ローノイズ真空管アンプ（製作編９）

製作編９

電源トランスユニットの電源基板の実装を行います。

実装部品

改めて電源基板の回路図を掲載します。

搭載部品は、電源トランスと三端子レギュレータを使った+12Vの安定化電源回路および、パワーアンプ電源制御用のパワーリレーです。基板に搭載する電源トランスは、2016年8月16日の「バランス変換ボリューム製作（製作編）」の製作記事で使用したものです。製作を再開した初めにつくったもので、通販による部品の調達がよくわからずに非力な電源トランスを購入してしまいました。12V-0V-12V 0.06A品です。その後、このユニットの電源を製作しなおした事から余っていたので、今回使用する事にしました。トランスが非力なので、電源回路の定数を見直しました。さらにパワーリレー制御コイル回路にサージ保護用としてツェナーダイオードも追加しました。

この変更で、電源トランスユニットのリレーオン時の電源負荷は、53mAから41mAに下がります。

大物部品配置検討

電源基板に実装する大物部品は、電源トランス、電解コンデンサー、三端子レギュレーター、端子台とパワーリレーです。安定化電源回路を左半分に実装し、右側をパワーリレーのみとしたいとおもいます。

初めに、三端子レギュレーターの入力側の回路を実装しました。

通電確認時にプローブで掴むポイントも意識しました。続いて三端子レギュレーターの出力側と、電源ランプ用端子台まで実装しました。

最後にパワーリレーと、他端子台を実装すれば完成です。

半田面はこんな感じです。

通電確認

通電確認用に、電源ランプAssyを作成します。といってもフランジLEDに電線を接続するだけです。

さらにアンプユニット側の電源スイッチのダミーも作成して実装基板に接続しまし、ACインレットにコンセントケーブルを接続して電源オンしました。

無事電源ランプが点灯しました。ダミーの電源スイッチをオンすると、ACアウトの端子台の抵抗値が０Ωになります。リレー動作も問題ないようです。念のため各部の電圧を確認します。まずは、リレーオフの状態で三端子レギュレータの入力側と出力側の電圧波形をオシロスコープで確認しました。

カーソルが電圧波形上に乗ってしまっているのでよくわかりませんが、カーソルaが入力側でカーソルbが出力側です。三端子レギュレータに6.50Vかかっています。次にリレーをオンしてみました。

入力電圧が15.8Vに下がり、三端子レギュレータにかかる電圧は3.80Vに下がっています。データシートを見ると、2V電圧がかかっていれば正常動作するようなんおで、問題なしと判断しました。

念のため、三端子レギュレータ入力側のコンデンサインプット電源のリップルも観測しておきます。以下はリレーオン時の波形です。

200mVppと問題のないレベルです。最後にリレーオン/オフ時のサージ波形を確認します。最初はスイッチをオフからオンに切り替えた時の波形です。

黄色が操作コイルのスイッチ側で青が12V電源の波形です。スイッチのチャタリングによって大きなレベルのサージが発生しています。見にくいので、黄色の波形をオフしました。

三端子レギュレータへの影響はあまりありません。次にオンからオフへ切り替え時の波形を確認します。

大きなサージ波形が発生しています。同様に黄色の波形をオフしてみました。

ノイズは乗っているものの、幅が短いので影響なしと判断しました。フィルムコンデンサとツェナーダイオードによる対策の限界のようです。基板の動作確認は以上で終了です。次回は、上記で実装した基板をアルミシャーシに装着して配線を行います。

つづく（製作編10）

ローノイズ真空管アンプ（製作編８）

製作編８

電源トランスユニットのアルミシャーシの加工を行います。

アルミシャーシ加工

作成済みのアルミシャーシ加工図を再掲載します。

搭載部品は、電源トランス１個、ヒーター用トランス１個とユニバーサル基板１枚です。今までの加工と同様に、加工図を外形に沿って切り抜きました。

それをアルミシャーシに貼り付けましたが、サイドに曲げがあるので外形に沿って正確に貼り付けはできませんでした。

貼り付け位置がずれても、全体的に取り付け部品の位置が左右にずれるだけなので大きな問題はありません。穴のセンターと角穴の四角にポンチで印を付けて、加工図を剥がしました。加工図に従ってドリルで穴開けを行いました。

電源トランス取り付け加工

次は電源トランス取り付け用の角穴を開けます。パネル同様にハンドニブラでカットしていきますが、パネルはt=1.5でしたが、アルミシャーシはt=2.0です。ハンドニブラの限界厚です。案の定、カットを進めるとすぐに手の平の筋肉がつりそうになりました。途中で、チェーンルーブをつけて摩擦を減らしながらカットを行いました。一気に切り進める事ができず、休憩を挟んだ為に穴開けにかなり時間が掛かりました。結果は以下のとおりです。

保護用のシートを剥がしていないのでカット面が荒れて見えます。早速電源トランスを装着してみました。

あらら、装着できません。固定ネジ２カ所の追加加工が必要です。オリジナルの真空管アンプ組立時も大きく追加工した記憶がありますが、トランス自体の寸法がずれている事を疑いたくなります。棒ヤスリで取り付け穴２カ所を追加工し無事電源トランスが装着できました。

この状態で、アルミシャーシをケースに納めようとしましたが、電源トランスがサイドパネルと干渉してアルミシャーシをケース内に入れる事ができませんでした。

仕方がなので、一旦電源トランスを取り外し、アルミシャーシをケースに固定してから改めて電源トランスを取り付けてみました。

無事に納める事ができました。ヒーター用トランスはネジ位置の確認の為にアルミシャーシに置いています。電源トランス手前には、ユニバーサル基板がアルミシャーシ下にユニバーサル基板を取り付けます。ヒータートランス下に基板を取り付けてケースサイズを小さくする事もできたかも知れません。次はユニバーサル基板の取り付け確認を行います。保護シートを剥がす必要があるので、一旦バラします。

ユニバーサル基板取り付け確認

ユニバーサル基板取り付け用穴に４本六角スペーサーを取り付けて、装着確認をしました。残念ながら１箇所穴位置の追加工が必要でした。スタッドを取り外し、追加工を行いますが、アルミシャーシはヘアライン加工されていない為、手の油で表面が曇ります。対策として、軍手をはめて作業を行いました。追加工により無事基板の装着ができました。

アルミシャーシ取り付け

取り付けた六角スペーサーはそのままで、基板のみ取り外してアルミシャーシを改めてケースに取り付けます。固定用のビス穴１カ所ですが、リタップしたものの結局ネジバカとなってしまいました。結局、ビスナットで固定しました。

強度面では問題なさそうです。

電源トランス再取り付け

改めて電源トランスを取り付けました。同時にヒーター用トランスも取り付けています。

次回は電源基板の実装を行います。

つづく（製作編９）

ローノイズ真空管アンプ（製作編７）

製作編７

引き続きリアパネルの加工を進めて、リアパネルを完成させます。

異形丸穴開け

次のリアパネル加工は、ヒューズホルダーと航空コネクタの取り付け穴を開けます。

上記の加工図は過去に掲載したものからXLRパネルコネクタの穴径をφ25に変更しています。ヒューズホルダーと航空コネクタの取り付け穴はともに異径の丸穴形状です。どちらも短い幅の径の丸穴を先に開けて、あとは地道にヤスリで削って形を仕上げました。それなりに時間はかかりますが、力業ではないので苦になりません。それぞれ部品を取り付けた状態は以下のとおりです。

周り止めの効果は認められましたが、その形状から多少ガタがあり完璧ではありませんでした。まあこんなものでしょうか？

XLRパネルコネクタ取り付け穴加工

残りの加工はシャーシパンチを使用したXLRパネルコネクタ取り付け穴加工です。普段の手入れをさぼっていたので、シャーシパンチのカッターが錆びていました。ヤスリで削って仕上げにいつものとおり中性洗剤の原液を塗布して加工に望みました。案の定、体全体で力を込めないとセンターボルトを回す事ができませんでした。それでもなんとか穴開けを完了しました。

写真ではわかりずらいですが、穴のカット面がカッターの移動方向に若干撓んでいます。もう１つ加工が残っていますが、カッターを改めてメンテナンスしてみました。今度は、自転車用のチェーンルーブを使って磨きました。

健康維持の為に土日にそれぞれ１時間強、約25kmを自転車で走ってますが、その自転車のメンテナンス用に普段使っているものです。綿棒にオイルを浸して、カッターの表面を磨きました。

あいかわらず穴開けに全身の力が必要でしたが、仕上がりに明らかな差がありました。

左が中性洗剤原液使用時で右側がチェーンルーブ使用時のものです。カット面のダレに明らかな差が確認できました。今後はチェーンルーブを使ってカッターのメンテナンスを行いたいとおもいます。XLRパネルコネクタの取り付け方法を迷いましたが、カット面が比較的きれいに仕上がったので、コネクタ本体をパネル内側に固定する事にしました。写真は加工後に全部品を取り付けた状態です。

いい感じに仕上がりました。加工中にドリルのビット折れでパネルに傷をつけてしまいましたが、案の定保護シートを破ってパネルにも傷がついていました。左のXLRパネルコヌクタ脇です。心配した程、目立たなくてほっとしました。この状態でリアパネルをケースに取り付けてみました。

アルミシャーシとの干渉により、上からスライドインできませんが、正面押し込みで対応可能です。１つ問題点が発覚しました。

写真のとおりパネルコネクタにより、アルミシャーシ固定用のネジへのアクセスができません。配線完了後は、なおアクセスしにくくなります。幸いアルミシャーシ加工完了後、アルミシャーシを外すようなメンテナンスはないとおもいますので、組み立てる順番で対処したいとおもいます。具体的には、シャーシパネルを取り付けた後にリアパネルをケースに固定する順番です。電源トランスユニットのケース加工の残りは、アルミシャーシのみです。次回はそのアルミシャーシの加工を行います。

つづく（製作編８）

ローノイズ真空管アンプ（製作編６）

製作編６

電源トランスユニットのケースの加工を行います。

フロントパネル加工

まずはCADで作成した加工図３枚印刷しました。

印刷後の寸法が気になるのでCADソフトから直接印刷しています。電源トランスユニットのケースは比較的小型なので、３枚ともにA4用紙に出力する事ができました。まずはフロントパネルの加工図を、パネルの外形に沿ってカットしました。

フロントパネルに取り付ける部品は、電源ランプ用のフランジ付きLEDのみです。念のため外形寸法測定をしたところ、加工図が間違っていました。赤ペン修正して加工図をパネルの外形に合わせて貼り付けました。

後で加工図は修正したいとおもいます。穴のセンターにポンチで印を付けて加工図を剥がします。

ドリルのビットの都合で、φ6の穴を開けてからはひたすらリーマーで穴径を広げました。

ほどなく適合サイズの穴径となり、電源ランプを取り付ける事ができました。

フロントパネルは、丸穴が１つだけなので簡単に完了しました。ケースを仮組みして様子をみます。

他の機器と左からの距離を合わせましたが、電源トランスユニットは横幅が狭いため、もう少し左に寄せた方がバランスが良かった気がします。高さ位置は、アルミシャーシとの干渉を避けるため微妙に高くする事ができません。まあこれで我慢します。

リアパネル加工

フロントパネル加工と同様に加工図を外形に沿って切り取り、パネルに貼り付けました。

見るからに手間が掛かりそうです。XLRパネルコネクタ取り付け穴径は加工図上φ24となっていますが、シャーシパンチの刃の都合でφ25で穴開けします。ポンチで穴のセンターと各穴の四角に印をつけました。

各穴部分は、カット線を引いています。最初にφ1.8のビットで下穴を開けましたが、XLRパネルコネクタの穴開け時にビットが折れてしまい、パネルに傷をつけてしまいました。

パネルには保護用のシートが貼られていますが、保護シートを突き破っていそうです。やれやれ・・・。各穴はシャーシパンチを、XLRパネルコネクタのφ25の穴はシャーシパンチを使う為、それぞれ下穴はφ10で開けています。

最初にACインレット用の角穴を開けます。少しでも作業を楽にするためにハンドニブラの刃を交換しました。

ハンドニブラはホーザンのK-88ですが、すでに製造を終了していて市場在庫もなくなってきているようです。替え刃の在庫はまだあるようなので、もう１個購入しておいた方がいいかもしれません。手順どおり進めますが、刃が引き抜けません。仕方がないのでクランプを使用してむりくり引き抜きました。

引き抜いたはいいものの、今度は替え刃が入りません。木のハンマーを使って叩き入れました。穴開け作業は楽になるかもしれませんが、刃の交換の苦労を回収できるか自信がありません。気をとりなおして、角穴加工を開始します。パネルが小さい上、刃が新しいので加工作業はスムーズに進みました。

カット面をヤスリで整えて、ACインレットを取り付けてみました。

ビス穴の位置の修正が若干必要でしたがきれいに取り付ける事ができました。次回は引き続き電源トランスユニットのリアパネル加工を行います。

つづく（製作編７）

ローノイズ真空管アンプ（製作編５）

製作編５

電源トランスユニットのケースを仮組立して、加工を開始します。

電源トランスユニットケース

電源トランスユニットのケースは、タカチ電機工業のOS149-16-33SSを使用します。過去にOSシリーズを使用した事はありますが、今回のケースは以前使ったものと、フォームファクタが大きく異なります。伏せ型形状の電源トランスを搭載する事から、今回初めて別途アルミシャーシ（AC16-33）も購入しました。それぞれ楽天市場の別のお店から購入しましたが、どちらもメーカー直送の為、同じ梱包で届きました。

開けてみます。

左がアルミシャーシですが、中身はスカスカです。中身と取り出してみました。

アルミシャーシは、エアキャップ梱包のみですが、ケースは専用梱包が入っていました。さらに専用梱包を開けてみました。

中身は、過去に使用したOSシリーズと寸法違いで同じです。中身は以下のとおりです。

アルミシャーシは、シャーシ本体の他に「取り付け台」が２個とネジ類が入っていました。ケースは、トップとボトムカバー、パネル２枚、サイドパネル２枚とフランジ金具４個、前後パネル用フランジ４本とネジ類です。初めて使用するアルミシャーシの取り付けを確認するために、ケースを仮組みしてみます。最初にサイドパネル２枚に、フランジ金具を取り付けました。

フランジ金具は３ピースの部品をネジで固定したものですが、今回部品の取り付け角度が全てずれていて、再組立が必要でした。２枚のサイドパネルをパネル用フランジ４本を使って連結しました。

それでは、初めてのアルミシャーシを取り付けてみます。その前に構成部品を改めて確認します。

初めにアルミシャーシに取り付け台を仮止めします。

取り付け台は、穴加工した後にベンダーで曲げ加工されているため、１カ所M3のねじ穴が変形により、ネジがスムーズに入りませんでした。力業で対処しましたが、リタップした方が良かったかもしれません。次に、ケースの前後パネル用フランジ固定用の皿ネジを取り外し、アルミシャーシ付属の長い皿ネジに交換します。

反対側に飛び出したネジに別途用意した六角スペーサーを取り付けました。

正式には30mm長のものを取り付けますが、写真は在庫の20mm長のもとを取り付けています。残り３カ所も同様に六角スペーサーを取り付けて、そこへアルミシャーシの取り付け台を差し込みました。

想像していたとおりの構造でした。底面から見るとこんな感じです。

上下が逆さまですが、正面から見るとこんな感じです。

これで、伏せ型の電源トランスの実装ができます。翌週、注文していた30mmの六角スペーサーが届きました。

仮組みしたアルミシャーシを一旦取り外します。せっかく取り外したので、問題のあったM3のネジ穴をリタップしました。

20+10mmの六角スペーサーの代わりに、入手した30mmの六角スペーサーを取り付けました。

いい感じです。残り３カ所も交換し、アルミシャーシを取り付けてみました。

これで電源トランスユニットのケースの仮組みは完了です。次回はパネル加工を開始します。

つづく（製作編６）

ローノイズ真空管アンプ（製作編４）

製作編４

回路図を見直して部品表を作成し、足りない部品を発注します。

電源回路図見直し

過去に掲載した電源回路図を再掲載します。

この回路図に対して以下の点を見直しました。

・航空コネクタケーブルクロス対応

・LED電流制限抵抗変更（在庫使用）

・部品ナンバーふり直し

・整流用ダイオード選定反映

・パスコンの見直し（0.1uFに統一）

・一部抵抗のワッテージ見直し

・整流用電解コンデンサー仕様見直し

・三端子レギュレータ選定

見直した回路図は以下のとおりです。

この回路図に基づいて、部品発注用に部品表を作成しました。部品表は電源トランスユニット部品表とアンプユニット電源関連部品表の２つに分けています。

それぞれの部品の単価欄は、再利用、在庫を利用するものはそれぞれのオリジンを記載しています。数量欄はすでに確保済みの部品はグレーの編みかけをしています。電源トランスユニットの新規発注部品の金額は21,434円となりました。アンプユニット電源関連部品の新規発注分はほとんどなく、金額の合計は540円でした。

アンプ回路図見直し

電源回路と同様に過去に掲載したアンプ回路図を再掲載します。

この回路図は、従来アンプの回路図そのものです。見直した点は以下のとおりです。

・一部の抵抗のワッテージ見直し

見直した回路図は以下のとおりです。

この回路図に基づいてアンプユニット部品表を作成しました。

表の構成は電源部と同様です。新規発注部品の総額は16,364円でした。すでにほとんどの部品を入手しているので、追加発注は２部品のみです。すでに作成済みで部品の発注は必要ありませんが、ケーブルの部品表も参考に作成しました。

電線は送料も考慮した単価としています。在庫および再利用を除いた部品の総額は46,589円でした。この金額で、何ヶ月製作を楽しめるでしょうか？

部品発注

部品発注は、価格面から基本的に秋月電子へ行います。確認したところ56Ω1/2W品のみ取り扱いがなかったので割高ですがアマゾンへ発注しました。

メーカーはVISHAYで、仕事で熱電対を使った事があります。幸い送料込みだったので少し助かりました。残りの部品を秋月電子で発注しようとしたところ、セキュリティー強化の為にパスワードの更新を求められました。手続きの際にID以外に登録の電話番号の要求があり、いくつか試しましたがマッチせずに手続きができませんでした。最近他のサービスでも同様な事例が多く、いらいらしてしまいますが、セキュリティー強化の為なので仕方がないとあきらめています。新規登録も試してみましたが、メールアドレスが登録済みなので拒否されてしまいました。仕方がないので、お問い合わせフォームに状況を書いて対処法の問い合わせをしました。翌日にわかりやすい対処法メールをいただき、無事にログインできましたが、問い合わせフォームへのすばやい対応はすごく印象がいいです。他のサイトも見習って欲しいものです。これで部品発注がすべて終わったので、純粋に製作にとりかかれます。次回はケースの組立と余裕があればパネル加工も行いたいとおもいます。

つづく（製作編５）

ローノイズ真空管アンプ（製作編３）

製作編３

取っ手用金具を入手したので、寸法測定して加工図を見直します。続いてユニット間接続用ケーブルの製作をします。

加工図見直し

注文をやり直した取っ手用の金具が届きました。

中身はこんな感じです。

本体とナット以外は使用しません。とりあえず保管する予定ですが、今まで保管してもその部品を使った試しはありません。早々に寸法を測定してみました。

加工図面上、穴間隔を30mmとしていますが、実測で27mmでした。加工図を修正します。最初にリアパネルの加工図を修正しました。

取っ手取り付け用穴の間隔のみを変更しました。同様にフロントパネル加工図も修正しました。

チップジャックの図面が見つかったので、シャーシ加工図に回り止め寸法を反映します。

φ6の穴の両端が5mm幅でカットされた寸法です。仕事でCADを使用しているわけではないので、このような寸法反映は最初は戸惑いましたが、CADの機能を使えばなんの事はありません。

これで加工図の修正は完了です。

ケーブルのコネクタ加工

３種類のケーブルが届きました。

３種類ともに2mで発注しましたが、余裕をとってカットされていました。最初は航空コネクタケーブルを作成します。ケーブル長は迷いましたが、1.5mとしました。

航空コネクタ用アッセンブリ手順書はありませんので、現物に合わせてケーブルを加工します。

内部電線を剥き、ハンダメッキしました。

加工時に間違わないように、内部電線被覆に番号をつけました。

事前に予習したとおり、最初に熱収縮チューブを被せます。

これをコネクタに通して各ピンをハンダ付けしました。

予習した甲斐があり、わりとすんなりできました。

問題は反対側のハンダ処理です。両側ともにメスコネクタなので、ケーブルの電線の順番と端子順が逆の為、電線を入れ子にしてハンダ付けする必要があります。３本ハンダ付けはなんとか完了しましたが、入れ子にした部分の径が膨らんでしまいコネクタに通す事ができませんでした。やれやれ・・・。仕方がないので、一旦ハンダを外して入れ子にせずに配線をしました。出来上がったケーブルは、クロスケーブルのイメージです。後でこのケーブルに対応するように回路図を修正する予定です。

やり直した側の出来映えが良くありません。今後このようなケーブルを作成する際には、コネクタを見直したいと思います。次は５芯のXLRコネクタケーブルを作成します。

初めにオス側を行います。部品は４ピースです。

ネットを検索したらアッセンブリ手順書が見つかりました。図はその抜粋です。

手順に従って最初にbushingをケーブルに被せます。

写真では見えませんが、ケーブルを通す穴は小さく無理矢理押し込みます。柔軟性のある樹脂でできているため、穴が広がり樹脂とケーブルが密着してゴミの進入を抑える構造になっているようです。続いて手順に従ってケーブルの端末処理をします。

作業時にスタンドクランプを使ってケーブルを固定しましたが、ケーブルのシースが弱く、クランプで挟むと傷がつくので保護用に絶縁テープを貼っています。次にinsertと呼ぶ端子をハンダ付けします。

ここまで特に作業上の問題はありません。次にchuckをケーブルに被せてinsertに密着させます。

最後にhousingを装着してbushingをねじ込めば完成です。

このケーブルの外形はカタログ上7.1+/-0.35ですが、bushingのねじ込みに力がいりました。４芯0.75sqケーブルのシース外形は7.6+/-0.35なのでもっと大変そうです。メス側の加工も同様にすんなりとできました。端子順がオスとメスは逆回りになっているのでハンダ付けも問題ありません。

これで５芯ケーブルは完成です。

同様に４芯ケーブルの加工も行いました。

最後にそれぞれのコネクタにパネルコネクタを差し込んで、導通チェックを行います。

導通に問題なかったのでこれで完成です。航空コネクタケーブルの出来が悪かったのでいまいち達成感に乏しい気がすます。次回は足りない部品発注を行います。

つづく（製作編４）