チャンネルデバイダーのVR制御(製作編8)

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製作編8

フロント・リアパネルの部品との干渉を確認して、ATT基板の実装を開始します。

干渉確認

前回までに組み上げたフロントパネルをボトムシャーシに取り付けて、改めて基板実装部品との干渉確認をします。ATT基板は、製作編4で確認したとおりスペーサー長を35mmとします。

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この状態で、この基板の手前側に基板を置きます。製作編4で確認したとおり、スペーサー長を5mmとします。

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フロントパネルのプッシュSWは、パネルのフランジからわずかに飛び出していますが、基板面との間に十分クリアランスとれていましたので問題ありません。この実装でなんとかなりそうです。この隣もATT基板となるので、合わせて表示基板との干渉を確認しました。5mm長のスペーサーを付けた基板を配置してみます。

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プッシュSWと位置がかぶりますが、前の基板の確認同様に問題ありません。表示基板とのクリアランスも十分とれていて、かつ端子台のネジへのアクセスもできるので、この実装で問題なさそうです。

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ATT基板部品実装

干渉問題がクリアになったので、早速ATT基板の部品実装を開始します。参考として回路図を再掲載します。

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実装する部品は、リレー12個、16pin DIP IC4個、端子台7個です。以前に検討した配置を絵にしてみました。

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最初に全部品を仮ハンダして固定します。基板を立てて、各部品の1つの端子のみをハンダします。この際、部品が半抜け状態でも気にせずハンダします。

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仮ハンダした全ての部品が、傾いて固定されています。尚、端子台は外れにくいので仮りハンダの対象から除外しています。この状態で各部品を手で押さえながら、仮ハンダした部分に再度コテを当てて溶かし、部品を正常な状態に実装し直しました。

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仮ハンダは写真のとおりです。

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この基板の配線は、スパゲティー状態になる事が予想されるので、電源やGND等の共通配線は、先に行っておきます。初めにリレーの操作コイル用の+12V電源配線を行います。単芯電線の芯線を使います。

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続いて、DIP ICの+5VとGND配線を行います。配線の都合を考えて、ソケットの向きを2転させたため、基板が汚れてしまいましたが、なんとか配線できました。

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続いて、残りのチャンネルのリレー操作コイル用の+12VとA-GND配線を行います。ここでもミスを連発し、ハンダ吸い取り線のお世話になったため、基板がさらに汚れてしまいました。

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続いて、最初のチャンネルのA-GND配線を行います。ここでふと、アッテネータ用の抵抗の発注をしていない事に気づきました。減衰量優先で定数決定したため、1個も在庫対応できない状況です。秋月電子の通販業務は8/15までお休みなので一気にやる気がそがれてしまいました。続きは、抵抗入手後にしたいとおもいます。

おまけ

盆休みに家内の所有する長野の別荘へ行ってきました。盆休み進行を取ったので、帰宅直後の記事は入念に準備しましたが、その後の作業の準備を怠った事が抵抗発注漏れの原因となりました。

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今回は2匹のネコ同伴で、2匹は家族とともに先に来て11泊、私はスーパーあずさでおっかけ2泊のみですが、のんびりできました。

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ねこ2匹は、最初は警戒していましたが、1匹は途中で慣れて写真のとおりです。到着した日の晩(11~12日)に車で約1時間の美ヶ原高原に行き、13日に極大を迎えるペルセウス座流星群を見てきました。到着直後は満天の星空で、新月と重なっていくつも流れ星をみる事ができました。15分程で霧で星が隠れてしまい写真を撮る事ができませんでしたが、来た甲斐はありました。写真撮影はまたトライしてみたいと思います。次回はATT基板実装の続きを行います。

 

つづく(製作編9)

チャンネルデバイダーのVR制御(製作編7)

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製作編7

加工済みのアルミパネルにアクリルパネルを被せて、部品を取り付け、フロントパネルを完成させます。

位置合わせ

アルミパネルとアクリルパネルを合わせて、4スミのねじ穴が合っているか確認します。残念ながら長辺の方向に0.5mm程度ずれていてネジが入りませんでした。仕方がないのでアルミパネル側を棒状のやすりで削ります。

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加工図はA3に印刷したので、持ち運び時に折ったために、対象へ貼りつけた際のタルミの違いが誤差の原因となったようです。

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なんとか4スミのM6ネジが入るようになりました。表示基板と電源SWは問題なく取り付ける事ができました。残るプッシュSW3個が約0.5mm、同じ方向にずれています。4スミの固定用ネジ穴と同様に棒状のヤスリで根気よく削ります。SW3つともに収まる用になったので、すべての部品を取り付けてみます。4スミのアクリル板固定用ネジは見栄えを考慮して6角レンチタイプです。アクリル板がアルミパネル端から均等になるように固定しました。次に表示基板を取り付けます。見栄えを考慮して黒色のトラスネジを選択しました。

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表示の傾きや、位置ズレが心配でしたが特に問題ありませんでした。続いて3個のプッシュSWを取り付けます。右端をMUTEボタンとして赤色を、その左隣をUPボタンとして緑をさらに左隣をDownボタンとして黒を選択しました。2枚重ねしたパネルの板厚の関係で、付属のスプリングワッシャーは使用できませんでした。

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最後に残った電源SWを取り付けて完成でせす。完成した正面パネルはこんな感じです。

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いい感じに仕上がりました。前回の記事でも触れましたが、唯一アクリル板の静電気によって切り屑が表面に付着し始末に困ります。

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7セグ表示モジュールは、正面から光線を当てるとモジュールの全面がうっすらと見えてしまいますが、この状態で様子を見たいとおもいます。

ボトムシャーシ組み付け

組み上がったフロントパネルをボトムシャーシに取り付けてみました。

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特に問題なく組み上がりました。表示基板の取り付け状態を紹介します。

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写真のとおりねらいどおりに組立ができました。一旦トップカバーを付けてみます。フロントビューはこんな感じになりました。

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表示確認

せっかくここまで組み上げたので、ソフトのデバッグ環境をフロントパネルの部品と接続して表示確認を行ってみます。シャーシ内部は、デバッグ用のマイコン基板のみです。ユニバーサル電源から12Vと5Vをトップカバーのすきまから供給して確認を行いました。

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どきどきしながら電源オンしました。ソフトは正しく起動しました。

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「Att1」の表示デモ後、-35の点滅表示となります。この状態はATT設定が-35dBでミュート状態を示しています。Upボタンを押すと点滅が点灯に変わりミュートが解除されて-35dB状態となります。さらにUpボタンを押すと-29dB表示となりもう一度押すと-25dB表示に変わります。

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動作も表示も問題ありません。説明のとおり、電源オンで必ずATT-35dB設定のミュートスタートする仕様となっています。arduino UNOにはフラッシュメモリが搭載されていて、それを利用するライブラリも準備されています。一旦このまま運用してみて、使い勝手が悪ければ、電源オン時に電源オフ時のATT設定を復帰させる機能の追加も検討してみたいとおもいます。これまで結構手間をかけてきましたが、なかなかいい感じに仕上がったとおもいます。次回は基板の製作を行います。

 

つづく(製作編8)

チャンネルデバイダーのVR制御(製作編6)

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製作編6

フロントパネルに被せるアクリル板の加工をします。

アクリル板の加工

改めて使用するアクリル板を説明します。品名はアクリサンデーEXでt=2mmのブルースモークタイプです。全光線透過率は19%です。アクリル板の加工は初めてだったので商品のHPにリンクが貼られていた加工説明のページやYouTubeにアップロードされた切断動画を事前にチェックしました。加工の注意点は以下のとおりです。

・保護紙は貼ったまま加工する

・保護紙に加工図を転写する

・直線カットはプラバン用カッターを使用する

・穴開けは専用のビットを使用すると割れや欠けが起こりにくい

・ドリルの回転数は低速(3000rpm以下)とする

プラバン用カッター

アクリサンデー用のアクリサンデーカッターが販売されていますが、普通に販売されているプラバン用カッターと同じもののようです。いきつけのビバホームには専用のものがなかったのでOLFAのPカッターを買いました。

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写真のとおり刃の位置によって用途が分かれていて、刃の先端で保護紙をきり、アゴの部分でアクリル板をカットします。カットの際は、定規を当てますが今までカッターで定規を削ってしまう苦い経験を何度もしていたため、これを期に金属製の定規を購入しました。スチール製のものとアルミ製のものがありましたが、価格の安かったアルミ製のものにしました。

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カットの詳細は前回の記事で紹介済みなので割愛します。

穴あけ加工

穴開け用にアクリサンデー専用ビットが販売されています。サイズは3~10mmの1mm刻みと、さらに12mmの合計9種類のラインナップがあります。近所のビバホームでは、3~6mmのものが在庫されていました。あまり考えずに3, 5, 6mmのものを購入しました。刃の特徴は先端が半月状になっていて、削りカスが逃げやすい構造になっています。

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前回の記事でカットしたアクリル板に、アルミのフロントパネル加工時に貼り付けた加工図を貼りつけます。加工図の穴のセンターは、すでにポンチで穴の開いている状態となっているため、その穴を通して赤ペンでアクリサンデーの保護紙へ印を付けていきます。必要な箇所に印を付けたら、加工図を剥がします。これで穴開け加工準備は完了です。最初に3mmのビットで表示基板固定用のネジ穴2カ所を開けます。当て木を忘れずに使用します。私の電動ドリルは無段階変速式でレバーを引く量で速度が変わります。あまり速度をあげずに穴開けしました。続いて、ビットを6mmのものに付け替え、残りの穴、アクリル板固定用ネジ穴4カ所と電源SW用1カ所、プッシュSW用3カ所を開けます。比較的簡単に穴を開ける事ができました。

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プッシュSW用の穴径は11mm強なので、残りはリーマーで穴径を広げていきます。

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うまく広げられるか心配でしたが、なんとかなりました。穴径が小さい時は、刃が噛み込みやすい感触だったため、あまり力をかけずに削りました。穴径が大きくなると逆になかなか削れずに根気が必要でした。早速保護紙を剥がしてSWと表示基板固定用のビスを挿してみました。

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部品はきれいに取り付けられましたが、静電気でアクリル板表面に切り屑が吸着してきれいな表面が台無しです。そういえばビバホームにアクリサンデー用の帯電防止クリーナーが販売されていたので、それを試すのもいいかもしれません。

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次回は、加工したアクリル板をフロントパネルに取り付けて、さらに表示基板を取り付けてデバッグ環境を使って表示を試してみたいとおもいます。

 

つづく(製作編7)

チャンネルデバイダーのVR制御(製作編5)

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製作編5

詳細の基板配置検討を行うために先にフロントパネルの製作を行います。

フロントパネル設計

フロントパネルに取り付ける部品は、電源用のトグルSWと表示基板、アッテネータ制御用のプッシュSW3個です。今回の製作のポイントは、いかに表示をきれいに見せるかです。構想編で紹介したとおり、7セグの表示モジュールに半透明のアクリル板をかぶせて表示のみを見せるようにします。半透明のアクリル板は、当初表示モジュール部分にのみ被せる事を考えていましたが、考え直して、フロントパネル全面に被せることにしました。固定は、SW類だけでも問題ありませんが、4すみをネジで固定する事にしました。近所のスーパービバホームで見栄えのいいネジを探しましたが、みつからなかったためアマゾンで購入しました。6本で430円、2セットからの販売なので860円。別途送料が400円かかりいいお値段のネジとなりました。

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表示基板の位置は製作編4で紹介したとおり、干渉問題は回避できそうなのでセンター配置とします。いつものようにAR CADを使って加工図をつくります。

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さらにフロントに被せるアクリル板の加工図も作成します。

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両者の違いは、表示モジュール用の角穴の有無です。加工時に、位置出し用にアルミパネルのSWを含めた穴を大きめに開ける予定です。

アクリル板の加工

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初めにフロントパネルサイズにカットします。カットはプラバン用のカッターを使用します。初体験なので、事前にYouTubeにアップロードされていたアクリサンデーカットの映像をチェックしてからおこないました。

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ネットワークのありがたみを実感します。最初にプラバンカッターの刃の先の部分で保護紙をカットしてから、プラバンカッターの刃のアゴの部分で切断箇所を切っていきます。切ると言うよりも削っていくと言う方がマッチします。板厚の1/3くらいまで削ったところで、裏返します。表側と同様の手順で1/3くらまで切断箇所を削ります。その状態で、切断箇所をはさんで両手で曲げると簡単に切断面に沿って割れます。

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もう1辺を同様の方法でカットして、アルミのフロントパネルに合わせてみます。ほんの少しだけサイズが大きくアクリル版をフロントパネルに合わせた状態でトップカバーを被せると、トップカバーがやや浮いていました。

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やすりでカット面を削って外形寸法を合わせました。

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アクリル板の加工は一旦中断して、ケースのフロントパネルの加工を先に行います。

フロントパネル加工

先に作成した加工図をカットしてフロントパネルに貼り付けます。

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穴開け箇所にポンチで印を付けます。角穴部分は、4すみとハンドニブラの刃を入れる穴部分にも印を付けました。その角穴の4すみの印を使ってカット線を引きます。最初に2mmのドリルで位置出し用に穴を開けます。ドリルの刃を3.2mmに変えて穴を広げます。表示基板固定用の穴の加工はこれで終了です。さらにドリルの刃を4mmに変えて残りの穴を広げます。

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さらに刃をステップドリルに交換して穴径を広げて丸穴の加工を完了させます。

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最後に残った角穴をハンドニブラで開けます。

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ハンドニブラは、穴を開ける際に穴の脇にキズがつきますが、そのキズがスモークのアクリル板で目立たなくなるかが気になります。カット部分をやすりをかけて仕上げます。次回はフロントパネルに被せるアクリル板の加工を行います。

 

つづく(製作編6)

チャンネルデバイダーのVR制御(製作編4)

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製作編4

ボトムシャーシにフロントおよびリアパネルを取り付けて、基板配置の検討を行います。

基板配置検討

ボトムシャーシに実装する基板および部品をおさらいします。

・ATT基板3枚(95x72mm)

・電源基板1枚(95x72mm)

・バッファ基板1枚(95x72mm)

マイコン基板1枚(68.6x53.3mm)

トロイダルトランス2個(65x65mm)

まずは事前の机上検討で考えていたとおりに基板とトランスを並べてみました。標準基板を計8枚並べ、そのうちの2枚の代わりにトロイダルトランスを、1枚のかわりにマイコン基板を置きます。

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ATT基板配置検討

なんとか並べることはできましたが、たくさんの問題がありました。まずは、リアパネルに取り付けたXLRコネクタですが、リアパネルのフランジ長の12mmを越えてシャーシ内部に飛び出しています。ぎりぎりに配置したATT基板の基板端子台と下段のXLRパネルコネクタの端子部が干渉しています。

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基板を段積みすれば基板配置の自由度があがりますが、組立性およびメンテナンス性が著しく悪化します。次に試したのが、スタッドを5mmの短いものに変えてみました。

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状況は変わりませんでした。逆に、スタッドを長いものに変えてみました。

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あまり状況は変わりませんが、今までの中では一番ましな気がします。この状態で手前側の基板固定用のスタッドを短くすると、前後の基板間にギャップをとらなくても、各基板の端子台への配線作業はできそうです。まずはこの構成で検討を進めてみます。

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続いて、フロントパネルに実装する表示基板との干渉検討をします。デザイン上、表示はフロントパネルのセンターへ配置したいとおもいます。干渉の確認が必要な基板は、ATT基板とマイコン基板です。手で配置した感じでは、ATT基板は5mmのスタッドを使用すれば、干渉を回避できそうです。マイコン基板は寸法がやや小さいので、基板配置を考慮すれば干渉は起こりません。

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これ以上の確認は、実際に部品を取り付けてみないとできません。フロントパネルの大物部品の残りは、プッシュSWですが、表示の右側に配置する予定です。表示基板が干渉せずに配置できれば、プッシュSWの配置も問題なくできます。

バッファ基板配置検討

バッファ基板は、リアパネル側、正面から見て右から2つ目の配置となります。

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右隣のATT基板と同様に長いスタッドを使用して固定します。実はまだバッファ基板自体の配置検討ができていません。オペアンプ6個と3極の端子台が信号ライン用に12個と電源用に2個搭載が必要です。別途検討したいとおもいます。

電源基板配置検討

電源基板は、リアパネル側、バッファ基板の左隣りの配置となります。

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リアパネルにヒューズホルダが取り付けられているため、他のリア側配置の基板と違った対応が必要です。できるだけ基板位置を下げて電源1次側の配線との干渉をなくしたいとおもいます。

マイコン基板実装

マイコン基板は、上記説明した電源基板の手前側に配置します。サイズが68.6x53.3mmと標準基板より小さい為、配置の自由度があります。表示基板と電源基板の配置を考慮して決めたいとおもいます。

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トランスの配置

2個ともにトロイダルトランスで、固定用の板のサイズは65x65mmです。できるだけ左に寄せて配置し、基板実装スペースを大きくとりたいとおもいます。リアパネルにACインレット、フロントパネルに電源SWが付きますが、トランスのサイズから干渉の心配はありません。これ以上は、フロントパネルに表示基板およびSW類を取り付けて検討を行う必要があります。ということで次回はフロントパネルの製作を行います。

 

つづく(製作編5)

チャンネルデバイダーのVR制御(製作編3)

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製作編3

ケースが届いたので、加工を依頼したリアパネルを組立て、部品干渉を確認しながらの基板配置検討の準備をします。

カスタムケース

見積もり確認後、正式発注(加工依頼)しましたが、待てどもカード決済手続きメールが届きませんでした。加工依頼時の商品発送予定日の2日前まで待って問い合わせをしたところ、手続きメールは1度発信済みとの事でしたが、再送いただきました。決済手続きが終わったのが水曜日のお昼休みでした。その後、niftywebメールで確認したところ、1度目の決済手続きメールが迷惑メールフォルダに保存されている事を確認しました。やれやれ。決済手続きが2日遅れた事で、当初の商品発送日(金曜日)が守られるか心配していましたが、金曜日に商品発送メールが届いたのでほっとしました。発送のキャリヤはヤマト運輸で、お届け希望日時指定メールが届いたので、すかさず土曜の午前中を指定しました。CADデータ添付の見積もり依頼をしてから12日でカスタム商品が届いたことになりますが、その週末の作業のやりくりを調整せずにすみました。

開梱

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マルツオンラインを代理店としたので、外箱はマルツオンライン梱包で届きました。開けると中にタカチ電機の箱と「カスタム製品検査合格証」が入っていました。

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いつも思いますが、タカチ電機ケースの梱包は大変コンパクトです。

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箱を開けると、分解された各部品はビニール袋に入れられてコンパクトに重ねられています。緩衝材は一切ありません。

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加工依頼したリアパネルは、フロントパネルと重ねられて袋に入っています。早速取り出して確認してみます。

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XLRパネルコネクタ取り付け用の12個の穴が美しいです。自前で加工したらどの程度時間がかかったでしょうか?

XLRパネルコネクタ取り付け

XLRパネルコネクタを合わせてみます。

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オス、メスともに無事に収まりました。が、しかし、固定用のビス穴がずれていて無理しないと、ネジが入りません。

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写真のとおり、2個のネジ穴をそれぞれ中心に向かって広げる必要があります。これは、コネクタ現品をノギスで図って寸法出しをした事による誤差です。誤差を想定して、大きめの穴を指定すべきでした。仕方がないので、やすりで全24箇所を広げる事にしました。縦並びの2個分の穴を広げてコネクタが正しく固定できることを確認し、これを合計6回繰り返して12個のパネルコネクタが固定できるようにしました。さっそくパネルコネクタを取り付けてみます。

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12個取り付けると壮観です。メス側のロック解除ボタンも違和感なく押せます。残りの、ヒューズホルダとACインレットは、仕様書に掲載された寸法を使用したので、おそらくこのような寸法ずれはおきないと思います。

ヒューズホルダ取り付け

取り付けの向きは、後の作業性を考慮して、パネルに近い側の端子が上になるよう取り付けました。

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仕様書の指定どおりの穴寸法なので、さすがに装着不具合やガタはありません。

ACインレット取り付け

ACインレットも仕様書指定の寸法で穴加工をしたため、取り付け上の問題は特にありませんでした。

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ひととおりの部品の取り付けが終わりましたが、リアパネル自体の重さも増していい感じとなりました。

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部品干渉検討をするために、ボトムシャーシに取り付けてみました。

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机上検討時よりも、パネルコネクタが内側に飛び出しています。基板配置検討が大変そうな感じです。次回は、部品干渉を考慮して基板の配置検討を行います。

 

つづく(製作編4)

チャンネルデバイダーのVR制御(製作編2)

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製作編2

製作した端子台シールドの配線を行い、arduino UNO周りの基板、部品をデバッグ環境を使って動作確認します。

端子台シールドの配線

製作編1で端子台シールド基板は、ピンソケットと端子台の実装まで行いました。残った配線を行い完成させます。参考として回路図を再掲載します。

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配線はハンダ面に被覆単線を使って行います。

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基板面積が小さく、信号の流れにそった端子台の配置ができなかった為、配線が交錯してしまいましたが、なんとか完成しました。

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arduino UNO電源供給

デバッグ環境の電源供給は、USB端子から行っていましたが、実使用環境はDCジャックから供給します。arduino UNOのDC入力仕様は以下のとおりです。

・入力電圧7~12V

・DC2.1プラグ

・センタープラス

という事で、写真のプラグを購入しました。

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さっそく加工してユニバーサル電源から12Vを供給してデバッグ環境の動作を確認しました。

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動作に問題はありませんが、下記の写真のとおりシャーシへの実装時の部品干渉が問題となる中、ジャックのボディーは基板配置の障害となる事が予想されます。

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秋月電子のラインナップにDC2.1プラグ用のL型アダプタが販売されていた事を思い出しました。基板実装までに購入しようとおもいます。

表示モジュールの動作確認

前回の記事で製作の紹介をした表示モジュールの動作確認を行います。参考として回路図を再掲載します。

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デバッグ環境に装着していた表示モジュール搭載のシールド基板を取り外し、代わりに上記で配線した端子台シールドに載せ替えます。続いて、表示基板と端子台シールド間を配線します。I2C用のSCLとSDAおよびGNDラインの3本です。表示基板へは、ユニバーサル電源から5Vを供給します。おそるおそる電源を入れましたが、正しく動作しました。

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設計上、気になる点はGNDラインがループになっている点です。具体的にはLED点灯用電源のGNDと、aruduino UNOのI2C用のGNDラインがループとなります。オーディオ回路ではないので、誤動作さえしなければ問題ないとしてこのままとします。

プッシュSW

デバッグ環境では、基板実装用のタクトSWを使っていました。本番では使いにくいので別途購入しました。仕様としては、モーメンタリータイプ(押している時だけオン)のプッシュSWです。パネル固定タイプのラインナップがあまりない中、購入したものは正面パネルに取り付ける物としては、小さすぎました。(写真右)その後、トランスを共立エレショップに注文する際に、よさげな物があったので合わせて購入しました。

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正直、押した感触はあまり良くはありませんでしたが、サイズは問題ありません。ボタンの色は赤、黒、緑を購入しました。動作確認をするために配線します。極性はありませんので、気にせず接続します。デバッグ用のタクトSWは押さなければデバッグには影響はないので、接続した状態で動作確認をしました。

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デバッグ時のタクトSWと同様に動作する事が確認できました。これでリレー制御ブロックを除き、制御系の回路の動作確認ができました。次回は、注文したケースが届く予定なので、リアパネルの組立を行い、部品干渉を確認しながら基板配置の検討を行います。

 

つづく(製作編3)