DBMの組み込みは失敗に終わる

Etherwave改造の経過報告。

1)オシレーター周りの抵抗を金属皮膜＆超高精度タイプと交換。



2)オシレーターのTrをMetalCanTypeの2N2222と交換。





3)グランドラインを極太のテフロン線と取り替え。



4)アンテナコイルをアルミ板でシールド。



5)プリアンプとDBMの導入。



このうち、改造ステップ5)を達成できなかった。以下、失敗の羅列。

１）MMICプリアンプ⇒不適合。

２）DBM単体で試験⇒復調不能。

３）MMICをTrに変更/コイルを手巻きのものに新調⇒失敗。

と結果は散々だった。　敗因は受信機のフロントに使うような高周波回路を採用したことにあったが、このまま終わるのも癪なので、WebでDBM導入の実例を調べたところ、MC1496というラジオの復調回路そのものを使っている例を発見。

MC1496は通信機分野の定番素子で回路的にもこなれている。再現性が高そうなので次の実験はコレで行く予定。

なお、実験中の現在はバラック状態でPitchOscを結線しているが空中配線が功を奏したのか「引き込み現象」が軽減され直線性が向上した模様。また、抵抗の交換でTrの電圧が指標通りに改善/アンテナコイル周辺のシールドによって安定度が上がっている。

Etherwave用DoubleBalancedMixerの製作

EtherwaveThereminのミキサー＆検波回路をリファインするためのDBM回路を製作中。



部品構成はSD8901YとMCL-4による。外部からのパワーソースはバイアス調整電圧のみのシンプルな作り。



こちらは、DBMに信号を入力するためのバッファーアンプ。MAR-6は20dBの増幅度を持つ。



バッファーアンプはEtherwave基板のオシレーター直上に配置する予定。

アドオンパーツ＠Etherwaveのリニアリティーを改善する

Etherwaveには色々と弱点があるのだが、先日見つけたコレはその一つをカヴァーするためのアドオン製品。

http://www.ethermagic.eu/Webwinkel-Product-7134205/ESPE01-Etherwave-Standard-Pitch-Extension.html

基板から回路構成を類推するに単純なOsc用出力バッファー＆検波器と思われる。　

Etherwaveのオリジナル回路はオシレーターの発信部から直で信号を引き出してミックス＆検波を行なっている。　



が、この構造には問題があって、オシレーターの周波数が近接した場合に発生する相互干渉が原因で「引きこみ現象」を誘発、波形の歪率悪化や発振が停止する可能性がある。　実際、チューニングレンジの拡大を調整中に追い込んでいく過程でこの現象が頻発している。　

このアドオン製品は改良案として、オシレーターの生出力にTr構成のバッファーを介在させ「引きこみ現象」発生の軽減を狙っているようだ。

ただ、パーツの内容を見る限りコレが送料込みで$100overとは結構強気な価格の設定だと思う。

幸い手持ちには別の用件で買い揃えたソコソコ高品質なパーツあるので、現在不足している出力バッファーアンプを揃えた後、これらを使ってDoubleBalancedMixerを組む自作プロジェクトが始動することに、、、。図面は短波受信機用DBMの参考回路。



直線性に関しては、実のところ「キャビネットの側板を固定している木螺子8本」を排除するだけで飛躍的に直線性が改善されるのだが、Webを見る限り意外と気づかれていない雰囲気。

備忘録＠EtherwaveThereminの調整法

以下に周波数カウンタを持ちあわせていない場合に行う調整の手順をまとめておく。



１）アンテナの感度に影響する上蓋の木ネジ8本を取り外す。

強度が心配な場合はネジ孔に接着剤を流し込んで接合を強化する。

２）周波数の調整を行う。

Pitchアンテナに触れた状態で出力周波数を確認する。「あんちょこ」には３kHzとあるが、蓋を被せた場合のオフセットを考慮して4.５〜5kHz程度の「高めの周波数」に設定する。アンテナを掴んでL５を廻してチューニングを行う。アンテナから手を放し、最も遠い演奏位置に手を動かし、ピッチを確認する。最大のレンジが得られるように、L６を周波数の低い方向に調整する。L５とL６は相関関係にあるので、目的の設定値が得られるまで調整を繰り返す。Freqツマミは右側にオフセットしておくと、カバーを被せた場合の誤差を相殺できるので、１／４ターン程右側にセットしておく。

３）音量アンテナの調整

a. ボリューム（VOLUME）ツマミを5時方向＝最大に合わせる。Pitchツマミを調整して適当なピッチが鳴るようにしておく。

b. 上キャビネットを逆さにして、L11が見える状態でボリュームアンテナの配線上に置く。


c. ボリュームアンテナになるべく手と体を近づけないようにして、L11のコアを回し、音が一番大きく鳴るポイントを探す。

d.　上キャビネットを仮設してツマミを反時計方向に回すと音量が下がることを確認。

電池駆動により電源電圧のオフセットが存在する独自仕様の環境下で調整を行っている為、厳密には普遍性の無いTipsであるが、特にマスの大きな「木ネジ」の件は検討の価値があるだろう。

より正確な調整を行うことを目指して、上部キャビネットにレンチ挿入用の小孔を開けた。　



これでキャビネットの有無によって生じる周波数のオフセットを解消できるようになるはず。

EtherwaveThereminの改造箇所＠まとめ

2007年5月、EtherwaveThereminのチェリー材ヴァージョンをカリフォルニアの業者から購入した。



AC電源の造りや回路の精度に問題を感じつつも、まず決定したのは気に入らない筐体デザインの小変更。　角張った家具調デザインを60sの家電風にリファインする。これは、以前行った国産家具調5球中波ラジオのレストアにヒントを得たもので、



乱暴な方法ではあるがサンダーで筐体の角を落としてシェイプを変更していく。



その後、表面の塗料を剥離して再塗装を行った。塗料は5球ラジオの時と同様にオスモカラーを使用。　残念ながら塗料の材質が原因で「外装取り付け時のオフセット発生」という問題を顕在化させてしまい、後々これに悩まされることとなった。

外装を取外して判ったのは、使われているパーツが予想以上に安っぽいこと。実際、オリジナルコンディションではチューニングがイマイチ安定しない状態だった。　原因は色々と想像できたが、まずは作りの安さが即反映されるであろうヴォリュームポットの交換を行った。



24ΦのVRポットは密閉型に。精度が要求されるチューニングノブはBeckman製の11回転VRを採用している。シャフト径がインチからミリに規格が変わるついでに、ノブをライテル製のものに交換。Beckmanの採用は正解で、調整後の周波数安定度が向上した。



次に考えたのは楽器のバッテリー駆動。電源供給及びラインアウト用としてHirose製HR-11/6pコネクターを筐体下部に増設した。



6pコネクターの接続は　1）V+　2）GND　3）V-　4）Signal　で　5＆6）は予備とした。

実際に楽器を運用していくと色々とアラが見えてくるもので、最初に対処の必要を考えたのはTheremin本体ではなく、ボディーを支えるマイク・スタンド。　

スタジオに普通に設置されているマイクスタンドは持ち歩くには意外と嵩張る代物で「パッケージに纏めて現場に送付」するにはちと大きすぎる。　釣竿のように尺を短く畳めるテレスコピック可能なアームはないものか？と探していたところ、格納ケース目当てで購入した米軍製地雷探知機のアームが使えそうだと判明。　重いセンサーを支える頑丈さと最短状態で40cmまで折り畳めるコンパクトなサイズが魅力だ。　



以下、アームをマイクスタンドに改造する作業の過程を示す：

1）アームの先端にある地雷探知センサーを取り外し、



Thereminを取り付けるためのネジ（JIS規格）を予め切られているインチ規格の上から切リ直す。



2）KHM製の小型マイクスタンドを分解して脚の部分を分離。脚を固定する短いロッドを取り付けるためのナットを探知機アームの取っ手側に組込む。念のためナットは取り付けたアーム内部を耐衝撃タイプの瞬間接着剤で塗り固めておく。



3）探知機の電子回路を格納している小型のケースは、AC電源・バッテリー・エフェクターの格納容器として使用する。



電源は3Wayで仕組みはこんな感じ。



内蔵電源は小容量のリチウムイオン電池でインジケーターはレッド。おまけ機能として簡易型デジタルディレイを内蔵させている。また、動作の安定度を向上するために、電源ケースからアース線を引き出している。

もはやTheremin専用となった弾薬箱型アンプだが、これのバッテリー（表示グリーン）を外部電源に選択することも出来る。



購入した個体の問題点はオシレーターの周波数レンジと安定度で、特に高域が伸びずレンジが4oct以上に改善しない可変オシレーターの調整に悩まされた。

調査の結果判明した「レンジが狭まってしまう現象」の原因は、ケーストップの横板の接合を補強するために使用されている「木ねじ」の影響だった。　鉄製40ミリというサイズのコレらがアンテナ直近に刺さっている状況は俄には信じ難い設計センスだ。配置されていたネジを取り除いた結果、5octのレンジを確保する程度に状況は改善した。

依然として「カタログスペックには微妙に届かないレンジ」を改善するにはどうすれば良いのか検討を行った。　実現可能な手段はTransistorの交換、もしくはケースの完全な絶縁で、まずは難度が低い方の汎用Trの交換を行うこととなった。



改造の成果は先のトピックの通り「成功」だった。　が、オシレーターの発振周波数は依然としてケースの影響下にあり、これに関しては今後も対策を試みていくつもりだ。

Thereminの改造、特に精度の向上の意義には常に疑問が付き纏う。それは、人体の静電容量といういい加減なものさしでコントロールを行う機構に対して、精度を追い込む必要があるのかという根源的な問題だ。　

自分の持論は「精度を詰められる場所は事前に詰めておく」ことで「掛け算の論理で誤差の範囲を狭められる」というもの。　「曖昧さの乗数」が少ないほど、操作の安定感が高まるはずだ。

趣味と言ったらそれまでだが、無駄な努力にならない程度に今後も改良を重ねていきたい。

EtherwaveThereminの調整失敗@コイルのコアを壊す

木製筐体が湿気てチューニングが辛くなったため、蓋を開けてコイルの再チューニングを行うもレンチのサイズ選択をミスってコアを割ってしまうトラブルが発生。



部品調達のため、回路図にあるTOKOの部品を検索を掛けても全くヒットせず。困ってThereminのフォーラムを覗くとディスコンであることが判明する。代替品はCoilCraft社のSlotTenという製品ラインアップの5-10という製品が該当するという。

http://www.coilcraft.com/pdf_viewer/showpdf.cfm?f=pdf_store:slot10.pdf

製品マニュアルによると、このコイルはTOKOのオリジナルよりも若干Qが低いようだ。

現物をチェックするとドンピシャでこの製品だったので、ひとまずSample品を発注しておいたがアクセプトされるかどうかは微妙なところ。

Transistorのリプレイスメント＠EtherwaveTheremin

EhterwaveThremin用に仕入れていたハーメチックシールのDualTransistor/MAT01を実装する。



リプレイスメントを行う場所は回路図にある2N3904で構成された差動回路で、Q1&2/Q3&4/Q6&7をMAT01×3個に置き換える。



MAT01は2N3904と互換性があるということで端子配列はEBC順が2列並んでいる形。そのまま差し替えが可能なので交換は比較的簡単と思われた。　が、足が放射型に出ているMetalCanパッケージのフットプリントはベース端子がオフセットされたTr用のプリントパターンとは相性が悪く、基盤への挿入はスムーズには行えなかった。



調達はebay経由でバルク品を3個購入。　発振器毎の状態は相対誤差が保証されたマッチドペアTrのため無調整で安定した性能が得られる。　ただし、Trそれぞれのロットが異なるためか特性にバラツキがあった。　

具体的には回路図上の目標値-0.6Vのエミッタ電圧が-0.56Vと-0.68V、+2.2Vのところが+3.8Vと予想以上に誤差が大きい。それ故、発振周波数のドリフトが大きくTr交換後に動作不能の状態に陥った。

その後、測定器無しでの調整は無理と判断し、波形観測のためにSoftwareDefinedRadioを導入。発振周波数の測定を行った。



マニュアルによると、ピッチオシレータの設定周波数は260kHz前後、ヴォリュームオシレーターの周波数は450kHzということなので、それぞれの数値を目標に各オシレーターの再調整を行う。　ズレの大きさを予想してSDRの受信帯域幅を広めの500kHzにセットしてスキャンを開始、目的周波数近くに発振周波数を合わせた後、帯域を狭めて微調整を行う。

調整前にThereminのグランドに接続したワイヤーを人体に接続し、Thereminの電位を測定者と同一にしておく。　調整は固定ピッチオシレーター・L6から行い、可変ピッチオシレーター・L5で変化幅を決定する。　ヴォリュームオシレーターの調整はL11で行う。　実装時の注意は部品の干渉で、特にL11のシールドとTrの間隔がタイトなので実装時にTrの切欠きを落しておく。



実装後に可変ピッチオシレーター周りの部品が干渉した影響でオシレーターの発振が停止していたことが発覚している。その後、コンデンサーとTrの干渉を排して動作を確認。リプレイスしたマッチドペアTrはサイズが大きいので周辺の部品配置に気をつけること。

リプレイス作業に必要な機材は、1）強力なハンダ吸い取り機と、2）SDR（パソコンが必須）そして、　3）BNCコネクター接続のオシロスコープ用プローブ。　SDRは必ずしも高性能なものが必要ではなく安価なUSBバス・パワータイプのものでも可。取り回しを考えるとむしろ小型の簡易SDRが望ましい。プローブも安価な中華製でよし。

リプレイスの結果、MAT01のリニアリティーは優秀でピッチレンジの拡大に貢献したようだ。　音色が多少まろやかになったような気がするが、あくまでも数値上の変化を記録していない主観である。　



温度安定度の改善は今後検証していく。　無意味な拘りだとは思うが、温度補償が求められる抵抗、R2/R6/R16（何れも1.5kΩ）の交換が今後の課題。　



抵抗値が1.58kΩと多少ズレてしまうが（回路図上では2.2kΩ、実際に基板に実装されているのは何故か1.5kΩ）温度特性が

+ 0.6ppm/°C (0°C to + 25°C, - 0.6ppm/°C (+ 25°C to 60°C), + 2.2ppm/°C (- 55°C to + 20°C), - 1.8ppm/°C (+ 20°C tp + 125°C) tracking to 0.5ppm/°C　

という高精度・高安定特性の抵抗を格安に入手したので、後日これを該当箇所に充てる予定。

EtherwaveTheremin用コンテナの調達

地雷探知機用ケース【写真1】の内装を取り払って、格納スペースの確認を行う。



予想以上に難物だったのは、マイクスタンドの「足」だった。これは折り畳んでも結構なマスがあり、どうやってもテルミンと干渉してしまう。特に「厚み」が問題で、立体的な収納法を考えないとダメなようである。

先日購入した「小型」のものは、なんとか収納出来たが、こちらは安定度に問題があり、選択に悩むところだ。

何れにしても、オリジナルのウレタンマットの再利用は望み薄で、機材にあわせて新調するか、他のコンテナから引っ張ってくることを考えねばならない。現実的には、まず、内張りのように薄めのウレタンを全面に敷き詰め、その上にパーツ固定用のブロックを配置していくべきだろう。ZERO社には CUBICなウレタン素材のオプションがあり、これを購入して内装に充てることもアリだが、新品故の予算が問題となる。

ナイトヴィジョンケースの内装スポンジは、どうせ棄てるものなので、それをぶった切って、格納スペースに充ててみたところ、良い感じで纏めることが出来た。暫くはコレで様子を見ることになりそうだ。



残るトラブルは、コンテナのファスナーが一箇所欠損している事で、こちらは、当初は補習用の回転ファスナー（楽器ケースに良く見かけるもの）を取り付けるも、ファスナーを閉める時のトルクが不適当で失敗。軍用コンテナは、通常パチンと閉じるファスナーが主流だが、これはファスナーのシルエットがロープロファイルな為だと思われる。回転ファスナーは意外と嵩張るので、使い勝手の点でもイマイチだった。



後日、ロック付きのファスナー（軍用のものには割りピンを挿入する孔があるが、民生のものには存在しないようだ）を購入して試してみたところ、これは見事に合致した。

ラゲッジの見てくれはあまり気にする方ではないのだが、あまりに汚かった上に、塗料が諸々と剥がれ出したので、今回は実験を兼ねて、地雷探知機用アルミコンテナのリファービッシュを行う。

まず、内装を全部取り払って水洗いを敢行。これは購入後、最初に行う基本的な作業で、電装系など特殊な内装を含まない全てのコンテナに大して手を抜かずに行う。　この工程で、ガムテなど、汚い添付物を出来るだけ剥離する。

通常は、これをもって工作のための素材としていたところだが、前述のように、この地雷探知機用ケースは余りに汚く、しかもファスナーが欠損している正真正銘のジャンクなので、気兼ねなく実験用の素材となった。

作業に必要なものは、塗料の剥離剤と、各種研磨系の消耗品。まずは、塗面に剥離剤を塗りつけて塗料を剥がす。が、頑固に焼き付いた部分はこれだけでは剥がれないので、次にドリルに装着したバフで研磨を行い徹底的に塗料を剥がす。

なかなか作業は捗らず、二日目にもかかわらず2割程度の作業が残ってしまう。溶剤でアタマはヘロヘロだが、この雰囲気が大嫌いな自分は、余りこの作業には向きそうにない。



ゴツイ板厚の筐体は美しく、バフ掛けして綺麗に加工すれば、素材が持つ本来の価値が復活すると思うのだが、、、。

思った通りラゲッジは凄まじく重かった。（汗）が、宅配便による簡易ライブ機材の発送方法としてはかなりスマートなので、今後の活躍が期待される。

EtherWave専用スタンドの製作

何の事はないテルミンだが、マイクスタンドに注目して欲しい。 実はこれ「地雷探知機のアーム」なのである。

テルミンを持ち歩く時に問題になるのは、テルミン自体のマスの大きさもあるが、それ以上に意外と嵩張るマイク・スタンドの運搬だったりする。



で、あれこれ考えた挙げ句に思いついたのが、先日買い込んだ地雷探知機のアーム。　そもそも、テルミン運搬用として地雷探知機用ケースの活用を目論んだのがアイデアの源泉だ。



重いセンサーユニットを支えるアームの剛性は木製ボディーのテルミン如き重量を支えるには必要十分。工作のポイントは脚部のアレンジだ。　そこで、今回はサウンドハウスに小型のブームスタンドを手配し、それをアームに取り付ける事にした。

偶然とは恐ろしいもので、アーム先端に切ってあったネジが、ドンピシャではなかったものの、テルミンに付属していた取り付け金具の規格と近似しており、懸案だった取り付け部分の問題は一挙に解決した。



残るハードルはスタンド脚部とアームの接合だが、こちらはテルミンに付属していたアダプターをアームの終端に取り付ける事で実現できた。

使用感は、小さめの脚部の所為もあって、少々ぐらつくものの、そもそもテルミンは触れる事があってはならない楽器なので、この件は全然オッケーである。



地雷探知機オリジナルの電源及びセンサー基盤が収納されていたケースが、そのままアームに取り付けられるのもミソ。　ここに、予備電源とエフェクト等のアドオンシステムを収納する事が可能だ。



明日はこのケースをバラして、内装が可能なスペース検討する。

テルミンの改造＠バッテリイ・ドライヴ化

先月に行った「こっそりライヴ」からのフィードバックの一つが、KYMAとテルミンの連携だった。　複雑な空間系エフェクトを加えることで、テルミンの持つキャラクターを良い方向にアレンジすることが出来たのだ。

さて、テルミンとPAシステムとのスリムな連携を目指した場合、外部DC電源によって回路の直接駆動を行うことが望ましい。本来は、AC電源によるグランド接続が必須ということだが、もとより日本の電源はアース端子のある「三つ叉」ではないので、あまり効果は望めない。それよりも、片側波整流の野蛮な AC/DCシステムの弊害が大きそうなので、この際思い切ってEtherwaveにもMbiraski等と同一規格の６ピン外部接続用端子を装着、DC駆動化を実践することにした。



今回の改造で目論んでいるもう一つの狙いは「弾薬箱アンプ」との連携強化だ。　弾薬箱アンプは、その緩目のサウンドキャラクターが各方面で好評を得ているが、出しゃばらない個性とテルミンは相性が良さそうだ。アンプ側には、既にEtherwaveで必要となる負極の電源ドライヴァーを装備してある。

問題はEtherwave側の消費電流だが、Webに上がっている006Pによるバッテリイドライヴ実験を見る限り、問題はなさそうである。

コネクターの取り付け位置は、高周波回路の影響が少なそうな、フロントパネル中央付近のボディー下面とした。　ただし、板厚が１０ミリ程あるので、端子は直接捩じ込むことになる。今回は、用心してコネクター径に対してタイトな下穴を空けたのが正解で、十分な強度でコネクターを取り付ることができた。

アセンブル終了後の通電は何時もながら不安を感じる瞬間だが、回路の破壊を避けて万一の場合も逆流が起こらない電源平滑用電解コンデンサーの端子に配線している。　アンプへの信号はモノラル音声信号を並列化したステレオで送っているので、最大出力は40W弱となる。

実験の結果、回路は問題なく動作し、テルミンのDC駆動が成功した。これで、ギグバッグに突っ込んでの「無電源＠出前演奏」が可能となった。アンプ込みの電池駆動システムは、余り例がないと思うのだが、どうだろうか。

あとは、演奏レベルの上達を目指すのみだ。

バッテリイドライヴ化によってライヴ参加への敷居が低くなった。現場では、温度安定度の問題等いろいろと改良点が出て来るハズなので、それが楽しみである。