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ヘッドホンアンプセレクタを作ってみた。

自作したヘッドホンアンプの性能を確かめるため、リレーでアンプを瞬時に切り替えられる「ヘッドホンアンプセレクタ」を作ってみました。
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左の[IN]というジャックにプレーヤーからの音声信号を入力し、右の[OUT](ケーブルに隠れてしまっている)に自分で使っているヘッドホンやイヤホンを接続します。
CH1・CH2・CH3のそれぞれSENDにアンプの入力を、RETに出力を接続します。そして下のタクトボタンを押すとそのアンプを経由した音が[OUT]に出てきます。またTHROUGHを押すと[IN]の音がそのまま直接[OUT]に出てくるので、原音との比較が出来るようになっています。

使っているリレーは一般に使用される「シングルステイブル型」ではなく「2巻線ラッチング型」というものです。スイッチを押すとリレーの接点が切り替わりますが、普通のリレーのようにスイッチを離しても元に戻ることはありません。元に戻すには元に戻すためのコイルに電気を流して切り替えます。
ひとつの経路を切り替えるのに3つのリレーを同時に動作させているので、かなり大きな音がします。小気味よい音です。
余談ですが「2巻線」と断ったからには「1巻線」もあって、これはコイルに流す電流の方向を逆にすることで切り替えます。

人間の耳は不思議なもので、音量を大きくすると音がきれいに感じられると言う特性があります。そのため、アンプの比較をするときには音量が同じになるように調整する必要があります。
しかし、この基板には音声のレベルを調整する機能はないので、アンプのボリウムか、別途アッテネーターを用意して入力と同じ音量に調整する必要があります。
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奇天烈ユニバーサル基板、スクゥエアタイプ入荷しました。

奇天烈(ジグザグ)ユニバーサル基板、スクゥエアタイプも入荷しました。
近々、委託先へ納品します。
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阿呆スピーカーの作り方。

馬鹿アンプと対を成す「阿呆スピーカー」の作り方です。

用意するもの。
・スピーカー「F77G98-6」(購入先:秋月電子通商、1個300円/2個500円)
・ゆうパック梱包材「段ボール箱・小」(購入先:全国の郵便局)
・スピーカーケーブル(任意長)
・カンパンの缶
・デザインナイフ ※なければカッターナイフでも可
・はんだ&はんだごて

作り方
1)スピーカーにスピーカーケーブルをはんだづけします。

2)ゆうパック梱包材に、カンパンの底の大きさで穴を開けます。
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表の面から、カンパンの底をあててデザインナイフで切れ目を入れます。
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切れ目が入ったら深く切り込んで、ダンボールを切り取ります。
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表面は内側に折り込んで2重になるので、その下になる部分もさらに切り取ります。
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3)スピーカーと段ボール箱の両方に、速乾性万能ボンドを塗ります。
1-DSC03553.jpg
スピーカーの耳の両面に塗ります。
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段ボール側にも、両面に塗ります。
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このまま10分程度放置し、表面が乾き始めた頃にスピーカーを挟み込むようにして接着します。
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これで出来上がり。(写真はステレオ用に2個つくったところ。)
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電流駆動ヘッドホンアンプの定数計算

電流駆動ヘッドホンアンプの抵抗値を求めてみました。
電流出力アンプ_計算

「Iidle」というのは、無信号時にトランジスタのコレクタ(=エミッタ)に流れる電流です。
この電流によって、出力の電流値が決まり、それとヘッドホンなどのインピーダンスとかけることで電圧振幅が決定されます。
私が使っているヘッドホンは40Ωなので、6mAでも480mVp-p、8mAで640mVp-pの出力電圧振幅が得られるのでこのあたりで選択します。一方、もっとインピーダンスの低いヘッドホン・イヤホンをお使いなら、Iidleも少し多めに設定する必要があります。

次にRE(エミッタ抵抗)を選択します。これはIidleとの関係によって、アンプとしてのゲインにかかわってきます。それをAvで示しています。
スマホなどのヘッドホン端子に接続して使用するのであれば、これが1倍(=0dB)に近いところから選択すればよいでしょう。
なお、ゲインはヘッドホンのインピーダンスによっても変化する(40Ω基準で、32Ωなら-1.9dB、16Ωなら-8.0dB、10オームなら-12.0dB)ので考慮することを忘れないでください。

最後にベースブリーダー抵抗の値を決定します。RB1はベースと電源の間に入る抵抗、RB2はベースと信号源の間に入る抵抗です。
RB1はおおむね、REのhfe倍の半分の値としています。このときに、Iidleを設定するRB2の値を求めて一覧にしたのが上の表、というわけです。
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【謹告】奇天烈ユニバーサル基板、販売開始しました。

以前紹介しました『奇天烈ユニバーサル基板』【妙楽堂電子パーツショップ】様に委託し、販売が開始されました。
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全て5枚セットで、価格は
Bタイプ(95×72mm)が1600円(1枚あたり320円)、
Cタイプ(72×48mm)が850円(1枚あたり170円)、
スクゥエアタイプ(48×48mm)が750円(1枚あたり150円)
です。

価格は秋月電子通商さんの両面スルーホール基板を参考に、2.54mmピッチと1.27mmピッチの中間に設定しました。
今後売れ行きによってはロット生産数を増やし、値段を下げることも検討しています。なので、皆さん買ってください!
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入出力コンデンサレス 電流駆動ヘッドホンアンプを作ってみた。

『入出力コンデンサレス ヘッドホンバッファ』に引き続き、今度は『入出力コンデンサレス 電流駆動ヘッドホンアンプ』を作ってみました。
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例によって、乾電池ケースの電池1本分を使って収めました。
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回路は上記の通りとなっています。
具体的には、エミッタフォロワの出力をエミッタではなくコレクタから取り出している形になっています。
エミッタフォロワはボルテージフォロワとも言われるように電圧出力ですが、そこに負荷を何もつながなければエミッタ電流(=コレクタ電流)はエミッタ抵抗とそこにかかる電圧によって決まる一定の電流となります。つまり電流源として働くわけです。
これを、コンプリメンタリのトランジスタ同士で組み合わせることによりプッシュプルを構成すると、電流駆動のアンプが出来上がる、というわけです。

このアンプは正負電源を必要とします電池2本の中点をGNDとすることで、入力にも出力にもコンデンサを不要とすることが出来ます。
仮に中性点を能動的に作り出したとしても、ベースバイアス電圧に1V程度が必要なため電池は2本以上必要になりますから、正負電源としたほうがすっきりします。

ヘッドホンバッファと異なり、GNDはちゃんとCOMMONとなっています。またこのアンプには電圧ゲインがあるので、バッファではなくアンプと表記しました。

ただ、この回路には若干難点があります
まず、プッシュプルの上下アームのバランスは抵抗とトランジスタの特性に担保されています。ですので、それらの特性のばらつきで入力や出力にオフセットが発生します。実際に作ってみたものでも、抵抗は1%誤差の金属皮膜抵抗を使用しています。
あと、バイアス電流が電源電圧の変化により大きく変わってしまいます。なので今後ベースバイアス回路をもう少し見直してみようと思います。
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ニッケル水素バッテリー放電カウンターの計数方法

私が作った『ニッケル水素バッテリー放電カウンター』は、定抵抗放電として簡略化する一方で、実際の電流値を積分して容量を算出する方法を取っています。

電流を積分する方法は、まずマイコンのADコンバータで電池の電圧を測定します。
今回は、ADコンバータの基準電圧(フルスケール電圧)は内部基準の2.5Vを使用しています。
ADコンバータは10ビットなので、マイコンへの入力電圧が2.5VのときにADコンバータの出力は1023を示します。
ですから、たとえば電池の電圧が1.2Vだった場合にはADコンバータは491を出力します。

電池には実質的に抵抗がつながっているだけですので、その電圧と抵抗の値とで電流の値が算出できます。
今回は抵抗に2.2Ωを使ったので、電池の電圧が1.2Vのときには約545mA流れていることになります。
つまり、545mAは、ADコンバータの出力491に相当するということになります。
よって、ADコンバータの出力値を積算していけば、電流を積分したことと同等になります。

さて、この積算値がいくつになれば「1mAh」とカウントできるでしょうか?
1mAhというのは、1mAで1時間放電させた電流の量になります。545mA流れていれば、545分の1時間で達する計算になります。
その545分の1時間でADコンバータの積算量がいくらになるか算出して、その値に達するごとにカウンタを1カウントアップすれば、直接容量を算出できます。

545分の1時間は、3600÷545=約6.6秒になります。
今回作った放電カウンターでは、1秒間に4回、電圧を測定していますので、6.6秒×4回=約26.4回分の積算値を算出すればよいことになります。
電流が545mAのときにADコンバータの出力値は491ですから、491×26.4=約12962で、積算値が12982に達するごとに1mAhと計算できます。

実際には、マイコンがカウンタに渡すパルスのデューティを50%に近づける為、さらに半分の6481に達するごとに、パルス出力をトグルさせています。
そうすると、そのパルス自体も0.5mAhの表示として利用できるからです。

あとは、このパルスをバイナリーカウンターに渡して、積算していけばよいです。

なお、この積算値を一般化すると、
 RDSCH ÷ Vref × 1023 × 3600 × 4 ÷ 1000 ÷ 2
  RDSCH:放電抵抗[Ω]
  Vref:ADコンバータの基準電圧[V]
  1023:ADコンバータのフルスケール出力値
となります。
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【謹告】ニッケル水素バッテリー放電カウンターの委託販売が開始されました。

「ニッケル水素バッテリー放電カウンター」【WebショップBispa】さんに委託し、販売が開始されました。
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この製品は「半完成品」という位置づけになります。
「完成品」でないのはケースに入っていないからで、お求めいただいた皆様に適宜ケースに入れていただいて(あるいはそのままでも)お使いいただく、というスタイルをとることにしました。
またキットにしなかったのは、単に私が組み立て方法の説明が下手だからです(笑)。

付属品として、両面テープで貼り付ける「ゴム足」を4個添付します。私はこれを基板の四隅につけて、基板のままの状態で使用しています。
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製品には他に「使用説明書」を同封しています。
BATT_COUNT_manual.jpg
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後悔なんて、あるわけない! ⇒ 後悔した!!!

KSA733CGKSC945CG、それぞれ1000個買いました。
\(^▽^)/
1-DSC03682.jpg
後悔なんて、あるわけない!





発注数、1000本じゃなくて1010本とかにすればよかった。
ためしで数本使ってもAMMO PACKを開けずに済んだのに。
後悔した!!!(ちゅどーーん)
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『奇天烈ユニバーサル基板』を実際に作ってみた。

以前の記事でデータを書いたユニバーサル基板を、実際に発注してみました。
1-KIMG0117.jpg
なかなかいい感じに仕上がってます。

実はこの基板、2.54mm間隔であいている穴の、さらに中間に2.54mmピッチで穴を開けてあるんです。
だから、このとおり普通にDIPのIC(写真では代わりにソケット)が縦横に挿入できます
2-KIMG0119.jpg

ツイッターで流したら結構反応がよかったので、Bタイプ(95mm×72mm)Cタイプ(72mm×48mm)の発注をかけました。
年内に届くといいな(笑)。
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プロフィール

@ぽっけ

Author:@ぽっけ
底辺Makerを自負する@ぽっけが日々製作している「初歩の電子工作」の記録です。
自分で「あっ、あれ欲しい!」と思ったものを猪突猛進、地で製作しています。

★略歴

電子工作は中学のとき、授業でやるよりも早く自分で始めました。・・・といっても小遣いも少なく技術も未熟だったので、ラジオを作るのさえもやっとでした。

高校・大学でも工作を続け、大学在学中にようやくトランジスタ回路の基礎が理解できるようになってきました。

大学卒業後はメーカーに就職し設計職で忙しい毎日を過ごす中で工作からは遠ざかっていましたが、事務職に配転となり時間に余裕ができてまた工作を始めました。そんな中で2011年のCP+(カメラショー)併設展の「Business Meets」に出展していたテキサス・インスツルメンツのブースで「MSP430 Launchpad」に出会ってから、マイコンを使った電子工作を始めました。

また、鉛フリーはんだに興味を持って、10数種類のはんだをリールで購入。個人で使うには約1200年分の在庫を持つという暴挙を成し遂げ(?)ました。

★イベント出展実績
●Make: Tokyo Meeting 07
●Make: Ogaki Meeting 2012
●Maker Faire Tokyo 2012
●ニコニコ超会議「作ってみタワー ワークショッププロジェクト」
●NT金沢2013
●Maker Faire Tokyo 2013
●ポタアン自作er展示会 atポタ研2014冬
○NT金沢2014(予定)

☆TwitterID:
  @pokke_yamada

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