東重工業川西工廠の記録

恐らく今後増殖していくであろう、アップルのモバイル品。

各々の端末を、いちいちDOCKケーブル挿してUSBでPCに繋いでいく、

己の姿を想像するにオゾマシイｗ

せめて自身で使う環境はスッキリさせようと考察してみる。


こんな感じ

幼稚園児並みの絵の才能は勘弁してくださいなｗ

イメージは伝わるはずだし。



で、何がやりたいかというと、アップルモバイル機を、このDOCKに搭載し、

USBケーブル1本のみでPCと接続したいって事。



USB-HUB経由で、PCが認識や同期通信してくれるのかが

皆目見当つかないので、今のところ実現の自信度は20%ってところか。。。



４台分の充電については、恐らく問題ないとみている。

強力な電源ユニットを搭載するだけだからｗ



でもって、ここから先は願望となるが、これだけのアイテムを1度に充電するとなると、

経済性も考える必要があるかもしれない。

何とか時刻を拾って、お得な深夜電力を使うように。

iPhoneとかiPadにはカレンダーICが付いているけど、どうやって外部へ渡せるのかは不明。

(UARTで拾えたらベスト)

iPodにいたっては、カレンダーICがついているかどうかも不明。

この機能を実現するには、電波時計を内蔵させたほうがいいのかな。。。



あとは、オーディオの機能としてミキサーも積んでおきたい。

セレクタじゃなくてミキサーですよｗ



iPodでもiPhoneでも、気分に合わせて音楽を流すけど、

メールや電話着信の際、セレクタだと気づかない可能性が＠＠；

先日、iPhoneユーザーグループの会合でお披露目されたiPadを触って以来、

物欲メーターが振り切ったままで、収拾つかない状況が続いておりますｗ


悶々とiPadを手にしたらやってみたい事を考えてみたので、備忘録として晒す事と致します。

１）空っぽバッテリーからのフル充電時間は？

２）充電電流はどの位？

３）高温対策があるらしいが温度閾値は？

４）オーディオ特性はiPhoneと同じ？

５）WiFiの到達距離はiPhoneと同じ？

今のところはこの５点ですが、今後増えていくものと思われます。



ついでに現時点での予想や手法など。

１）早速分解写真がアップされていたので目をやると、

内蔵バッテリーは6600mAらしい。1C充電だと6.6Aを要するが、

付属電源アダプターの給電能力は1100mAらしい。

ロスが無ければ６時間。

だが、100%の給電を行うとスイッチング素子が持たないかも。

半分のパワーで充電したら12時間。

さて、どうなんだろ？？？



２）できれば時系列で測定するためにデータロガーを繋いでみよう。



３）高温になると使えなくなるらしい。恒温槽は持ってないからどうやって温めようか＾＾

ドライヤーは無茶かな。。。

内部温度の測定は恐らく無理。表面温度で測定することになるかも。

でもって、何度で操作不能になり、何度で復旧するのか、閾値を知りたい。

この閾値を元に、前もって知らせてくれる温度ヤバイぞアラームユニットを設計する必要があるかな？



４）これは測定してもiPhoneと同じと予想。

但し、聴感上の差異はあるものと思われる。

同じ回路であったとしても、パワーソースが変われば音質に影響を及ぼすはず。



５）iPhoneとノートPCを持って近所をうろつく事になるかな。

変なオジサンと思われないように気をつけようｗ

またしても更新がご無沙汰してしまい、申し訳ありません。。。



今回は、秋月さんで見かけたUSBオーディオモジュールの
「ジャンク」を食して見る事に致します。

かねてよりiPhoneの音質に不満を抱きつつも、
ライン出力しか取り出せない事に更なる不満を募らせ、
デジタルオーディオに手を出してみようと考えた次第であります。

で、その口はUSBらしい事を見かけたので、じゃぁUSBオーディオ
デバイスを入手して実験してみようと思ったのであります。

普通に市販品を手に入れると高額な為、なるべく財布にやさしい
実験ができないか調べていたら、なんと秋月さんでそれらしきものが。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-02404/

ネットで調べてみると、MacG4用のオーディオデバイスであるらしい。

iPhoneもアップル製品だし、何とかなると軽い気持ちで入手する事を決めたのであります。

まだまだ未熟な腕の為、改造失敗の恐れもあり、3枚発注しました。



届いた現物を確認すると、何とも小さくて頼りなさそうな基板であります＾＾

早速改造を施したい衝動を抑え、入念なリサーチの末、

http://nullpoarchives.orz.hm/
(雑企画/検証 → 秋月のUSBオーディオモジュールの改造)

http://www002.upp.so-net.ne.jp/hard-and-soft/
(ディジタルアンプの製作)

http://sa89a.net/mp.cgi/ele/top.htm
(電子工作とか → 秋月USBAudio基板の改造)

http://rof-factory.sytes.net/weblog_R/diarypro/index.cgi
(RUUの不定期日記)

これらの偉大な先人に敬意を表しつつ、改造に取り組む事とするのであります。




とりあえず施したのは、

●TA1101B＜＞出力コイル間のショットキー省略設計の改修

●ミュートグダグダ設計の改修（ジャンパの移動）

●器用な電源設計の改修（12Vソース化）


早速スピーカをつないでパワーオン！

スピーカーから　プチュ〜〜〜ン　という音と共に煙を上げる。

クソ。改修失敗か。。。

何と、12Vの±を逆接。俺ってバカ。



気を取り直して２枚目を改造。

今度は音が出力されるものの、何だか音圧が低い。。。

偉大な先人も指摘されておられる症状かもと思いながら、

USB端子をPCからiPhoneへ。

音が出ませんorz



またしてもアナログ音声か〜と思いながら、今度はDACのミキシング
入力で気を取り直す事に。

今度は、爆音を上げた末に音声が途絶える。おーのー

この症状も、sa89a殿が指摘されておられるが、おいらの環境だと
なぜかミュートにチェックマークが＠＠；

おいらの許可も得ずにミュートをかけやがるとは不届物め！



で、原因を探していくと、TA1101Bの６番ピン（オーバーロード検出）にあるようだ。



パターンをカットしてリトライしたところクリップしまくりorz



UAC3552Aのゲインを弄るとUSBオーディオの音圧が上昇するも、

AUXも一緒についてきやがる！

AUXを1/2程度減衰させてちょうど良い感じ。

音圧が物足りないからTA1101B側でゲインをアップして、
それなりに使えるようにはなったが、これはこれで、

何だかおかしな構成だよな〜

御存命のうちにパチリ

ひとまずは、iPhoneのデジタル音声は一筋縄ではいかないようだ。

ってのが今回のまとめだ。


久々の記事アップなのにこれでいいのか？？？＠＠；

いつもお世話になっている方より、与太話中に何気ない一言を頂く。

iPhone用のヘッドホンアンプを購入したが、期待したほどの音質ではない。
（オヤイデ fiio-E5）
オリジナルで作れないものかどうか。。。


私見としては、、、

標準装備のヘッドホン端子で十分では？？？
わざわざ外部接続でヘッドホンを駆動させて音質改善するものかどうか。。。

とはいうものの、標準ヘッドホン端子で聞く限り、こもった音であることは否めず、真空アンプを設計した事もあり、じゃぁ、いっちょやってみるかという事に。

一般的なヘッドホンアンプの概念
コンポなどは8Ωインピーダンスのスピーカを駆動させるが、
ヘッドホンの場合このインピーダンスが16Ω程度である違いしかない。

結局のところ、やる事はコンポと全く同じ。


ヘッドホンアンプ（携帯型）を作ろうとすると？？？

エネルギー供給源は電池しかあり得ない。

でもどんな電池を使う？

１）乾電池：ランニングコストが高くつきそう。。。
２）ニッカド電池：継ぎ足し充電が不可。毎回使い切らないといけない。
３）ニッケル水素：これも一応継ぎ足し不可。
４）エネループ：中身はニッケル水素だが、継ぎ足し可能なように改善されている
。
５）リチウムイオン：専用の充電回路を装備するのが面倒。発火爆発の危険がある
。爆発させる自信も実績もある。
６）鉛バッテリー：理想的だが重い。。。
７）プルトニウム電池：ロシアから輸入する？税関通る？ダダ漏れ放射線をどうや
ってシールドする？？？
８）太陽電池：使用場面が著しく限られてしまう。

検討するまでもなく、４番が実用的ですね＾＾

今回のヘッドホンアンプに求めるもの

１）何はともあれ、ノイズはご法度。耳に直接当てて聞くものだから。
２）なるべく低電圧（４本以内 できれば２本で）
２）電池長持ち＾＾ １日以上は持たせたい。 となると、A級アンプは除外＾＾

今回は、省電力且つローノイズなICであるSTマイクロエレクトロニクス社の
TS487/489をチョイス。
ネット上に作例が全く無いので不安だけど、何とかなるでしょう＾＾



実際に回路図を引っ張ってみると、よくあるオペアンプを用いた回路で、
若干毛が生えた程度の難易度である事が判ります。

若干の工夫としては、一般的なアッテネータ入力をせず直結として、フィードバッ
クゲインを可変とする事で、回り込んでくるノイズを打ち消します。

今回はやらないけど、そのうち何とかしたいものとして

トーンコントロール（パラメトリックイコライザ）



はるか昔より、レコードを聴くためのフォノイコライザでも用いられた古典手法。
低音成分の記録は溝を大きくしてしまうため、低音成分を減衰させて記録されており、再生機器で低音をブーストさせる手法をとっていた。

このCRフィルタ回路で実現するにも、フーリエ変換、ラプラス変換の方程式を解くのが面倒。。。
（算数に強い方、手伝って下さい＾＾）
又は、製作依頼があれば、その時に計算しよう＾＾

　これまた一般論で申し訳ないが、ローインピーダンス信号を受けてハイインピーダンスのアンプで増幅しないと特性が出ない。
よって、プリアンプを積む必要があり、回路規模が大きくなっちまう。。。
ボリューム１〜２個を積むスペースも無い

　専用ICは12V駆動だったり正負の電源を要するものばかり。。。エネループ10本
使う？？？
日本無線：NJW1119A
東芝：TA7630PG
リニアテクノロジー：LTC1068

　どうするよ。。。
　って事で先送り決定！


お次は、iPhoneからオーディオ信号を取り出すケーブルを作成します。



J&Pで叩き売られていたFireWireのiPod-Dockケーブルを用います。
FireWireのインピーダンスは110Ωだけど気にしない＾＾
6本構成だから、2本ずつ束ねたら55Ωだ＾＾

ピンアサインは、いつもお世話になっている下記ページより失敬しました。

http://pinouts.ru/PortableDevices/ipod_pinout.shtml


21番ピンに68kΩを繋げとありますので、そのように結線します。
11番ピンをGNDに繋げとありますので、15番ピンへ結線します。
3番ピンが右チャネル、4番ピンが左チャネルになっています。

コンデンサのエージング

半田付けによって損傷するため、耐圧近くにて数時間〜数百時間のエージングを行います。



東重工業のエージング炉

メーカー品では考えられない手間をかけます。
手作りならではでしょうが、料理と同じで手間をかける事と味が良くなるでしょ

電源は廃棄したノートPCのACアダプタを改造したもの。
ICの耐圧は低いので、搭載せずに電圧をかける。
万一の発火に備えて炉に入れてエージング。
決して自宅がオール電化となった事で不要となった土鍋ではありませんｗ

気になる消費電力は、、、

ボリューム中間:5mA
ボリューム最大:10mA
単４電池容量:700mA/h
単３電池容量:2000mA/h
単４予想駆動時間:連続70時間〜140時間(普通に使えば5日持つ)
単３予想駆動時間:連続200時間〜400時間(普通に使えば16日持つ)

ホントかな＠＠；

　あけましておめでとうございます。
　本年も東重工業川西工廠を宜しくお願い致します。

　前回の記事から３ヶ月以上経過してしまった訳ですが、
きちんと生存しておりますので、ご安心下さいませ

　じゃぁ、サボっていたのか？？？と言われれば、
全くもってその通りなのでありますが、
なにぶん業務多忙なものでありまして。。。。

　で、新年を迎えるにあたり、今年or今後の抱負などを列挙するであります。


　１）雑誌掲載記念

　　MacPeople２月号において、当工廠設計のiPhone対応真空管アンプが、
　ニュースとして掲載されました。

　　元々、このアンプはAppleSt○re等で視聴させて頂くも、
　なにぶん出てきた音が気に入らず、結局購入を断念したところが
　スタート地点にあたります。

　　そう。無けりゃ作るだけの単純な発想で、とことん俺様仕様で
　設計するのであります。

　　この時点で考察するに、ヘッドホン端子から音声信号を得ようとすると、
　内臓DSPやDACを通した、いわゆる「加工された音」が出てくるのは明白であります。

　　かといって、Dock端子から音声を得ようとしても一筋縄ではいきません。
　　制御回路をメインに、アンプ部はとりあえず音が出たら良いとしたものが、
　前回発表した「梅バージョン」であります。
　
　　このバージョンで取りきれていない問題として、
　「3GSにおいて充電＆同期通信不能」があります。

　　この解決を進めるべく、更なる研究を重点目標とします。
　　（その前に3GSを購入しないといけないかも。。。）


　２）これからのアンプ設計構想など

　　�@製作構想

　　　元々、松竹梅３品の設計を考えておりました。

　　　・制御回路設計を主とした梅バージョン
　　　・多分パワーに不満が出るだろうから竹バージョン
　　　・音質を満足させる直熱３極管を用いた松バージョン
　　　このような位置付けでの構想を立てております。

　　　これに加えて、梅バージョン運用において、物足りなく思った機能の実装を
　考察しております。
　　　・ビデオ出力が欲しい
　　　・現状、内臓DACを通された音なので、デジタル信号を得て音を出したい
　　　・縦置き横置きをボタン一発のメカ対応にしたい（既存品は手動式、或いは全然できない）

　　�A竹バージョンってどんな感じの代物にする？

　　　現在設計中の竹バージョンは、アンプ部に半導体を一切用いない、
　　古典的アンプ目標としております。
　　　・リップルフィルタにトランジスタを使用せず、LCRフィルタを用いる
　　　・フィラメントはダイオードブリッジを使用せず、交流点灯とする
　　　・高圧B電源もダイオードブリッジを使用せず、整流用真空管を用いる

　　　プリアンプ部は東芝製ビンテージ品の12AX7、パワーアンプ部はソビエト製6L6GCの使用を
　　予定しております。

　　　どちらもギターアンプから失敬した逸品で、「Fender」の刻印が入った
　　由緒正しい真空管であります＾＾

　　　ただ、こいつらの難点として、刻印位置がズレているのであります。
　　　多少配線がやりにくくても、その刻印が前面に見えるようなレイアウトがベストでしょうねぇ。。。

　　　管の特徴として、12AX7,6L6はどちらも傍熱管で、ヒーターがカソードとなっておりません。
　　　極端な表現をすると、カソード板を暖める為だけにフィラメントが存在しているとも言えます。
　　　よって、交流点灯させても問題無いものと見ております。

　　�B見た目をどうしよう。。。

　　　前回製作した梅バージョンは、手痛い失敗を致しました。
　　　コンデンサのパンク等、劣化部品の早期発見、つまりは、
　　メンテナンス性を良くする目的でアクリルケースを採用しました。

　　　しかし、それが単に「美しい」と評価されるに留まり、選定意図等を
　　全く評価されませんでした
　　　（まぁ、仕方ありませんねぇ）

　　　竹バージョンにおいても、メンテナンス性は犠牲にできません。
　　　B電源が500V近い高圧を使用する事から、ゼロ電位も強化しておく必要があります。
　　　6L6ビーム管は表面温度が200度を越える品である故、
　　アクリルでは溶けてしまうことになるでしょう。

　　　よって、フレームは金属性しかあり得ません。

　　　一般に販売されている金属ケースは非常に小さな代物で、
　　とても大型化したトランス類等、搭載する事は不可能なのであります。
　　　鉄工所等で作ってもらう事も可能なのでしょうが、費用がバカになりません。

　　　構成部品のみの見積もり４０万の状態で、これ以上の負担は難しいのであります。

　　　チョンボによって燃やしてしまった部品の再購入も痛いなぁ。。。

　　　真空管アンプのケースorフレームに、
　　金属製且つ安い代物って無いものでしょうか？

　　妙案ありましたらコメントお願い致します

さらに追記です。

先ずは不具合が発覚したため、改修を行いました。

症状：USBコネクタ挿抜してもPCで認識されない

実験の時に上手く動いていたのは気のせいか、いい加減な半田で接触がおかしかったものと思われます。

一般的に、USBを遮断、通電させる時は、データラインを10ms以上Lowにすれば良いのですが、そこはiPhoneであります。

簡単にいくはずがありません＾＾

試行錯誤の末、USB5Vの給電を一時遮断する事で認識する事が判明しました。

よって、更にリレー追加であります。

いかんせんメカリレーですから、確実な動作をさせる為に200ミリ秒の遮断期間としました。

他には、USBコネクタの検出に5Vが給電された事を検知しておりましたが、やはりGND接続を検出する事としました。

抵抗1本でも削れるなら削りたいし、マイコン内蔵プルアップがあるから使わない手はないかと。

コントローラ不具合対策版回路図

例によって例の如く、対策版マイコンファームも公開するであります。
コントローラ不具合対策版ファームウェアのダウンロード


ついでに、アンプ部の見直しを行いました。

しばらく聞いていると、５極管独特の高音が耳につきます。

やはり電力増幅段は３極で使用する事にしました。

３極にする事で、真空管の内部抵抗が下がり、ノイズを拾いやすくなりました。

ノイズ源は簡単な話、電源回路の問題であります。

CRフィルタでは不十分という事であります。
一般的にはチョークコイルを挟むのですが、デカイし重いし今さらケース加工する気力も無かったので、他の手法を用いる事としました。

FETを用いたリップルフィルタであります。

例によって抵抗の時定数は適当でありますが、かなりの効き目であります。

また、低音が若干弱いので、電圧増幅回路低域補正フィルタの調整と、負帰還のかかり具合を適当に調整しました＾＾

アンプ部改造版回路図

iPhone/iPod用真空管アンプ（梅バージョン）の追記です。

先ずは回路図から。

アンプ本体の回路図

よくある6BM8シングルアンプです。

AC100VのラインとAC170Vのラインを外部からコントロールするようにしております。

前回の記事で盛大なハムノイズが出ていると書きましたが、信号の増幅においては、それなりの音を出してはいたので、部品の不良ではなく、結線の不良ではないかと調査しておりました。

テスター読みで1Vp-pのノイズだから尋常じゃありませんｗ

何と、4番と5番がヒーターで、左右チャンネルのヒーターを逆接しておりました。
電力増幅段のカソードにヒーターを直結する構造でありますので、6V近いリップルを乗せていた事になりますねorz


次にコントローラ。今回のプロジェクトはこちらがキモでしょうね。

コントローラの回路図

iPhone/iPodの検出は内部で接続されている接地ラインを検出するようにしております。
検出するとアンプ部のAC100Vラインを閉にしてヒーター点灯となります。

本来なら、同時にB電源もONとなりますが、熱電子が飛び出さないうちから高電圧をかけるのはあまり宜しくありません。
真空管へダメージを与えますし、コンデンサの寿命を縮める事にもなりますので、15秒の遅延後にB電源回路が閉となる仕掛けを施しております。

15秒とした理由は、クリアな音が出はじめるのに15秒を要していたので、この時定数にしました＾＾

余談ですが、6BM8のプレート電圧はDC200V程度で、AC170Vの全波整流と抵抗降圧によって作っている為、今回のようによく売られているリレーが使えます。

今後2A3や300B等のハイグレード版を作ろうとすると、500VとかのB電源になるでしょうから、同じ様にリレーを使うとすれば、AC100Vの抵抗損失で緩やかに立ち上げる工夫が必要になるかと思われます。

定格の高いリレーは、値段も相当なものです。

２極管なら特に何も考えなくても良いのですが。。。


iPhone/iPodのセルフ充電は、USBのデータラインへ抵抗分圧による電圧を与えております。

ソーラーバッテリープロジェクトで培ったノウハウです＾＾

ただ、DOCKに接続した状態でデータ転送の必要もあるかと思い、USBの5Vを検出してデータ端子をUSBラインへ直結するようにしております。

検出方法は、10ms周期タイマでiPhoneやUSB接続ポートを監視。
8回一致をもって正とする構造です。
この10ms周期タイマを使って15秒遅延も作ります。

ポートを順にシフトコピーして0x00 or 0xffのチェックをする手抜きプログラムとも言えますね＾＾


同じように作成を考えておられる方は、以下に示すファイルをダウンロードして、AVRへ書き込んで下さい。

大した処理もしていないので、ソースコードも公開します＾＾

TubeAmplifierController.zipのダウンロード

ずいぶんと久しぶりの更新です＾＾

iPhoneユーザとなってから個人的に欲しかったアンプの製作であります。

既製品を買おうかと思いましたが、「コレ！」といったものがなく、とりあえず作ってみようかと軽い気持ちで開始したのであります。

どうせ作るなら、手持ちのジャンク真空管を使って＾＾

とりあえず、公開優先で簡単な奴ということで、梅バージョンであります。
で、できた物がこんな感じ。

クリックで拡大

機能としては、

●iPhone挿抜で主電源をコントロール
●ヒーター通電からB電源通電まで遅延をかける（熱電子放出待ち）
●内臓回路による充電と、USB検出による内臓充電回路のカット

こんな感じでマイクロコンピュータ＋アンプを設計しました。

クリックで拡大

実際に使ってみると、、、
何ともハムが気になります。。。

やっちまいました。

無残なiPhone

うっかり落っことして、次々と車に轢かれた結果、こんなになっちまいました。

まぁ、仕方がないと諦めて禿TELショップで見積もってもらうと。。。

何と\72,450也！！！

そんなには払えんので、方々当たってみることに。

結局アップルストアでファイナルアンサーであります。

\22,800也

即日復活と相成ったのでありますが、この金額差は一体何なのだ？？？

禿TELの看板を挙げていても、結局はフランチャイズの所縁でありましょうか。

今回は、DC-DCコンバータに変更しての再チャレンジであります。

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC34063A-D.PDF
データシート通りに組み上げました＾＾

USBデータ端子は抵抗分圧としました。

天気の良い事が大前提となりますが、充電マークの点灯となったのであります。

パワーソースが太陽電池なのだから、ロスがあってはいけませんよねぇ。。。

んで、この回路を持ってしても微妙に曇っただけで一気に給電能力が落ち込むのでありました。

もう１枚太陽電池を入手して、再テストを行う事となったのであります。

次なる課題は。。。

電池切れの対応策をもう一ひねりして、ニッケル水素や乾電池を使った給電方法を考察する事となりました。

エネループモバイルブースター等は、電池残量が低下すると使い物にならんと小耳に挟んだのでありますが、果たしてどんなものなんだろ？？？

適当な昇圧回路を組んで後日、これも実験する事と致しましょう＾＾