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ハンダ付けのお話 [電子工作一般]

ハンダのお話

ハンダごてはヒーターとコテ先で構成されています。
ヒーターはコテ先を加熱して、コテ先はハンダを加熱して溶かします。

ハンダはヒーターの熱で溶けると思っている方が多いのですが、間違ってはいませんがちょっと違います。この考えかたが上手なハンダのコツになります。

ハンダ付けはコテ先である金属の塊に蓄積された熱を使っています。
コテ先をハンダやハンダ付け部位に当てたとき、熱はコテ先にたまっていたエネルギーを受け取って加熱されます。

一度にハンダできる量はコテ先の蓄熱量で決まるのです。
※熱回復能力が高いコテは、ヒーターとコテ先の熱量コントロールが高度になってます

詳しく書くと、まず、ヒーターがコテ先の金属の塊を加熱します。
コテ先にはヒーターで加熱された熱エネルギーが貯まります。
そのエネルギー量はコテ先の金属の量(大きさ)で決まります。
暖まる時間はヒーターのワット数で決まります。
このコテ先にたまった熱エネルギーを、ハンダを溶かすのと、ハンダ付けする相手の加熱に使われます。ヒーターが熱を与えるのではなく、コテ先が熱をいったん貯めて相手に渡しているイメージです。

特に注意が必要なのは、大きな半田付け部を加熱するときです。
大きな基板に小さな部品を半田付けするときは、大きな基板側に熱を一気に奪われてしまって小さな部品が加熱できなくなります。
これがうまく半田付けできない原因になります。

小さな部品をハンダづけするからと、細く小さなコテ先を選ぶと失敗することが多いのです。
特に基板に表面実装部品のQFPパッケージをハンダするときにやらかします。
QFPパッケージはピンを1本1本ハンダしていくのではなく、大きなコテ先を使って一気に全ピン流すようにやるものです。これを「引きハンダ」と言います。

QFPやSOPの半田付けの時は、先端が斜めカットされたコテ先が便利です。断面が楕円になっているタイプ。3mm径くらいのを使っています。結構太いですよね。
HAKKOだとBC型を使います。込み入った場所でのリワークにはBC2を使う場合もありますが、基本的に蓄熱量が大きい、なるべく大きいコテ先がよいです。

位置を決定したら四隅を仮ハンダして固定します。
次に全周にたっぷりとフラックスを塗ります。
次に、半田付けする列が自分から見て縦になるように置き、ピンと直角になるようにコテ先を当てて、ピンの上を上から下に撫でるようにハンダを供給しながら滑らせていきます。こうやって1列一気にハンダします。
このときブリッジは気にしません。慣れてくるとハンダ量とスピードが工夫できてブリッジせずにできますが、最初からは無理なのでブリッジしまくりでよいです。最後の2ピンだけブリッジしている仕上がりが、ハンダ量とスピード、そしてフラックスが効いている状態です。

仕上げにソルダーウイック(ハンダ吸い取り線)を使って余分なハンダを吸い取ります、
わずかでもハンダが残っていれば導通していますから大丈夫。ピンと基板の間にハンダがしみこんでいますので。

余談。

AlliexpressなどではHAKKOのFX951のコピー品が売ってます。数1000円で買えます。
あのコピー、すごくよくできていて完全にデッドコピーです。
外装は本物の金型からコピーしたものでしょう。ロゴ消しした痕跡があります。
ただし、コテ先だけはあそこから買っちゃだめです。すぐ壊れるし、性能も悪いので。
コテ先だけは純正を買いましょう。(できれは本体も純正を。。。)


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Windows10でBT-MIDIを使う [電子工作一般]

Windows10でBluetooth MIDIが動いた!
IFW3のドライブに成功。

EWI-5000
 ↓
WIDI Master
https://hookup.co.jp/products/cme/widi-master
 ↓
USB-Bluetooth(WiFi 5G/2.4G + BT 4.2)
Amazonで買ったLemoreleって書いてある小さいドングル
 ↓
MIDIberry
https://www.microsoft.com/ja-jp/p/midiberry/9n39720h2m05
 ↓
loopMIDI
https://www.tobias-erichsen.de/software/loopmidi.html
 ↓
IFW(IFW3 または DAW+IFW)

レイテンシはかなり良いかも。
日を改めて実測してみます。

Windows10でBluetooth MIDIはバグっていたり仕様がスタンダードなAppleと違っていたりしてうまく働かないのが定説でした。ペアリングまでは問題なくできるのですがね...
ちょっとめんどくさいけど、アプリ2つ通せばDAWに繋ぐことができます。

詳細)

まず、Windows10上のBluetoothとWIDIをペアリングします。これはマウス等をペアリングするのと同じ手順です。この状態ではDAW等からはMIDIが見えません。

次にMIDIberryでWIDIを入力に指定します。しかし、これでもまだMIDI OUTにDAWが見えません。これはWindowsの仕様の問題のようです。

さらに、loopMIDIを使って、MIDIberryとDAWを繋げるようにします。loopMIDIは仮想MIDIポートをloop backさせるアプリです。これで、DAWからMIDIポートが見えるようになります。

MIDIberryはバックグラウンド動作のアプリ(ドライバみたいなもの)なので、通常のアプリみたいに見えません。スタートメニューにMIDIberryのリンクができているのでそれを使います。インストール直後は一番上に新規アプリとして見えるので、デスクトップにリンクを置いておくと便利でしょう。

Windowsが対応してくれればこんな面倒なことしなくても良いのですが、デファクトスタンダートと思えるAppleのBluetooth MIDIの仕様を取り込んでくれないのは大人の事情ですかね? 結局世の中には2種類の仕様があるようです。


Win10 BT.jpg
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CME WIDI Master [電子工作一般]

CME社のWIDI MasterというWiress MIDIを入手しました。
BTLE5を使って低レイテンシをうたった製品です。(3msと書いてある:おそらく同製品同士の接続)
https://amzn.to/3b8bzjs

早速実測してみました。
MIDIを飛ばした先はApple iPadAir4(2020年モデル)に入れたIFWです。
※iOS版のIFWは、リリース前のベータバージョンです(開発中の評価版)

MIDIコントローラはEWI-5000。
このLINE出力とiPadの出力(具体的にはSoundBlaster Play!2経由)をオシロで測定します。
上の段がEWI-5000本体の出力。下の段がiPadから出た音です。

まず、EWI-5000とiPadをUSBで直結した場合。
USB.jpg

次に、WIDIを使ってワイヤレスで接続した場合。
WIDI.jpg

無線区間で15msほど遅延が発生しています。
この遅延は前乗りで演奏できる限界あたりかな?
スローな曲なら全く問題ないです。

また、iPadではBT接続中はWiFiをOFFにしないと安定しませんでした。
そもそもWiFiとBTを共存させると干渉しますから、当然の結果でした。
EWIは大量のMIDIデータを吐き出しますので不利です。
明らかにパケットロスが起きていました。
WiFiをOFFにすると安定しました。

iPadに対してiPhone6は干渉がほとんど起きていない感じに安定しています。

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LCD_FM_TX(BHC-M-D01)の周波数拡張 [電子工作一般]

先に書いたものとは違うのですが、小型のFMトランスミッタ基板を入手してみました。

BHC-M-D01
http://amzn.to/2jk2hUH

中華っぽいくせに、ちょっとお高いです。プライム対応で2580円。

機能としては、周波数範囲:88~108MHz、出力:100mWとなっていて、USB電源もしくは3~5V電源で動作し、PCにUSB接続するとオーディオI/Fとして認識してそのままPCの音を送信できます。
また、PC以外のUSB電源や電池で動作させると基板に乗っているマイクが有効になってモノラルのワイヤレスマイクに、3.5㎜ジャックにプラグをさすとマイクが切れてLINE入力(ステレオ)になります。

思いのほか音と安定性は良いです。
低音はちょっと寂しいですが。

出力が大ぎるのでこのままアンテナ線でもつけようものならバッチリ違法の海賊放送となってしまいますので、51Ωの抵抗をつけて電力をほぼ全部食わせて漏れ電波で使うようにします。10㎝くらいのリード線でもつけてやれば家の中は十分届きます。整合したアンテナ無しだと壊れるとも書いてありました。保護のためにもダミーロード(51Ω)をつけましょう。

さて、このままだと海外バンドでしか使用できませんが、日本の76~108MHzに拡張する方法がわかりました。
VOL+(一番左)とVOL-(左から2つ目)を同時に押しながら電源(USB)を入れます。LCDバックライトが点いてHIの文字が出た後、C1という文字が出れば拡張成功です。ここまで手を放しません。
C1表示を確認したら手を放して一度電源を抜きます。これで、次回電源を入れた時から周波数の設定範囲が76~108MHzになっています。
もう一度同じことをやって、表示がC0になれば87~108MHzの範囲に戻ります。

右のFREQ-とFREQ+を同時に押しながら電源を入れるとb0という表示が出て、同様に電源を入れなおすとバックライトが20秒で自動消灯するようになります。b1が常時点灯です。

基板裏にはTXD/RXD/GNDという端子があり、どうやらUARTが出ているようです。
これで何ができるかはわかりませんが。


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FMトランスミッタ [電子工作一般]

アマチュア無線じゃなくて、ミニFMのトランスミッタの話題。

ミニFMって、高校生くらいの時にはやっていました。
100mくらいしか飛ばないのですが、近所の友達同士で放送しあったり。
一時期すごく流行って、違法な強力な電波を出して総通に怒られた人も多数いたとか。
それを題材にした映画が「波の数だけ抱きしめて」というのがあります。

さて、FMトランスミッタはいろいろ作ったりしてきましたが、なんとなく製品を買ってみました。なるべく安いやつを。詳細は書きませんが(というのも、このまま使うとモロ違法)、PLLシンセサイザーになっていたりとよくできています。

ところが、低音がひずむ現象に気が付きました。
レベルをかなり小さくしても、低域のベースやキックの音が歪ます。
レベルを調整したり、リミッター&コンプで制限したりいろいろしたのですが解決できず。電源も変えてみましたが回り込みは起こるはずもなく(アンテナつながずダミーロードの漏れ電波使ってるので)。

DSC_4825.jpg

グライコを繋いでこんな感じにしたら許容範囲になりました。
下から順に切っていくと80Hzあたりに問題があることがわかりました。
ただ、その80Hzだけバッサリ切ってもだめで、前後も少し切ってやらないとだめみたいで。

低音はボンボンいわなくなって迫力は落ちますが、さらに下のほうは残しても大丈夫なようで、まあ、それなりに聞ける状態になりました。音圧(笑)はコンプで。

ちなみにこのトランスミッタはROHMのBH1415Fを使っているようです。
基板はしっかりシールドケースがかぶせてあるので現物は拝めませんでしたが。
データシートは公式からは見つからず。ググったら個人サイトに置いてありました。
http://park19.wakwak.com/~fantasy/fm/appendix/bh1415f.pdf

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USBでダイレクト充電出来る9V電池(006P) [電子工作一般]

Amazonの中国発送で買いました。(例によって配達にはかなり時間掛かります)
http://amzn.to/2heWQrZ
※私が買ったときは2個2100円でした。値段が上がったのは円安のせい?

Li-ion_006p.jpg

このように、USB MicroBジャックが付いています。
資料によると、容量は400mAh、充電時間は約2時間となっています。
アルカリ9Vの容量は450mAh前後らしいので、ほぼ同じ容量があるという感じ。
さすがLi-ionです。

最初、この電池はLi-ionセルが2直になってそのまま出力されていると思いました。(出力6~8.4V)
しかし、出力電圧を測ってみると9.6V一定の電圧を示していることから、単セル+昇圧コンバーターと言うことが解りました。

届いたときは空っぽで、出力は0Vになっていましたが、5分ほど充電を進めると出力が出ました。
過放電保護回路も内蔵されているようです。(ただし、長期保存したら過放電になるかもしれない)
ひとまずフル充電します。2時間かからず90分ほどで充電が完了しました。底面のLEDが消えれば満充電です。

実容量を測定しました。
手持ちの電子負荷が200mAが最低電流なので、0.5C負荷という格好重い負荷になりますが、ここはあえて1C放電というかなり重い負荷で短時間でまずは評価してみました。ロードレギュレーションの確認でもあります。
電池は2個買ってあるので、それぞれNo.1、No.2とします。%表示は定格に対する実容量率です。

1回目(400mA負荷)
No.1 311mAh 78%
No.2 313mAh 78%

2回目(200mAh負荷)
No.1 331mAh 83%
No.2 322mAh 81%

共に定格の80%程度の実容量があります。
0.5Cと1Cでほとんど差が無いので、コンバーターの性能も結構良さそうです。
おそらく、記載の400mAhは内蔵しているセルの容量です。これに昇圧コンバーターのロスがあって、80%程度の容量になっているとすると計算が合います。この変換効率80%は割と良い方です。まあまあな効率。

アルカリ9Vと比べるとざっくり67%、すなわち2/3程度の容量と考えれば良いです。
アルカリ9Vで30時間動く機器なら20時間動かせると言うことです。

ロードレギュレーションを確認します。
これは別の電子負荷を使いました。
ざっくり見たところ結構引けるようなので、途中までは100mAステップです。

000mA 9.53V
100mA 9.49V
200mA 9.48V
300mA 9.48V
400mA 9.47V
500mA 9.47V
600mA 9.47V ここまで安定している
612mA 8.65V 過電流保護の掛かり始め
 ↓以下電圧不安定

この結果から、最大出力は600mAとわかりました。
600mAを越えると過電流保護が働くようで、出力電圧がパタパタしだします。
このサイズにしてかなりのパワーです。単4 NiMHの1C相当ですからね。
ただし、入力側で保護をかけている可能性が高いので、電池残量に依存すると思います。
単純計算では、放電末期付近になると7割程度(420mA)まで低下しそうです。
このことから、400mAを定格最大電流と考えておけば無難でしょう。

最後に、ノイズレベルを簡単に確認しました。
充電コンバーターと昇圧コンバーターが発するノイズです。
充電時も放電時もノイズが出ます。
ノイズが問題となるのはラジオや無線機の受信時です。よって、受信時の小電流の評価で十分でしょう。
自作のラジオ(1石レフレックスラジオ)に使ってみました。
ラジオのバーアンテナと対角位置に電池を置いてある配置であればノイズは気になりません。バーアンテナのすぐ横に電池を置くとノイズが出ていることが解ります。この程度のノイズ輻射なので、ノイズレベルに関してもかなり良い印象になりました。
この電流ですと、充電時の方がノイズは多めに感じました。電流が多いからでしょう。

結論。

サイクル寿命は解らないけど、使える。
USBでダイレクトに充電出来、充電時間も早いので超便利。
楽器エフェクター(ストンプ)の電池にするには最適。


単3型も出たようです。
http://amzn.to/2hxoVIG

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MVMOテザリング対応法の備忘メモ [電子工作一般]

XPERRAのdocomo版を白ROMで入手。
これにOCNモバイルOneのSIMを入れて使います。

docomo版はテザリングの接続先が固定されてしまっているため、MVMO SIMを入れるとテザリングができなくなります。これを解除します。

詳細はこちら。
https://androplus.org/Entry/282/

PCにAndroid SDKをセットアップし、adb shellが使えるようにしておく。
XPERIAの開発者モードを有効にする。(ビルド番号の所を10回タップする)
USBデバッグをONにする。
以下、PCのコマンドプロンプトでの操作。

adb shell
settings put global tether_dun_required 0

XPERIAを再起動する。
これでテザリングのロックが解除され、MVMO SIMでもテザリングが使えるようになります。

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メトロノームを作ろうと思ったら買った方が安かった件 [電子工作一般]

楽器の練習用にメトロノームが欲しいなーと。
どうせならYMOクリックの「キッコッコッコッカッコッコッコッ」というの作ろうかなーと。

PICマイコンとLCDモジュールで作ればさくっとできそう。
でも、その前に調べてみると作例を発見。
ソースも公開されているので改造OK。

http://www8.plala.or.jp/InHisTime/page195.html

ところが、Amazonで調べてみると680円でKORGのが買えると判って製作中止。
これではLCD代にもならんです。



マラソンのピッチにも使えそうだと言うことで、マラソンのトレーニングにポチった友人も居ました。
なるほど、だいたい似たようなテンポかもしれないと感心。

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Wireless MIDI トランスミッタ [電子工作一般]

EWIとIFWをワイヤレスで繋ぎたい。
そんな考えを実現してみました。

2014-10-25 14.53.09.jpg
MIDI送信機
単3×2本の電池ボックスの上に貼り付けてあります。
入力はMIDI-INのみ。

2014-10-25 14.53.16.jpg
EWIに繋ぐとこんな感じになります。
L型MIDIプラグはAudio Technicaの製品を切って使ったため、ケーブルの引き出し方向が上になりました。

2014-10-25 14.54.23.jpg
EWI-4000sのMIDI-OUTとケーブルフックの間にぴったり入ります。
幅もほぼ同じなので、底面に薄いクッションシートを挟んでマジックテープで1回しして固定しています。

2014-10-25 19.10.24.jpg
こちらは受信側。
電源は5Vとし、IFWを動かすPCのUSBから貰います。
もちろん、モバブーでも動かせます。
出力はMIDI-OUTで、他のMIDI音源をドライブすることも可能です。
USB-MIDIはROLANDのUM-ONEで確認しました。


実は双方向通信が出来るので、両方にMIDI-INとOUTを繋ぐことも出来ます。
今回は片方向のみにしています。

周波数チャンネルは11ch~26chまでの15chを指定できます。
つまり、15ペアの同時運用が可能。
混信を避けるにはch間を空けた方が良いでしょう。

メインとなる通信モジュールは、TOCOSのTWE-LITE(トワイライト)という物で、2.4GHz帯のZigBeeをベースとした物です。これにUART動作をさせるファームウエアを流し込んで、UART透過モードにセットして使っています。このモジュール以外に必要なのは、MIDIとのインタフェースだけです。

送信側はフォトカプラを入れて、ちゃんとMIDI準拠としました。
電源電圧は3Vで、動作範囲は2.3~3.3Vです。いちおうeneloopでも動きますが、アルカリを使った方が無難でしょう。

受信側は音源のフォトカプラをドライブするだけですが、5Vできちんとドライブしたいので電源電圧を5Vとしました。モジュールは3.3Vで動かしています。5Vを標準として事で、USBを電源として使えて便利です。

実際にEWIに繋いで使ってみた感じですが、遅れは自分では気にならないというか判らない範囲です。デジタルオシロで観測してみたところ、MIDI-INからMIDI-OUTで10~16ms程度でした。ディレイはばらつきます。

WiFiの混信は避けられませんが、壁を隔てた隣の部屋は十分問題なく動きました。
壁2枚隔てると届かなくなりました。受信機のそばにはWiFiで繋がったMac BookとWiFiのAPが同室内にあります。

電波が届かなくなると音が途切れるのですが、運が悪いとNOTE OFFが受信できず音が鳴りっぱなしになります。また、データが壊れるとMIDI Panicを起こして動作がおかしくなるようです。これはどこがおかしくなっているのか判りませんが、IFWを動かしているGarageBandを再起動しないと直らないことから、MacのMIDIドライバかGarageBandが逝ってしまっている感じです。
このリカバリは受信機側のソフトを修正しないとならないので後回しです。というか、SDKがあっても自分には簡単に変更できませんので。ソフト苦手ゆえ。

製作の為の情報はこちらにまとめています。(まだ途上です)
http://www.bwt.jp/wiki/index.php?Wireless-MIDI

せめてやりたいのは、送信機側のケースを3Dプリンタあたりで作って、綺麗にばっちりしっぽり完成させたいです。MIDIプラグ一体として、電池ケースと送信回路が1つのケースに綺麗に収まった物に仕上げたいです。
3D CADの練習しなきゃ。出力は秋葉でもできますし、いくつかのアテがあるので。


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パワードスピーカー(キーボードアンプ) [電子工作一般]

Powered_SP.jpg

秋月のデジタルアンプモジュールとスピーカーを使いました。

10W+10WステレオD級アンプモジュール(USBI/F付き)
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-02404/

8Ω10W広帯域用スピーカー
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06275/

デジタルアンプは改造して、アナログ入力対応にし、電源はDC/DCを外して12V入力にします。
USB DACは無視。使いません。

このままだと最大出力を出すには入力感度が不足します。
データシートによると最大出力(9W, 10% DIST, 8Ω)を出すには入力に0.7Vrmsが必要ですが、一般の機器は-10dBvが多いので最大出力を出せるまでドライブできません。よって、20dBのアンプをNJM4558DDで組みました。

さらに、ステレオ構成ですが楽器を繋ぐのに便利なようにしました。
標準フォンプラグを2本とも差せばステレオに。どちらか片方に繋ぐとモノラルをL+Rに分配するようにしました。さらに3.5 STEREOジャックもつけて、ここにスマホ等を繋ぐとそのままステレオ再生できるようになっています。3.5ジャックと標準フォンはMIXされません。

電源は12VのACアダプタです。
アンプの効率がとても良いので、1A出力のACアダプタでも大丈夫っぽいです。

Powered_SP_sch.jpg

R103とR203はポップノイズ対策です。
これでも電源ON/OFF時にポップノイズが出ますが最小になっています。
この抵抗がないと強烈なポップノイズが出てしまいます。電源電流は一瞬2A以上流れ、SPのコーンは大きく前後します。これでは壊してしまいます。カップリングの10uと1Kで16Hzが6dBダウンになります。低域側の帯域としては十分ですね。ここの抵抗は小さい方がポップノイズは小さくなります。

組み上げてからの対策なのでこうなりましたが、本来はアンプモジュールのMUTE端子を遅延制御してやるのが良いでしょう。しかし、OFF時のノイズは取り切れませんから、今回の対策と併用する必要があります。

さて、組んでみたらACアダプターを使うとハムが乗ります。
OP-AMPで作った20dBアンプの感度が良すぎるみたいで、シールド線もけちったことも有り、ノイズを拾ってしまうようです。ケースはプラスチックですから、ようするにアースが不足して居るみたい。端子のGND側に触れるだけでハムノイズが激減するので、内側底面に金属板でも敷いた方が良さそうです。アルミホイルでも敷いてみようかな。


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