リレー式アッテネーター 改善 その11

IRリモコンデータのリクロック(フォーマットの立て直し)を行いました。
 IRフィルターで改善を行った結果、マルチCPU(台湾製のSTC15 seriesの LQFP)で、問題のロスト・インターラプトが皆無にならないので、手作りアンプのI氏により、IRリモコンのフォーマットの検証と建直しを行うPIC12F1501(16MHz)とソフトを用意していただきました。
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IRデータのリクロック
 IRリモコン(NECフォーマット)のIRデータを受信して、解析して正しいフォーマットのデータのみを、きれいなパルス列にして送出する機能のPICです。 その信号の出力は、IRセンサーと同等の38Khzに変調された出力を行います。これにより、ノイズ等により、壊れたデータの除去を行い、正しいフォーマットのデータのみ転送して、IRデータのクロックの揺らぎ、信号の減衰による誤動作を避ける事が出来ます。又、この装置(機能)は、1系統の入力で、複数の機械に並列で送信したりインピーダンスが高くて、信号線を延ばせないIRセンサーの出力ケーブルを延長する等、応用範囲が考えられます。

回路図とソフト
 回路図は以下の通りで、400ステップ程のソフトで構成されています。
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取り付け
 以下の様に、IR受信機と、本体制御部の間にリモコン、リクロック装置設置しました。データを受信した時、青いLEDが点灯します。右端の5Pコネクタは、ソフト更新用です。
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改善状況
 ロスト・インターラプトによる、ステータスの不一致(ズレ)は、大幅に改善されました、しかし、未だ0.5%程(200回に1回)のエラーが生じます。それも特定のキーの組み合わせで生じます。具体的には、電源オン/オフ、ミュートオン/オフ、リセット機能を行った直後に生じて、通常の音量アップ/ダウンでは、皆無となりました。これらにより、IR受信機能の問題点が改善されたものの、STC15 seriesの LQFPのコントローラーに内在するソフトのバグがあり、それが最後の問題点として残った様です。ロスト・インターラプトを皆無に処理するのは至難の技で、Windows等は、頻繁にロスト・インターラプトを起こして、再入力で成り立っているシステムですから、それに比べれば、可愛いものです。

今後の進め方
 最終的に、試験と改善を行い、コントローラーのバグでまでは判明できましたが、当方としては直ぐに対処できません。従いまして、現在のマルチCPUの方式から、シングルCPUの制御方式に改める事にします。これによりチャンネル間のレベル調整に手間取りますが、アッテネータとしての機能は問題ないと思います。そして、このリレー式のアッテネータは、I氏設計の新バージョンが出来るまで、暫し繋ぎで利用することとします。

リレー式アッテネーター 改善 その10

太陽光と蛍光灯からのガード
 インバーター式蛍光と太陽光下でロスト・インターラプトとなる件について、対策してみました。赤外線透過ガラス(R2)で赤外線に至る可視光線をカットしましたが、カットのスロープが緩やかで、それが一つの原因かと想定して、IR受信機側にシャープな赤外線フィルターを用いて実験してみました。

赤外線フィルター
 富士フィルムのIR(Infrared sharp cut) IR90(900nm)とIR78(780nm)を用いて実験を行いました。
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フィルターの性能
 フィルターのカットオフ性能は以下のとおりで、赤外線送受信機の38kHz(950 nm)を通過させて、それより波長の短い可視光線から紫外線を完全にリジェクトします。
IR90(900nm)を用いた場合、38kHz(950 nm)は75%の透過率となりIR78(780nm)の場合は、減衰無し(透過率約100%)となる筈です。
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   赤い線のアノテーションが、38kHz(950 nm)の位置です。

IR送信機の改善
 右がオリジナルの送信部分で、左側はミラー加工を行い指向性を付けました、これで、実質送信出力が+3dB程度アップしたので、0.75に減衰した分の補填が出来たかと思います。
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バッテリーを新品に交換して比較(上:オリジナル、下:加工したもの)
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実験結果
 送信機の発振部分に指向性を設けて改善を行いました。さんさんと太陽光が降り注ぐ室内と、インバーター蛍光灯の直下で実験をしてみました。結果は大分改善されたものの、未だ々と言ったところです。照明に対する改善はこれで様子を見ることとします。

リレー式アッテネーター シェイクダウン その9

 リレー式アッテネーターをメインシステムでシェイクダウン(Shakedown)しました。念願のマルチチャンネル・アッテネータですが、完成まで後一歩と言いたいところですが、問題は基本的な制御機能にあり、見直しが必要です。
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肝心な音は
 最大の課題である、音については全く問題なく、今まで作製した電子ボリューム、8連ポテンショメータに比べて、ベストだと思います。パッシブですので、入力ゲインに制限が無く、音は、静かであり、音量を変えても音質が変わらず、音量を下げても楽しめると言った感じです。例えれば、良く設計されたパッシブネットワークの様な感じです。

唯一の問題点
 唯一の問題、しかし最大の問題点は、IR(infrared)受信機能が誤動作する事です。特に、インバーター式の蛍光灯、強い太陽光の下で顕著に生じます。IR受信機は、38kHz程度(950 nm)の赤外線パルスで動作でしますが、太陽光と蛍光灯は原因が異なるようです。部屋を薄暗くすると安定動作します。又、IR受信機を複数買い求めて交換しましたが、改善する事が出来ませんでした。

IR受信の改善
 IR(infrared)受信機能を改善する方法として、IR受信機の受光部にレンズをつけて指向性を付ける方法が考えられます。又、メーカー製の機器を見ると、何らかのカバーが有って、正面のリモコンの光軸に合わせて、斜めの光を遮っている様に思えます。

根本的な問題
 今回のアッテネーターは、低域、中域、高域と3個のマイコンチップを搭載して、自由に減衰量の調整を可能としましたが、これが憾めとなり誤動作の原因にもなっています。

今後の予定
 やっと形になりましたが、細かな問題があり、一寸、憂鬱です。早々と見切りをつけて、新たなアッテネーター のプロジェクトに進んだほうが幸せになれそうです。手前味噌ですが、音が最良なだけに残念です。
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DAC馬鹿一代

DAC基板三枚も買ったぜ~俺ってワイルドだろ~ いや、阿呆なだけです。

 何、とち狂ったのか、不要なDACを大人買してしまった、それも三枚も
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 TI製PCM1792を使ったDAC基板で、I-V変換部のOPアンプとして別途購入が必要との事で付属してません。それも推奨のOPアンプが、OPA627APが4個とのことです。又、このPCM1792はソフトウェアー・コントロールで、マイコンチップにより機能の設定を行います。
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 電源を投入した初期状態でも動作しないことは無いのですが、入力フォーマットは24bitのI2S信号のみ、DSDフォーマットの音源は再生できない、Delta-Sigma Oversampling は64fs のみ、内蔵Digital FilterはSharp Roll off のみという制約の基に動作します。これらのパラメータを有効活用するには、マイコンチップ(PIC16F876A等)によってSPIドライバを製作する必要があります。
 こんな面倒なPCM1792の基板を購入しないで、素直にハード設定のPCM1794を選択すれば良かったと後悔しています。
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 悲しい事にTIのサイトを見ると「この製品は新規設計へのご使用を推奨しません」とあります。PCM1792は、もう時代遅れなのですね。

miniDSP用DAC
 miniDSP社のminiSHARC Kitを購入してi2Sで接続してデジタルチャンデバを構成する予定でした。しかし一寸重装備で、モチベーションが沸きません。何と、このDAC基板は日本製で、電源、信号線がアイソレートされている高品質機種です。中華製のレジストの色とアースのビアが異なり、産業用と思える程に美しく丁寧な作りです。
 http://www.ratocaudiolab.com/product/kit/rex_k1792da1/

 以下がminiSHARC KitのURL
 https://www.minidsp.com/products/minidspkits/minisharc-kit

リレー式アッテネーター 完成 その8

 動作確認と、レベル表示窓のガラスを入れて、工作の最終としました。
 赤外線透過ガラスを取り付けるのは、結構難しかったですが、時間を掛けて丁寧に行ったので、綺麗に取り付けることが出来ました。
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試聴の結果
 とり合えず試験システムのAVアンプを適当なボリューム位置(比較的大きな音)として、バランスではなく、アンバランスで試聴しました。音は今まで作製したボリュームとしては、ベストだと思います。減衰量が2のバウンダリーの場合、実質的に機器間に入る抵抗が1本となるので、これ以上の単純な仕組みは望めません。それが音の良化に結び付くと良いのですが・・・
 明らかに、AVアンプ的な音で、特性上で歪を伴う電子ボリューム(PGA2320、MUSES72320系)とは、抵抗だけで歪の無いアッテネータの音とは、だいぶ異なります。

電子ボリュームの歪特性
以下が、電子ボリュームのPGA2311Aの理想的な動作状態での歪特性で、入力2V(+4dBV)強で猛烈に歪みます。他の電子ボリュームも電圧違いがあれ、スレショルドを超えると歪が生じて、単なる抵抗のアレーだけで無い事が解ります。その証拠に1Vの入力に利得が生じており、何らかのバッファーが仕組まれています。
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音の良さを順番で表現すると
  甲 : 抵抗切り替え式アッテネータ
  乙 : デジタルボリューム(倍精度浮動小数点数制御)
  丙 : 電子ボリューム
  丁 : デジタルボリューム(短精度浮動小数点数制御)
  戊 : 摺動式のカーボン・ポテンショメータ
 
抵抗固有の音質
 摺動式のポテンショメータの音は論外として、固定抵抗の種類により音が異なります。音の良い抵抗の代表として、ビシェイ(Vishay) 無誘導金属箔抵抗Z201とか、VSRがありますが、かなり高額です。今回採用したVishay MELF形無誘導金属皮膜固定抵抗は、特に問題無さそうです。
VishayのMELF(Metal electrode leadless face)
http://www.vishay.com/docs/48035/_vmn-sg2207-1507.pdf
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リレー式アッテネーターの仕様
アッテネータのステップ数 :64ポジション
レンジ : -62.9dB~0dB
平均ステップ当りの減衰量:0.999dB
入力抵抗: 47k~52.58k
出力抵抗: 0~23.17k

抵抗の仕様
 以下の図をクリックすると拡大されます
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デザインの不出来
 縦横の比が、黄金比でもなく中途半端で最悪です。この横幅の要件は、格納するリビングボードの大きさに合わせて作製したので仕方ありません。綺麗には出来きましたが、デザインは良くないと断言できます。仮設置してみましたが、縦が長くて締まらないデザインです。少なくともLPプレーヤーの厚さには合わせたかったです。
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今後の予定
 メインシステム投入の準備として、バランスケーブル12本を作製します。又、高さは、50mm以下としないと、形になりません。
次の製作では、横幅250mm以下,縦50mm以下で、再作製を行いたいと思います。その時はSPL Volume8の時に購入したマルチトラック用ケーブル(D-SUB25)が活用できます。
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