‘工作’ カテゴリーのアーカイブ

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 火曜日

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 水曜日

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 月曜日

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。

FreePCBふたたび

2014年8月16日 土曜日

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。

ESCAPE R3リニューアル(1)

2014年6月4日 水曜日

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 土曜日

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)

デジタルアンプLP-2020A+のLEDを鎮める

2014年5月23日 金曜日

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

おもちゃ箱収納棚製作記

2013年5月17日 金曜日

こどものおもちゃが増えてきたので、おもちゃ箱とそれを入れる棚を作りました。

おもちゃ箱を収納する棚

コンセプト

  • おもちゃ箱(コンテナボックス)を置く
  • 3段
  • 低コストのざっくりした作り

材料

今回は、前回の洗面所棚と同じく、1 x4材を使いました。ホームセンターで170円でした。7枚買ったので、1200円くらいでした。切断料金の方が高かった気がします。

設計

おもちゃ棚の設計図

 

図面はクリックすると大きな画像で見られます。

箱を入れるだけなので、側面は中空です。最上段は、箱が奥に行き過ぎないように、3cmだけ高くなっています。

仕上げ

今回は、ワトコオイルで仕上げて見ました。ワトコオイルの存在は知っていたのですが、使ったのは初めてです。ムラになりにくくて、表面も丈夫になるらしいです。見た目も、白木のままよりずっと良いです。

おもちゃ箱を収納する棚

B003ZHVMD4 ワトコ ワトコオイル ナチュラル 1L
ワトコ

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本棚製作記(1)~設計~@馬坂コム

本棚製作記(2)~道具と材料の準備~@馬坂コム

本棚製作記(3)~組立て~@馬坂コム

洗面所用棚製作記@馬坂コム

リモコンの受光モジュール故障の修理

2012年7月17日 火曜日

我が家扇風機、東芝F-LD30Xのリモコンが去年から効かなくなっていました。さてこの扇風機、リモコンがないとON/OFFと風量設定以外できません。リズム風等の気の利いた機能が使えないのです。赤外線受光モジュールを交換することで簡単に修理できたので、書いておきます。

東芝扇風機F-LD60X/LD30X@東芝

当初疑ったのは、リモコン送信機の故障です。しかし、デジカメのファインダーで覗いてみると送信部が光って見えたので、少なくとも赤外線は発しているようでした。そのため送信機の故障の可能性は低いと考えました。次に、本体を分解してみました。しかし、破裂したキャパシタは無く、故障しそうな箇所はすべて正常に見えました。

たまたまグーグルで引いてみると、東芝のテレビで赤外線受光モジュールの故障があるという記事を見つけました。

東芝事例@ブラウン管TV 社告無償修理まとめ

赤外線受光モジュールって基本構造としてはSolid-Stateデバイスですから、故障するように思えないのですが、Webに掲載されるほどの頻度で起きるのであれば、我が家の扇風機も同じ症状である可能性があります。この扇風機、F-LD30Xは2003年製でもうすぐ10年モノです。本体側の故障だとすると、修理できたとしてもかなり料金がかかりそうでした。

扇風機持ち込み修理概算料金@東芝

仕方ないので内部を見てみることに。

一般的な赤外線受光素子はVCC, GND, VOUTの3端子のようです。

扇風機のリモコン受光部は、降圧回路から生成された5V電源でドライブされていました。電源を入れるとVOUTには1.2Vくらいの中間的な電位が出力されており、アナログテスタでVOUTを見ながら赤外線リモコンで操作すると、針がピクピクします。何らかの信号が出てはいるようです。しかし赤外線を受光していない場合には通常”H”のはずなので、VOUTに1.2Vが出てくる時点で故障と判定できました。

早速秋月電子で100円で売ってる赤外線受光素子PL-IRM2121に交換してみました。これが大成功。下記が交換後の様子の記念写真です。

今回は運良く同じ端子配列でしたが、交換前のデバイスと端子配列が違うといけないので、念のため確認しておきます。

機器に電源を投入してテスタで当たることによって、少なくともGNDはわかります。VCCは例えばバイパス用のキャパシタと並列になっているかどうか等で確認します。VOUTはマイコン等のICへ接続されている可能性が高いです。

白光FX-888 Soldering Station

2012年6月17日 日曜日

 

白光のFX-888というSoldering Stationがある。

日本だと、だいたい12000~15000円くらいで買える。非常に欲しい。憧れのSoldering Station。

でもこの半田ごて、実はamazon USだと$80くらいで売ってる。つまり、6400円くらい。しかし、amazon USは電化製品を日本へ発送できない。米国だと商用電源120Vだが、コンセントのプラグ形状は一緒。たぶんFX-888も国別に違いがない気がする。

なんで日本の値段が倍なのよ~~!

B002NPAFVO 白光 (HAKKO) 高性能はんだ ステーション 【シルバー】 FX-888-01SV
HAKKO

追記

やっぱり国別に仕様が違うみたい。北米向けマニュアルにあるパーツリストだと、電源電圧ごとにパーツが異なる。コンセントのプラグとかヒューズはどっちでも良いとして、トランスが違うのは気になるなぁ。

120Vと100Vくらいの違いだったら問題ない気がするけども…

なんで日本向けだけやけに高いんだよ!