2017年07月03日

オーディオ機器の作成2 スピーカーの改良

以前オーディオ機器を作ったと記事を書きました。秋月電子で売っているスピーカーユニットF77G98-6とFOSTEX製ボックスP800-Eの組みあわせでスピーカーを作りました。
 
P2290707.jpg
 
ですが、不満点が2点ほどあったので改善してみました
 

1つ目の改善点はバッフルの追加です。
スピーカーユニットの径がスピーカーボックスの穴系より大きいため、そのまま取り付けると浮いてしまいます。
 
P2290709.jpg
 
そこでこの隙間を埋めるために、3Dプリンターでバッフルを作成して取り付けました
 
P2290711.jpg
 
これでスピーカーユニットとスピーカーボックスが密着するようになりました。
 

2つ目の改善点は平面サブコーンの追加です。実際に音を鳴らしてみると高音域があまり出ていないのか、こもったような音がしました。
そこで何か対策はないかと検索してみると、私と同じように感じて高音域の改善を試みている方がいました。
 
 
この方の記事によると、
「薄くて密度の高い素材を直径30mmの円形にし、センターキャップに貼り付けると高音域が改善する」
とのことです。これを平面サブコーンと呼び、テレホンカードやアルミの薄板で作成すると良好な結果が得られたみたいです。 
 
私の手元にはテレホンカードもアルミの薄板もありませんので、スピーカーユニットが入っていたプラスチックケースを利用しました。
直径30mmの円を作って貼ろうとしましたが上手く取り付けられずスピーカーのコーンに触れそうだったため、ちょっと小さい28mmの円にしました。
平面サブコーンを取り付けることでちょっとこもったような感じが減ったかな?といった感じです。悪化している感じはしないので、とりあえず平面サブコーンは付けたままにします。
 

バッフルと平面サブコーンを取り付けたスピーカーの写真が下図です。
 
P2290713.jpg
 
音質的にはとても良いというわけではありませんが、ペアで4千円以下という価格を考慮すると上出来かなと思います。
 

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2017年06月19日

オーディオ機器の作成

照明器具製作の記事が途中ですが同じ物ばかりを扱うというのも退屈なので、気晴らしに自作オーディオに手を出しました。といっても本格的にやろうとなると知識やらお金やらが必要なので、安い部品を中心に作ってみました。
 
P2290707.jpg
 
主な部品はスピーカーボックスがFOSTEX製のP800-E、スピーカーユニットが東京コーン紙製作所製のF77G98-6、D級アンプがDIODES製のPAM8408です。
 
P800-E_02.jpg
スピーカーボックス P800-E
 
P-06275.jpg
スピーカーユニット F77G98-6(秋月電子通販コード:P-06275)
 
I-09160.jpg
D級アンプ PAM8408(秋月電子通販コード:I-09160)
 
PAM8408を使うために必要な部品は非常に少なく、ただ鳴らすだけなら電源ラインのパスコンと音声ラインのカップリングコンデンサがあれば動きます。
 
2017-06-19.png
PAM8408標準回路(PAM8408データシートより)
 
とりあえず音が鳴るかどうかを確認したかったので、上記のデータシート通りにパスコンとカップリングコンデンサだけを付けて回路をブレッドボード上に実装しました。下記の図の右側のICがPAM8408です。左側の抵抗器はステレオーモノラル変換のために追加したものです。
 
P2290705.jpg
 
部品も少なく実装もブレッドボード上と簡易的なものですが、この組みあわせできちんと音を鳴らすことが出来ました。この状態でもそれなりの音量で鳴らすことは出来ますが音源側の音量を上げないといけないので、PAM8408の前段に増幅回路を追加しようと思います。
 

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ラベル:オーディオ
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2017年02月22日

ZenFone Maxがオーディオ機器を認識しない場合の対処

はじめに

今回は普段の記事とは少し違い、日常で遭遇した問題を電子工作で解決した話です。タイトルのように、ASUS製スマートフォンZenFone Maxがオーディオ機器に接続しても認識しなかったので、電子工作で対処しました。
 

目次

 

1. 発生した問題

知人が「ZenFone Maxをケーブルでオーディオ機器と繋いでも認識してくれない」と相談してきたので、調べることにしました。
図1と図2がそのときの写真です。本来であればヘッドホン接続のアイコンが表示されるのですが、ケーブルを接続してもアイコンが表示されていません
 
P2290200.jpg
図1 ZenFone Maxとオーディオケーブル接続時
 
P2290200-2.jpg
図2 ZenFone Maxとオーディオケーブル接続時(通知領域拡大)
 
真っ先に疑うのはイヤホンジャックの故障ですが、念のためイヤホンを接続してみました。するとちゃんと認識されました。
 
P2290202.jpg
図3 ZenFone Maxとイヤホン接続時
 
P2290202-2.jpg
図4 ZenFone Maxとイヤホン接続時(通知領域拡大)
 
イヤホンの場合は認識する、ケーブルの場合は認識しない。イヤホンジャックの故障にしてはおかしい現象です。他のイヤホンやケーブルでも試してみましたが同様だったため、イヤホンやケーブルではなくZenFone Max側に何かあると思いました。
 

2. 原因の推測

イヤホンとオーディオ機器で異なるのは入力インピーダンスです。基本的にイヤホンはインピーダンスが数十Ωと低く、オーディオ機器のAUX端子は数十kΩと高いです。
接続時の簡単な回路を示したのが、図5と図6です。スマートフォン側からはイヤホン接続時だと数十Ωの抵抗が接続されているように見え、オーディオ機器接続時だと数十kΩの抵抗が接続されているように見えます。
 
Feb22_低インピーダンスケーブル-1.png
図5 ZenFone Maxとイヤホン接続時の回路概要
 
Feb22_低インピーダンスケーブル-2.png
図6 ZenFone Maxとオーディオ機器接続時の回路概要
 
以上のことから、信号ーGND間を数十Ωの抵抗で繋げばスマートフォンがオーディオ機器をイヤホンとして認識するのでは?と考えました。
 
Feb22_低インピーダンスケーブル-3.png
図7 信号ーGND間に抵抗追加時の回路概要 
 
図7のような低インピーダンスケーブルを作成し、そのケーブルを使えばスマートフォンがオーディオ機器を正しく認識してくれると思います。
 

3. 対処

実際に作成した低インピーダンスケーブルが図8です。作成途中の写真は撮り忘れたので見ることはできませんが、黒い収縮チューブの中に抵抗器が入っています。抵抗器は47Ωを使用し、L/Rそれぞれの信号線とGND間に接続しています。
 
P2290205.jpg
図8 作成した低インピーダンスケーブル
 
このケーブルをスマートフォンと接続したのが図9と図10です。ちゃんとイヤホンとして認識されています。
 
P2290201.jpg
図9 ZenFone Maxと低インピーダンスケーブル接続時
 
P2290201-2.jpg
図10 ZenFone Maxと低インピーダンスケーブル接続時(通知領域拡大)
 
この低インピーダンスケーブルを使ってスマートフォンとオーディオ機器を接続したところ、ちゃんと認識し音が鳴りました。
  

おわりに

以上のように、低インピーダンスケーブルを自作することでZenFone Maxの音をオーディオ機器で再生することができました。
同様の問題で悩んでいる方は参考にされてください。
 
なお、市販されている抵抗入りオーディオケーブルは音声を減衰させるのが目的ですので、抵抗器が信号線と直列に接続されています。ですので、低インピーダンスケーブルの代わりにはなりません。
 

ラベル:オーディオ
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2016年06月19日

イヤホン用ケーブル(MMCX)作り -第2回:ケーブル作成

はじめに

前回は作りたいイヤホン用交換ケーブルの説明やATT(アッテネータ)の簡単な説明を行いました。今回はイヤホン用交換ケーブルを作ります。
 

目次

 

1. 部品一覧

ケーブルを作るために必要な部品です。なお、ATT関係の部品は除いてあります。
 
表1 使用部品一覧
項  品名  数量  URL 
1 MMCXプラグ  2個  http://oyaide.com/catalog/products/p-4947.html 
3.5mmプラグ  1個  http://oyaide.com/catalog/3-5mm_3.html 
ケーブル  1m  http://oyaide.com/catalog/products/p-257.html 
収縮チューブ15cmバラ
(3.2mm→1.6mm) 
1個  http://oyaide.com/catalog/hsttvabara.html 
絶縁キャップ(白)  2個  http://oyaide.com/catalog/products/p-1872.html 
他には作業をするために半田ごてやニッパー、ストリッパー、ホットボンドなどの工具が必要です。
  

2. ATT作成

作るケーブルには音量を下げるという目的もありますので、ATTを作ります。
図1は作成するATTの回路図です。
 
ATT-schematic.png
図1 ATT回路図
  
π型ATTを2段とし、合計約30[dB]減衰させています。また効果があるかどうかは不明ですが、インピーダンスの変換も行っています。
私は自分で計算しましたが、自作されるのでしたら「ATT 計算」で検索するとATTの設計用ツールが見つかるので、入出力インピーダンスを16[Ω]程度と仮定して設計するとよいと思います。
 
上記の回路図を元に作成したATTが図2です。音質への影響が少なくなるよう線を短く、扱いやすいよう小さく作りました。
 
P2280345.jpg
図2 ATT
 

3. ケーブル作成

ATTを作りましたので、ケーブルを作っていきます。
 
まずMMCXコネクタとケーブルを半田付けします(図3)。信号側とGND側の誤配線や短絡、断線、半田付け時の加熱による破損などに気を付けながら半田付けします。
写真はありませんが、半田付け後はホットボンドで絶縁と固定を行いました。
 
P2280346.jpg
図3 MMCXコネクタの半田付け
 
MMCXコネクタを半田付けしたら、今度はATTを半田付けします。その際はATTを半田付けする前に、収縮チューブや絶縁キャップをケーブルに被せて保護します。ATTも半田付け後にホットボンドで絶縁と固定を行います。
意味があるかどうかは分かりませんが、ATTからMMCXコネクタまでのケーブルは短めにしています。これは音の信号はATT通過後に弱まりますので、信号が微弱だと外来ノイズの影響を受けやすくなるかもと思ったためです。
これらのものを右音声と左音声用に合わせて2つ作成します(図4)。
 
P2280350.jpg
図4 ケーブル保護とATTの半田付け
 
今度はケーブルとミニプラグを半田付けします(図5)。ミニプラグはネジ式になっていますので回して外して、半田付けします。右と左の誤接続や断線、短絡に気を付けます。半田付け後はホットボンドで絶縁と固定をし、キャップを回してはめます。
 
P2280347.jpg
図5 ミニプラグの半田付け
 
ミニプラグには右音声と左音声合わせて2つのケーブルが接続されます。そのため半田付け後は2つのケーブルをねじってまとめます(図6)。ケーブルが左右に分岐する箇所では収縮チューブを被せておきます。
 
P2280349.jpg
図6 ねじったあとのケーブル
 
あとはミニプラグ側のケーブルをATTを半田付けし、熱収縮チューブを加熱して完成です(図7)。
 
P2280353.jpg
図7 完成後のケーブル
 

まとめ

市販されている部品を使い、イヤホン用交換ケーブルを作りました。
付属のケーブルに比べて短くなったたため扱いやすくなりました。またATTを入れたため、それまでは音量がほぼ最小で鳴らしていたのが、中くらいの音量でちょうど良くなり、音量の微調整がやりやすくなりました。
 
これでイヤホン用交換ケーブルは完成です。次回はカラーLEDの制御をしようと思います。
 

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2016年06月16日

イヤホン用ケーブル(MMCX)作り -第1回:概要

はじめに

突然ですが私が持っているイヤホンはSHURE製のSE315です。SHURE製のイヤホンは遮音性が良いので愛用しています。
 

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ただ使っている内に、以下2つのことが気になってきました。
  • ケーブル長が162[cm]と長い
  • 再生側のボリュームを小さくしても鳴る音が大きいので、音量の微調整がやりにくい
上記2点を改善したいと思います。
 
ちなみにこのシリーズではArduinoは全く関係ありません。
 

目次

 

1. やること

気になる点を改善するには以下2つのことをやればよいです。
  • ケーブルを短くする
  • イヤホン側で音量を下げる
幸いにもSE315はケーブルが着脱可能なタイプのイヤホンです。ですので、上記2つを満たすようなケーブルを自作すれば、気になる点を改善することができます。
 
SE315はケーブルの着脱用としてMMCXコネクタを採用しています。MMCXコネクタを採用しているイヤホンはそこそこあるため、「MMCX 自作」で検索すると様々な情報が集まります。
 

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MMCXコネクタに3.5mmミニプラグとイヤホン用ケーブル、そして音量を下げる部品があればケーブルを自作できます。
 

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ちなみにミニプラグとケーブルは上記2点を紹介していますが、こんな高い物使っていません。私が購入したのはプラグは1個当たり200円〜300円程度、ケーブルは1m当たり300円〜400円程度のものです。
購入した部品の紹介などは次回行うつもりです。
 

2. 音量を小さくする方法(ATT)

さて、音量を小さくする(=信号を減衰させる)方法ですが、減衰器(アッテネータ、以下ATT)という部品をつかいます。この部品は文字通り信号を減衰することができます。
ATTの主なパラメータは減衰量で、単位はdB(デシベル)です。減衰量が大きいほど信号は小さくなります。
 
ATTや減衰量については詳しく説明しません。入出力インピーダンスや対数など説明することが増えるからです。またATTにもL型やT型、π型などいくつか種類があります。気になる方は参考資料の方を見てください。
とりあえずATTを入れることで音量を下げることができるとだけ覚えてください。
 
簡易的なATTであれば抵抗器が3つあれば作れます
ですので抵抗器からATTを自作し、自作ATTをケーブルに付ければ、音量を小さくするケーブルを作ることが出来ます
 

まとめ

今回は作りたいイヤホン用ケーブルの説明とATTに関する簡単な説明を行いました。
次回からは実際に作っていきます。
 

参考資料

  1. 作者名:小野測器. "技術レポート db(デシベルとは)". サイト名:小野測器. https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/decibel/index.htm, (参照日:2016-06-16)
  2. 作者名:オリックス・レンテック株式会社. "いろいろなデシベル". サイト名:オリックス・レンテック株式会社. http://www.orixrentec.jp/helpful_info/detail.html?id=73, (参照日:2016-06-16)
  3. 作者名:オリックス・レンテック株式会社. "アッテネータとその使い方". サイト名:オリックス・レンテック株式会社. http://www.orixrentec.jp/helpful_info/detail.html?id=60, (参照日:2016-06-16)
 

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