2018年04月30日

Open.Theremin@オシレーターの不具合等に対応する

新たに動作検証用の筐体を準備して、基本回路を構成する基板を移植した。

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LEDの不調は、プルダウン抵抗の実装を忘れていたためだった。LEDのアサインミスは、Eagleの回路図を確認して解決。 その後、キャリブレーションモードに何故か入れない問題が発覚しているが、最大の問題はオシレーターの動作不良だ。

まず、VariCapで構成されている方の回路の発振を観測したところ、こちらは問題無さそう。

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次に、コンヴェンショナルなLC回路で構成されたAntena接続側のオシレーターを検査したところ、マトモに発振していないようだ。 Pitch/Volume両方の動作がおかしいことから、回路設計上のミスが考えられる。

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旧型のオリジナル回路では問題が発生していなかったことから、新たに追加したコンデンサ周りが怪しいということで、C32/C40を短絡させてみることにした。

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回路の短絡にはお手軽にハンダを使ってみたが、この手当で問題は無さそうだ。

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対策の結果発振が確認できたので、次のステップはアンテナを繋いでチューニングを行うことになる。

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残念ながら現時点ではキャリブレーションに入れない問題が解決していないが、処理のタイミングを仕切るWCKは問題なく入力されている模様。

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posted by Yasuski at 23:04| open.Theremin

2018年04月08日

Open.Theremin@動作検証用の新型機の製作を失敗する

バックパネルの結線チェックを行った後に通電したが、一部LEDが点灯するのみで動作しないことが判明。

不具合を整理すると、

1)まずテルミンの根幹部分でもあるアナログオシレーターが何となく機能していそうな挙動を示すものの、波形がえらく汚く、ゼロポイントを検出するどころではない。 
2)Volumeが600kHz/Pitchが230kHz辺りに居るが、これは計算とは大きく違う。 
3)起動時にピポパ音が聞こえないことから、DACは全く動作していない。 
4)RGBロータリーエンコーダーのうち上側のLED配列がおかしい。 
5)下側のエンコーダーは全く発光せず。 

以上、不具合はプログラムミスを含めてハード/ソフトにまたがるものと判明している。 

対策が最も容易なものはLED配列の修正で、これは端子の設定を修正すれば良さそうだが、全く点灯しない下側の方はハードウエア面の不具合の可能性があり、ロジック・アナライザを使ってTeensyの動作をチェックすることになる。 

同様にDAC関連の端子もロジック・アナライザを使ってチェックする。MAX5717は動作が確認されていないので、実績があるMAX5541の方を優先的に検証したほうが良いだろう。 

オシレーターは基板をバラして発振状態を確認することになるが、こちらは事故を起こさずに検証を行うための基台を新たに製作した方が良いだろう。
posted by Yasuski at 06:35| AudioElectronics

2018年04月01日

OpenTheremin@シングルボード版実験機の製作その2

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ひとまず、主要な配線をほぼ完了出来た。

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新たに追加した10pコネクタは、adat関連の端子と電源・音声ラインを引き出している。 

DipSoketを流用したSILの端子は、6pinの出力コネクタに接続されている。

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バックパネルを取り外した状態。 分解の際には予めアンテナ端子をサイド・パネルから取り外しておく。

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14pinのICソケットの片側のSILをコネクタに流用している。使用しているのは6端子のみ。

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到着が遅れていたアングルの付いたUSB/MicroケーブルをTeensyに装着しておく。

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Pitch側の周波数を調整するための多回転VRポット。アンテナとの干渉を避けて、筐体下部側に設置している。

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追加した10pコネクタ。 接続は、
1)data  2)+5V
3)bias  4)GND
5)audio01 6)audio02
7)GND   8)Vin
9)NC   10)GND
となっている。

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こちら側のスロットに、アドオンのDAC基板を挿入する予定。

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Volume側の調整用多回転VRポット。こちらもアンテナとの干渉を出来るだけ避けられるように装着位置をケース上面にしている。

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今回は基板取り外しの便を考えて、アンテナ端子とオシレーターの接続にSMB端子を使用した。
posted by Yasuski at 07:38| open.Theremin

2018年02月26日

OpenTheremin@シングルボード版実験機の製作

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コネクター類と内装基板を仮実装した状態。 筐体上面側にも下側の多回転VRポットと同じものが装着される。 VRポットは下側がPitch/上側がVolumeの微調整を担当する。 シャフトはプラスティック製で可能な限りアンテナへの影響が出にくい位置に実装している。

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結局、本来のバックパネルが装着される位置までターミナル基板が差し込まれるスロットの階層を後退させることになった。 この改装の影響でリザーブしていた追加実装用のスペースが1ライン分タイトになってしまった。

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横側のSILソケットを使った端子はケース側面とのクリアランスが厳しく、改良が必要。

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今回の内部アンテナ端子の接続にはSMBを使用する。

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タイトな実装状況故に掛かる負担が大きくなることが予想されるので、コネクターの断線には特に注意する必要がある。

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現状では広すぎるLPFの定数を是正するために、DACのフィルターを構成するRの値を変更する予定。

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このように、基板を装着するスロットをバックパネルが本来装着される位置まで後退させている。

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これで、基板内部のスペースに余裕ができた。

posted by Yasuski at 20:16| open.Theremin

2018年02月24日

OpenTheremin@データライン分岐ポイントの実装

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バックパネル上に予備CH用DAC関連のパーツを実装した。

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MCUにDIPソケット2個分の下駄を履かせることになった結果、バックパネルとのクリアランスがギリギリになってしまった。

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2階建てにしたDIPソケットの側面から、SILの端子を取り出している。

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当初予想していたよりも基板とのクリアランスの確保が厳しくなったために、DIPソケットをもう一個積み増すことになった。
posted by Yasuski at 16:22| open.Theremin

2018年02月22日

2018年02月21日

OpenTheremin@Toslinkデバイスの実装を行う

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専用のアルミアングルを製作して、Toslinkデバイスを基板に固定した。 取り外しが手間なので、信号分岐用のポートを増設したほうが良いだろう。

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アングルを取り付ける際にクリアランスが問題となったが、ポリカーボネート製のナットを削ってギャップを解消している。
posted by Yasuski at 12:29| AudioElectronics

2018年02月20日

OpenTheremin@ロジック・アナライザが接続できる開発用筐体の製作

ロジック・アナライザ対応の筐体を製作中。 配線は直付が理想だが、基板裏にSILのコネクタを配置するのが妥当と思われる。

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横幅160mmの筐体に取り付けたロジック・アナライザ接続用のバックパネル。 リボンケーブルを基板の両端に取り付けて、組立・分解時のサービス性を向上させている。 ロジック・アナライザとの接続には、丸ピンのブレッドボード用配線材を中継線として使用する。

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回路の動作を確認するロジック・アナライザには、AnalogDiscovery2を使用する。 コンパクトな筐体は取り回しが良さそうだが、デザインは余り好みではない。

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MacOS/Sierraからkextをインストール後にセキュリティーの承認が必要なことを失念していたために、Macbookへの接続に手間取ることになった。 画像はアナログ信号の差動入力を確認しているところ。

信号を取り出す端子は、DIL48pの裏側にSILの丸ピンコネクタを外側に向けて配置すると良さそうだ。

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リボンケーブルの先端に丸ピンをハンダ付けして接続用のコネクタを製作する。 堅牢さを確保するためには24pのDILソケットを分解してSIL24pに加工すればよいだろう。

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基板裏面の参照図。 安全のためDILのソケット上に電源関連の接続を行わないが、リボンケーブルまでの引き出しは行ってラインを確保する予定。

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posted by Yasuski at 11:18| open.Theremin

2018年02月13日

OpenTheremin@基板を組み始める

ゆるりとテルミンの基板を組み始めているが、手組みが出来るSMDのサイズ0402は限界だった。 作業の効率を考えると、やはり0603辺りを選ぶのが正解に思える。

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左側のランドは1206サイズ用。 手前の黒い抵抗が0603サイズ。

流石にランドパターンは0603で設計しているのだけれど、今回も在庫の関係で0402を無理やり使うことになった。 コンデンサーは対応できる部品が揃っているが、存在していた筈のSMD抵抗の在庫が消失している。 で、仕方なく基板を組みながらジャンクパーツを漁っていたところ、0603サイズの抵抗を掘り出したのでこれを配置してみたが、やはり段違いに遣い勝手が良い。

こちらの基板は0805が最小サイズの部品。

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SMDの中では左銀色のパーツ、水晶発振器の取り付けが一番難しい。 下のPLL分周ICと組んでオーディオクロックを生成しているパート。

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今回組んでいたFPGA周辺の実装面。 右が信号処理のみを行うピギーバック版、左はオシレーターを搭載したシングルボード仕様の基板。 何れのパーツも製作を失敗した基板からサルベージしたものなので、パーツを全組みする前に稼働試験を行う必要あり。

部品のサイズを検討すると、普段から多用している1206は実装密度が低く、オシレーターなどを組む場合は相互干渉の問題が気になってくる。 作業効率は落ちるものの、回路をコンパクトに組める0805/0603系列で基板のデザインをやり直したほうが良いかもしれない。
posted by Yasuski at 17:52| open.Theremin

2018年02月10日

OpenTheremin@試作用筐体の製作

そろそろワンボード型テルミンの開発を本格化したいので、動作検証用バラック筐体の仕様を決めなければならない。

ケースには、1455K1201BK を使用する。

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筐体は少し横に長い方がアンテナの干渉を防げそうなので、製品のラインアップをチェックしたところ、 ワンサイズ横に広い 1455K1601BK という製品を発見している。

検証を行うためにはバラしやすい構造が望ましいので、端子間の接続はコネクターを介することになる。 

まずはアンテナ関連の接続だが、アンテナ側がSMA基台→基板側がアングルの付いたSMBという仕様のコネクターのケーブルを採用、SMB側を基板のアンテナ端子に取り付けたジャックに装着する。

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SMBは頻繁に抜き差しするとヘタる可能性が高く、コネクタの疲労に注意しなければならない。

基盤自体の取り付けに関しては、Hammond製筐体のスライドできるバックパネル側か筐体側かで悩むところ。 また、波形観測用に制御信号を入出力する端子から信号を引き出すピンを設置する必要があるが、これも基板から直接取り出すか、MCUに配線を行うかで迷っている。

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基板の取り付けにはロータリーエンコーダーをスタッド代わりに使うことを想定している。 代替案としてエンコーダーを固定する孔に2.0〜2.5ミリのスタッドを固定する方法も検討中だが、マイコンの端子から信号を引き出す配線はこちらの裏面側から行うことになる。

問題はターミナルのデザインだが、端子をナンバー順にまとめるか、単純にマイコンのフットプリントそのものを模す方法を考えている。

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安全のため、1番と34番ピンを除いて電源とGNDは接続せずにおく。 基本はソケットを基板に実装する形で、アナライザー側の端子の仕様で必要となる場合はソケットにピンを立てれば良い。 ピンを配置した基板を筐体のスロットに内装し、バックパネルを取り外しオープンにした側から信号を取り出す構造が正解だろう。

MCUに接続するUSBケーブルは、端子にアングルの付いたものを選択して恒常的に接続を行える状態にしたい。 問題となるのはUSB端子とケース側面とのクリアランスだが、筐体の工作に入る前にケーブルを購入して現物合わせを行う。

追記:

端子台との接続には24pinのフラットケーブル&コネクターを使用することにした。

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これとアングルの付いた2Rowの端子を組み合わせバックパネルに端子を引き出す。 バックパネルとなる基板にはシールド面が設定された高周波回路用のユニバーサル基板(ジャンク)を選んでいる。 

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MCUからは全端子48pinを引き出すことになるが、安全のため、DIPソケットから電源系統を分離することにしている。
posted by Yasuski at 08:32| open.Theremin