代わりに使ってみるのは、まあ許されるのではないか。

随分改善できたものの、「まだ甘い」とか「もう一声」の感じだったので更に試行錯誤したら、アッテネータの抵抗が大きいと漏れが大きくなることが分かった。それまでは、抵抗が大きいほうが電流が小さくなって電力を消費しないから、測定対象への影響が少ないと考えて、47kΩと10kΩ(ゲイン: 約1/5.7)にしていた(→ 回路図)。その10kΩの両端の電圧がADCに入るのだが、クロストーク測定の場合はADCに入力信号がない(とは言え、アンプは0Vを出している)うえに抵抗が大きくて(インピーダンスが高い)開放に近くなって、反対のチャネルからの漏れが入りやすくなると考えた。 (誘導性?) 実際、抵抗が大きい場合は雑音が入りやすいので、ADCの入力が開放に近い状態になっているのだろう。

で、抵抗値をカットアンドトライしたら、3.3kΩと680Ω(ゲイン: 約1/5.9)だと、ミニプラグを止めた時と同様に(約18dB, 約8倍: 改善量のグラフ: ベージュ→黄緑)良くなった。

ミニプラグと抵抗で合計約36dB, 64倍(グラフ: ベージュ→緑・紫)も良くなった計算で、アッテネータを通してもサウンドカード単体(グラフ: 灰(最下部))と同様の特性となり、予想以上の効果だ。

「うまく行った!」と思いつつ、念のために、改良したアッテネータで大出力時の通常の特性を測定してみたら、別な問題が発覚してしまった。。。 今度は中低域の歪みが約2倍に大きくなってしまった。(グラフ: 青→緑・オレンジ) この原因は今でも分からないが、アッテネータの抵抗値(約4kΩ)は比較的大きいものの、低域などで比較的大きな電流が流れると抵抗の直線性が悪くなって歪みが出るのかと想像している。ただ、調べてもそういう情報はないので、確証はない(まあ、そんな抵抗は全く使えないな)。あと、計算上はあり得ないのだが、低域では抵抗の容量(W数)をオーバーするのかも知れない。オーバーしなくても、発熱で抵抗値が変化するのかも知れない(これも、前述と同様に使えないな)。あるいは、スピーカーの逆起電力と(← 負荷を抵抗にしていたので、これはない)DCサーボの挙動に影響するのかも知れない。

そういう訳で、クロストークが悪化せず、しかも、歪みが大きくならない辺りまで抵抗値を増やすことになった。再び試行錯誤して最適(折衷案的)な抵抗値を探したところ、手持ちでは20kΩと4.7kΩ(ゲイン: 約1/5.2)であることが分かったので、アッテネータを作り直した。(特性: 歪み: グラフ: 水色・ピンク, クロストーク: グラフ: 水色・ピンク)

結局、アッテネータの抵抗値に関して以下のようなことが分かった。

  • 抵抗大: クロストークが増える。雑音が増える。大出力時の歪みが減る。
  • 抵抗小: クロストークが減る。雑音が減る。大出力時の歪みが増える。

 

「本当に これで終りだ」と思っていたら、サウンドカードに追加したピンジャックにコードを挿す時に、接着していたパネルからジャックが剥がれてしまった※ので、針金で固定し直して一件落着となった。

※プリットという強力接着剤で貼ったのだが、いつもながら、付きがいい場合と悪い場合の差が激しい(好き嫌いが激しいのか?)。ただ、今回はピンプラグを抜き挿しする時の力が大きくて、ジャックが貼ってあるパネルが歪んだ(たわんだ)ために剥がれたこともありそうだ。

※ずっと、線の取り回しの関係でジャックの左右配置が逆になってしまったと思って居たのだが、今見たら正しい。やはり、疲れているようだ・・・

 

これでようやく 半田こてを置くことができそうだ。まあ、山口百恵のように引退する訳じゃないけど、しばらくは遠慮したいw てなことを思っても、大抵は何かトラブルがありそうだ。

それから、ハードにはハードなりの面倒さはあるものの、ソフトのような面倒さがない(「回路をちゃんと考えて、部品をちゃんと接続すれば動く」的な)のがいい。とはいえ、詳しくないと今回のような謎で苦しむのか・・・

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数日前に、時々、PCのケースファンの回転が遅くなったり(グラフ: 右側(week)中央辺りのオレンジの線が凹んだ箇所)異音を出すようになったので、交換した。ケースファンは「つい数年前に交換したばかりなのに弱いな」と思って居たのだが、調べたら、十年以上前(2010年)から使っていたことが分かって驚いた。

今まではAINEX Omega Typhoon 120mm (CFZ-120S)だった。ノートを調べたら、以前(2017年)にも買い替えを検討していたようだったので、それから4年も経っていたのが笑えるし、ファンが持ちこたえていたのがすごい。そして、「交換したばかり」と思って居たのは その検討のことだったのだろう。

2017年の時は、Omega Typhoonの後継品(CFZ-120SAなど)かその前に交換したHDDファンのシリーズ(CFY-120Sなど)を考えたのだが、今回は、洗面所に付けて常時換気に使っていい感じ(うるさくなくて、それなりに換気できている)の、X-Fan RDL1225B (12SP)にした。約千円だった。これは最大回転数が少し(100rpm)低いので、そのまま交換すると少し遅くなるが、試して問題があれば回転数を下げる抵抗や制御ソフトを調整しようと思った。

届いて交換したら、最初は回らなかったり停まったり、回転数が取れない問題が起こった。どうやら、PC側の中古のファンのコネクタが駄目なようだ。※ ただ、予備がなくて交換できない(というか面倒w)ので、暫定対処でしのいだ。それにしても、前のファン(写真右側)は十年以上使っているのに、埃を取ったらすごく綺麗だったので驚いた。まあ、PCの中で回っているだけなので、汚れたり傷が付く要素はないか。

※これに気付いた時、「もしかしたら、ファンは問題なくてコネクタがおかしいだけかも」と思ったが、「まあ、随分使っているから寿命だろう」と考えた。

それから、ファンをPCのケースに取り付ける場合、普通はタッピングネジ(イモネジ)をファンの穴にねじ込むのだが、それが硬くて辛い。今回は最初はそうしたのだが、なんか曲がったような気がしたのと、何度も滑ってドライバーを挿し込む溝をなめてしまったので、添付の長いボルトとナットに換えた。これだと、ファンにねじ込まなくて済むから、軽く、しかもちゃんと付けられる。こういう製品は他に見たことないけど、すごく親切だ。ただ、PCによっては奥に手が入らなくて無理なことがありそうだ(実際、僕のも上の奥は指では無理だった)。あと、長く使うと振動で緩む可能性もある。が、僕はこっちが好きだ。

そして、やっぱり、ちょっと(70rpmくらい)回転数が遅かった。試しに抵抗を外したら以前より速くなったのだが(グラフ: 右側(week)のオレンジの線と青線が重なった箇所)、HDDやマザーボードの温度が下がるということはなかった。ということは、ケースファンが遅くても問題ないと考えて※、再び抵抗を付けた。合わせた訳ではないのに、なぜか通常時のCPUファンと同じくらいの速さで回っている。

※HDDファン(前面)や電源のファン(後方)が強いので、もしかしたらなくてもいいのかも知れないが、まあ、冗長度を高めて信頼性を向上させる点で意味があるだろう。

→ (6/28 9:20) その後、なんとなくHDDファンが少し高速になってうるさくなっているように感じたので、抵抗なしで試したところ、ケースファンを速くしたほうがHDDの温度が低目になるようなので*、抵抗なしで行くことにした。この場合は、ケースファンはHDDファンと同じくらいの回転数になっている(同じ配線を分岐して2個に繋げているが、それぞれの特性が違うので偶然だろう)。

*CPUも少し低くなるかも知れないが、マザーボードは余り関係ない。

当然ながら静かに快調に回っている。これはどのくらい持つだろうか? その前に本体が駄目になる気がするが、ずっとそんなこと言ってるなw

アンプの次はPCの更新事業が始まる?」なんて書くと本当になりかねないので、「そうは書かないでおこう」とも書くことにするw

 

PS. X-Fanは、一見何の変哲もない「いかにも普通のファン」だが、高くなくて、送風力がありそうで、(もちろん種類によるが)静かで気に入っている。

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苦節4か月。どうにか新しいアンプBA3886が完成した。あとは もう本当に些細なことしか残っていない。それで、まとめとして、作ったアンプの構成・仕様・特性に関する資料(カタログとか詳しい紹介資料的なもの)を書いたので載せる。

なお、Markdownから本文を生成した都合で図や写真をクリックしても拡大できないが、(元の画像は大きいので、)ブラウザの右クリックメニューで大きく表示できるはずだ。

→ 「何とか」した。画像をクリックすると、オリジナルサイズの画像が表示される。 (6/22 14:08)

また、あとで特性に関するコメント(他製品との比較も?)や技術的でない余談も書きたい。


ステレオ オーディオアンプ BA3886の構成・仕様・特性

2021/6/19-23 Butty

構成

BA3886は以下の各部よりなる。

  • アンプ部
    • アンプ本体
      • アンプIC LM3886により入力信号を増幅して、スピーカー出力に出す。
    • DCサーボ部
      • アンプのDC出力(オフセット)をカットする。
  • スピーカー保護部
    • アンプの出力に大きなDCオフセットを検出した時に、アンプの電源をoffにしてミュートし、スピーカーを保護する。
  • 電源部
    • 外部の元電源(ACアダプタ)を本機が使用する電源(±15V)に変換して供給する。
    • リップルフィルタにより、電源に含まれる雑音(主に高周波)を低減する。

全体的な構成図

BA3886 構成図 2021-6-21.png

スピーカー保護機能の構成図

BA3886 SP保護 構成図 2021-6-21.png

スピーカー保護部と電源部の回路図

BA3886 SP prot 20210604.png

全体的な仕様・特性

入出力

  • ライン入力(非平衡, 入力インピーダンス: 100kΩ)
    • RCAジャックx2 (白: L. 赤: R)
  • スピーカー出力(4-16Ω)
    • 丸・Y端子用端子(5.8Φ) x2(+, -) x2組(L, R)
    • 8Ωで特性の測定と動作確認をした。
  • 温度センサ出力
    • ミニジャックx1
      • RチャネルのLM3886付近に設置したサーミスタの出力
      • 温湿度計: タニタ TT-585 (改)に接続して使用する。

電源

  • DC 10-35V, 約31W (約0.89-3.1A)
    • 12, 24Vで動作確認した。
  • コネクタ: XHコネクタ 4ピンジャック
    • ピン1, 4を使用

スイッチ類

  • 電源スイッチ
  • ミュート ラッチスイッチ
    • スピーカー保護基板上のスライドスイッチ
    • Onにすると、しきい値付近のオフセットでの断続的ミュートを防止することが可能。 (通常はon)
  • スピーカー保護機能チェックボタン (L+, L-, R+, R-)
    • スピーカー保護基板上のプッシュスイッチ (青: L+, 白: L-, 赤: R+, 黒: R-)
    • 押すとスピーカー保護回路のセンス入力にオフセットが入力されてミュートする。

保護機能など

  • アンプIC(LM3886)内蔵の保護機能
    • 電源: 低電圧・過電圧
    • SPiKe(過負荷など?)
    • 過熱
  • DCサーボ機能
    • アンプのDC出力(オフセット)をカットする。
  • 出力オフセット検出でのミュート機能
    • 何らかのトラブルにより、スピーカー端子に しきい値以上のDC出力を検出した場合、アンプの電源をoffにして音を停める。
    • しきい値付近のオフセットでの断続的ミュートを防止することが可能。 (ミュート ラッチスイッチで切り替え)
    • チェックボタン(L+, L-, R+, R-)で保護機能をテスト可能

消費電力

  • アイドル(無音)時, 常用出力(約11mW)時: 約4.6W
  • 出力: 約0.8W(片チャネル)時: 約8W
  • 最大出力(約9.6Wx2)時: 約31W

大きさ・重さ

約14x14x7cm (突起物を含まず), 約530g (付属品を含まず)

外観

色・材質

  • 本体: 黒色
    • 材質
      • カバー(メッシュ): PP
      • ケース: PC+ABS
      • 滑り止め(底面): ハネナイト(NBR)
  • ランプ
    • 電源ランプ: 薄オレンジ色
    • ミュート通知ランプ: 赤色

正面より

DSC_3895_2964489332_v2.JPG

内部

DSC_3899_2964489332_v2.JPG

付属品

付属品一式

DSC_3911_2964489332_v2.JPG

(写真の左上から右下に)

  • 特性測定用アダプタ
    • 出力端子: RCAジャックx2
    • 内部接続コネクタ: XH 4ピン プラグ, ジャック 各1
  • ランプ光拡散キャップ (通常版)
  • 特性測定用負荷抵抗(8Ω)x2
  • 消費電流測定用アダプタ(抵抗 1Ω)
    • コネクタ: XH 4ピン プラグ, ジャック 各1
    • 電流(電圧)測定用ミノムシクリップ x2
  • 温度測定用温湿度計 (タニタ TT-585 (改))
  • 特性測定用アッテネータ
    • ゲイン: -16.5dB
    • コネクタ: 両端ピンプラグx2
  • テスト用スピーカー
  • ミュートのしきい値測定用オフセット生成用ボリューム (10kΩ B)
  • ミュート確認用電池ホルダー (単3x1)
  • リップルフィルタバイパス用ショートプラグ

アンプ部の特性・仕様

以下、特に記載のない限り、値は実測値。

最大許容入力(振幅)

  • 仕様: 約1V
  • 実測値: 約0.93V (片チャネル時)
    • 出力がクリップしない振幅

最大出力

  • 仕様: 約4Wx2チャネル
  • 実測
    • 片チャネル出力時: 約11W (THD: 0.0021%@1kHz)
    • 両チャネル時: 約9.6Wx2 (THD: 0.0021%@1kHz)

コメント

仕様と実測値の乖離が大きいが、短時間は上の出力を出せるものの、連続出力できるのは仕様どおり4Wx2程度が上限と考えられる。

ゲイン

信号発生器で生成した1kHz, -30dBFSの正弦波を入力し、出力との比を求めた。

  • 仕様: 10倍 (20dB)
  • 実測: 約11倍 (約21dB)

出力オフセット

入力をショートした時の出力のDC電圧を測定した。

LRともに1mV以下 (使用した機器では測定不可)

残留雑音・SN比

入力をショートして出力を測定した。

残留雑音

約17μV (A)

  • L: 14.6μV (A)
  • R: 16.6μV (A)
残留雑音の周波数特性

BA3886 Final check RN cmp 1.png

  • L: 青, R: 赤
  • 灰色: サウンドカードのみ

SN比 (1W出力時)

約105dB (A)

  • L: 106dB (A)
  • R: 105dB (A)

測定帯域は5Hz-20kHz。

本節の測定値はサウンドカード自体の雑音を補償したもの。ただし、グラフは補償していない。

コメント

使用したアンプIC LM3886のデータシートでのSN比は92.5dB(A, 1kHz, 1W)だが、本機のSN比がそれより大きい(約5倍)のは、以下の原因が考えられる。

  • 測定方法が本資料と異なるため。
    • データシートでは1kHzのSN比を求めている。
      • 実はデータシートの記載が誤っていて(、あるいは誤解させるもので)、広い帯域(例: 80kHz)の雑音で計算している可能性もある。
    • データシートに記載されている"Rs= 25Ω"がどの抵抗なのか不明。入力をショートする抵抗なのであれば、本資料(0Ω)と異なるので、雑音が増してSN比が低下する可能性がある。
  • BA3886のゲインが10と通常の約1/2のため。

周波数特性

振幅

両チャネル約8W出力時: 3Hz-20kHz: +0, -1.1dB

振幅の周波数特性

BA3886 Final check Amp cmp 1-2-1.png

  • L: 青系, R: 赤系
  • 暗色(一番下): 常用音量(約11mW)時
  • 中間色(中間): 出力約1W時
  • 明色(一番上): 出力約8W時
  • 灰色: サウンドカード直結 (出力: -10dBFS)

位相

両チャネル約8W出力時: 20Hz-20kHz: -0°, +3°

位相の周波数特性

BA3886 Final check Phase cmp 1-2.png

  • L: 青系, R: 赤系
  • 暗色: 常用音量(約11mW)時
  • 中間色: 出力約1W時
  • 明色: 出力約8W時
  • 灰色: サウンドカード直結 (出力: -10dBFS)

本節の測定値はサウンドカードの入出力特性を補正・補償したもの。ただし、グラフは補正・補償していない。

コメント

PCの再生系(JACK)を現状(44.1kHz)以外のサンプリングレートにするのは手軽でないため、測定は約20kHzまでとなっているが、サウンドカードは高いサンプリングレートをサポートしているし、本機も特に制限をしている訳ではないので、更に高い周波数も再生可能と思われる。ただ、そこに必要性を感じていないので、測定する予定はない。

歪み(THD)

  • 常用出力(約11mW)時 (ボリューム使用: 12時辺り): 約0.0070% @1kHz
    • L
      • 30Hz: 0.0019%
      • 1kHz: 0.0072%
      • 4kHz: 0.0078%
    • R
      • 30Hz: 0.0024%
      • 1kHz: 0.0068%
      • 4kHz: 0.0083%
  • 約1W出力時: 約0.0027% @1kHz
    • L
      • 30Hz: 0.0050%
      • 1kHz: 0.0025%
      • 4kHz: 0.0032%
    • R
      • 30Hz: 0.0059%
      • 1kHz: 0.0029%
      • 4kHz: 0.0035%
  • 約8W出力時: 約0.0014% @1kHz
    • L
      • 30Hz: 0.0026%
      • 1kHz: 0.0010%
      • 4kHz: 0.0015%
    • R
      • 30Hz: 0.0028%
      • 1kHz: 0.0017%
      • 4kHz: 0.0028%
各出力での歪み(THD)の周波数特性

BA3886 Final check Dist cmp 1-2.png

  • L: 青系, R: 赤系
  • 暗色(1kHzで一番上): 常用音量(約11mW)時
  • 中間色(1kHzで中間): 出力約1W時
  • 明色(1kHzで一番下): 出力約8W時
  • 灰色: サウンドカード直結 (出力: -10dBFS)
  • 各曲線の色が薄い部分(例: 高域)は、歪みがノイズフロア以下であることを示し、歪み率の信頼性は低い。
特記事項
  • 測定帯域(フィルタ)は10Hz-20kHz、負荷は8Ω。
  • 約1W, 約8W出力時はスピーカー出力のあとにアッテネータ(-16.5dB)を入れて測定した。
コメント
  • 使用したアンプIC LM3886のデータシートでの1kHz, 10WのTHD+Nは約0.003% (1kHz, 8Ω, Vcc=±28V, 10W, 80kHz)だが、本機の8Wでの歪み率がその約1/2なのは、以下の原因が考えられる。
    • データシートはTHD+Nのため。
    • 本資料の測定帯域が狭いため。
    • BA3886のゲインが10と通常の約1/2のため。

    今のところ、測定帯域が狭いためではないかと考えている。

  • 8W出力時に超低域(30Hz以下)の歪みが増大しているのは、電源やその配線の容量不足(、あるいはインピーダンスが充分に低くないこと)によると思われる。上述のとおり、仕様上の最大出力が約4Wなので仕方ない面もある。

クロストーク(チャネル・セパレーション)

片チャネルだけに信号を入れ、そのスピーカー出力(振幅)に対する、反対チャネル(入力なし)からの漏れ信号の振幅の比を求めた。

約0.6W出力時: 約92dB @1kHz

  • L→R (Lチャネルに信号を入れ、Rチャネルのスピーカー出力を測定)
    • 1kHz: 92.0dB
    • 10kHz: 77.6dB
  • R→L (Rチャネルに信号を入れ、Lチャネルのスピーカー出力を測定)
    • 1kHz: 106dB
    • 10kHz: 77.2dB

反対チャネルからの漏れ信号の振幅の周波数特性

BA3886 Final check Cross talk cmp 4.png
緑: L→R, 紫: R→L, 灰: サウンドカードL→R, R→L; スピーカー出力は-6.6dBFS相当(上の線)

本節の測定値はサウンドカード自体の漏れを補償したもの。ただし、グラフは補償していない。

特記事項

大出力(振幅)を測定するためにアッテネータを入れるとクロストークが悪化するため、アッテネータが不要な最大出力で測定した。

コメント

中高域でL→RとR→Lに差があるが、原因は分からない。一時はサウンドカード自体の特性かと思ったが、そうではなかった(上のグラフでは差がない)。線の引き回しや基板の作りが関係しているのだろうか。

アイドル時のアンプIC LM3886の温度

  • 無風時: 室温+18℃前後
  • 風がある時: 室温+16.5℃前後

スピーカー保護部の特性

以下、値は実測値。

出力をミュートするオフセットのしきい値(振幅)

DC (オフセット)

約+1.2V, -1.4V

AC (超低音をオフセットとみなす特性)

  • 1Hzの正弦波をミュートするスピーカー出力の振幅: LRともに約1.9V
  • 最大出力となる振幅(約9.3V)の正弦波がミュートする上限周波数(Hz): LRともに1.75Hz

制限事項

短時間(下記以下)で電源を再投入(off→on)すると、ミュートされて起動できない。再投入は、少なくともミュート通知ランプ(赤)が消灯するまで待つこと。

  • 電源の再投入間隔: 約5秒
  • ミュート後の電源の再投入間隔: 約20秒

コメント

起動(電源on)時のミュートを防止するコンデンサが放電するまで待たないと、起動時にDC-DCコンバータの電源制御端子が"L"にならず、アンプの電源がonにならないため。

主な使用モジュール・部品

  • アンプ部
  • スピーカー保護部: 自作
    • オペアンプ: MUSES 8820D
      • 手持ちを使った。特に指定はない。
    • ダイオード: RL205x4
      • 手持ちを使った。特に指定はない。ただし、オフセットのしきい値に関係する。
    • トランジスタ: 2SC1815 GRx3
      • 特性が近ければ何でも良いが、オフセットのしきい値に関係する。
    • リレー: オムロン G6A-274P-15 12VDC
      • アンプが稼働中はコイルが常時onのため、消費電力が小さい高感度型にした。
  • 電源部
    • DC-DCコンバータ: コーセル MGFW302415
      • 出力: ±15V, 1A
      • 上部にヒートシンク(約4x4x2cm, アルミ製)を付けた。
    • リップルフィルタ: コーセル SNA-03-223
  • その他
    • ヒートシンク兼ベース板: AData SSD SX900のマウンタ (アルミ製, 約10x10cm)
    • ケース: バッファロー Wi-Fiルータ WSR-300HPのケース (上半分を加工)
    • カバー: ダイソー 鉢底ネット 角型 (C029 No.4) (加工)

補足・コメント

アンプとは別だが、入力接続用コードは雑音に大きく関係する(とは言え、聞いて分かるほどの違いはない)。試したうちでは、エイトワンのもの(例: EAC-110)が一番雑音が少なかった。

また、外付け部品の元電源(ACアダプタ)は、歪み特性(特に低域)に大きく関係する。手持ちの数種類を試したところ、SAYAのアンプ SP192ABのACアダプタ(24V, 2.7A)が最も良かったので使っている。

測定に関して

使用した機材 (主要なもの)

  • 周波数特性、雑音などの測定
  • DC電圧・抵抗値などの測定
    • テスター: 三和 YX-360TR

測定結果についてのコメント

PCのサウンドカードとソフトを使用して測定したため、測定値の一般的な保証・認証や他者との比較妥当性はない。すべて「自称値」である。

測定しなかった・できなかったもの、載せなかったもの

  • ダンピングファクター: 手持ちの機材では正確に測定できないため。
  • スルーレート: 手持ちの機材では正確に測定できないため。
  • ダイナミックレンジ: 定義が想像していたものと異なっていたのと、様々な定義があるので、残留雑音から求めたSNRで代用することにした。
  • 矩形波(方形波)応答: 測定したが、あまり意味がないと思うので割愛した。

 


(6/22 7:05 測定方法などを加筆・修正, 残留雑音とSN比の測定値を修正; 6/22 8:49 クロストークの測定結果を修正; 6/22 11:27 クロストークの測定方法を修正して結果を訂正、全体を更新; 6/22 13:30 細かい加筆・修正; 6/22 14:00 本分をJoplinのRAWのMDを使うように変更; 6/23 7:32 元電源について記載, クロストークにコメントを追記, いくつかの特性の代表値を記載, 細かい加筆・修正)

 

PS. JoplinでMarkdown(MD)で書いたファイルを簡単にWordPressに入れられると思って居たが、意外に面倒だった。テキスト部分はコピー・ペーストやMD用プラグインで容易にできるが、画像までは面倒見てくれず、自分でファイルをアップロードし、Joplinの生成したファイルのパスをサーバ用にURLに変換してサイズを調整する必要があった。いろいろ試して、Better Find and Replaceというプラグインを使ってページ内で画像を指定する部分を自動変換することで対処した。他の同様なものだと、なぜかページが真っ白になるものがあった。相性問題か。

途中までは、MDでは手間が掛かり過ぎるからPDFを載せようとしたのだが、馬鹿らしいしビューアのプラグインでは見にくいので、MDを何とかした。

また、MDをインポートするプラグインも いろいろあるものの、画像込みの場合にはImport Markdownが一番手間が少なそうだ(ただし、画像は手でアップロードする必要がある)。

こういう、本題とは関係ないところで半日くらい潰れたw

(6/22 14:22) 備忘録として、JoplinのMD中の画像を表示できるようにするためのBetter Find and Replaceの変換ルールを書いておく。

  • Rule's type: Regular exp. (正規表現)
  • Find: (変換対象のパターン: JoplinのMDの画像リソース名(":/"で始まる32文字)を見付け、"alt="から画像ファイルのsuffixを見つける。)
(<img +)(src="):/([0-9a-f]{32}(\.[^"]+)?)" +(alt="[^"]+(\.[^"]+)")?( .*)?( />)
  • Replace With: (変換方法: 画像のパスをアップロード先にし、幅を制限する。クリックしたら画像を表示する。)
<a href="/wp-content/uploads/JMD/_resources/$3$4$6"
$1$2/wp-content/uploads/JMD/_resources/$3$4$6" width="100%" $5$7$8
</a>
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随分遠出していなかったが、アンプ作りが終わり間近なので、ちょっとドライブに行って来た。篭っていたせいか、体力が随分落ちて居て かなり疲れたし、何度も同じ失敗を繰り返したので なかなかまずい気がしたが、ちょっとした散歩や毎日の買い物で歩く程度では足りないようで、他にできる・する気になることは ほとんどない。

暑くなったので、良く行く、(高地なので涼しい)日光市の上三依水生植物園に行くことにした。梅雨に入ったが、予報では午前中は雨にはならなそうなので、昨日にした。

8:40頃出た。疲れていたので、おもしろくないけど余り神経を遣わなそうな、R4で塩原経由で行くことにした。が、つまらない以上に混んでいて良くなかった。広い道路だけど、交通量が多いのと遅い車が多いせいなのだろうか。

R4に見切りを付けて矢板辺りで西に折れ、それから塩原への山道に入ったら随分良くなった。数分間だけ自分のペースで走れることが数回あった。もちろん、すぐに前の車に追いついてしまうのだが、それでもR4よりはずっといい。やっぱり山道が好きなようだ。

植物園の近くでトイレに行きたくなったのだが、トイレもコンビニもないので、手前の駅(上三依塩原温泉口駅)に入った。もう、11時頃になっていた。

曇りの予報だったが、この辺りは晴れていた。日射しは強いが、日陰は風が涼しかった(車の外気温計は21℃だった)。駅前はバス(駅の少し前から僕の前を走って居たw)だけだった。駅舎の脇で事務員らしき おばさんが車を洗って居て、のどかだった。蛙(虫?)の声もした(→ 下のビデオを参照)。

疲れたし時間も遅くなった(= 植物園が混む)ので、ここで のんびりしてから帰ることにした。以前も同じことをしたのを思い出す。その時同様、名前の不明な ちょっと不気味な花や、あやめ(菖蒲?)も少し咲いて居た。

バスが居るということは電車が来るってことで、確かに来たが、誰も降りて来なかった。コロナのせいか、まだシーズンでないのか。すると、少しして もう一本来た。意外に頻繁だ。その後、バスは出て行った。

のどかな駅前をぐるっと撮影。天気がいい。

 

11:30頃、帰路に。いつも通る、日光・鬼怒川経由にした。やっぱり、植物園の駐車場には車が多かった。山を降りてからは曇りで、時々雨が降って来た。鬼怒川のレジャー公園というところにトイレに寄ったら、トイレの個室でタバコを吸うバカが居て臭くてムカついた。100円ライターらしき「カチッ」という音がしたので「もしや」と思って居たら、本当に臭くなった。今でもまだ居るんだ・・・ トー○ーコーヒー(知らないけど、ホテルやレストランなどに卸して居る? 徹底的に干したいがw、接点はなさそうだ)とかいう冷蔵トラックの奴だった。食品だから車では吸えないからなのだろうか。

それにしても、トイレでの煙草は なぜあんなに臭いのだろうか??

日光市(鬼怒川の辺り)を通過する時、いつも避けるのが面倒だった有料道路の一つ(龍王峡ライン)が無料化されて居たので助かった。昨日は標識が分かりづらくて間違って入ってしまったが、料金所が撤去されて居た。ただ、その先(宇都宮側)の鬼怒川有料道路はまだ有料のようなので、罠に嵌らないようにしないといけない。

帰路は(トイレでの煙草以外は)ずっと気持ち良かったが、特に、良く通る、日光(旧今市)から船生や塩野室というところを通って宇都宮に通じるちょっとした山道が快適だった。疲れて居ても、山道に入ると「シャキッ」とするw かといって、馬鹿みたいに飛ばすとかいうことはなく、「腹八分目」って感じだ。

疲労困憊しながらも、14:20頃、無事に帰宅した。久し振りだったせいか、外はとても眩しかった。

 

昨日は、いつもドライブでしている、出発・到着時刻と走行距離を記録するために車のメーターを撮影するのを何度も忘れた(そのため、下の距離はGPSのもの)。余程疲れて注意力が落ちて居るのだと思う。だから、危ないことは確かだ。 が、このまま篭っていたら更に体力が落ちるだろうから、ドライブでもしないよりはした方が良さそうだと思った。

約5.5時間、132km。
AQUOS sense liteで撮影。

 

PS. ちゃんとしたデジカメも持って行ったが、今回は(も?)スマフォで充分だった。スマフォだとPCに自動で取り込める(ようにしている)のも、便利でいい。まさに、「こういうのでいいんだよ」だ。デジカメの出る幕がどんどん減っている・・・

 

(19:42 わずかに修正)

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数日前に、突然割れたグラスの代わりに買ったポリカーボネート(以下、PC)のタンブラー(遠藤商事 JB-8520)が届いた。他の物と一緒に買ったのだが、予想外に簡素な梱包だった。プラのせいか、緩衝材が巻いてなくてビニル袋だけで入っていたので、「これは(他の物と擦れて)傷付いてるかなあ・・・」と心配しながら開けたら、無傷だったので ほっとした。やっぱりPCは強いのだろうか? しかも、予想以上に透明で綺麗で、ガラスのようだ。たった400円くらいでこれなら、全くいい買い物だと思った。

商品紹介の写真どおり、外観がシンプルなのが良い。サイズは数値(特に、口径が6cm以上)ではちょっと大き目かなと思って居たが、実際には小ぶりで、期待していた大きさで良かった。小さく見えるが測ってみると数値どおりなので、錯覚みたいなものなのだろうか。全体の形で小さく見えるのだろうか。実際、350mlの缶と並べると、数値どおり、同じような大きさだ。

意外に底が小さいので倒れやすそうに感じるが、今のところは大丈夫だ。形がカップヌードルの容器に似ていて、あれも意外に倒れないから これも安定しているのだろうか? (そんなことはない?w)※ あと、なんか見覚えがあると思ったら、Macのごみ箱に似ている(Macを使っていた頃の話なので、今はどうか知らない)。他にはUSのソーダのカップ(当然、もっと大きい)を連想するが、実際に見たことはないw

※やっぱり倒れた。酔っている時に空いた食器を片付けようとしたら、ぶつかって倒れた。まあ、当たり前のことだ。それにしても、大変貴重な、最後の一杯のお酒がこぼれて飲めなくなってしまったのが、すっごく悔しいw (6/15 19:28)

使ってみると、大きな問題はないのだが、飲み口の滑らかさがわずかに足りないところにガラスとの違いを感じる。口を見るとちゃんと削ってあるので、削り方が微妙に足りないのかもと思って使っているうちに、段々気になって来た。

嫌というほどではないが、唇に当てるとわずかに違和感がある(音でもそうだが、僕の細か過ぎるところだろう)。それで、更に良く見ると、口の一部に段差があり(写真: 横の光る線)、そこで飲むと違和感が起こることが分かった(材料を型に入れる時にムラができたのだろうか? 単に口を削る時のムラか?)。その段がバリのように感じられたようだ。

そこで、(例によってw)試しにその段差を紙ヤスリ(#500)で※慎重に削ってみたら(「削る」よりは「磨く」のほうが合ってるかも)、違和感がなくなった。まだ段はあるが、表面が滑らかになったので感じなくなったのだろう。慎重に作業したので、幸い、傷などは付かなかった^^

削っている時、段々、飲み口が いびつに見えて来た(真円でなく、厚みにもムラがあるように見えた)が、錯覚なのか実際にそうなのかは不明だ。

※手持ちには#300辺りのもあったが、いかにも荒い感じだった。また、車用のコンパウンドもあったが、細か過ぎそうだった。結果的には#500で丁度良かった。仕上げにはコンパウンドが良さそうだが、面倒なのでやってない。光沢が出るのだろうか? でも失敗すると、他のところに付いたまま擦って傷になりそうだ。

他には、さすがにプラなので、いくら似ていてもガラスのような重さや冷たさはない。それが物足りない人には受けないだろうけど、僕は丈夫さを求めたので、これで良い。一方で、濡らした時に、ガラスとは違う ちょっとしっとりとした手触りがある(そのうちなくなるのかも知れない)。あとは、どのくらい綺麗さを保つか(傷が付かないか)が気になるが、まあ、使ってみる。

それから、実際にはそういう余裕はないだろうけど、これなら災害時に持ち出して普通に使えるのもいい。(全然したくないけど)入院した時にも気軽に使えるなw

 

PS. なぜ、DVDのケースの背なんてあるのかというと、このためにわざわざ切った訳ではなく、アンプの部材に使おうとした余りである(当初の目論見(アンプICの押え板)は外れたが、最終的には ちゃんと使えた)。

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製作中のアンプの音・性能に関しては もう最後の詰めの段階、実際にあるのかどうか知らないが、「最後のレンガ」を差し込みつつあるって感じだ。

 

アンプの置き場所と雑音の謎

近頃は変更・調整するたびに特性を測っているのだが、先月末頃、なぜか歪みが増えたと思って調べたら、特性測定用コードに雑音(最初はPCからだと思った)が入っているためであることが分かった。歪みと雑音は別のものなのになぜ関係しているかというと、測定に使っているソフトREWはTHD+NでなくTHDを測っているはず(明示されていない)で、雑音があっても歪みは独立に測定できるはずだが、雑音があると その周波数の歪みも増えてしまうようだ。

おそらく、歪み測定の前か後に無音時の雑音を取得して差し引いているのだろうが、雑音の量が変動すると差し引く量が不足して歪みが多くなるのではないか。

それで、なるべく雑音が少なく(「静かに」)なるようにしようとした。

調べたら、PCよりもAC電源の周波数(50Hz)とその高調波の雑音が多く、アッテネータや接続コードから入っていることが分かった。その他には他の部屋のインバータかららしき7kHz辺りの雑音が広い山として入ることがある。更に、USBかららしき8kHzや、PCかディスプレイかららしき15kHzの雑音が鋭い山として入ることがある。試行錯誤したら、コードの置き方を変えると雑音の量が結構変わるが、それ以上に、アンプ本体の置き場所や置き方で随分変わることが分かった。もちろん、時間による変動は大きい。

なお、アンプ内部のDC-DCコンバータも雑音源ではあるが、意外に影響は少ない。また、それに電源を供給する電源コードからの雑音も意外に少ない。ただ、もちろんそれらに特性測定用コードを近付けると雑音は入る。

コードの置き方は、なぜか、床に置くよりも、いかにも雑音が多そうなPCの上に置くほうが雑音が少ないことが分かった。

アンプの置き場所については、当初予定していた右のスピーカーの下はなぜか雑音(50Hzとその高調波)が多くて駄目だった。そして、コード同様、(コードで思い付いた)PCの上一番良かったのが不思議だ。想像だが、PCのケースは結構厚い金属(鉄)で、そのすぐ上にコードやアンプを置けば雑音(主に床から来る?)がアンプに入るのを防げるのではないだろうか。アンプのケースはプラなので、基本的に雑音が入りやすいのだろう。PCの雑音は(意外と言ったら悪いが、)ケースできちんと遮断されているようだ。

PCのケースで雑音が遮断されるとなれば、「もしかして、PCの中に入れれば完璧?」と思いもしたが、きっと中はPCの雑音の嵐だろうから、まあ止めておく。

置き方も結構シビアで、90°回転させるだけで雑音の量が変わるので、好きには置けず、雑音と使い勝手をうまく調整する必要がある。結局、PCの上で入力端子を手前に、スピーカー端子が左に来るように置くことにした(ほぼ確定)。

その時、入力や特性測定用コードはきっちり堅くまとめるのは良くなく、ふんわりさせるくらいがいいようだし、なぜかPCの左側に垂らすのは駄目だし、PCの下に押し込んでも良くなく、写真のように、右に垂らして床にだらしなく置くのがいいようだ。ちょっと「なんだかなぁ」であるw

その他に、PCのマウスを操作するどころか、マウスに触るだけで雑音が増えるので、正確に測定するのはなかなか大変である。

いずれにしても、上記のすべては聞こえないレベルの雑音なので(もし、聞こえるような雑音が出たら、星一徹のように全部捨てるくらいの勢いだ)※、そこまで厳密に測ってセッティングする必要はないのだが、自分で作ったものなので一度は最高の性能(限界)を測りたいと思ってやっている。* 実際に使っている時は、そういう最高の性能は発揮されないし、されなくても分からない(から問題ない?w)。

※無音時にアンプから出る雑音(残留雑音)の総量は、例えば-98dBFS RMS(最新の、一番「静か」な時の値)で、電圧にすると15μV程度である。一方、スピーカーに出ている音は例えば150mV程度だし、部屋の暗騒音の音圧は分からないものの-40dBFSとすると、余裕は58dB(振幅は約800倍、パワーは約6.3万倍)となるから、無音時でもまず聞こえないだろう。(実際に聞こえない)

*要するに、作ってできたら ただ聴いて、証拠もなく定性的に、「やっぱり いい音だ!」と満足・ドヤ顔するのでは、技術者として全く失格・あり得ないと思っているのだ。少なくとも、いい音だと思ったら、どうしてそうなのかを考えなければいけない。

 

なお、「雑音」と言っても、その量はとても小さく(サウンドカードの限界に近い、というか越えていそう※)、上記のように耳では聞こえない。 だから、正確には「雑信号」だろうし、「ノイズ」と書くほうが通りやすそうだが、日本語では同じことなので「雑音」と書いている。

※使っているサウンドカード(ASUS Essence STX II)のダイナミックレンジは、入力は118dB(A)、出力は124dB(A)。

 

特性測定用アダプタを作った。

そのように微小な信号(雑音)を測って比較するためには、測定に使うコード類は、それまでのテキトーなミノムシコードなどでは雑音が入りやすいうえに安定性や再現性がなくて駄目なことが分かったので、特性測定用アダプタを作った(もったいないので、汚くて却下したピンジャックを使った)。これをアンプとスピーカー保護基板を繋ぐコネクタの間に挟めば、いつでも測定できる。

ついでに、特性測定時のスピーカーの代わりの負荷抵抗の安定性を向上させるのと着脱が容易になるように、バナナプラグを平らにして接触を改良(希望)したもので負荷抵抗を作ったり、大量の抵抗(10Ωを10本)を並列に繋いで力技で消費電流測定用アダプタも作った。アナログテスターしかないので大雑把にしか測れないが、有効数字2桁くらいで消費電流が測れそうだ。

試しにBA3886の消費電力を測ったところ、アイドル時は約4.6W(24V 0.19A)と、以前AC電源用の測定器で測った時の値(約6W)に概ね合った。また、10W(片チャネル)出力時は約18Wとなった。この時、DC-DCコンバータの損失を差し引いた損失は約4.6Wで、エコではないが、僕は許せる。

 

謎の雑音

そうして測っていたら、変な問題に気付いた。時々、2kHz以下の広い帯域で雑音が瞬間的にかなり(10-20dB)大きくなる(グラフ: 青と赤)のだ(「平坦な雑音」と呼んでいる)。アンプの回路や実装に何か問題があるかと心配になって いろいろ調べ、試行錯誤したのだが、原因は分からなかった。

その過程で、スピーカーに振動が加わって電力が発生して起こっていることも疑ったが、違っていた。確かに、スピーカーの前面を紙などで叩くとスペクトラムが近い雑音は出る(グラフ: 水色とオレンジ)が、アンプにスピーカーを繋げていなくても起こったので関係ないことが分かった。それに、そこまで大きい振動なら体感するはずだ。

そして、そのスペクトラムの形状から、どうやらパルス状の雑音(信号発生器で試したら、矩形波(デューティ比50%)で15Hz, -65dBFSが最も近い形状となった(グラフ: ベージュ))で、パルス幅は約33ms、振幅は約0.7mV程度のようであることが分かった。

想像ではアンプからそういう雑音が出ることはなさそう(出るとしたら正弦波的だと思う)*なのと、僕の部屋の機器が原因でないことは確かめたので、外部の機器(例: 水道のポンプ)からAC電源経由で入っていると想像している。オシロスコープがあれば確認できるが、ないので確証はない。※

*一つ気になったのは、アンプ出力のオフセットが大きくなり、それがDCサーボで補償される時にパルス状になることだが、オフセットが突然急激に増減することは余り考えられず(なだらかに変化するのではないか)、また、サーボのLPFの周波数を下げて応答速度を下げても効果がなかったので、違うと考えた。

※理論的には、ちゃんと分圧すれば(例: 1/100)、PCのサウンドカードでも見られるが、さすがにそれをする勇気は全くない。ただ、AC電源のコード(片方)に入力のコードを隣接させれば波形が見られるかも知れないが、他の雑音が混ざる可能性はある。

スピーカーから出る雑音の大きさ(振幅)は-83dBFS程度(約85μV)で大きくはないが、パルス性なので聞こえるかも知れない。今気付いたが、もしかすると、以前起こっていた「ポツポツ」雑音はこれが原因だったのかも知れない。ただ、近頃聞こえないのが不思議ではある。残留雑音を少なくしようとしていろいろ改良したので、以前より出るレベルが小さくなったからかも知れない。

(6/12 7:53) その後、更に調べたところ、アンプの電源on直後(例: 2分以内)に雑音が出やすいことが分かった。ただし、しばらくoffにしていて温度が低くなっている時にonしないと起こらない。ということから、アンプの温度が急に・大きく変化する時に起こるのではないかと推測した。確かに、日中はほとんど起こらず、朝と夕方に起こることが多い。

雑音の発生元は以下を推測している。

  • DC-DCコンバータ
  • アンプ基板

DCサーボ基板やスピーカー保護基板なしでも雑音は起こったので、それらは関係ない。今はDC-DCコンバータが怪しいが、それを確定させるのはなかなか大変だ。あと、アンプICの電源変動除去性能(PSRR)は高いのに、除去できないほど大きな雑音が出ているというのも考えにくい(当初疑っていたAC電源経由だったとしても同様)。そもそも、PSRRはリップルが対象で、パルス性雑音には関係ないのかも知れない。

(6/13 9時) 更に調べて、雑音が出ない時は同じ状況で何度繰り返しても出ないので、アンプの問題ではなさそうな感じだ。怪しいのは、サウンドカード(ASUS Essence STX II)のADCである。時々不調になって、何かの雑音が入ったりACの雑音を拾ってしまうのではないかと想像している。以前、過電圧を入れたのが悪かったのか。

残念なのは、もう一個のオーディオインタフェースのScarlett Soloは、(何度比べても)サウンドカードより性能が数段(歪みは1桁大きく、雑音は2倍以上多い)悪いので、アンプの特性の測定には使えないことだ。

 

残留雑音を減らそうとしたら歪みが減った。

残留雑音、特に50Hzとその高調波が大きくて(グラフ: 青)気になるので減らそうと思い、検索して見付かった情報※を参考に試行錯誤した。影響が大きいのは、いわゆる「グラウンドループ」だと思われた。昔読んだ、「オーディオの線はまとめないほうがいい」という説を信じて ばらばらにして居た線の引き回しが悪いように思えたので、対処した。

※雑音対策に関しては いろいろな説があり、1点GNDがいいのか悪いのか書いている方によって異なり、どういう方針にするか迷ったが、下に書いたように1点GNDを止めようとしたら大出力時の歪みが増えたので、基本的には今までのやり方(= 使用したアンプキットのもの, 入力以外は1点GNDする)を継続した。

具体的には、+とGNDの線を離すとコイルやアンテナになってしまって、そこに外から雑音が入るということなので、可能な限り、信号や電源の+とGNDが隣接するようにした(くっつけた)。可能な場合はツイストした(撚った)。以前は、クロストーク(セパレーション)に良さそうだからとLとRを離したが、それもGNDと一緒にくっつけた。気になるのでクロストークを測ったが、悪化はしていないようだった。

ただ、それらの対策の効果を測ったところ、残念ながら今ひとつだった。逆に悪くなったかも知れない(実は、上に書いた、コードの置き方の影響で悪化したように見えたのかも知れない)。ただ、一つ、思わぬ効果があった。

以前は、電源の線(22AWG)が充分太いのとコネクタ(XH)の容量も充分なので、GNDを線1本でコネクタ経由で1点GNDと繋いで居たのだが、試しにコネクタを通さずに直接繋ぐ線(太目にした)を追加したところ、大出力時(例: 14W)の中低域の歪みが随分減った(グラフ: 青・赤 → 水色・オレンジ)。どうやら、GNDの容量が足りなかったようだ(インピーダンスが高かったということなのか)。まあ、こんな大出力は実際に出すことがないので、雑音と同様に体感できないのだが、やっぱり、作ったものはちゃんとしたいので、改善できて良かった。

あと、妙だったのは、以前、基板の銅箔が破れたと思って補修として接続したのが逆効果だったことだ。実際には、元々パターンはそこで切れていて(写真: 黄色の枠内)破れておらず、一方で別の箇所では繋がっている(写真: 赤の破線)のに、切れていると思ったところを接続した(写真: オレンジの破線)ら歪みが増え、その接続を外したら歪みが減った。

なぜか、寝ながら、「(あそこの)パターンは元々切れていたのでは?」と思い付いて、配線前の写真を見たら確かにそうだった。すごく不思議だ。

その辺りはパターンを作る技なのか、僕がまだ見落としているところがあるのか、分からない。

似たようなこととして、(1点GNDは良くないという説を信じて、)電源のGNDと信号のGNDを基板上で接続したら(1点GNDへの線は減らしていない)、大出力時の歪みが増えた。1点GNDの効果・重要性が示されたのだろうが、まだ良く理解できていないので、どうも腑に落ちない。

あと、アッテネータから雑音が入る(ケースを触ると雑音が増大する)ので、ボリュームと一体化した。ボリュームのケースは金属なので、今度は触っても大丈夫になった。

 

コードの交換が効いた・・・

逆に、雑音に意外に効果があったのは、PC(サウンドカード)との接続に使うコード(ピンコード)だった。それまでは、「コードなんてなんでも同じだ」と思って居たが、雑音が入りやすいものとそうでないものの違いがはっきり出た。コードの作り(外側の網線の濃さ?)の差が出るようだ。手持ちだとオーディオテクニカの太いものが一番良く、ソニーのは結構良かったが、出所不明なコードは金メッキで太くても雑音が多かった。あと、JVCのは外見はいいけどイマイチだった。一つ言えるのは、プラグの金メッキは雑音の点ではコードの品質とは関係ないことだ(「あんなの飾りです」?)。

それで、オーディオテクニカのは50cmくらいで短くて不便なので、長くて良いものを探したところ、ヨドバシなどのレビューでエイトワンという謎の会社のが良さそうだったので試したら、本当に良く、あっさりとオーディオテクニカを越えた。値段は数分の1だろう(買ったものは1.5mのもので500円くらいだった)。それに気を良くして測定用コードもそこのにしたが、残念ながら大きな違いは出なかった。だから、アンプの入力から入る雑音の影響が大きいのだろう。

なお、手持ちのオーディオテクニカのコードはシェルが金属だが、どこにも繋がっていなくて、単に物理的な強化(と見栄えの向上)にしかなっていない(浮いているので、抜け止めにすらなっていない)。ただ、これをGNDに接続すると、触った時に雑音が入るので難しい。普通にプラスティックで絶縁するのが(、安っぽく見えるけど)一番良さそうだ。

いずれにしても、これはあくまでも数値の話であって、聞いて雑音が減ったことが分かるかというと分からないしw、音質の改善の有無・違いが分かるかも疑問だ(僕はないと思う)。

 

そんな訳で、「いかにもオーディオマニア」な、意味あるのかないのか分からない微細な改良作業をしていた。効果は数値だけで実際には違いは分からないはずだが、広い帯域で雑音があると音が濁るのか、雑音が減ると見かけ上の歪み(THD+N)が減るので、それで印象が良くなっている可能性はある。実際、何度も書いているように、音がいい・良くなった(正確には、忠実度が上がった)、あるいは変わった感じはする。

 

現在の残件は、最終的な特性を測る(→ 完成!)以外では、ピンジャックの中心電極がプラグと一緒に回ってしまって(接着などいろいろやったが、どうしても解決できない)、線に力が掛かって いつかは切れるので交換する(以前、シンプルで良さそうだと書いたものを見付けた: WTN-20-1263Gのようだ)ことと、そのついでに注文した電解コンデンサで、粗悪コンデンサの代わりに付けたタンタルコンデンサを換えること程度だ。

タンタルコンデンサ自体は悪くないのだが、故障時にショートするとのことなので なるべく避けたいと思う。あと、本来の容量に戻す意味もある。

なお、今までに費やした金額は、約3.6万円(楽天などのポイント利用約5千円を除く)となった。

 

PS. こういう技術的な稿を書く時は やたらに疲れるが、原因が分かった。自分の意見(や文句や愚痴w)を書くのなら厳密な証拠・根拠は不要だし、必ずしも理路整然とする必要もないが、技術的な場合は全然そうではないので、それが大変なのだ・・・

意見なら、「僕が間違っていた・嘘だった」で終わるが、技術的な場合はそうは行かない。

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昨日、懸案だった、自作アンプBA3886に付けてしまった粗悪電解コンデンサ(ただし、証拠は なし。あくまでも、全く別の地平の個人の自主的研究発表であるw)を交換した。部品が込み入っていて大変だったが、何とかできた。気付かずにしていた致命的な間違いなども見付かって、驚いた。

以下の7本を日本メーカーのものに換えた。

  • アンプ基板
    • 電源平滑コンデンサ: 2200μF x2
    • ミュート用コンデンサ: 100μF x2 → 47μF x2
  • スピーカー保護基板
    • 電源平滑コンデンサ: 100μF x2 → 10μF x2
  • 電源基板
    • 起動時のミュート防止用コンデンサ: 10μF

ミュート用コンデンサとスピーカー保護基板の平滑コンデンサは、手持ちに同じ容量のものがないので小さいもので代用した。アンプの平滑コンデンサを買う時に一緒に買えば良かったのだが、すっかり忘れて居た(折角送料が高いのに、全く馬鹿だった)。電源基板のものは最初は忘れていて、別件(断線の修理)の時に気付いた。うっかりすると どこにでも入り込んで居て、恐ろしいものだw

いつも頭に来て居るのだが、基板の銅箔が厚過ぎて半田こての熱が通らず、アンプ基板の平滑コンデンサの脚を抜くのが大変だったので、元の脚を短く切って それに継ぎ足した。インダクタンスとかありそうだが、いずれにしても短くは付けられないので仕方ない。

今になって気付いたが、新しいものは粗悪品より直径が細くて背が低いので、もしかしたら直立で付くかも知れない。また、余計なことに気付いてしまったようだ・・・

↑ そもそも、直立させると下側のコンデンサがアンプICの押え板に当たるから斜めに付けたので、直立させられないことを思い出した。

ミュート用コンデンサの交換後にミュート時間を確認したら、想定よりずっと短かった(数秒のはずが、電源on直後に音が出た)ので、アンプIC(LM3886、以下、3886)のデータシートを良く読んだら、ミュート時間の設定が想定と違っていた。コンデンサと抵抗の時定数で決まると思い込んでいたのだが、そうではなく、ミュートピンから流れ出る電流が規定値より大きい時間だった(以前にも読んでは居たが、時定数と同じと思い込んでいた)。

シミュレートしてみたら、確かに数百msにしかならず、一瞬で音が出るのも納得が行った。それで、シミュレートで見付けた、ミュート時間が最も長くなる(430ms)抵抗に変更したが、それも一瞬で音が出た。

更に、元々の標準的な設定(100uF+15kΩ)では1秒近い(約760ms)はずが、やっぱりほとんど一瞬で音が出ていたので、何かおかしい気がした。が、電源on時にポップ音などはせず目的は達成しているので、現状のままで良しとした(というか、疲れて諦めた)。

(21:54) どうにも納得行かず、電源on時のミュート時間を測定したら、やっぱり100ms未満で、一瞬もいいところだった。気になってデータシートを更に良く読んだら、ミュートの機能や動作仕様が思って居たのと全く違っていた。

データシートの"Electrical Characteristics"には以下のように書かれている。

Pin 8 Open or at 0V, Mute: On
Current out of Pin 8 > 0.5 mA, Mute: Off

3886のミュート機能は、ミュートピン(ピン8)から流れ出る電流を0にすることで有効(ミュート状態)になる。一方、良く見る回路ではピン8には(データシートのサンプル回路のような)ミュートスイッチはなく、大きなコンデンサと抵抗だけが繋がっているので、電源on時にコンデンサに充電される時に大きな電流が流れたあとは定常状態になって、ミュート解除する電流が流れ続けるだけで全く無意味だ。つまり、3886のミュート機能は電源on時のミュートには使われていない。コンデンサの値は、ミュートスイッチがある場合にミュート状態になるまで・解除されるまでの時間を決める。だから、そこに大きなコンデンサを入れても、まさに「あんなの飾りです」だ。

そして、電源on時のミュートは3886の"Under-Voltage Protection"(UVP)で行われる。

僕が期待していた、3886のミュート機能を使って電源on時のミュート時間を長くするには、以下のような追加回路が要りそうだ(あくまでもコンセプトである。これでピン8から電流が流れ出るはずだが、データシートにあるように、ピン8は負電圧でなければならないのかも知れない。: 要確認・調整 ← 等価回路を良くみたら、ピン8はトランジスタのエミッタで、ベース(GNDに繋がっている)-エミッタ電圧で判定するのだろうから、負でないと駄目なことが分かった)。この場合、シミュレーションでは約1.3秒のミュート時間となった。

LM3886のミュート機能を使って電源on時のミュート時間を長くする回路 (コンセプト)

謎が解けた気がした。そして、今まで勝手な思い込みで随分馬鹿らしいことをしていたことが分かった。が、追加回路を作るのは面倒だし(疲れたし、場所もないし)、現状でもUVPによって電源on時の雑音は出ないから、問題が起こらないかぎり実装はしない。

ちゃんとした回路でなく、電源スイッチの余り回路を物理的なミュートスイッチにしても良さそうだが、チャタリングなどの問題がありそうだし、ステレオの場合に2個を共通にしていいのかという疑問があるし(これはリレーを使えばいいが、だったらトランジスタのほうがいい)、今は困っていないので まあ止めておく。

そして、ミュートには役に立たないことが分かったコンデンサ(47uF)をスピーカー保護基板に移す(相互に交換する)といいが、やっぱり面倒だし困っていないので、これも止めておく。

恐ろしかったのは、ミュート用コンデンサを交換する時に回路図やデータシートを再確認したら、今まで極性を逆に付けて居たのに気付いたことだ。。。 負電源に付けるので、GNDを+極に繋げるべきところ、つい、いつもの習性でGNDを-極に繋げてしまって居た。電流が小さいせいか、粗悪コンデンサでも破裂しなかったのは幸いだ。極性が逆でも、交換するまでそれなりにミュートが働いていた(ただ、上記のように時間は短い)ように思えるのも謎だ。回路が何かおかしいのかも知れない。あるいは、電流が小さいと極性が逆でも動くのかも知れない。

極性が逆だったことが、以前あった「ポツポツ」の雑音の原因だったかも知れないが、粗悪品に交換する前はどいういう極性で付けていたかが分からないので何とも言えない。

交換後、特性や残留雑音を測ったら、なぜか残留雑音(200Hz辺り)がわずかに(総量で< +1dB, もちろん全く聞こえないレベル)増えたが、雑音は変動が大きいので実際には変わっていないのかも知れない。振幅と位相はもちろん問題なく、歪みも変わらなかった。

詳しい測定結果は、アンプが完成した時にきちんと出したい。

聴いてみると、(粗悪コンデンサだった時は、ちょっと「やり過ぎ」な感じがしていたのだが、)最初は「普通に良く」、以前より落ち着いた感じ(高音が控え目)がした。その後、時々音が変な感じがすることがある。部品か(以前書いたように、)耳が落ち着くまで時間が掛かるのか。一種のエージング? もちろん、いつもと同様に、いい音と感じることも多いし、初めて聞く音も結構ある。

ということは、特性は変わらなくても音が変わった可能性がある(思い込みの可能性もある)。変わったとしたら、複数の音が混じった場合や動特性が変わるのだろうか。

以下に、昨夜から今朝の、印象が変わった例を示す(Spotifyで聴いたものにはリンクを付けた)。

  • 少女A - 30th anniversary mix」: 高音(シンバルなどの響き方)が全然違って聞こえる。
  • 瞳はダイアモンド」: 音が悪く聞こえる。詰まった感じ。
  • ルガンスキー: ラフマニノフ ピアノ協奏曲 第3番-1: 何となく音が違う。ピアノの中高音のうなりのような音が、より本物の音に近い気もする。
  • 勝手にしやがれ」: 音が落ち着いて来た感じ。(耳が慣れた?) 音の良さは感じる。特に高音がクリア。
  • 青い夜の今ここで」: なぜか低音が強い。今まではなかった。

 

それから、使っていた別の粗悪コンデンサのメーカー名(Ch*gx)で検索してみたら、やっぱり悪い情報(体験談)しか出て来ない(下に例)。"crap"などと書かれていることもあった。ということは、本当に良くないのだろう。ただ、そういうモノ(が使われた製品)を買って使う人が大量に居るにも関わらず世界が破滅して居ないってことは※、全然使えない訳ではなさそうだ。定格(例: 耐電圧、温度)に充分過ぎるマージンを取ればいいのだろうか? 僕は、例えば、耐圧を使用電圧の2倍以上で選んでいたが、それが効いたのかも知れない。それでも寿命は短かったのだろう。

※ニュースで良く見る、突然発火・爆発した物は こういうのが原因だったりするのかも知れないが、まだ、連日至る所で爆発炎上事故が多発というような地獄の様相には なって居ないので、駄目なものは少ないようだ。

粗悪コンデンサの体験談: いくら いいコンデンサだって、耐圧の3/4以上で使うなんて、随分なチャレンジャーという気がするが・・・ まあ、最初のチェックは必要か。

My only experience with Ch*gx was rather a disappointment. From what I recall they didn't work up to the rated voltage, the leakage increased dramatically around 3/4 of the voltage marked on the can. I wouldn't touch them again.

そして、すぐ壊れる機器ってのは、こうこう粗悪コンデンサが使われているのかも知れない。※ 更に、粗悪コンデンサの中にもいいものがあって、ちゃんと使える・長持ちすることがあるのかも知れない。それが「当たり」ってやつ?

※実は、あの「ソニータイマー」もこういうことなのだろうか。それであれば充分腑に落ちる。本当に、ぴったり1年で壊れるのも可能そうだ。

逆に、粗悪コンデンサの情報を調べると、必ず、「(安物のゴミなんて止めて)日本メーカーのにしておけ」っていう意見があって、こういう分野ではまだ日本の立つ瀬があることに気付いて、ちょっと見直した。

参考: コンデンサのメーカー序列 ("Capacitors Manufacturer Tier List") (c. 2015)

 

不思議だったのは、以前買ったスピーカー保護キットに日本のものが入っていたことだ。実は偽造品というオチなのだろうか。ロゴや色などを信じてミュート用に使ってしまったが・・・ もしや、それでミュート時間が短い??? (うむ。余計なことに気付いてしまったようだ)

そして、手元には電子部品セットなどで大量に粗悪コンデンサが残ったが、ちょとした実験には使えそうだ(使う前にちょっと確認すれば、腐っているかは分かりそうだ)。

 

それから、抵抗などでも粗悪品がある可能性はあるが、電解コンデンサと違って化学反応はしないから、「普通に」作ればおかしなものはできず、せいぜい、値が違うとかだろうと高をくくっているが、実際のところはどうなんだろうね・・・ (さすがに、抵抗を全部交換ってのは できない相談だ・・・)

あと、トランジスタとかICのような半導体はどうなんだろう。化学反応の有無で大きく違うのだろうか? あるいは、同じ国・地域でも、そういうのはちゃんとしたメーカーなのか。謎は多い。

 

PS. 書いたあとで「バイバーイ、粗悪コンデンサくん。」という題も思い付いたが、元の題以上に古過ぎるので止めるw (これのCMが出て来ないのが残念だ・・・)

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先日書いた、自作アンプBA3886からかどうかは分からないけど たまに「ポツポツ」という雑音が聞こえる件で、電解コンデンサの付け方が悪くて駄目になったのではないかと考え、丁度楽天モバイルのポイントが余っていたので、品数は少ないながらも、使えそうなのを見付けて買った。

まずはアンプ基板の電源平滑コンデンサとミュート用コンデンサの2種類を交換しようと思った。その他に、アンプ基板とサーボ基板を接続するコネクタが作る時の失敗で接触が怪しくなっていて、それも雑音の原因かも知れないので、一緒に注文して交換することにした。更に、サーボ基板の着脱を容易にするためのショートプラグも接触不良になって雑音の原因かも知れないので撤去することにした。ついでに、注文したコンデンサの余りでサーボ基板の電源平滑コンデンサも交換することにした。と、一気にいろいろなものを交換・撤去することになった。

コンデンサが届き、基板が込み入っていたので随分苦労して交換した。銅箔が厚く、穴が深く広いせいか半田の量が多くて、部品を外すのに使う半田吸い取り線(このアンプのために新たに買ったもの)がなくなってしまった。アンプの平滑コンデンサが大きいのと、今までのようにアンプIC LM3886(以下、3886)の押え板に干渉しないようにするため、アクロバティックな取り付け方にした。同様に、ミュート用コンデンサも押え板に当たらないように基板の裏面に付けた。

それから、何度も部品を着脱したためにGNDの銅箔が破れて居る箇所があったので、リード線で補接続した。他に、長くて余っていた内部接続コードを5cmくらい短かくした(まあ、自己満足とか気休めに過ぎないね)。

作業後は妙に音が変わった感じだった(悪い感じではなかったが、変化が大きいせいか、あとから考えると不自然な感じがした)。アンプの電源平滑コンデンサの容量を2倍にして、電源に余裕ができた効果かと思って居た。それに味を占めて、アンプから外したコンデンサ2個を元電源の入力に付けて※、消費電力の変化による電圧変動(があるとすれば)を緩和させようとした。

※そもそも、これが駄目な可能性があるから交換したのに、また使うのは矛盾している。が、見た目は大丈夫そうだったので、使うことにした。

というのは、3886は正電源に関しては電源変動抑制能力(PSRR)がすごくいいのだが、なぜか負電源には弱いので、なるべく変動を抑えたくなったからだ。アンプ基板には平滑コンデンサがあり、仮にDC-DCコンバータの変動対応能力が良いとしても、元電源の変動対応能力は不明なので、ここを安定させれば それなりの効果があると考えた。

そのコンデンサは、電源基板の下の空間になんとか押し込んだ(これもアクロバティックだ)。聴いてみたら、音が若干自然な感じになった気がした。ただ、例によって、特性を測って比べても変化はなかった。

 

それからだったか、余計なことが気になってしまった。

注文する時はコンデンサのメーカーなんて気にしなかったのだが、届いたものは初めて見るメーカー(J**O※)で、どういうところなのか ちょっと検索してみたら、「粗悪コンデンサ」の話しか出てこなかった。「運が良ければ2年持つかも」とか・・・ 会社も、インドだか中国だか、どこにあるのか良く分からない。きっと、類似名とか類似品を作る会社が乱立しているのではないか。

※本当に粗悪なのか分からないし、今はまともかも知れないので、明記はしない。

電解コンデンサは、劣化すると性能が低下する以外に液漏れすることがあるのだが、粗悪品では寿命が短いし、性能は最初から悪いかも知れないということが頭に浮かんで来た。途端に、アンプの音が不自然に感じ、耳閉感すら出て来た。まったく「げんきん」というのか・・・

仮に今は性能に問題がなくても、寿命が短かそうだし、気分が悪いまま使うのは嫌なので、秋月に日本メーカーのを注文し直した。※ そして、とりあえず、交換したばかりのサーボ基板のコンデンサを、外して余っていた日本のに交換した。すると、不自然に感じていたアンプの音がまた良くなった気がして耳閉感もなくなった(実際には、アンプ基板のコンデンサはまだ換えていないので、「気のせい」としかいいようがない)。

※秋月のいいところは、こういう「危ないもの」は ちゃんと日本メーカーを扱っているところだ(しかも高くない)。分かっている感じがして、安心感がある。そこらの店と違い、正体不明の安い部品をただ売っている訳ではない。

まあ、気のせいでも何でも、気に入らないまま使うのは良くないからいい。

それにしても、タダだからといって良く調べずに買うと もったいないね。

 

なお、問題の雑音は、直ったのか そもそもアンプからではなかったのか、今はしない「かも?」だ。たまに窓の詰物から似たような音がするので それだったのかも知れないが、方向や音の感じが違うから違う気もする(良く分からない)。もし直ったとすれば、一番怪しいのは、アンプとサーボ基板を繋ぐコネクタの不良、次はサーボ基板の着脱を容易にするためのショートプラグだったのではないかと思う。

 

PS. 楽天はやっぱりイマイチだ。物にはよるけど品揃えは良くないし、各店ごとに送料が掛かって(しかも高いことが多い)経済的でないし、店もAmazonのマーケットプレイスに負けず**なところが結構ある。ページも、作りが悪いのか、再描画がちらついて鬱陶しいとか、右側が見えないことがある(スクロールバーがない)とか、膨大にある小物に隠れて見えないとか、そんなのばっかりだ。そして、買うたびに忘れずに解除しないと山のように来るメルマガが大嫌いだ。

が、まあ、そもそもタダでない限り使う気がないので、どうでもいいことだ。さて、残った数百ポイントをどうするかな・・・

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落ち着いた」とは言え、完成までには細々とした作業が続く。それは、コンデンサの充電のグラフのように、永遠に"100%"にならないのに似ている。数年前に流行った「ロングテール」は良く意味を知らなかったけど、グラフの形から似たようなものだと思って居たが、調べたら微妙に違っていた。あっち(の論)は積分しているようなところが違う気がしたが、コンデンサの充電率ってのはあのグラフを積分したもののような気もするので、同じことかも知れない。

まあ、余計な話はここまでにしておく。昨日は、自作アンプBA3886の電源部などを少し改良した。

 

電源部のかさ上げ

電源部の脚に使ったボスが以前の台より少し低かったので、5mmくらいかさ上げした。実際には、持ち上げないほうがヒートシンクが外に出っ張らなくて見た目はいいのだが、そもそも、DC-DCコンバータ(以下、コンバータ)の放熱を良くするためにヒートシンクを外に出すことにしたので、邪魔にならない範囲で出す量を増やして放熱を良くしたいのだ。

かさ上げするのにいい物を検討し、ペットボトルのキャップを加工したものにした。切りやすく、それなりに丈夫なので便利だ。サイズも丁度いい。今回使うのは上の部分全部ではなく、その内側のパッキン的な円形の突起(これの高さが約5mmで丁度良い)までと、ちょっとニッチである。

そこを円型に切り抜き、コンバータの端子やコンバータとヒートシンクを固定している結束バンドが当たる部分を切って、うまくコンバータが載るようにした。それの中央部に穴を開け、ネジでボスに固定した。

例によって基板への固定は難しく、今回もハリ玉にした。ネジの頭に少し盛って、コンバータに付くようにした。が、やっぱり弱いので、側面をダクトテープで補強した。きっと、厚い(7mmくらい?)両面テープで貼り付けるとか(これは着脱が不便なので、余り良くない)、細いコード(基板の穴を通す)でコンバータをヒートシンクごと基板を縛ればいいのだろう。

→ いろいろ考えているうちに、良く家電のコードをまとめるのに使われている被覆付き針金を使うことを思いつき、うまく行った。面倒だし通らないから穴とか通さず、大雑把にヒートシンクとコンバータと基板の外周をぐるっとまわして縛り付けた。簡単だけど、一応針金なので、堅く縛れてぐらつかない。何度も着脱すると切れるだろうが、その時は交換すればいい。灯台下暗しだ。これの圧力で、気付かずに挟んで居た線の被覆が破れてショートとかいうことはないと思うが・・・w (5/30 9:12)

結構うまく行った。ペットボトルキャップの台は低いせいか、斜め上からだと隠れてほとんど見えない。カバーを付けると、ヒートシンクが若干高くなって、(気分的には)放熱が良くなった感じだ。その他に、ヒートシンクが高くなってランプ(LED)との間隔が広くなったので、ランプが見える範囲が広くなったという予想外のメリットがあった。

 

ピンジャックの交換

次に、懸案のピンジャックを交換をした。今までのは、取り付け台がプラスチックだったせいもあるが、ネジが1個のせいもあってうまく固定できず、緩みやすかった。それを2連(固定はネジでない)のものにしようとしたら、汚なくて論外なものが届いたので止めて、別のものを注文した。それはネジ(外側がナットの形状になっている)やワッシャが多いので、ちゃんと固定できそうだった。が、それも僕には今ひとつな物だった。

付ける場所が平面でないせいかナットがうまく嵌らず、手探りで力を掛けて締めていたら、片チャネルが斜めだったようで、気付いたらネジ山がなくなってしまって居た・・・ 仕方ないので、偶然手元にあった、少し小さ目なのか、ちょっとキツいものを無理して使った。何度か嵌めていたら、なぜか通るようになった。元々同じサイズだったのか、インチとミリで微妙に差があったのを無理して広げたのかは不明だ。

なんとか付いて、ここまでで満足しておけば良かったものの、ジャックを良く見たら、GND端子板の接触方法が今ひとつなことに気付いた。※ 本体と端子がナット経由で接触しているだけ(本体のネジ→ナットの側面→端子板)なのだ。なんか気に入らないので、端子を本体に半田付けした。本体はなかなか半田が乗らない(だから、金メッキではなさそうだ)ので、時間を掛けたら何とか付いた。ところが、、、熱で中央部の絶縁体が縮んでしまって、プラグが挿さらなくなってしまった。熱で溶けないかと気になっては居たが、縮むことがあるものだな・・・

※別件で検索していたら、似たようなこと(ただし、もっとちゃんとしている)を考えられた方が居て、やっぱりGNDを本体に半田付けしていた。(→ 参照: 下のほうの「【RCA端子を考える】」: このサイトは今までにも良く参照している) この方は高周波的に考えられているが、ネジでGNDを繋ぐのは駄目だっていう直感は当たっていたようだ。

それにしても、上のページで紹介されているシンプルなピンジャックは まさに「こういうのが欲しかったんだよ」なのだが、一体、どこで手に入るものか・・・ (5/30 7:21)

キリやヤスリで穴を広げたが、中の端子に傷が付いて耐久性が心配になったので、使うのは諦めた。それで、仕方ないので、元のピンジャックを使うことにした。新しいピンジャックのワッシャをケースに接着して(写真では1枚だが、実際には表側にも付けた)、固定しやすくしてみた。ひとまず付いたが、まだ固定の具合は分からない。接着できたかすらも不明だ。確かめるために力を掛けると剥がれそうで、怖い。ジャックの間が随分広いのは気に入らないが、こうしないとワッシャをケースに固定できる面積が狭くて弱くなるので、仕方ない。普段は見ないから良しとする。あと、ここから空気が入って、アンプの冷却にいいかも知れない(希望)。

ちなみに、元々のプラの台は新しいのを付けようとして穴を広げようとしたら割れてしまったので、使えなかった。: 「いつもpoint of no return人生」であるwww

それから、さっき失敗したにも関わらず、このジャックもGND端子を半田付けした。こちらは絶縁体は無事だった。やっぱり、秋月のは安くてもそれなりに質がいい(思わぬことが起こりにくい)のではないか。駄目になった新しいのは楽天で買ったが、「高級」と書いてある割にはメッキの質が今ひとつ(光っては居るが、表面が荒い。半田の乗りが悪かったので、本当に金かも怪しい)だったり、GND端子板が鉄製だったりして(実用上は鉄でもいいけど、「高級」と名乗るなら鉄はないと思う)、(期待はして居なかったものの)結構がっかりした。

新しいピンジャックのレビューに今回のことを書いたが、その店は「レビュー歓迎」のように書いているにも関わらず、今のところ音沙汰なしなので、「うむ。なるほど」と思って居る。

端子板を半田付けと言えば、スピーカー端子も同様の構造なのだが、こちらはネジ2個で端子板を挟んでいるから少しは良さそうだと思って、保留している(実は、面倒なのが一番大きいw)。あと、スピーカーは入力よりは電圧・電流が大きいので、導通の問題も起こりにくそうに思うが、実際には常用出力はmWオーダーなので、それほど大きくなさそうだ。

作業で意外に苦労させられたのは、ピンコードの芯線の絶縁体が溶けやすくて、すぐに駄目になる(芯線が表に浮き出てしまう)ことだ。左右で微妙に違い、確か左(白)が弱い。ほぼ毎回そうだ。たまたま昔から使っていた(、そして今は何の思い入れもない)ソニー製のピンコードを流用しているのだが、こういうところも気に入らない。 (僕の半田付けが下手ってことは大いにあるがwww)

 

アッテネータの改良

昨日は最後にアッテネータの化粧直しをした。今までは、抵抗添え木をしてビニル袋に入れていたが、いかにも弱い(実際、作った直後に壊れたので添え木を付けた)ので、ケースに入れた。

前回書いた雑音は、アッテネータが壊れたせいかとも思ったが、そうではないようだ。

ケースは半田の入っていたプラのものにした。それまでに比べて、まあ簡単な作業だった。各チャネルの抵抗を熱収縮チューブで保護し、更にダクトテープで巻いて、結束バンドでコードの抜け止めをしてケースに入れた

ケースに入れたせいか、出力側のコードが短くてケースが邪魔になるように感じるが、まあ、これも普段は見ないし頻繁にいじるものでもないから良しとする。

それぞれの作業はちょっとしたものだが、失敗したりして一日掛かりになった。アンプの外見は間違い探しのように変わらないが、その影ではいろいろ地道な作業をしているのであった。

 

(-17:02 加筆・修正など)

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近頃、電源部の設置を正式なものにしたり電源コードを換えて、自作アンプBA3886は急激に完成に近付いた。良くある曲線でいえば、傾きがなだらかな領域に入った感じだ。

 

電源部をちゃんとした。

電源コードはXHコネクタ(ジャック)付きコードにした※。暫定的に使っていたPCのペリフェラルコネクタ(4ピン)は汎用的でいいのだが、意外に耐久性が悪くて接触不良になったためだ。コードをスイッチの端子に半田付けしても良かったが、中で受けるコネクタ(プラグ)付きコードをスイッチに繋げた。こうすることで、元電源接続用のコードを改造しなくて済むから信頼性が向上し、抜き差し回数が多くてコネクタが駄目になったらコードごと交換すれば良いので手間が省ける。それから、動作確認などの時には、スイッチを飛ばして直接DC-DCコンバータに接続することもできる。

※電源コードは少し長目にしたかったので、京商のラジコン用の30cmのものにした。太さが22AWGとのことなので、ちょうどよかった。楽天モバイルのポイントがなかったら手持ちの短いコードで自作するところだったが、ここは信頼性と耐久性を期待して奮発したw

これに関連して、元電源に以前使っていたSAYAのアンプ(SP192AB改)のACアダプタを使うので、そっちの出力もXHコネクタ(ジャック)にした。そのため、(もうないだろうが)SP192AB改を使う時のために変換ケーブル(1)を作った。更に、他の4ピンコネクタが出力の電源を使う時(主に動作確認)のためにも変換ケーブル(2)を作った。

電源部の設置方法は さまざまな検討をしたのだが、最終的には、「ボス」という ネジ穴のない所に貼って支柱にする部品を脚にして、それに基板をネジ止めし、その上にDC-DCコンバータとヒートシンクを載せることにした。見た感じは、大昔の喫茶店のテーブル型ゲーム機や阪神・淡路大震災で倒れた高架の高速道路、それから、アニメ「アラレちゃん」に出て来るニコチャン大王を連想して心許ない感じだが、それほど高くないせいか足(ベースに貼る部分)が広いせいか、容易には倒れない感じだ。実際に設置する場合は、両面テープでベースに貼るから ずっと安定するだろう。

なお、DC-DCコンバータはハリ玉で基板に(ここは もうちょっと強くしたいが、難しい: ダクトテープで補強かな)、ヒートシンクは結束バンドでDC-DCコンバータに、それぞれ固定した。これで、ダクトテープでの仮止めが排除できるはずだ。既に、外から見える部分にはダクトテープはない

 

音がいい(気がする)

音に関しては、概ね修正版(ダイオードを除去した)サーボ基板を使い出してから全く問題ない。耳閉感や圧迫感は、回路の影響もあったかも知れないが、耳の調子や疲労によるものが大きかったようだ。それどころか、近頃は、なぜか音が随分良く感じる。(別の時にも何度も書いているので信憑性が低いが、)今まで気付かなかった細かい音(高音も低音も)が聞こえたり、今まで聞こえていた音でも新たな成分に気付いたりするので※、原音(録音された音)が かなりクリアに再生されている印象だ。いかにもオーディオ的な表現をするなら、「(今まで掛かっていた)もやのようなものがなくなって、見通しが良くなった」感じだ。

妙なのは、今まで(以前のアンプを使っていた時)は、その「もや」に気付かず、ことあるごとに「いい音」に感じていたことだ。いかに僕の耳の信用できないことか・・・

※近頃印象が変わった演奏は数多いが、例えば"We are the world" (1985)は驚くほど違って聞こえる。数日前のことだったが、イントロからして違って聞こえて、別バージョンかと思うほどだ(再び掛かった今日も同じ印象)。全く謎だ。

もう一つの例は、(今試しに聴いている)ELTの"Every Best Single+3" (1999)の曲だ(例: "Dear My Friend")。どれも音が詰め込まれて過ぎていて(「海苔」状態, いわゆる「うるさい」演奏w)耳にキツいのだが、今は、キツいながらも詰め込まれた音を分解できる度合いが高まった感じだ。それに、そんな強烈な音がストレートに聞こえて来るにも関わらず、意外と耳が痛くならないのが不思議だ。

そういう点では、(ELTかどうかは不明だが、以前ちょっと聞いた気がするのだが、)ミキシングやマスタリングするの人は、(言われているように)家庭用やポータブルの低音質の機器を意識していた訳ではなく、やっぱりスタジオの普通に音がすごくいい機器を前提に音を作っていた気がする。

その理由はまだ分からないし、気のせいかも知れないが、僕が常用する音量(= 微小出力)での歪みの少なさ※が関係ありそうだ。常用音量での歪みを以前のアンプ(SP192AB改)と比較したところ、例えば1kHzではBA3886の約4倍だった。

測定例: ボリュームが12時辺り(推定出力: 約8mW)での1kHzの歪み率(THD)と歪み量

    • BA3886: 0.014%, -103dBFS
    • SP192AB改: 0.058%, -90dBFS
      • ゲインが小さいため、同じ音量になるようにボリュームを上げた。

※歪みの少なさは、BA3886というよりも、使用しているアンプIC LM3886によるところが大きい。データシートのグラフでも、1kHzのTHDは10mWでは約0.035%である。BA3886の値が小さいのは、歪みを測定している帯域が狭いことと、ゲインを10に下げている(標準は23など)ためかと推測している。

なお、SP192ABは改造(内蔵ボリュームと初段アンプをバイパス)で特性が悪化した可能性が考えられたので、歪みの小さくなるであろう、マニュアルの出力-歪み率グラフの範囲内の約500mWで測定したところ、悪くない値(0.0087%@1kHz)となったので、改造は歪みには関係ない可能性が高い。

つまり、SP192ABは微小出力での歪みが大きいことが分かった。推測だが、終段はAB級アンプではあるものの、動作の繋がり(というのか?)が今ひとつなために微小振幅での歪みが大きくなっているのではないか。あるいは、AB級といえども微小振幅では特性が悪いのか。※

※AB級の動作を調べてみたら、微小振幅では正負のトランジスタの出力を合算するようだ。だから、それらの出力の振幅のバランスやタイミングが今ひとつ「合っていない」と歪みが増えるように思う。

あと、回路例ではトランジスタのバイアスを増やすためにダイオードが使われており(→ : "Pre-biasing with Diodes")、実際にSP192ABでも見たが、今までの経験から、その非線形性が歪みを増やすような気がする(確証はない)。

書いたあとで見付かったページ: 「トランジスタ式ミニワッターPart2設計詳説」によれば、上のダイオードについて、

ここで使用するダイオードの順電圧と2個の出力段トランジスタのベース~エミッタ間電圧が奇跡的にフィットしていないと、アイドリング電流が多すぎたり少なすぎたりします。 (中略) 0.01V以下のオーダーの追い込みをしなければならないので、半導体メーカー発表の大雑把なpdfデータは使えません。

とあり、ダイオードによってトランジスタのバイアスの量が変わり、特性が左右されるように思える。SP192ABは製品なので、その辺りの選定・設計はちゃんとしていると思うが、どこかで(最初から?= 当たり外れ?)「奇跡的なフィット」が狂ってしまったのかも知れない。

そういう意味では、(片チャネル辺り)トランジスタ2個(種類が異なる)とダイオード2個それそれの個体差の積算は結構大きいだろうから、単に部品を付けるだけでなく、1台ごとに測定・調整が要るのではないだろうか。

この点では、アンプICなら、ICごとの個体差はあるものの、同じウエハーに出来た部品の特性は揃っているだろうし、メーカー基準に収まっているはずだから安心だ。 (後付けの論理)

なお、今まで見た範囲では、歪みの量は(どういう訳か)出力を変えても余り変わらないので、出力を上げると(分母が大きくなるため)歪み率が下がる。もちろん、出力の上限に近づく・超えると歪みは増えるから、主に出力が小さくなる方向での話である。

結局、それは、出力-歪み率のグラフ(→ : 一番上のグラフ)で良く見る、左から右に掛けて直線的に下がる部分のことだと気付いた。だから、普通・典型的なアンプでは歪みの量は出力に余り依存しなさそうだが、変なアンプではそうとも限らないだろう。

本稿の「歪みが少ない」などは、特に「量」と書いてない限り、歪み率を指す。

話が逸れるが、SP192ABには感心したこともある。歪みが全帯域でほぼ一定なことと、中高域の残留雑音が小さい(BA3886より約6dB小さい(= 約半分))ことだ。前者はいいのか悪いのかは不明だが、どういう理屈でそうなっているのか興味を持った。後者は、推測だが、電源フィルタの性能がいいためではないかと思っている。なんともうらやましい(そのフィルタを移植したい気分になった)が、-130dBFS以下という全く聞こえない領域の話なので、まあ、「気分の問題」である。

いずれにしても、僕に必要なのは、微小出力で音のいいアンプであることを確信した。上の「約8mW」というのは どうも値が小さい気はするが(それでも1W未満であることは確かだ)、市販製品のスペックに書かれているような、最大出力(概ね数十W)での歪み率なんて何の参考にもならない。今では、特性のグラフが書かれていることすら まずないので、結局、「能書き」と勘(や口コミや提灯記事?)で選ぶしかなく、であれば、今回のように自分で良く部品を調べ・選んで作るほうが、「当たる」確率が高そうだ。

歪みについては、(上に書いた、)歪みの量は出力にあまり関係なく、ほぼ一定という仮説が正しいなら、最大出力での歪み率から小出力時の値を推定することもできそうだ。 → 概ね、大出力で歪み率がいい(普通な)ものは、小出力での歪み率は大きくなるのだろう。だから、最大出力が小さくて歪み率が低いものがいいのは確かだ。

書いたあとで見付かったのだが、Benchmark社のページ: 「技術資料:パワーアンプの「ファースト・ワット(最初の1W)」に関するABX評価テスト」では、「スピーカーを0.01Wで駆動すると」と書いてあり、通常再生の出力として10mWは妥当な値であることを確認した。

また、「0.01W出力時の歪み成分は1Wの時の歪み成分と実質的には同等と言えます。」とあるし、ページ一番下のグラフ「アンプのTHD+N測定データ」もそのようになっている(注: このグラフの縦軸は率(%)でなく量(dB))ので、上の「歪みの量は出力にあまり関係ない」仮説も合っていそうだ。

ただ、そのページの「AB級アンプ」の回路図はB級のようなのでちょっとおかしいが、ここでは概念を説明しているので良しとする。また、AB級でも実はクロスオーバー歪みが出る気がしている。

 

余談: 上のページの下の文には大賛成だし、もしアンプを買うならBenchmarkがいいような気がして来たが(ステマじゃないよ)、きっと、「お高いんでしょ」だろうなw (← ステレオパワーアンプが約40万円と、よくある馬鹿高な製品より ずっとリーズナブルではある。)

皮肉なことに、アンプの性能指標としては、最大電力時のTHD+N(全高調波歪み+ノイズ)を最重要視する傾向があります。しかし、残念なことに、この高出力時のスペックは、「最初の1W」以下でのパーフォーマンスとは直接関係がありません。

 

スピーカー保護基板が完結(希望)

それから、スピーカー保護基板作成後に気になって居た、配線誤りによるショートの可能性については、起こり得る問題のリスクや配線(部品配置)に起因する問題の有無を検討してから写真や目視で確認した。

リスクの検討では、どこかの配線がショートした場合に起こり得る問題(例: センス入力に電源電圧が出る、センス入力がショートする)は独立(例: 複数のショートでそれらの問題がなくなることはまずない)なので、配線ミスでどこかがショートしていたら、(論理的には)何かしら動作が異常になるはずだけど それはなかったので、現時点では配線には問題ないことが分かったが、潜在的に将来問題が起こるリスクのある配線の有無が分からないので、配線の検討もした。

配線の検討で見付かった、本質的にリスクの高い配線(センス入力(スピーカー出力)と電源が隣同士になっていた)を修正し、写真の確認では電源の繋がった脚の半田に、隣のGNDに近くなっているヒゲが見付かったので、改善した。目視で気になったところも改善した。

 

そして、a few more things・・・w

以上のようなところで、BA3886の残件が大分・急速に減った。が、例によっていくつかの謎や問題(かも知れないこと)がある。最後を除き、調査中・対処方法検討中である。

  • 使う元電源によって、雑音はもちろん、歪みすら変わる。
    • 歪みの違いは電源の性能(例: 容量、負荷変動への追従速度)によるのかと推測している。
      • → 下に追記のページにより、追従速度が重要そうだ。
    • 今のところ、手持ちのうちでは、SAYAのACアダプタが一番いい。それから、以前は歪みが多過ぎて駄目だと思って居たデスクトップPC(今使っているもの)の電源(Scythe)も、実は歪みの点ではSAYA同様であることが分かった(以前は同じPCのサウンドカードで測定していたため、相互作用のようなもので歪みが多く出ていたようだ)。
      • ただ、SAYAより雑音が多い(といっても、例えば-100dBFS台のような、耳には聞こえない微小レベルでの差)ため、積極的に使う理由はないが、SAYAのアダプタが壊れた時には使えそうだ。
    • 上に追記したBenchmark社の別のページ「技術資料:「スイッチング電源はノイズまみれ」というオーディオの迷信」(このページの内容も大変興味深い)に、以下のようにあるので(太字は私が付けた)、電源と歪みは関係があることが分かった。

AHB2には、パワーアンプにしては珍しく、レギュレーターを装備した安定化電源を使用しています。レギュレーターは、THDの低減に役立ちます。当社の知る限り、AHB2よりもTHDが低いパワーアンプは存在しません。繰り返しますが、これは主にスイッチング電源の使用によるものです。

    • 余談: 上に挙げたようなBenchmark社のページを読むと、僕のBA3886での指向(例: 小出力重視、(デジタルでない)AB級アンプ、スイッチング電源、信号系にリレーは使わない)が正しいことが分かって、なかなか いい気分である^^
      • あと、AHB2の電源がアンプ基板の上25mmにあるってのも、本当に偶然ながらBA3886の配置(アンプ基板の斜め上40mm?)に似ていておもしろい。
      • それにしても、AHB2は低ゲイン指向で、最低では9.2dB(約2.9倍)が可能というのを見ると、そういうのが欲しかっただけに、LM3886(最低ゲインは10倍)でも出来たらと つくづく思う。
  • たまにスピーカーから小さい雑音(例: 「ポツッ」)がする。原因不明だし、本当にスピーカーからかも不明。無音の時しか分からない。
    • 昨夜、サーボ基板のオペアンプ(以前、片方を180°回転させて取り付けて過熱させたことがあるので、それによる不調を疑った)の左右を交換したら、しばらく出なかったが、今日の夕方に出た。だから、オペアンプは問題なさそうだ。ただ、今日はどっちから出たか分からないので、まだオペアンプが悪い可能性もある。
    • 雑音の音が、昔のアンプが寿命(おそらく、電解コンデンサが劣化した)になった時に似ているので、電解コンデンサを交換する予定である。今のコンデンサはもちろん新しいが、取り付け・設置に問題があって、脚に余計な力が掛かって不調になった可能性を疑っている。
    • あとは、アンプでなくPCのサウンドカード(の電解コンデンサ: もしあれば)が寿命になった可能性があるので、左右チャネルを入れ替えて雑音が出るチャネルが変わるかを見ている。
      • この場合は対処が難しい。
  • 上のスピーカー保護基板の改善後に動作確認をしたところ、不思議なことに、今回配線を修正したチャネル(左)の、1Hzの正弦波をオフセットとして検出する振幅が基板製作直後に比べて1dB高くなっていた。
    • おそらく温度(室温)変化によるものだろう。あと、(全く考えづらいが)今回の配線の修正でわずかに(数mm)線が長くなったので、それが効いているのだろうか?  それから、オペアンプ周りの抵抗の誤差のばらつきが温度上昇で広がったのだろうか。
    • あるいは、上記のオペアンプの左右の交換が効いているのか?
    • → ミュートしきい値で1dB(約1.1倍)くらいの差は問題ないので、この差が別の問題に起因するものでない限り対処しない。

 

PS. 本稿は3月下旬にタネを書いたのだが、その後、何度もどんでん返しがあって、2か月経った今、ようやく公開となった。

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楽天モバイルでもらったポイントを消費するのに、製作中のアンプのピンジャックが緩みやすいので交換しようと探したのだが、楽天のせいか丁度いいものは余りなく、見付かった物は中国からの発送なので1か月くらい掛かるとのことだった。それは許せるので注文して待っていたら、荷物の状態が"outbound"(「国を出た」ってことなのだろう)から全然変わらず、随分滞っているなあと思いつつ2週間くらい経った。

参考: その店は、Amazonにも出している、uxcell社である。絶対に次は頼まないだろう。 (最初は会社名を伏せていたが、問題を指摘して改善要望を出してもスルーした(単に「返金する」のみ)ので、公表することにした。: 5/21 6:44)

そして今朝、買い物帰りに郵便受けを見たら、届いていた。ただ、発送元はウズベキスタン(あるいはトルクメニスタンだったかタジキスタンだったか忘れたwww (← 調べたらどれでもなく、キルギスタンだった(爆) 20:26))で、発送者がロシア語表記なので読めず、発送は4月※だから買ったものではなさそうだし、荷物の状態も変わっていなかったから、「もしや不審な荷物?」(以前、中国から謎の種子が送られて来る事案があったな)と本気で心配した。

※開けたあとで気付いたが、日付の表記方法が年-日-月だったので間違えたが、実際には発送通知の日だった。

が、まあ、怖いながらも開けたら、確かに注文したピンジャックだった。でも、これは危機管理としては落第だ。中から毒ガス、病原体や爆弾が出て来たらどうするんだ?

映画「ザ・ロック」(1996)冒頭の怖い赤ん坊の人形のシーンを思い出す・・・

中身は運良くピンジャックだったのだが、ちょっと見たらがっかりした。汚いのだ。金具が錆びているかと思うほどだった。見ると、黒いゴミ(プラスチックのカス?)が多数付いていて、金具はうっすらと汚れている(「薄汚ねぇ」感じ: 爪で擦ると少し落ちるので、接着剤とかメッキの関係?)。一見して中古みたいな感じだった。

それでもまあ、掃除すれば綺麗になると思ってそうしたが、駄目だった。ゴミは落ちたものの、うっすらとした汚れは完全には落ちなかった。もう一つの問題は、僕が良く確認しなかったのが悪いのだが、ジャックの間隔が狭過ぎることだ。1cmくらいしか開いてなくて いかにも使いにくい。それでもう 使いたくなくなってしまったが、もったいないので、やる気が起きたら試そうとは思う。

セットなので、そんなのが5個も届いて(全部汚い!)、一体どうしようかね・・・

(12:23) レビューで酷評したら、早速返金してくれることになった。素早い対応には感心する。部署や地域で「人」や仕事の仕方が違うのだろう(まあ、それは当然か)。方針としては悪くないのだろうが、全体を完全には制御できない・しないみたいな。(確かに、レベルによるが それはありだ。) でも、懲りたからもう買わないよ。

 

これだけではなく、別の物もなかなかであった。あとでまた電子工作をすることもあるだろうから、その時にいろいろ部品があれば便利だろうと、電子部品セットを買った。セットには抵抗、コンデンサ(電解、セラミック)、ダイオード、トランジスタ、LED(5色、大小)、合わせて約1500個が入っているから、いろいろできそうではあった。

これも中国からで時間は掛かったが、先に注文していた上記のピンジャックを追い越して届いた。EMSは速いのだろうか。物の状態は良かったが、一応検品したら、なかなかのアバウトぶりであった。

商品ページに書かれた内容(以下、リスト)と小分け袋のラベル(以下、ラベル)に書かれた内容と中身が違うことがあったのだ。個数も違うものがあった。もちろん、ラベルの表記ミスもあった。ただ、感覚的には9割以上の品種では正しかったので(もちろん、すべての個数や値・品番をチェックしていないので、それを考慮すると、正しい率は85%くらいだろうか)、怒る気はしない。

一番差が大きかったのは抵抗だった。リストとラベルにある20kΩと68kΩがなく、代わりなのだろうか、リストにもラベルもにない270kΩと510kΩが入っていた。

ここまで違うなら、多目に入れてもいいようなものだが、今回はそれはなかったw → 忘れて居たが、抵抗が一種類(2.2kΩ※)多かった。29種のところ30種入っていたので、実はリストが間違っていた可能性があるが(とすれば、何を信じればいいのか?)、まあまあ許せるかなwww (19:10)

※この2.2kΩは謎の抵抗で、すぐ近くに2kΩがあるのに あえてある理由が分からない。手持ちのにも入って居る。一般的に需要が多いのだろうか? (19:14)

それから惜しかったのは、これはプラの箱に入っていたが、(箱には仕切り板用の溝があるのに)仕切りの板が付いていないことだ。まあ、そういうのは可愛いほうだからいいw

あと、個人的な事情として、20kΩと68kΩはスピーカー保護部で結構使ったので、「セットで補充できれば」と思って居たのにできなかったのが残念だ・・・ (もう一種類、残り1本だった51kΩは補充できて良かったw)

不思議なのは、どういう訳か、手持ち(以前、抵抗セットで買った)も今回も、10kΩ台の種類が少ないことだ。例えば、20kΩの次は33kΩでなく47kΩになってしまう(他の領域なら、例えば330Ωや3.3kΩがあるのに)。いつも直列とか並列で作らなくてはならず、不便に思って居る。 (買えばいいんだがね・・・)

 

まあ、やっぱり、安い物にはそれなりの手間とかリスクがあるってことで、それをカバーすると高くなるのだろう。

その点、秋月なら こういうことはまずないうえに(緩むピンジャックは もちろんピカピカだったw)、高くないからいい。問題は送料が高いことだけだ。せめてメール便が使えればいいのに・・・

 

PS. 電子部品セットの他に、オペアンプもいくつか欲しくなったが、楽天だとやっぱり丁度いいものがないので止めた。それに、オペアンプは(実験でない場合には)何でもいい訳ではないから、テキトーな物を買っても無駄になってしまう。さすがに「オペアンプセット」は ないようだ。

PS2. それにしても、こんなに大量(5色合計200本)のLED、一生掛かっても使い切れないよ。仕方ないから、クリスマスツリーとかベランダや車のイルミネーションでも作るか(大嘘)。原価は1本1円もしないんじゃないだろうか。

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昨日組み立てた、製作中のアンプBA3886のスピーカー保護基板。動作確認しないことには使えないし、完成にもならないのだが、どうにもだるかった。大体 最初はちゃんと動かなくて、下手したら、抵抗などが過熱して変な臭いすら漂って来るのだから嫌に決まっている・・・

とはいえ、このままにしておく訳にも行かないので始めようとしたら、電源がなくて何もできないことに気付いたw というのは、昨日作っている途中で確認した時はリレー制御部だけだったから、+12V(または15V)だけで良かったのだが、今はオペアンプがあるので±15V(12Vでも動くだろうが、15Vで設計しているので、正式な確認には12Vでは不充分)が要るのだ。

すっかり忘れて居た。スピーカー保護基板はアンプの電源部のDC-DCコンバータ(±15V)と繋がないと動かないし※、そのためにはコードやコネクタを準備しなくてはいけないことを。

※実際には2個の12VのACアダプタを直列にしても動くが、面倒(というか、馬鹿臭い)で する気が起きなかった。

仕方ないのでコードとコネクタを作った。それが準備運動になったらしく、やる気が上がって来たので、動作確認をすることにした。

すると、信じられないことに、確認項目すべてがOKだった。

ちなみに、ミュートするオフセットのしきい値は+1.3, -1.4Vだった。(設計・シミュレーションでは+1.2, -1.4Vだったが※、なぜか正負の差が小さくなったのは良かった。)

※DC-DCコンバータの出力制御(RC)端子でミュートする方式にするためにリレー駆動回路を変えたら しきい値が下がったので、アンプのゲインを変更して調整した。

リレーが閉じる電圧(または電流)と開く電圧(同)が非対称なために しきい値が変わったのだろうと推測している。前の方式ではミュート時に閉じていた(コイルをonにする)が、今はミュート時に開く(同offにする)ようにしている。

それから、このしきい値だとニッケル水素電池(1.2V)では負のチェックができないが、乾電池(1.5V)なら問題ないので良しとした。そもそも、チェックが楽なことは本質でないし、チェック機能もある。

それから、PCから最大の音量(-3dBFS, 振幅: 約1.98V)※を出してミュートする上限周波数は3.5Hzだったので、実用上は何も問題がないことが分かった。

忘れて居た。これを測る時、弱い(小容量の)電源を使ったために出力がクリップして、変な値(例: 10Hzでもミュートする)が出て、ちょっと慌てた。

※実は、アンプに2V入れるとゲインが10倍なのでアンプ出力は20V(50W)となるはずだが、電源は15V 30Wなので出せずにクリップしてしまうので、-3dBFSは不適当だった。ただ、サウンドカードの特性のために超低域では振幅が小さくなるので、3.5Hzでは ぎりぎりクリップするかしないかの辺りだったようだ。

次回は-8dBFS(アンプ出力は約8V, 8W)か-6dBFS(同約10V, 12.5W)で確かめたい。 まあ、そもそもそんなに大きな音は出さないので、実用上は問題ないことには変わりない。 (9/19 9:46)

(大体、いきなり「全部OK」なんてあり得ないし、僕のすることには絶対に間違いがあると思っているから、)なんか嘘臭いので、途中で、付けた部品が間違っていないかを確認したが、大丈夫だった。接続(配線)については作っている時に都度確認したのだが、本当は、意図しない部品とのショート・誤接続も確認すべきだが、さすがに面倒なのでパスした。

それで、とっちらかった基板などをある程度まとめて、綺麗にした。そして、入力やスピーカーを繋げて意気揚々と電源onしたら、即座にミュートした。。。 あの赤いランプが煌々と点いた。

駄目な条件を調べたら、元電源にSAYAのACアダプタ(24V)を使って(別のアダプタの12Vなら問題ない※)、DC-DCコンバータの出力にアンプを繋げると駄目だった。

※一瞬、「元電源を12Vだけにすればいいじゃん」という悪魔の声が聞こえたが、断固として拒否した。そんなことをしたら、四季のある美しい国と一緒だ。

それで、電源基板の、起動時のミュートを防ぐ回路の時定数(待ち時間)が短いのかと思い、長くしようと思って部品交換のために配線図や基板を見たら、何か変な感じがした。それで良く調べたら、接続(配線)が間違っていた。RC回路は抵抗のあとにコンデンサが来るべきなのに、最初にコンデンサが来ていた。配線図を描き直しているうちに間違ったようだ。

実際、同じ回路のブレッドボードは ちゃんと動いていたので、配線が間違って居たのは間違いない。

そこ(コード2本)を修正したら、ちゃんと起動した。結局、回路には問題なかったし、スピーカー保護基板にも問題はなかった。そして、「回路シミュレータはすごく使える!」ってことを再認識した。

厳しいことを言えば、それは「今のところ」である。きっと、保護基板にも電源基板と同じような間違いがありそうだ。ただ、今はちゃんと動いているので、シビアなものではないと期待している。が、実は、そういう誤りはあとで大惨事になること(があること)も知っている。が、配線のすべての誤りの可能性をチェックすることはできないので、確認は難しい。

実は最後は詭弁で、「すべての誤りをチェックする」ことは現実的でないが、「可能な限りのチェック」はやればできる(そして、それには価値がある)。が、まあ、国家的業務でも原発でもないしw、疲れたのでしなかった。

が、それで本当にいいのか、ちょっと迷いはある(それでスピーカーが焼けていいの?)。もう少し、起こり得る誤りとその影響を検討すべきかも知れない。どこかの低レベルな国じゃないので、「数百億円掛けてゴミを作ったけど、何が悪い!?」という身分でもノータリンでもないので。

「画竜点睛」なのか「過ぎたれば」なのか、果たしてどっちなんだろう? (今は分からないことは確かだ。)

 

てな訳で、いきなり小康状態になった(実際には上の難しい問題はあるが、まあ)。あとはそれほど大変なことはないはずなので、気楽に("sit back"ってやつ?)音楽を聴いていればいいかな?

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丸一日掛かって、製作中のアンプBA3886※のスピーカー保護基板を組み立てた。なかなか疲れたが、峠を越えたって感じがする。

※今更ながら、名前は"Ba3886"のほうが微妙にかっこいい気がして来たが、やっぱり気のせいだろうw あと、なんか長いので、つい"BA3"(ばーさん)と呼びがちになる。

やっぱり いくつか間違いがあったが、なんとかカバーできた。あと、基板が小さいのに部品が多いために細かくなって(ほとんど余白がない)、コード(ジャンパ線)での配線作業は泣きたくなった(、あるいは「気合い」で乗り切った)。できるだけ接続する端子が隣り合うようにして(この場合、部品の脚で繋げられる)配線を楽にしようとしたが、それでもコードでの接続が結構要った。線を1-2cmとかの短さで切り※、両端を1.5-2mmずつ被覆を剥いて、隣のピンと2.5mmくらいしか離れていないところに半田こてと半田とコードを入れて付けるなんて、まさに至難の業としか言いようがない。そして、それらすべてがショート、あるいは接触不良になっていないことを祈るしかないw

※例によって凝って、コードの長さができるだけ短くなるような部品配置にしたため、ほとんどが「繋ぐのが面倒なだけ」(タクシーなら「ワンメーター」以下?)な長さになってしまった・・・

 

なお、動作確認をし出すと(、きっと問題が出て来て)ご飯が食べられなくなりそうだったので、明日にした。

(今日はここまで)

 

(5/19 9:35) 組み立て時のちょっとした話

  • 今回もリレーの端子が左右逆だった(top/bottom viewの取り違え)。
    • リレーを基板に置く時に初めて気付き、急遽配線を修正した。「折角配線を短かくしたのに・・・」と思ったが、逆に短くできた線もあった。
  • 使った基板はちょっと残念。: 販売元も「ちょっと質が劣る」のように書いていただけのことはある?
    • 穴に半田付けすると気泡が出来てしまう。空気が混じりやすい?
      • 穴の作りか塗布されているフラックスの特性か。
    • 穴のXY軸の記号(A,B,C,・・・/1,2,3,・・・)が裏表で合ってない(例: 横がどちらも左→右に増える)ので、裏表で位置を合わせるのに使えない。。。
      • ただ、90°回転させて使う場合は横でなく縦を反対にしなくてはならないから、どうしようもない? 他社はどうしているのだろうか?
      • しかも、上下逆に印刷された数字もあった。
    • 左右両端の端子部は裏表で繋がっていないので、不便。 → 使う部分は自分でリード線で繋いだ。
  • 気付かないうちに、部品を付ける場所を間違えていた。: ダイオード(4個)の中央の交差部の間隔を一行多く取ってしまった。
    • 半田付けしたあとに気付いたが、たまたま下に余裕があったので、付け直しは回避できた。
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製作中のアンプBA3886のスピーカー保護部作成に伴って電源部も変更することになった。今までは、単に電源が逆に接続された時の対処だけをしていたが、今度は、スピーカー保護部がアンプからオフセットが出ているのを検知したら、実際にアンプの電源を切る処理をするようにした。(→ 構成図) しばらく「あーでもない こーでもない」と回路や配置・配線を変更していたが、概ね落ち着いた感じなので、昨日組み立てた。やっぱり予想外のことがあって苦労し、疲れた。

準備

外部からの直流電源(以後、元電源)の配線の引き回しを改良し、スイッチと電源部間のコードを減らすことにした。具体的には、元電源が入力されたらすぐに電源スイッチに繋げるようにした(今までは、一旦電源基板に通していた)。その時、端子台を兼ねるために2回路(正とGND)繋いだらスペースが足りなくなって、ケースの角に設置する羽目になった。

スイッチの幅半分、高々5-7mmくらいだが、ベースがスイッチの未使用の1回路分に掛かって居た。褒められない配置である。

どうにも見苦しいので、その後、スピーカー端子の間に電源スイッチと元電源コードを移動した。電源コードが外れたり被覆が破れた場合に、スピーカーに電源電圧が掛かる可能性があるので止めていたのだが、車載などで振動がひどい訳ではないからそうなる可能性は少ないと考えて、実施した。

あと、安全装置に頼るのは良くない考えなのだが、スピーカー保護部を追加するので、万が一そうなっても大丈夫なはずだ。

そして、作業前は予想していなかったのだが、スイッチなどを移動したら、丁度すぐそばに電源部が来るので(→ 写真左側の宙に浮かんだコネクタの辺りが電源部)、電源コードを減らすだけでなく短くもできて、更に好都合になった。

更に、これは あくまでも「期待」の話だが、元電源に雑音が乗っているとして、以前は元電源の入力部が音の入力ジャックの近くにあったから、雑音が入力に入り込んでアンプで増幅される可能性があったが、今度はスピーカー端子の近くで、そこから逆流することはないから、少なくとも増幅はされなさそうだ。かといって、聞いて分かるレベルではないし(移動の前も後も、電源由来の雑音は聞こえない)、測って違いが分かるかも不明だ(まだ測定していない)。

 

それから、少し前に、アンプ内部で使うコードとコネクタを、コード付きXHコネクタ(4ピン)に統一することにした。以前も良さそうだと思って居たのだが、入手性に難がありそうで止めて居た。が、ある時、Amazonを検索していたら、ラジコンのリチウム電池の充電の時に使うコード(「バランスワイヤー」などというらしい。: 検索キーワード: "JST-XH", "LiPo", 「バランス」, 「プラグ」, 「ワイヤー」など)はXHコネクタが付いているうえに、ある程度の電流が流せるから丁度いいことに気付いた。しかも、ジャックとプラグが付いた延長コードも売っていて、僕には持って来いだ。

その時は、「バランスワイヤーで充電するのなら、大電流も全く問題ない」と考えていたが、それは誤りで、バランスワイヤーは複数セルの電池を充電する時に、セル間のバランスを取るために使われるようだ。そして、本当に充電するコードはすごく太いようだ。僕にすれば、なんとも恐ろしい世界である^^

バランスワイヤーは、物によってはコードの太さ(例: 22AWG)が明記されていて(あるいは、聞けば教えてくれる)、僕の必要な容量(約3.5A以上)が通せそうかどうかが分かるので、内部接続用に良いと考えた。

それで、接続の種類によってピン数を変えるとコード・コネクタの種類が増えて得策でないので、少し多目の4ピン(「3セル用」, "3S")で統一しようと考えた(あと、その時丁度4ピンのコードで手頃なものが見付かったこともある)。ただ、その時に気になったのが誤接続である。どれも同じコネクタだと必ず間違えるので、何とかしたかった。

それで、すべての種類のコネクタに使わないピンを1個以上設けて、ジャックの穴を埋め、対向するピンを抜く(切る)ことにした。穴は、とりあえずは、小型電子機器(= 楽天のポケットWiFi)の白い緩衝材を詰めるのが良さそうだ。もちろん、硬いものを挿し込んで接着するのもいい。

想定外だったのは、ピンを切るのが難しいことだった。コネクタの外側のカバーが邪魔でニッパーがピンの根本まで届かないのだ。それでも、少しずつ切って、詰め物に当たらないくらいにはできた。

この作業はもっと早くすることもできたが、考えが変わって配置を変えたら切ってしまったピンは復活できない(ジャックは抜けるので復活可能)ので、今まで延期していた。

組み立て

(いやと言うほど変更と確認を繰り返したw)配置・配線図に従って、たった十個程度の部品を置いて配線するだけの「簡単なお仕事」のはずだったが、予想どおり そうは行かなかったw さまざまな想定外のことがあった。まず、電解コンデンサとリセッタブルヒューズ(ポリスイッチ)を半田付けしたあとにヒートシンクに干渉することに気付いて、取り付け方を調整した。ポリスイッチは想定していたが(→ 配置図)、作る時にはすっかり忘れて居たしw、電解コンデンサなんてノーマークだった。

それから、基板にコードを繋ぐ位置も実物の他の部品との関係で調整した。更に、DC-DCコンバータ(以下、DCコンバータ)のピン配置が反対(上下逆に見ていた)だったので、急遽それに対応した配線にした。実は、そのほうが電源の配線が短くなって良かったというオチがあった。

他には、配線図は上から見た図(top view)だが、実際には基板の裏で配線するため左右が逆になるので、それを忘れて(頭が混乱して)接続を誤ることもあった。あらかじめ下から見て(bottom view)描いておけばいいのだろうか? それはそれで、描く時に間違えそうだ。今はきっと、ボタン一発で切り替え表示してくれるツールがありそうだが、僕はドローツールで部品や配線を一つずつ手描きするいう竹槍戦法なので できない(爆)。

ちなみに、配線チェックなども紙を使わずに行った。図をコピーし、チェックした線や部品を削除して行った。最後に何も残らなければOKだ。印刷して赤ペンでマークしたほうが楽だとは思ったが、いつ確定するとも知れなかったし、実際、今回のようにその場での変更があるから、もう紙ベースでなく済ませるほうが良さそうだ。

ただ、個人的な話だが、老眼のため、基板の作業をする時に外した眼鏡を画面を見る時には掛けなくてはならず、結構煩雑な問題がある。

そこら辺を除けば、まあ、つつがなく出来上がった。僕にとっては かなり意欲的な立体配置にしたが、概ね意図したように組めた。

動作確認・調整

結論としては、電源を入れたら、煙も臭いも出ず、爆発も炎上もせずw、ちゃんと動いた。が、ちょっとおかしいことがあった。電源ランプが赤くて、最初はミュートしている(= 異常動作している)のかと思った。

なお、電源部はスピーカー保護部がなくても動くようにしており、その場合はスピーカー保護部と接続するコードのコネクタのピンをショートすれば良い。そのピンを抜くとミュートする(アンプの電源がoffになる)。

そして、ミュート状態にした時は問題なく赤かった

良く調べたら、動作は正常なのだがランプの色だけがおかしいことが分かった。なぜか、ランプに使った2色LEDの緑が弱かった。配線をチェックしたら正しかったので、ひとまず、LEDの電流制限抵抗を調整して色をオレンジに直した。が、微妙にブレッドボードでの試作と違って赤っぽくなってしまったのが気に入らなかった。

とは言え、昨夜は疲れたので、ひとまずはそれで我慢することにし、机上に置いて音を出して問題なかった(もちろん、その前にスピーカー端子のオフセットの有無やテストスピーカーで起動時のショック音の有無はチェックして問題なかった)。

LEDの色の再調整・キャップの固定

昨夜は ほどほどで諦めたが、やっぱり、色が変わったのは気に入らないし、LEDが壊れていたり配線などに問題があったら嫌なので、今朝、再確認と再調整をした。

配線は問題なかったが、不思議なことに、ブレッドボードで使っていたLEDも、電源基板経由(DCコンバータは同じ物を使っている)で使うと微妙に色が変わった。

それで、今のLEDが故障・不良かも知れないので、とりあえず、色に問題のなかったブレッドボードで使ってい居たものに交換してみることにした。元のLEDを外す時に、ピンの間隔(2.54mmでなく2mm)の関係で、赤と緑のピンが随分近くなって居たことに気付いた。大体0.5mmくらいだろうか。これが原因ではないかも知れないが、ここに詰まった物(コードの細いヒゲ)を通して電流が流れて色が変わった可能性もある。

なお、ブレッドボードのはリード線で脚を長くしていて穴に入るから、脚の間隔の問題は起こらない。

交換しても、やっぱり色は直らなかった。今度は白っぽくなった。赤が弱くなったようだ。仕方ないので、再度抵抗を調整した。ただ、目が慣れてしまったのか、昨夜の色も悪くないと感じるようになり、調整してもその色にしかならないので、やっぱり諦めた。

最初は個体のばらつきかと思ったが、そうでもないようだ。推測だが、このLEDは微弱電流(現状では赤は0.5mA, 緑は0.05mAで光らせている: 単位は間違えていないが・・・)での明るさ(電流-光量特性)のばらつきが大きくなり、抵抗(基板や試すごとに違う物を使っている)値の誤差(300kΩのような大きい抵抗だと、精度が1%だと数kΩも異なる)の影響も大きくなり、更に目の感度特性も影響して、色の違いを感じるのではないだろうか。

なんか、音に似ている。いつも似たようなことで困っているな・・・

ただ、今度は桃色っぽいオレンジになって(わずかに赤の深みが増した気がする)、(それまでの「アイロンのネオンのオレンジ」よりも)結構好きだ^^ ただ、上にも書いたように錯覚で、実は元々色は変わっていないのかも知れない。写真で比べると、元(写真右上)とはわずかに違うが、撮影条件による違いかも知れない。

こういうのも音に似ているな・・・ こんなことに引っ掛かってるから、なかなか進まないのだw

とりあえず、ランプの色は好みの色になった(気がする)と丸く収めて、スピーカー保護部を作るまで、机上に置いて音楽を聴いて試している。電源フィルタの上の不格好で無駄な端子もガワの大きな電源ランプもブレッドボードもなくなって、大分すっきりした。

今はスピーカー保護部はない状態である。無理に付けることはできるが、間違ってコードに触ると大変なことになるので、一旦外した。

その後、LEDの散光用キャップをちゃんとした。最初に作ったのは少し低かったので、2.5mmくらい高目に切って(1パック4個入りなので やり直せた)ハリ玉で固定した

 

さて、本題のスピーカー保護基板の組み立ては明日かな。でも予想以上に疲れたから、少し休むのもいい感じだ。まあ、先は長く、疲れながらも遅くても、一歩一歩進んでは居る(はずだ)。

あと、近頃は全然ソフトをやっていないが、たまにはソフトを忘れるのもいい感じだ。でも、ソフトもハードも(おもしろいけど)面倒ってことは変わらないwww

忘れていると、ソフトで思わぬトラブルが勃発したりしてパニくりそうだから、なかなか気が休まらないw

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製作中のアンプBA3886の電源ランプを、当初からそうしたかったアンバーにしたくて※、楽天モバイルでもらったポイントでLEDを買おうと思ったが、やっぱり無駄な気がした。

※その理由は、元々電源ランプに使っていたオレンジのLEDが小さ過ぎて(サイズ: 1.6x0.8mm)基板に付ける時の加工が面倒だし、その時に壊す(例: 脚を千切る)・失くすおそれがあったので、面倒になったためである。

それで、何となく、今ミュート通知ランプに使っている2色LED(緑1個と赤2個が入っているが、いろいろな経緯があって赤しか使っていない)の中の緑と赤を混ぜればアンバーになりそうな気がしたので調べてみたら、可能性があるようだった。まず、光のスペクトラムでは赤と緑の間辺りがアンバーな感じだったし(かといって、それらを混ぜて中間になる保証はなかったか)、下の図は絵の具で減色混合なので茶色になっているが、他のページではアンバーぽい結果があったので、早速試してみた。

緑と赤を同時に光らせればアンバーになるか?

もちろん、緑と赤の強さは1:1では駄目だろうし、そもそも、なぜか緑がかなり強いので、赤と緑の抵抗の値を変えて明るさの割合を変えて試行錯誤した

かなり いろいろ試したたのだが、結局できたのはオレンジであったw 抵抗値の比で赤:緑を1:3-1:6(暗くなるほど比が大きくなる)にするとオレンジになり、オレンジのLED(電源ランプ)と同じ色にできた。おそらく、もっと暗くすればアンバーになるのではないかと思うが、暗くし過ぎると良く見えないし、2色の割合の問題としても手持ちの抵抗の種類には限りがあるし(単体以外に2本を直列接続にして試しはした)、疲れたので、これで良しとした。

そして、希望のアンバーではないものの、オレンジなら元の電源ランプと同じなので、上にPPの散光板を載せたりして置き換えた。そして、LEDのパッケージにはもう一個赤が入っているので、それをミュート通知ランプにして2個のLEDを1個にできて設置面積を減らせた。と、ほくそ笑んだ。

なぜか、赤はとても綺麗に光るのに感心しつつも、オレンジがそうでもないのが ちょっと気に入らない。

それから、テキトーに作った散光板((別件で買ったが使えなかった)灯油ポンプのPPのホースを切って重ねて両面テープで貼った)は意外に良く、大昔に欲しかったヤマハのアンプA-5のランプの羊羹のような雰囲気になったのがうれしかった。ただ、ちゃんと・綺麗に作るのが面倒なので、楽天ポイントで散光用のキャップを注文した。それがうまく行かなかったら作るつもりだ。

が、LEDには電流を制限し明るさを決めるための抵抗(意外に大きい: 写真右の基板下部の白い四角(LED)の上の水色3個がそれらの抵抗)が必要なので、LEDを1個にしても実はそれほど面積は減らず(仮に2色LEDの横に小さいLEDを置いても抵抗の総数は同じなので、隙間が減る程度だ)、やっぱり気分の問題となったw

BA3886のスピーカー保護基板(左)と電源基板(右)の部品配置と配線の可能性・問題を調べるため、基板に載せてみた(一部代替品あり)。: 抵抗の占める面積が随分大きい。

 

(5/12 12:48) 散光用キャップが届いたので、早速試してみた。予想どおり、高さと幅(約1cm)は大き目だが、何とかなりそうだ。被せて光らせてみたら、若干暗目にはなるが、いい感じに光が分散して気に入った(それにしても、赤は本当に綺麗だ。なんか妖しい感じすらするw)。横からでもちゃんと見えるので、LEDを立てずに取り付けられそうだ。LEDとキャップの間が空いているので、良く分散するのだろう。

それで、正式版のために下部を5mmくらい切って内側に養生テープを2重にして貼ったら、LEDにスパッと嵌まり、基板にもいい感じで落ち着いた。本物は養生テープでなく、「ちゃんと」取り付けたい。接着剤だとあとで困りそうなので、強力な両面テープかな。そうだ、思い出した。ハリ玉(粘着ゴム)で隙間を埋め、なおかつ基板に貼り付けるのも良さそうだ。

 

PS. 「ニコイチ」本来の意味はちょっと違うようだが、まあ良しとしたい。

PS2. 余りにも基板に抵抗が多いのは、きっと、回路の作り方が良くないんだと思うが、まあ他にできないので良しとする。

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