作戦練り直し

昨日の結果を受けて、作戦を練り直す。


スイッチング電源使って、ゲインをそこそこ取った
オペアンプ回路を動かすと、残ったリプルを取り除く
のに結構キビシイ感じなのがわかったので、次は
5Vシリーズレギュレータを使って、比較的低周波の
リプルを除いてから動かしてみる作戦にしよう。

7805でもいいし、78L05でも容量的には足りるだろう
と思うんだけど、よく考えたら、Arduino-Unoに
オンボードで載ってるな。
なにかと、秋月互換Arduino基板ばかり使っちゃう
から（しかも、5Vをダイレクトに入力する配線）、
あまりアナログ信号を扱いやすい形ではないんだよな。

どうするかな…。1個だけUnoを持ってきて、残りは
Unoから5V引っ張り出すか、それとも別々に給電した
ほうがいいのか。


そもそも、やっぱり、「電池→昇圧チョッパ→リプル除去」
の流れで使いたいんだよな。

HT5570やNJM2360とかで7Vギリギリくらいに昇圧
しておいて、そこからシリーズレギュレータで5Vに
するか、それとも5V作って、フィルタでリプル除去
するか。


これらの昇圧ICの発振周波数と、秋月スイッチングAC
アダプタの発振周波数は違っているだろうから、
もしこれらのICの方が周波数が高いなら、フィルタで
優位に除去できるかもしれないんだけどな。

問題は、どの程度の負荷でどの程度の発振周波数に
なるか…なんだよな。

せいぜい、100mA程度なんだけど、あまり効率下げずに、
発振周波数だけ上げられれば良さそうなんだけどな。



そういえば、HT7750。
http://edycube.blog2.fc2.com/blog-entry-549.html
出力端子にダイオードとか取り付けると、そのVfの分
だけ、出力電圧を高く出来るんだな。前にもそんな
情報を見たような気もするけど、この方法を使えば、
HT7750でも7Vくらいを得るのは、ナントカなるかも。



https://twitter.com/jksoft913/status/410407311669088256
じぇけーそふとさんのmbedの本。見てみたい。

もはやmbedっていえば、じぇーけーそふとさんって
感じだよな。内容的にかなりヨサゲ。

mbed、試していたいのは試してみたいんだけど、
ARMは素のまま使いたいって思ってて、それで
ARMアセンブラ本買ったんだもんなぁ。


でも、あれもテストしたいし、すると、PSoC4や
PSoc5にするか、mbedにするかっていう選択肢
もありなんだよな。悩むなぁ…


http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/20131206_626571.html

Intel Galileo…発売が1月に延期になるみたい。
出荷の手続き云々って書いてあるけど、IDEの
品質をもうちょっと高めておこうとか、そういう
話だったりじゃないのかなぁ。勘ぐり過ぎかな。

改めて実験

http://hackaday.com/2013/12/09/the-40-x86-arduino/

39ドルで、x86互換コアを搭載したArduino！
これ良さそう。

Galileoとはまたちょっと違うアプローチなのかな。
ベンダーサイトとか、コアチップのpdfファイルとか
を眺めてみる。どうやら、DOSとかWindowsとか、
Linuxとかが動かせるようなアーキティクチャに
なっているっぽい。

ただし、
（１）メモリは小さめ（128MB）
（２）グラボは搭載してない

でも、クロックは300Mhz、5Vオペレーションで、
消費電力は400mA（3.3Vコア動作で？）という
ことみたい。
グラボさえなんとかすれば、古いDOSとか、
Windows95とかなら、一応動くってことなんだ
ろうか。

Linuxなら、グラフィックドライバは比較的
新しいのもあるんだろうけど、DOSやWindows95
だと、PCIe対応グラボのドライバなんて、
見つかりそうに無いなぁ。

でも、39ドルは、いいなぁ。
このVortex86EX Processorって、どんな代物なん
だろう？



http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-07029/
秋月にも、LCD Keypad Shieldが。

オイラがaitendoで買った
http://www.aitendo.com/product/7410
これとはリビジョンが違うのかな。キーパッド周り
の分圧抵抗が違ってるかもしれない。

http://picavr.uunyan.com/avr_m2_dds_fg_ctrl.html
オイラの作ったDDSファンクションジェネレータの
LCDコントローラで使うには、スレショルド値の
変更が要りそう。



んで、そのLCDキーパッドシールドを使った、例の
実験の続き。

こないだは、スイッチングACアダプタからのリプル
ノイズで、小信号時に出力信号がグチャグチャに
なってしまったんじゃ？とにらんでいたので、
電源回路にLCFフィルタを使ってみた。

（あ、実験の様子の写真撮り忘れたな）

で、この間の回路の電源部分に、LCRフィルタを挟んだ
回路を組んでみる。

動かしてみると…

この間よりも、まともな波形が出るようになった。
けど、やっぱなんか変な波形が出ちゃう。というか、
特定の周波数のノイズが載っちゃう。

無信号時の出力がこんな感じ。40mVppくらい。



オペアンプが発振しちゃってるのかな？とか思って、
発振源を色々探ってみたんだけど、色々と見て
まわると、どうやらオペアンプやCPU（arduino）は
問題ないみたい。

オペアンプやarduinoへの給電を行った状態で、
5Vライン（フィルター後）とGND間に載ったノイズ
を眺めてみる。



同じ周波数で、微妙なノイズが載ってるのが判る。
数mVpp。

この5V DCに載ったノイズが、オペアンプの増幅回路
（小信号時、約10倍に増幅）で40mVppに増幅された
って訳だな。

んで、このDCに載っているノイズの源を調べると、
やっぱりスイッチングACアダプタだった。

以前計った、LCRフィルター抜きのリプルは



こんな感じだったから、なるほど。同じ周波数。

折角フィルター回路を組み込んだんだけど、どうやら
500～600Hzの重畳ノイズをカットするには、カットオフ
周波数が150Hzだと、減衰が充分じゃなかったみたい。

さらに-20db（1/10倍）くらいにできればいいんだけど、
そのくらいのLCRフィルターの計算してみると…

L=4.7mH、C=1.0mF、R=0.91Ω、とか
L=2.2mH、C=2.2mF、R=2Ωとか、ってなる。
（カットオフ周波数＝72Hz）


うーーーーん。でかいね。っていうか、手持ちには
そんなデカイ部品、無いな。

というわけで、2.2mHとか、2.2mFとかを入手して
おこうかな。

http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=6A5C-KRD4
直流抵抗が、結構でかくなるなぁ。

消費電力は微々たるモンなんだけど、シリーズ抵抗が
大きくなるのはなぁ…トロイダルコイルのインダクタ
の方がいいかな。鈴商にならあるかな。


もしくは、ワット級の負荷を並列にかけておけば、
スイッチングの発振周波数は高くなるだろうし、
リプルの振幅も小さくなるだろうから、そっちの
方が簡単かもしれない。
…いや、電気を大切にね。

もろもろレトロPC

ふと、レトロPC漁り。

http://page4.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/d149660065
PC-6601SRのデッドストック。超お宝だったな。
86000円か。結構なお値段になったなぁ。

http://page5.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/e141374682
PC-8201は、動作品で15000円かぁ。わるくは
ないかも。

置き場所があれば、手を出してしまいそうなん
だけど、場所がねぇ。

http://page.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/178821693
やっぱ、LX-200だよな。現時点で20000円。
もうちょっと上がる感じ？

そういえば、Intel Quarkを、あえて低速クロック
にして、電池駆動でDOSを動かすようなマシンは、
まだ登場してこないの？

まぁ、DOSに限らなくても、最低限スペックのCUUI版
Linuxでもイイかもしれないんだけど、単4電池で長時間
動いて、テキストエディタとか、シリアル端末とか、
LAN接続の文字端末とか動かせるマシンがあったら、
色々弄繰り回したいんだけどな。

Raspberry Piとか、各種マイコンとか、便利なんだけどな。
DOSならDOSで、LinuxならLinuxで、どっちにしても、
色んなユティリティソフトがそれなりに使いまわし
出来るなら、1台手元に置いておきたいよなぁ。
小型の長時間電池駆動端末。


http://ascii.jp/elem/000/000/849/849007/
14mmレンズは良いなぁ。防水も良いなぁ。
ただ、やっぱ値段だけあって、レンズはかなり
ちゃちいなぁ。オモチャレンズ。



http://guru2.karakasa.com/recoil_escapement/r_escapement_j.html
ペーパークラフトの時計。かっちょいいな。


例の電源回路フィルタを通して、例のオペアンプ回路
を動かしたかったんだけど、ブレッドボードでも、
いけばなが何だかんだで面倒なんだよな…

ちっちゃいブレッドボード

aitendoの新商品を見てみたら、

http://www.aitendo.com/product/9478
http://www.aitendo.com/product/9477
http://www.aitendo.com/product/9479

こんな、ちっこくてかわいいブレッドボードが
出てるジャン！

というわけで、なくなる前に入手しておこうと、
チャリで急ぎ働き。

買ってきた。



うん。いいな。

これに接続できるアレコレを、今後も充実して
くれないかなぁ。


店頭で、
http://www.aitendo.com/product/2833
このDC-DCコンバータを発見して、どうしようかなぁ…
と悩みつつ、とりあえず今度に見送り。
（しかし、RCA端子が電源端子とは！）


ゲーグラTV。24、25回が出てた。
http://www.nicovideo.jp/watch/sm22413789
http://www.nicovideo.jp/watch/sm22413811

「ふぁみこんやろう」だと思ってたけど、
「ふぁみだましいやろう」が正しいのか。へぇ。


http://labaq.com/archives/51811928.html
やっぱ、寒い日は焚き火して暖まるよね。って
思ったら、常夏のマレーシアだった。

スイッチング電源用フィルタ

この間の、DDSファンクションジェネレータの波形
をオペアンプ使ったフィルタやクリッピング回路
に通したら、妙な発振を起こしちゃったっぽい、
この間の話
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/2108.html
について、何とかしたいなぁってことで、まずは
綺麗な電源を使おうって言う方向に。



このとき使っていたのは、秋月のスイッチングAC
アダプタ5V版なので、何の対応もしなければ、当然
スパイクやリプルがバリバリ含まれていることに
なるので、それを、どうやって削り取っていくか
ということでもがく方向。


やりかた。とりあえず、1kΩ抵抗を5Vスイッチング
ACアダプタに直接繋いで見る。波形はこんな感じ。


常に160mVPP程度のスパイクが載っていて、時々
さらにこの測定レンジ（±100mV）をはみ出るノイズ
も出てくるといった感じ。


まず、0.1uFのコンデンサを繋いでみる。


およそ、スパイクの成分が綺麗になっている感じ。
代わりに、リプルがはっきり見えてくる。リプルの
振幅は、大体20mVppくらいかな。


次に、このリプルを軽減する為に、1000uFのデカップリング
コンデンサをパラで取り付けてみる。



うん。リプルが少し軽減されている。されているけど、
これじゃぁなぁ…


というわけで、さらにコイツを削っていく。

このリプルは、（負荷にもよるかもしれないけど）
およそ500～600Hz。

600Hzと仮定して、コイツを-20db（1/10）程度に減衰
させるには、LCRフィルタのカットオフ周波数をだいたい
150Hzにすればいいみたい。

で、このくらいのカットオフ周波数となるリプル除去用
のLCRフィルタの定数を計算してみる。
L=1000uH、C=1000uF、R=1Ω、といった感じの数値に
なるみたい。

（結構、部品サイズがでかいなぁ）

本当は、電力効率とか、大電流時の電圧降下とか、
共通インピーダンスになっちゃうとか考えると、
R=1は付けたくないとか考えちゃうんだけど
（なにしろ、1A流すと1V低下する）、まぁ、せいぜい
100mAとか200mAとか小電流で使うと仮定しつつ、
そもそも1000mHインダクタの直流抵抗がそのくらい
あるので、インダクタの内部抵抗を有効利用する。

つまり、1000mHをシリーズに、1000uFをデカップリング
に使う…みたいなイメージ。さっきの0.1uFは、1000uF
のコンデンサとパラにしておく。


結果はこんな。



リプル自体は、ほぼ見えないくらい（1～2mVpp程度？）
まで追い込めた。
10m秒ごと（50Hzの半周期）ごとに出てくる「お髭」は
0.1uFのパスコンだけでは綺麗に削れて無いので、ここ
はもうちょっとなんとかする必要がありそう。


負荷を小さめにしてみた。負荷抵抗を3.3kΩにして
みたんだけど、とりあえず、このままの回路でも
結果は同じくらいに綺麗になった。


つづけて、負荷を大きくしてみる。負荷抵抗を100Ω
にしてみた。フィルターの定数はこのまま。

まずはノーフィルター。



やっぱりギコギコの状態。リプルの周波数はおよそ1.2kHz
になっているみたい。負荷を上げると周波数はやっぱり
上がるんだな。

リプルの周波数が上がれば、定数はそのままでも効きは
むしろ良くなるはずなので、さっきの定数のままで
動かしてみると、こんな感じ。



うん。想像通り。やっぱり10m秒ごとのお髭が出ちゃう
んだけど、大きなリプルやスパイクは大体消えた。


残ったお髭は、レンジを変えて見てみると、だいたい
高周波成分なわけなので、もう1段、高周波用のLCR
フィルタをかければ、やっつけることは出来そうなん
だけど、オイラの考えている目的から考えると、
ちょっと大掛かり過ぎかな。まぁ、とりあえずは
このあたりで様子見か。


ちなみに、今回の実験で使ったインダクタは、


太陽誘電の11mm径ラジアル型インダクタ。

内部抵抗はともかく、重畳できる電流は480mAしか
ないので、スイッチングACアダプタの性能すべては
発揮できません。同社9mm系のラジアル型インダクタ
だとさらに350mAと小さいので、要注意。

本当は、低負荷のときの方が、リプルの周波数が低く
なっちゃって、インダクタやコンデンサは容量が
大きいのが必要になっちゃうので、それも要注意。


んで、ここまでわかったので、こういうフィルタを
専用ミニ基板にしちゃったら便利かなと思ったん
だけど…

http://einstlab.web.fc2.com/Filter/Filter.html

同じようなことを考えている人は、やっぱりいる
んだよな。あと、ポテチの袋で、スイッチングAC
アダプタ本体から放射される電波ノイズがシールド
出来るとは、知らなかったな。


それにしても、LCRフィルタを使って、5V電源に
こだわるのと、9Vくらいの使ってシリーズ
レギュレータで5V作り出すのだと、どっちが
ラクチンなんだろうな。

シリーズレギュレータ自体は、低周波のノイズは
削れても、高周波は結局一緒なんだよな。
電池＋シリーズレギュレータが最強なのかな…


（追記）

フィルター動作のシミュレーション用に、LTSpice
で描いたテスト用の回路図。


20mV、600Hzのsin波で、1kΩ抵抗をドライブする
ときを想定。

この左の1オーム抵抗は、インダクタ内部のR成分
で代替してるので、実際の部品には実装無し。