カーオーディオにBluetooth受信機を取り付けてオルタネータノイズに悩まされた顛末

2016年2月23日

カーオーディオのAUX端子にBluetooth受信機を取り付けた話まで既に書きました。

しかし、エンジンの回転数と同期したヒューンヒューンという雑音(オルタネーターノイズ、alternator whine)が入ってしまいました。結果的には、Bluetooth受信機とカーオーディオの間にラインノイズフィルターを挿入して解決したのですが、そこにたどり着くまでの道のりは長かったので書いておきます。

対策1 シリーズレギュレータを追加→効果無し

最初、原因は電源にあるのではないかと予想しました。オルタネーターの発生した脈打った電源波形が、Bluetooth受信機の電源に乗って、それが音声信号を変調しているのだろうというものです。バッテリー駆動されたスマートフォンをアンプに接続した場合には、ノイズは一切生じないことも根拠の一つでした。

Bluetooth受信機(LBT-AVWAR500)の電源はUSBジャックから取る5Vですが、内部的にはGS1117Y33というLDOで生成された3.3Vで動作しています。このデバイスはGlobaltech Semiconductorという台湾の会社の製品で、LM1117のセカンドソースらしき型番です。

当初、このLDOの特性が悪いのかと疑いました。GSとLMのRipple Rejection vs Currentのグラフ示します。

GS1117LM1117

まずGSのグラフ中のfRIPPLE=20Hzは、20kHzの誤りである可能性が高いです。以後誤りであると仮定して説明を進めます。上記プロットから無負荷時のRipple Rejectionを比べてみると、

GS1117 LM1117
Ripple Rejection @120Hz 70dB 85dB
Ripple Rejection @20kHz 45dB 68dB

とだいぶ異なることが分かります。LM1117のセカンドソース(?)を目指すデバイスが、ループ利得でLM1117に対してがだいぶ劣ることが見て取れます。またさらに、先に書いたようにGS1117のデータシートには誤記がありますが、LDO程度の単純なデータシートで、誤りが残っているというのも、信頼性の低さを予感させます。

そこで、GS1117の前段に入れていたエーモン2880 USB電源ポートをシリーズレギュレータ化してみることにしました。下記のような電源スキームです。

対策前 12V -> DCDC(エーモン2880) -> LDO(GS1117) -> 3.3V
対策後 12V -> REG(NJM7805) -> LDO(GS1117) -> 3.3V

ところが、何の改善も見られませんでした。

 対策2 Bluetooth受信機をグレードアップ→効果無し

電源を改善しても効果が無かったので、Bluetooth受信機をグレードアップしてみました。AVWAR500 -> AVWAR700です。

AVWAR700の方は、Wolfson社DAC採用との情報があり、ブランド的に期待ができるような気がします。例えば対策1で電源の脈を完全に平滑化できていなかったとしても、DACやアンプのPSRが良ければ、ノイズが減少するのではないかと考えたわけです。

B00E9Q9DPE ELECOM エレコム iPhone6s/6s Plus対応 Bluetooth オーディオレシーバーBOX NFCペアリング機能搭載 高音質コーデックAAC/aptX対応 光デジタル出力搭載 LBT-AVWAR700
エレコム 2013-08-10by G-Tools

期待に反して、効果はありませんでした。以下にAVWAR700のボード写真を置いておきます。画像をクリックすると大きくなります。

AVWAR700

Bluetoothモジュールは、CANに入っていてどこ製か不明です。電源は変わらずGS1117です。WM8524 はDACで、3.3V電源にもかかわらずライン出力をドライブできるという代物です。WM8804は光デジタル出力の生成で使用されています。

 対策3 Bluetooth受信機の電源0Vを、音声信号ラインの外側導体(GND)から取るように接続変更→大分効果あり

対策1と対策2を通じて、どうやら電源は関係ないのでは?と思えてきました。そして、信号源とアンプのGND電位差に原因があるのではないかと思えてきました。

信号源(Bluetooth受信機)やアンプ(カーオーディオ)の音声信号は、シングルエンドです。そのため、信号源とアンプ両者のGND電位は、少なくとも音声帯域において、同電位であることが期待されます。

しかし、ラインケーブルやGND配線に、磁気的な結合で電位差が生じたりすれば、これは雑音になります。特に今回の場合、信号源とアンプの間には、GND接続が2経路あります。一つは電源の0V配線、もう一つがラインケーブルのGNDです。結果として、ループ状のGNDワイヤーが形成されることになり、オルタネーターに同期した磁界変化があれば、これを拾って両GNDに電位差を生じます。

そこで、このループを解消するために、信号源側の電源0Vを、音声信号のラインケーブルから取るように接続変更しました。すると、耳障りだったノイズが、注意すれば聞こえるものの、走行中はほとんどわからない程度に改善しました。

対策4 Bluetooth受信機とカーオーディオの間にラインノイズフィルター(トランス)を挿入→完全に解決

対策3では、ノイズはだいぶ低減されたものの、注意すれば聞こえます。この原因は、信号源とアンプの間のGND配線に、磁気的な結合によって雑音電圧が励起されて、それが聞こえることにあります。これを完全に解消するには、Bluetooth受信機とカーオーディオの距離をより短縮することが効果的と考えられます。しかし、ティーダのAUX端子は、トランクをかなりバラさないとアクセスできない位置にあって、Bluetooth受信機を同じく奥深くに埋め込むことは、後でいろいろしたいときに面倒です。そこで、信号源とカーオーディオの間にトランスを挿入してみました。このトランスは、ラインノイズフィルターという名前で売られています。これにより、信号源とカーオーディオの間の電気的な接続が無くなります。

その結果、ノイズは完全になくなりました。オーディオのボリュームを最大にしても、全く聞こえません。以下がaudio-technica社のラインノイズフィルターAT-NF200の分解写真です。中身はただのトランスです。

AT-NF200

B0045GZDF2 audio-technica オーディオテクニカ AT-NF200 ラインノイズフィルター
オーディオテクニカ

以下、取り付けた様子です。トランク下のスペアタイヤ横のスペースに、両面テープで貼ってあります。左からNJM7805によるレギュレータ、中がBluetooth受信機BT-AVWAR700、右がラインノイズフィルタです。

Final

上記写真では、自作のシリーズレギュレータ電源が使われていますが、これは試行錯誤の過程でできてしまったから使っているだけで、多分以下のような市販品で十分です。

なお、BT-AVWAR700の消費電力は、以下記事によれば、待機時402mW 再生中286mWです。

LVのアンプでスマホ・iPodのワイヤレス再生対応化@マルツオンライン

GS1117Y33の最大許容損失は0.5Wですので、直接車の電源(12V~14)を印加することはできません。

B00SKE0EHW エーモン 2880 USB電源ポート
エーモン工業(amonkogyo)

過去記事:

日産TIIDA JC11のAUX入力端子@馬坂コム

ELECOM社製BluetoothオーディオレシーバLBT-AVWAR500@馬坂コム

ELECOM社製BluetoothオーディオレシーバLBT-AVWAR500

2015年12月23日

前回は、自動車のAUX端子を見つけたところまで書きました。

日産TIIDA JC11のAUX入力端子@馬坂コム

日産TIIDAのAUX端子は、トランク左の内張りの中にあるアナログTVチューナユニットにあります。つまり、前席で利用するには、線をそこまで引かねばなりません。

ところで、「カーウイングスナビゲーションシステム(DVD方式)」には、ハンズフリー通話のためのBluetooth機能が既にありますが、ハンズフリープロファイル(HFP)しか対応していません。試しに音楽を鳴らしてみたのですが、音質はAMラジオかそれ以下で、とても実用的ではありませんでした。車内で走行音の方がうるさいので、音質云々はどちらでも良いですが、流石にHFPはオーディオにはキツいようです。

そこで、ELECOM社のLBT-AVWAR500なるBluetoothレシーバーを買ってみました。これをトランク付近にあるAUX端子につないで、見えないところに両面テープで貼ってしまえば良いわけです。LBT-AVWAR500の方は、オーディオプロファイル(A2DP)で、SBC/AACコーデックが利用でき、高音質です。

B00IRXTMUG ELECOM エレコム iPhone6s/6s Plus対応 Bluetooth オーディオレシーバーBOX NFCペアリング機能対応 LBT-AVWAR500
エレコム 2014-03-07

以下に、ボードの写真を置いておきます。画像をクリックすると大きくなります。

AVWAR500

 

BTR-1020という型番のようなものが見えます。20131217という数字は、ボードの設計日時でしょうか。

一番目を引くのが、Bluetoothモジュールで、デバイスはCSR8630です。DACは、CSR8630に集積されているものを使っているようです。そして、ラインをドライブするためのアンプが、たぶんU2です。

電源はUSBの5Vから取りますが、GS1117Yで3.3Vとしています。

過去記事:

日産TIIDA JC11のAUX入力端子@馬坂コム

 

 

日産TIIDA JC11のAUX入力端子

2015年11月23日

我が家の日産TIIDA JC11 H.17年車には、メーカーオプションのDVDナビが付いている。その名も「カーウイングスナビゲーションシステム(DVD方式)」、クラリオン製。既に地図データの更新はできなく、TVチューナはアナログ方式のため砂漠しか見えない。このDVDナビは、CDとMDが聞けるようになっているのだが、CDの方が故障してイジェクトできなくなった。取り出しボタンを押しても、空回りするだけで出てこない。MDの方はといえば、1回も使ったことがない。このように車載の電装品はいろいろ不都合が出てきているものの、車自体に問題は無く、まだ5万キロ台なのでもう少し使いたいと思っていた。

しかしCDが聞けないのは困る。これをなんとかしたいと思っていたところ、ナビに「AUX」なるボタンを発見した。そうだ、スマートフォンの音を車の外部入力(AUX)へ入れればいいじゃないかと気づいた。少し調べてみると、AUX端子は、トランク左の内張りの中にあるアナログTVチューナにあり、8ピンらしいことがわかった。データシステム社のVHI-N13を使って、RCA入力に変換できる。

B000SR2RQK データシステム ( Data System ) ビデオ入力ハーネス VHI-N13
データシステム(Data System) 2007-06-11

データシステム社の製品を買えば良かったのだけれど、実は安さに目がくらんで、以下を買ってしまった。

B00NXJS81I 3.5 ミリメートルカーオーディオケーブル日産8PIN用AUXケーブル オーディオケーブル
Goliton

安いGoliton社のケーブルは、ピン配列が違った。しかし、8ピンコネクタは典型的な角形コネクタなので、針で留め具を押せばピン配列を変更できる。調べたところ、たぶん下記のようだと思う。

         _______
________|       |________
|Right|Video| GND |  ?  |
|Left | GND | GND |  ?  |
-------------------------
   機器側を見た図

あと、Goliton社のケーブルは、3芯シールドケーブルなのだが、シールドはどこへもつながっていない。つまり、8ピンコネクタ側から出た3信号(Right, Left, GND)は、シールドケーブルの芯線のみへつながっており、シールドはフローティングになっている。細かい人は気になるかもしれない。

素直にデータシステム社のものを買えば、何も心配がいらないので、それをおすすめしたい。

三井住友・日本債券インデックス・ファンド

2015年8月22日

内外の株式が高くなった現在、株式や株式ファンドを買う気が起きない。そのため、国債やその他債券について可能性を探っていた。しかし、国債の利回りが低い中で、投信は信託報酬を取られるので、ユーザの取り分はほとんど無い。そのため、国債に投資する投信は、選択肢にはいらないかなと考えていた。

ところが、いろいろ調べるうちに、「三井住友・日本債券インデックス・ファンド」なるものを見つけた。これは、NOMURA-BPI(総合)に連動する典型的なインデックス・ファンドである。「三井住友・日本債券インデックス・ファンド」は、信託報酬は0.16%(税抜)で、その他費用も0.002%と無視できる。さらに、2000年の設定なので十分枯れていて、純資産総額も400億円くらいある。このファンドは、もともと確定拠出年金用で、「三井住友・DC年金日本債券インデックス・ファンド」という名前だったらしい。しかし、「DC(確定拠出年金)向け以外にも販売を拡大するため、ファンドの名称を変更した」、と2015年6月のお知らせに書いてある。

確定拠出年金年金専用の投資信託は、一般向けに比べてコストが安い場合が多い。例えば筆者が自分の企業型確定拠出年金で買える「三菱UFJ 国内債券インデックスファンド(確定拠出年金)」などは、0.12%の信託報酬で済む。確定拠出年金向けファンドの信託報酬が安い理由は、安くないと企業型確定拠出年金のラインナップに加えてもらえないためと思われる。さらに、口座管理費を企業から徴収できることも理由の一つと思われる。

確定拠出年金と同程度のコストの投資信託が一般向けに販売されることは、とても歓迎できる。

本ファンドの販売チャネルは、確定拠出年金以外の場合には、SMBC日興証券に限られるので、 買いたい方は、SMBC日興証券の口座開設をしてください。いまならキャンペーンで、3000円がもらえるらしいです。

三井住友・日本債券インデックス・ファンドの販売チャネル

低コストインデックスファンドの実質コスト完全比較 (2014年12月) 2015年6月更新@インデックス投資日記@川崎

の記事によれば、NOMURA-BPI(総合)に連動を目指すファンドのうち、信託報酬の最も安いものが「ニッセイ国内債券インデックスファンド」の0.31%(税抜)である。ただし、これは設定後日が浅いので、実質コストは不明である。決算を迎えたもののうち、実質コストが現時点で最安なのは、前期記事によれば「SMT 国内債券インデックス・オープン」で、信託報酬が0.37%(税抜)である。

ということは、本記事で紹介した「三井住友・日本債券インデックス・ファンド」は、半分程度のコストの債券ファンドを買うことができるということになる。

 

 

FreePCBふたたび

2014年8月16日

最近FreePCBでいろいろ作りました。

最近、国内のFreePCBの話題が下火で、さびしい。EagleかKiCADに集約されたかんじがする。しかし、習得したCADのすそ野が細ると困るので、再度宣伝しておく。

FreePCBで、結構複雑なPCBも難なくこなせます。

出力したgerberを確認するときには、以前はViewMateを使ってましたが、最近はGerbvを使ってます。これもオープンソースです。読み込むgerberのパスをまとめた”project”を保存できます。また、再読み込みが”F5″でできるので、FreePCBで描きつつ、Gerbvで確認というのがスムーズにできます。ただ、Gerbvは、等倍印刷は、(少なくともWindows板では)ではうまくできない。それなので、そのときだけViewMateを使っています。

あと、FreePCBは、いろいろな操作が、マウスの左クリックに頼っています。それなので、一日編集していると、腱鞘炎になります。そんなとき、AutoHotkeyが活躍します。これ、おすすめ。ワタクシは、Cadence社のVirtuoso風キーバインドにして、悦に浸っています。

Sony XPERIA Z1 Compact D5503いじったメモ

2014年7月30日

- root

rootは、xda developersに出ていたEasy Root Tool for various Xperia devicesで、バッチ的にできた。ブートローダのアンロックとか要らないみたい。

-プラスエリア

プラスエリアは、以下にあったD6503の手順をそのままなぞった。

[Xperia Z2 D6503]プラスエリア化してみた。(LTE、3G)@THE BOOLEE STREET

3GのNVRAMの値(アドレス1877)の初期値は、前記リンク記載のD6503の場合と同じ値だった。これを、以下のように書き換えた。

NVRAM Addr:1877
Original : 562950069289856
Modified : 1154610354717197184

LTEのNVRAMの値(アドレス 6828)は、前記リンク記載の初期値(D6503の場合)とは違い、D5503では、初期値は524511だった。これを、1835231に書き換えた。ただ、表示自体は対応したが、実際に動くかはわからない。

NVRAM Addr:6828
Original : 524511
Modified : 1835231

*#*#7378423#*#*

*#*#7378423#*#*

 – 2014/8/19追記

無事に800MHzプラスエリア動いているらしきショット。八ヶ岳リゾートアウトレットにて撮影。

手前が3G圏内で、後方が圏外です。

手前はNVRAM修正後のD5503、後方が無改造の海外版Xperia SP

八ヶ岳リゾートアウトレットにて

八ヶ岳リゾートアウトレットにて

 

ESCAPE R3リニューアル(1)

2014年6月4日

我が家のESCAPE R3ちゃん。2007年モデルです。もともとカミさんが乗っていたのですが、子供が連続2人生まれてしばらく野ざらしにされていました。過去記事を見てみると、2010年くらいにメンテナンスしていますが、その後、風化していました。

子供が保育園に入ったのを機に、思い立って、リニューアルすることにしました。とはいえ、このチャリンコ、家計簿によれば2007年6月に4万円で購入したものです。その際、泥除け、鍵、スタンド等も付けたので、本体価格は当時、3.5万円くらいだったのではないでしょうか。

下手にパーツを買って取り替えたりすると、すぐ新車価格を上回るコストが生じます。よって全くオススメできないメンテナンスです。正に、自己満足以外の何物でもありません。しかも、ユーザーであるところのカミさんが嬉しいかどうかも謎であります。

そういった状況の中敢行した、一連のリニューアル作戦の顛末を書いておこうと思います。

renewed_escape

きれいになったESCAPEちゃん

ESCAPE R3ちゃん、最近では出世して、2014年現在5万円を超える価格帯で売られています。

過去記事:

ESCAPE R3のシフトケーブル交換@馬坂コム
ESCAPE R3のブレーキ交換@馬坂コム
ESCAPE R3のタイヤ交換@馬坂コム

出窓用カーテンレールを取り付ける

2014年5月31日

出窓用カーテンレールの取り付けにチャレンジしました。

出窓カーテンの完成写真

完成写真

もともとのカーテンレールは、カーテンレールを閉めると出窓が隠れてしまう位置にありました。出窓用カーテンレールなるものが売られていたので、早速取り付けてみました。こんな商品です。

B0034O7DJ0 出窓用 カーブレール カーテンレール リフレ 3m ウォームホワイト
TOSO

曲げられるレールと、取り付け金具などのセットです。曲げられるレールレールは、好きな長さに切断して使います。

出窓用カーテンレールを取り付けた様子

一番奥が、今回取り付けたレール。

なお、今回取り付けた時、場所によっては天井板にネジ止めが必要でした。天井板は、中空の場合がありました。そのような場合は、中空用アンカーを使うと良いです。

B001Y517SY ユニカ ボードロック B-409 (12本入り) D-252
ユニカ(unika)

GIANT SNAP16

2014年5月25日

注文していたGIANT SNAP16が出来上がったのでとってきた。

snap16

 

初めてジャイアントストアで物を買った。しかし、組立てが良くない。

ブレーキワイヤが長すぎる。適正な長さに詰めてくれれば良いのに、ハンドルまわりでブラブラしている。それと、ブレーキがクソ重い。いっぺんバラして調整しないといけない。店舗で、暗にそのような指摘をしたのだが、バイトちゃんに通じなかった。説明しても無駄だと思った。

サイクルベースあさひの方が安くて丁寧かもしれない。

GIANT SNAP16 @ Giant

デジタルアンプLP-2020A+のLEDを鎮める

2014年5月23日

中国製デジタルアンプLP-2020A+は、電源ON時には、青色LEDがボリューム周囲を照らします。アンプはテレビ台の下に置いたのですが、テレビの下で光る青色LEDの発光エネルギーが強すぎて、非常に気になっていました。そこで、コイツを鎮める改造を加えました。鎮めた結果が以下。

LP-2020A LEDの光量低減済み

対策済み

Panasonic Digaの上に乗っています。これくらいの光量ならば、TV視聴に悪影響することがありません。

この改造は、もともと2つ付いているLEDの片方を除去し、もうPCBの裏面へ付け替えることで実現できます。以下、手順を書いておきます。

1. シャーシからボードを取り出す

前面パネル4隅のネジをはずし、次に裏面4隅のネジを外すと共に、裏面3箇所のコネクタ部ネジを外します。すると、ボードを取り外せます。ボード上には2つの青色LEDが実装されています。電源をONすると、両者LEDが全力で光り、ボリュームの樹脂を経て前面パネルを照らします。光量が大きすぎて、眩しいです。

LP-2020_2

↑対策前 シャーシを開けて上からみた様子。2つのLEDがボリュームを照らしている。

LP-2020A_3

↑対策前 前面から見た様子。眩しすぎる。

2. LEDを取り外す

2つのLEDを取り外し、1つだけボード裏面(ハンダ面)へ取り付けます。

LP-2020A_4

そうすると、ボリューム樹脂部へ入る光が限定されます。

LP-2020A_5

 

PCBのハンダ面と、シャーシ底の領域のみLEDで照らされるようになります。

B00793TFWA Lepai デジタルアンプ LP-2020A+ Tripath TA2020-020 シルバー+12V5Aアダプター付属
Lepai
B002MRR6JC 白光(HAKKO) ハッコーダッシュ 15W N452P
白光