エレショップblog

半導体・センサー・マイコン・電子工作キットほか、各種電子部品の専門店「共立エレショップ」から主に電子工作の関連情報をお届けします。 http://eleshop.jp/

記事担当:共立エレショップ
[ハンダ付け必須-非マイコン系]

まだまだ暑い日が続きますがいかがお過ごしでしょうか。
ところで夏と言えばキャンプ!キャンプと言えばランタン!

夏だと虫もたくさんいるので苦手な方にはあまりお勧めしませんが、紫外線がでるランタンや大きく明るい光ランタンを少し離れたところに置くことによって虫除けに使ったりできます。
しかし今回紹介するのはそういったランタンではございません。
テントの中で常夜灯として使える、キャンドルシミュレータICによる、ゆらゆらと揺らめくキャンドル風の炎をLEDで再現する【LEDキャンドルキット[ロウソク色バージョン]CAN-D6B】です。
この商品、今までこのブログで何度か紹介してまして、作り方などは↓こちらを見ていただいたほうが分かりやすいです。
 ★電工女子、WonderKitを作ります!(第1弾:キャンドルキットです)

作る前は商品点数も少ないし簡単じゃん!と思ってましたが、実際作り始めるとそれは誤りだと思い知らされました。

第一の難関
先ほど紹介した作り方を紹介しているページにも注意点として載っているICの見分け方。
この製作ページに載せられている写真↓
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この写真では結構ハッキリと文字が見えてますが、現在入ってる部品の文字は全く読めない・・・

いや、若い人には見えるのかもしれませんが私のように老眼が進んだオッサンには全く見えません・・・
ルーペが家に無かったためスマートフォンのマクロ機能で写真を撮る事としました。
ハンダ付け後の画像となりますが、角度によっても文字が見える場合と見えない場合があります。
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 ↑文字が全く認識できない
 ↓撮る角度を変えて撮って何とか文字が認識できた
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これでやっとすべての部品が確認できました。
これからやっとハンダ付け作業です。

第二の難関
このキットは基板が小さく軽いため、ハンダ付けをしようとハンダごてを近づけるも基板が動いて目的の場所にハンダごての先が当てられない!
これかなり苦労しました。
ここで紹介している工具があればこんな苦労せずに工作できます。

エレショップはこちら↓をご覧ください、基板作業に便利な商品のページです。

余談ですが工作した後にこんな方法を思いつきました。
ただし基板が今回のように小さい場合しか使えなさそうですが・・・
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ハサミの持ち手で挟む荒業です。


悪戦苦闘しながらもやっと完成!
15分もあれば余裕で出来るだろうと思ってましたが、その倍以上の40分も掛かってしまいました・・・

さて出来上がったキャンドルキットですが。
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このままで使用するにはチョット見た目がアレなので、色付きのガラスのコップに入れてみました。


どうです?可愛いでしょ?うちの猫
まあそれは良いとして、ガラスコップに入れただけでも結構見栄え良いと思いませんか?
キャンプとかに持っていくなら薄めの和紙等に包み紐で結び(裸電球をイメージ)テント内にぶら下げたりして使ってみてはいかがでしょうか。

みなさんも是非、ネコとたわむれてみてくださいね♪


(記事:松ちゃん)
更新予定:毎週木曜日(次回は9月14日です!) 

記事担当:共立プロダクツ
[ハンダ付け不要-マイコン系]


しばらく空いてしまいましたが、簡易型LEDテスター企画のPart3です。
ソフトウェア製作の要点を見ていこうと思います。最後までよろしくお願いいたします。
(Part1はこちら→★【電子工作】M5StickCで作るLEDテスター★1)
▼メインの計測部分おさらい
今回のLEDテスターのコア部分となる計測処理の流れは既に説明していますが、もう一度おさらい。
・アナログ入力ピンG26を読み取って得られた0~4095の値から、「ESP32の-6dBアッテネーター」と「回路として追加した分圧抵抗」を通ることによって下がる前の、元のVCTLの電圧になおす。
そのVCTLを定電流回路の抵抗値Rで割って、LEDの順電流を求める。
・アナログ入力ピンG36も同様にして、元のVK(LEDのカソードの部分)の電圧を求める。
その電源電圧(約5V)からVKを引いた値を、LEDの順電圧とする。
・計測したLED順電流の現在値と設定値を比較して、VCTLの電圧を調整するためのPWM出力の値を更新する。
書き起こすだけでは実感しにくいですが、それなりの量の四則演算(+-×÷)を組み合わせることになります。


▼動作確認
測定と制御に関するコア部分のコーディングが終わったら、液晶表示を作り込む前にまず、シリアルポートへ変数を出力してテストを行います。
【確認事項】
・アナログから読み取った値が実際の電圧に変換され、LEDの順電流や順電圧といった値に換算されているか。
・LED順電流の実際の現在値と設定値を比較して、定電圧回路をコントロールするためのPWM出力の値に正しくフィードバックできているか。
・ボタンを押すとLED順電流の設定値を切り替えると、実際の電流値もそれに追従して変化するか。

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計算過程の要所で変数の値をプリントして、基本となる機能をフルチェックしていきます。


▼各数値の液晶画面への表示
計算で得られた数値をM5StickCの液晶に表示することで、テスターとしての機能が完成します。
M5StickCの標準の液晶描画ライブラリには文字列を直接描画できる関数も揃っているので、それを使えば簡単なのですがここは見た目にこだわって全てのレイアウトを画像として用意してみました。

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「mA」とか「V」などの定型文や、数値を表示するための「0」~「9」などをビットマップ画像として用意しました。

M5StickCの液晶表示サイズである160×80ドット(※旧商品の仕様です。現行のPLUSは240×135ドット)にあわせて、全体の画面レイアウトを決めます。

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・上段のグレーの帯の中に、LED電流の設定値:Target IF □□.□□mA
・オレンジ色でLED電流の現在値:IF □□.□□mA
・青色でLEDの順電圧:VF □□.□□V
それぞれの変数部分は、□の場所を0~9の数字または空白に置き換えて数値表示を行うことになります。

例えば、電流値「12.34」[mA]を表す際に、内部の計算結果が変数に「12340」という形で保持しているとします。
C言語では整数に対する割り算の商は切り捨てとなるので、各桁それぞれ次のような計算で、各桁ごとの数字を取り出すことができます。

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・(10mAの位)…12340÷10000=「1」
・(1mAの位)…(12340÷1000=12)を10で割った余り=「2」
・(0.1mAの位)…(12340÷100=123)を10で割った余り=「3」
・(0.01mAの位)…(12340÷10=1234)を10で割った余り=「4」
「1」「2」(小数点)「3」「4」(mA)の順に、□の場所を画像で埋めてやると、表示が完成します。


▼完成
表示部のプログラムもなんとか完成し、M5StickCに書き込んでいよいよ動作確認です。

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LEDを正しい+-の方向でソケットに挿し込むと…。


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手元のボタンを押すと電流設定(Target IF)が2 →5 →10 →20mA の順に切り替わります。これだと写真が明るくてよくわかりませんね。

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周りを暗くして、4パターン撮ってみました。
画面には実測の順電流(IF)と順電圧(VF)がリアルタイムに表示されます(あくまでも変換式によって求めた近似値ですが)。
LEDの明るさも電流設定に応じて変わっているのがわかると思います。

動画も撮ってみました。ちょっと安定までに時間がかかりすぎているかもしれませんが、マイコンによるフィードバック制御の動きをわかりやすく見せるため、変動量を小さめにプログラムしてあります。
「LEDを何mAで点灯させるか問題」は、電子工作をしていると比較的頻繁に直面するのではないでしょうか。
私の場合、電流値ではなく見た目の明るさを基準にして「この明るさで光らせるなら○mA」のような決め方をすることが度々あります。
今回のLEDチェッカーは道具入れの中に常備しておいて、ちょっとしたLEDの明るさチェックに使えるよう活用していきたいと思います。


▼反省点(今後の課題)
実は、今回の回路では順電圧3V系のLED(青色・白色・電球色など)では、12~14mAくらいまでしか電流を上げられません(赤色・黄色・黄緑色など2V系は20mAまでOKでした)。

定電流回路に生じる電圧は「抵抗値×電流設定値」で決まるので、これが高くなりすぎるとLEDを点灯させるのに必要な電圧が確保できなくなってしまうためです。
今回は安全を重視して抵抗値を高めの120Ωに設定したので、定電圧回路部は120Ω×20mA=2.4Vとなり、トランジスタのVce(約0.2V)やLEDの点灯に必要な電圧(2.8~3.2V)と合計すると電源電圧の5Vを超過してしまいます。

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解決策は「電源電圧を上げる」「定電流回路の抵抗値を下げる」の2つがありますが、
M5StickCから取れる電源電圧は5V以上の電圧は昇圧回路を搭載しないと作れませんし、抵抗値を下げればLEDに流せる電流が増えてしまうので、万一制御の暴走が起きた場合もLEDを破壊することのないような保護機構を用意するのが望ましくなります(テスターを名乗る機器が測定対象を破壊するなんて、あってはならない事ですよね…)。
単なる自分専用なら別にかまいませんが、商品化するとなればまだまだやるべきことは多いのが現状です。

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青色LEDをつなぐと、10mAよりも20mAのほうが暗くなりました。LEDに加える電圧が不足しているため、期待した挙動ではありません。要改善!


ということで、最近作った「M5StickCを使ったLEDテスター」の開発レポートを3回にわたってご紹介させていただきました。
最後までご覧いただきありがとうございます。


★Raspberry Pi Pico(ラズパイピコ)や★M5Stack社製品など、10年くらい前に比べると格段に高性能なマイコンボードが安価に入手できるようになりました。
Wi-FiやBluetoothなど無線付きの製品も珍しくなくなり、電子工作でできることのレベルも上がっています(次々登場する新しい技術に乗り遅れないよう、頑張って勉強します…)。

エレショップblogが電子工作を始めてみたいとお考えの方へのちょっとしたきっかけになれれば幸いです。
今後も、★共立エレショップでは電子工作に役立つ製品を追加していく予定です。


お楽しみに!


(記事:ONE)
更新予定:毎週木曜日(次回は9月7日です!) 

記事担当:共立プロダクツ
[ハンダ付け不要-非マイコン系]



共立電子のピュアオーディオキットブランドであるWonder Pureから高音質&高出力の「パワーアンプ基板完成品」が発売になりました。

というわけで、既販売の電源基板と組み合わせてマニア垂涎のモノ・パワーアンプを製作してみました。


パワーアンプ基板の外観はこんなカンジです。

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・品名  高音質モノ・パワーアンプ基板完成品

・品番  WP-AMP7294V2


心臓部のパワーICには米国STマイクロ社の「TDA7294」が採用されています。

海外の高級・高額アンプにも散見されるICで、その音質には定評があります。

終段デバイスにはFETが採用されておりまして、歪成分は偶数次が主体ですのでイヤな音が耳につかず、ソフト&クリアな音が最大の特長です。

その音質を活かすべくフィルムコンデンサにはドイツWIMA社のポリプロピレンを、電解コンデンサにはニチコンのオーディオ用をチョイスしています。


DC±22を印加すれば25Wの出力(1kHz 歪率1.0%)が得られます。

出力10W時には驚異の低歪率0.004%を誇ります。


ステレオには2台必要ですが、モノにすることによってクロストークの心配がなく、左右のスピーカーの近くに設置すればスピーカーケーブルを最短にできて、ケーブルによる音質劣化を最少にできる・・・ということで理想のアンプ形態といわれています。


電源基板もWonderPureブランドの完成品をチョイスしました。

外観はこんなカンジです。

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・品名  パワーアンプ用±電源基板完成品

・品番  WP-DEN25VW


整流ノイズの少ないショットキーバリアダイオードとオーディオ用電解コンデンサを採用して音質に配慮した基板になっています。


電源トランスにはトロイダル・コアトランス「HDB-60(LL)」を採用しました。

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これらの主要パーツを収納するケースは、自作ファンにはおなじみのタカチ電機工業製のヒートシンク付きアルミケースを選びました。

外観はこんなカンジです。

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・品名  ヒートシンクアルミケース

・品番  HIT17-6-18SS


幅174mm  奥行き180mm  高さ60mmというコンパクトサイズです。


ケース内部のパーツレイアウトはこんなカンジです。

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入力部をできるだけトランスやACラインと離すこと、配線が最短になること等々の約束ごとを考慮した結果、こんなレイアウトになりました。

アーでもない、コーでもない・・・とトランスや基板のレイアウトを考えるのもアンプつくりの楽しみですので、皆様も自分なりの流儀??に従って考えてみてください。


アンプを数台作られた方には入出力端子や電源スイッチなどの周辺パーツの解説や取り付け方の説明は不要でしょう。

お気に入りのパーツを選んでいただいて結構です。


電源スイッチですが、私はシリコンハウスの店頭をいろいろと眺めまわした結果、レバーがアクリル製で電源ONと同時にレバー全体がブルーに光るものに心惹かれてチョイスしました。

ご参考までに品番は「TL-22H2DKNBS1(青)」です。

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穴あけ加工が終わったフロントパネルとリアパネルはこんなカンジです。

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丸穴はステップドリルを使って電動ドリルで穴あけしました。

ACジャックの角穴は内周に沿って4mmのドリルでたくさんの穴をあけて、ニッパーで切り取った後、平ヤスリで仕上げました。


ボリュームツマミまわりのドットや文字は「レタリングシート」使って文字入れしました。

ご参考までにレタリングシートの品番は「WP-LS271」と「WP-LS272」です。


ヒートシンクにパワーICを取り付けるためにタップ立て(雌ネジ加工)が必要です。

作業しているところはこんなカンジです。

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フロントパネルに電源スイッチを取り付けたらこんなカンジです。

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写真(18)



リアパネルにパーツを取り付けたらこんなカンジです。

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アンダーパネルにトランスと基板を取り付けたらこんなカンジです。

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基板の取り付けにはM3×10のネジスペーサを使用しましたが、樹脂製のペテットでもOKです。

電源基板は四隅すべてをネジ止めしますが、アンプ基板は2カ所だけでOKです。(〇印)

電源基板のように四隅をネジ止めしようとすれば、パワーIC取り付けネジを含めた5カ所の穴加工の精度確保がむずかしくなるからです。



フロントパネルとリアパネルを取り付けた後で全体の配線をします。

全体の配線図はこんなカンジです。

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配線が終わったケース内部はこんなカンジです。

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ステレオにするために同じものを2台製作しました。

こんなカンジです。

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特性を計測してみました。

負荷抵抗8Ω時の出力対歪率特性はこんなカンジです。

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出力10W時の1kHz (青色の線)の歪率はなんと0,004% !!

一般的に最大出力は歪率10%の数値で表しますのでそれによりますと約25Wということになりますが、実用最大出力は約20Wというところでしょうか。

10kHzの歪率が若干悪くなっていますが、FETデバイスはこんな傾向があります。


周波数特性はこんなカンジです。

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出力1W時の周波数特性です。

一般的に1kHzを基準にして-3dBの範囲を表記しますので、それによりますと20Hz~100kHz以上ということになります。

アナログアンプらしく可聴全帯域にわたってフラットな特性を得ることができました。


実際の使用例ですが、音源機器と本機の間にパッシブコントローラを接続すれば使い勝手がよくなります。

接続例はこんなカンジです。

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本機(モノ・パワーアンプ)2台の音量調整がパッシブコントローラのツマミひとつで可能になります。



アンプの理想形といわれているモノ・パワーアンプ製作の参考にしていただけましたら幸いです。



(記事:共立プロダクツ OGU)

更新予定:毎週木曜日(次回は8月31日です!)

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