3WAYネットワークを試してみる! 2019.7.3

※関連記事はスピーカ切り替え基板です。

先のスピーカ切り替え基板をうまくつかって、現状のスピーカをマルチアンプでも鳴らすことができるし、
またシングルアンプで鳴らすこともできるようにしようとたくらんでいます。

で、まずは3WAYのネットワークの調達からです。

中華3WAYネットワークを買ってみる!

AMAZONをみていると、中華のネットワークが色々と売られています。
どうやら検索のキーワードは「周波数分割器」という感じです。
値段は安いものでは2WAYで1000円以下のものあります。それでも12dB/octの構成なのでたいしたものです。
ただ、安いものはL(インダクター)はコア入りのものがほとんどです。
 ということで、すこしこだわりをもって(本当のこだわりがあれば既製品なんか買わないでしょうが・・・)、
空芯タイプのインダクターを用いたネットワークを探すことにしました。

これがいいかな?

探していると、これが目にとまりました。
クロスの周波数が600Hzと4650Hzです。本当は400Hzと3kHz程度のものがベストだったのですが、
まあ、気に入らなければ定数を変更(コンデンサを追加等)して修正すればいいでしょう。
それにしても、値段は約6500円です。まともに、部品を調達して一から作れば1万円以上はかかりそうな感じなので、
まあ、よしとしましょう。


これが良さそうです!


入手!

 手元に届きました。さすがにインダクタが銅線の塊なので重量が結構あります。

なかなか重量感があります。


基板の裏はスッキリ。半田はリフローのようで品質は良さそうです。


なにやらホログラムの付いた合格証がはいっています。

取説は至ってシンプル!

まあ、ないのとほぼ同じです。小さい紙に回路と特性が描いてあります。
これは無くしそうなので、写真にとってHPに上げておきましょう(メモ代わりです)

取説はこの紙1枚だけです。


回路図です。基本は12dB/octの構成になっています。


周波数特性です。これは負荷は何を接続して測定したのかな?-6dBがクロスポイントになっています。
本当にこの特性になっているか、一度測定してみるかな?

さてさて、このネットワークを使うには、色々と準備が必要です。
というのも現在オーディオの環境を大幅に変更中です。まともに音を出すまでには
まだ1ヶ月程度かかりそうです・・・。

準備として、リレー基板を追加で作りましょう!


まずは特性を確認してみましょう! 209.8.15

ゲインフェーズアナライザの操作ソフトも完成したことだし、それをつかってネットワークの特性を測定してみました。
ゲインフェーズアナライザの出力インピーダンスが低くないので、出力にパワーアンプを挟んでいます。

接続の構成は下記の通りです。
 ゲインフェーズアナライザ(100mV出力)→パワーアンプ(20dBゲイン)→ネットワーク→負荷(10Ω)


このような形でまずはネットワークの特性を確認しました。


負荷はスピーカのかわりに10Ωの抵抗です。

あれ?壊れてる?

ネットワークは2台あるので、それぞれの特性を測定しておきました。
測定条件は20Hz〜20kHzで200点を測定しています。測定時間は1回あたり2分です。とくに周波数の低い領域が時間が必要です。

1台目(番号2)
 なるほど。ちゃんと3WAYの特性になっていますね。クロスはだいたい720Hzと5kHzのようです。カタログでは600Hzと4650Hとなっているので
あたらからずも遠からずでしょうか。負荷の抵抗値を替えると変わってくるので、時間があれば5Ωでも測定してみましょう。
なお、今回の測定データで曲線の途中に凸凹があることに気づきました。おそらく測定時に入力レベルにあわせて感度を変更しているので、
感度データの値が間違ったのか、リレーで感度を切り替えているのでそのデッドタタイムが短いかのどちらかでしょう。再度、見直す必要がありそうです。


1台目(番号2)・・・まあ、こんな特性かな。


2台目(番号1)
 測定データをみてみると、ツーイタ用のネットワークからの出力がありません。どうしたのでしょう?
2、3回はかりなおしても同じです。配線を締めなおしてもかわらず・・・・
またもや中華製の洗礼にあいました。前回はCNCフライスのときだったな〜。そういえば高い買い物をすると、
いつもトラブルに巻き込まれるような気がします。あ、安いものでも直近では周波数カウンタでトラぶりました。
 

2台目(番号1)・・・ツーイタ側のネットワークに不具合があるようです。

原因は?
 まずツーイタのネットワークの回路は簡単です。これで、不具合である信号がきていないとなると原因は
1.2Ωの抵抗か、2.2uFのコンデンサのどちらからです。ちなみに、半田付けや端子のとりつけには不具合はなさそうでした。
しかし、こんな部品でトラブルのかな?


ツーイタ部分でのネットワークの回路です。

原因はあっさりと判明しました。1.2Ωの抵抗が断線してるようです。基板にとりつけた状態でテスターで抵抗値を
測定しても、異常に高い値がでてきます。


この抵抗器ぼ不良が原因のようです。

さっそく半田を溶かして取り外しにかかりますが、半田がなかなかとけません。どうやら無鉛半田のようです。
こういう場合は、有鉛の半田を追加で溶かしてやって全体の融点を下げてやります。タップリ半田をつけたうえで、
十分に溶かした上で、半田吸い取り器でスポンです。
 抵抗器は軽くボンドでとりつけてありましたが、力をいれれば割と簡単にはずれました。

抵抗値は?

テスターで抵抗器を測定しましたが、単体でもアウト!見事に絶縁状態です。
しかし、こんな大きな抵抗が断線してるなんて、いったいどういうこと?

抵抗器の断線を確認しました。

修正にかかろう!

原因の1つがわかりましたので、修理にかかります。1.2Ωとなる抵抗器に取り替えれいいわけですが、
手持ちでは丁度1.2Ωの抵抗がなかった(普通ないよね〜)ので、1Ωと抵抗と0.22Ωの抵抗を直列で
つかうことにしました。合成抵抗は1.22Ωなのですこしだけ大きいですが、まあ誤差の範囲でしょう。、


MPC抵抗を組みあわせて1.2Ω抵抗の代替にします。


取替えが完了しました!

再測定。動いた!
 抵抗器を入れかえて、再度測定です。これでうまくいなかればコンデンサの取替えも必要なので、
ここは動いてほしいところです。
 で、緊張の一瞬ですが無事動いたようです。これで、ようやく音だしにかかることができますね。
壊れているのに気づかないままシステムに組み込んだらツーイタが鳴らずにかなり悩んだことでしょう。
やっぱり、事前に確認しておいてよかったです。



しかし、こんな簡単なネットーク回路で不良を手にするとは・・・これがワールドワイドの品質なんでしょうか?
どんな品質管理がされているのか心配です。多分、組み立てるだけで検品なんかもしてないでしょうね。
だからこそ、これだけ安く作れる。問題は部品にあったわけですが、部品会社も品質検査なんかしてないんでしょうね。

組み込んでいきましょう! 2019.8.16

クロスオーバネットワークの動作確認もできたことだし、スピーカ切り替え基板とともに組み込んでいきたいと思います。
しかし、なんでもまた、市販のネットワークの動作確認なんかせにゃいかんの?という気もしてきました。
まあ、愚痴はほどほどに組み込みのための資材を買い出しです。

リレー基板3枚分とネットワーク2セットを何か1枚の板に乗せようと思って、色々と考えをめぐらしながら
「アクリル板が良いな〜」とか「やっぱりアルミ板かな〜?}と悩んでいましたが、ダイソーに別件で寄ったときに
おもわずひらめいてしまいました。

これがいいや!
 ちょうと良さそうなMDF板が売っていました。サイズは300×400mmで厚さ6mmです。
100円(+税)なので、お財布にもやさしいです。ちょっと恒久的に使うには、やっぱりケースに納めるべきでしょうが、
まずはこれで様子をみていきましょう。


ちょうどよさそうな板があったので、これに穴をあけてリレー切り替え基板とネットワークを組み込みます。


こんな形でピッタリおさまります。

赤外線受光器と電源は共通で

リレー基板は3枚使いますが、同期して動作させる必要があるので、ここは赤外線リモコンでの操作に統一です。
赤外線受光器を1個つかって、3枚分に信号を分配します。ただ、基板上の受光器の位置だと、光が届きにくい
場所にあることもあり、すこし延長させて前面の位置にもってくることにしました。リレーに結束バンドを用いて
固定してやりました。

赤外線リモコン用の受光器の位置をすこし変更しています。

赤外線受光器の信号と電源は共通にしておきます。電源を共通配線しておけば、どれか一枚の基板に
ACアダプタで電源を接続することですみますからね。なお、この配線は基板を固定する前にしておくのが楽です。

電源ライン(上側の2本)と赤外線受光器の信号(下側)を共通化しておきます。

事前に盤内の配線は済ませておきましょう。あとの作業は明日にでも。


盤内の配線は済ませておきました。あとはラックの中に組み込むだけです。

ACアダプタあったかな〜?

リレー切り替え基板は結構な電力が必要です。その電力の大半はリレーが消費するのですが、
リレーの巻き線抵抗は270Ωなので、15Vの電源を用いた場合に1個あたり56mAの電流が流れます。
もともとの計画では、ネットワークの入り側とSPへの出側に1回路づつ用いるので、ステレオで3WAY分の
計12個のリレーが最低限動作することになります。そうなると、それだけで消費電流は660mAになります。
その他にPICやLED点灯の消費電流を加えると700mA程度にはなりそうなので、余裕をみると1A程度の
電源は必要そうです。
 で、色々と部品箱を物色しましたがもっとも大きいのは15Vの0.8Aのものでした。数値だけみると足りそうですが、
ちょっと心配です。
 ということで、すこし接続を変更してSP側はリレーに接点側に接続するのではなくても、すべてのリレーが接続される
バスラインに接続することにしましょう。そうすれば、動作するリレーは6個に収まります。消費電流も330mA程度に
おさまりそうですから十分余裕がでます。
 ただし、バスラインに接続してしまうと他のSPの接続ができなくなってしまいます。まあ、これは容量の大きな
ACアダプタを購入するまでの暫定処置としましょう。それに、3WAYのスピーカをさらに追加する計画もいまのところ
ないですから、暫定処理でなくてもいいくらいです。
 

これが手元にあった一番容量の大きなACアダプタ。0.8Aの出力です。
これで足りるように、SPの接続はバスラインに接続して、リレーの動作数を減らしましょう。

システムに組み込んでいきましょう!

一気にやろうかと思いましたが、夜も更けてきたので、また明日でもかかりましょう。
あまり夜中に音をたてると家族に睨まれそうです。


大工事! 2019.8.17

今回のネットワークとSP切り替え基板の導入は、システムのSP側の配線が根本的に変わりますから大工事です。
すべてアンプの出力ならびにスピーカの配線が一旦、リレー基板に集まってきますからその部分の配線量は大変なものになります。
配線だけなら、実は大した手間はないのですが、何が面倒かといえば、配線の先端にY端子をつける作業と、配線のラベル張りです。
もちろん省略することも可能でしたが、Y端子を使わないと、外れる可能性もあり最悪アンプを壊してしまいます。また配線のラベルが
ないと、たぶん1〜2ヶ月すると、なにがなにか思い出せなくなると思います。

すべてのスピーカの配線がリレー基板を経由するので、配線量が大変になります。これは3WAYのSP用の切り替え基板とネットワーク


一応、正面から見るとあまり配線のゴチャゴチャは見えないのですが・・・。

こちらはステレオ用の切り替え基板です。マルチシステムになっていないので1枚の切り替え基板で足ります。
こちらには、AVアンプやTVの出力もつなげています。

ステレオ用のSP切り替え基板は1枚で済むので、比較的配線は少ないです。


システムラックの様子です。

嬉しい!!

今回の配線作業にあわせて、ラックも変更しましたが念願(?)のキャスター付にしました。というのも、いままでは配線の変更が
あまりにも大変だったからです。ラックが動かないと、アンプやDACをひき出して、配線を入れ替えて・・・という作業が必要でしたが、
ラックが動くので、ラックの背面にアクセスすることができます。これが、極めて便利です。ようやく、人並みの環境になってきたのかも
と感動です(笑

キャスタ付のラックにしたので背面のアクセスが容易になりました。それにしても配線量が多い!

今回の作業ではリレー切り替え基板を4枚つかって、ちょうど最初に構想したように下記の構成になりました。
下の図とは細かいところは違いますが、現在はTVの出力も接続されているので、
スイッチ一つでTVの3WAYのネットワークを介して3WAYーSPに接続することもできます。
TV用のアンプでどこまで駆動できるかはわかりませんが、一度音量を上げて試してみたいです。

再掲:http://www.easyaudiokit.com/bekkan2019/SPRY/spry.html

試聴!

今回のシステム構築で、メインのスピーカを
 @シングルアンプでネットワークを介して駆動
 AアナログのチャンネルデバイダをつかったABクラスアンプでマルチ駆動
 Bディジタルフィルターを使ったDクラスアンプのマルチアアンプで駆動
の3つのパターンを切り替えて試聴できるようになりました。さて、その違いはどうか!
大変興味のあるところです。
 ただ、今日も夜更けになったので、明日にでも試してみることにしましょう。

(つづく)