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LRチャネル独立型FMラジオの作製

先日のDSP式FMステレオトランスミッターに合わせたLR単独動型受信機を作製している

名称に困って「LRチャネル独立型FMラジオ」って付けたが,FMステレオ放送を受信して左右のどちらかだけアンプを通しスピーカーを鳴らすモノラルラジオということである

元々はゲーム音を耳元で鳴らしたいだけだったのだけど,以下の特徴がありそうだ

  • FMステレオトランスミッターを利用して自由なスピーカー配置で高品質の音楽を聴くことができる
  • 放送局の受信機能も付けるのでFMラジオを手軽に楽しめ,複数スピーカーの配置により臨場感を得る
基本設計概要
  • FMトランスミッターとしては77.0MHzを使用
  • 受信可能放送局をプリセット
  • LRの出力は切替
  • アンプ付きにして音量操作可能
  • エンクロージャー内に設置可能なサイズ
パーツ選定

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FMチューナー部はデジタル選局のほうが使い勝手が良いのでRDA5807M(右)を採用

  • 電源電圧:2.7V~3.6V(3V)
  • 消費電流:18mA(max)
  • 受信周波数:76MHz~108MHz
  • 通信方式:I2C(7bitAddress:0x10,0x11,0x60)
  • S/N比:60dB

RDA5807Mのドライブはプログラムサイズの関係からATtiny85(左)を使用

アンプは完成品だと大きくなるのでLM386N(中)を最小で構成

回路図

(チューナー部)

FIG2025081602.png

  • 電源電圧は3.3V
  • ANTへは100pFを追加する予定
  • LRの切り替えはSWではなくショートピンで行う
  • 周波数変更はタクトSW1個でループさせる(初期値はトランスミッターの77.0MHz)
  • タクトSWを2個で音量アップ・ダウン

(アンプ部)

FIG2025081603.png

  • 20ゲインで動作させる
  • R1,C8,R2は無くても問題ない(R1は200ゲイン時のノイズ対策用,C8,R2は発振対策用)
  • 最終的にC9は220μFに変更(47μF~470μFでの試行結果)

(電源部)

FIG2025081601.png

  • 省電力だったので三端子レギュレーターは50mAのS-812C33AY-B-Gに変更(ドロップ電圧が極小なのが魅力)
  • C2は22μFに変更
スケッチ

(最初)

RDA5807MはArduinoでRadioライブラリを使用して試したこと(こちら)があるので同じスケッチを更新して使用したが,ATtiny85はRAMが512BytesしかないのでRadioライブラリをそのまま使うとオーバー(800Bytes超)するため,ライブラリーのデバッグ部分(データとなる文字列があるため)を外して減らす必要があった

WS20250816.png

コード:53,94Bytes,データ:308Bytesになり,なんとかATtiny85用のコンパイルが完了して書き込み

IMG_20250814_161827.jpg

しかし,まったく動作しない

(Arduinoで試行)

ATtiny85でデバッグするのは困難なのでATMega328を搭載したArduinoで確認

IMG_20250815_094713.jpg

これが困ったことに動作済スケッチでありながら動作しないので調査開始

途中,既存のスケッチを探して,こちらのスケッチを使ってみると動作したためRadioライブラリの破壊してしまったのかと再インストールしてみたが変化なし

すったもんだの結果,初期化の際,以下のような順序で構成すると動作することが判る

//最初に実行(initは駄目)
radio.setup(RADIO_FMSPACING, RADIO_FMSPACING_100);

//待ち(whileの方が良いかも)
if(!radio.initWire(Wire)) {
  delay(1000)
}

//バンド設定
radio.setBandFrequency(FIX_BAND, FIX_STATION);

この構成でATtiny85でも動作確認できた

IMG_20250815_161802.jpg

(最終)

結果,Radioライブラリでも確認できたが,スケッチサイズが減らせることもあり(調査途中で使った)上のスケッチのライブラリを使わせてもらうことにした(ラズパイの時も利用させてもらったかな)

スケッチ(SJIS,TAB4)

ライブラリのクラス名は「RDA5807M」から「XRDA5807M」に変更

試作

電源部も追加して,3.6Vで動作させてみたところ,十分な音量もあるようなので高校野球を試聴しながら試行中(公称3.6V830mAHバッテリーで16時間稼働,約0.18WHとなる)

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現在1セットを基板に実装中

FMステレオトランスミッターボード

今更ながら「FMステレオトランスミッターボード」を購入

IMG_20250811_084033.jpg

理由はゲームをする際に近くで音を鳴らしたいためで,Bluetoothを使えば良いじゃないかと思いヘッドホンでペアリングしようとしたところ,スマホやタブレットなど相手が沢山あって(再接続でも)面倒ということ(特にAndroidTVは無理やり接続要求してくる)

また,Bluetoothだと場合によって遅延が発生するようでリアルタイムを要求されるゲームには不向きであることが判明

そこで思い立ったのが「FMステレオトランスミッター」で,丁度7月にYouTubeで紹介されていたこのボードがPCとUSB接続可能で出力デバイスになることが魅力となり購入

ただのFMステレオトランスミッターではなくDSP FMステレオトランスミッターであることも良い

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入力にはステレオプラグ(アナログ),モノラルマイク(コンデンサーマイク),USB(デジタル)がある

出力周波数はデフォルトで87.0MHz-108.0MHz 100kHzステップとなっているが,VOL-とVOL+の同時押しの状態で電源ONするとLCDにC1と表示され,電源OFF,次回の電源ONから76.0MHz-108.0MHz 100kHzステップに変更できる(裏面のTX,RXで38400bpsのTTL通信も可能らしく,「AT+CAMPUS=1」でも変更可とのこと)

電源はDC 3.0V-5.0V 35mA

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77.0MHzで出力テストしてみたところ出力アンテナ無でも1m程度は届く

折角なので,このトランスミッターに合わせた,LR単独動型受信機の作製を計画中

(参考)

 購入前:驚きの高音質 アマゾンで買ったDSP方式FMトランスミッターの使い方

性能評価:DSP PLL 87-108MHz Digital Wireless Microphone Stereo FM Transmitter Module

 

サブウーハーの改造

サブウーハーだがスイープ計測できるようになって機械的な確認してみると十分な音量で低音がでていないことが判る(実質100Hz~)

原因の1つはサブウーハー用のアンプ出力が弱いことがパワーアンプ単体確認をしていて判った

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また低音が出ないのはエンクロージャーの容量が少ないせいだろうと考え改造することにした

とりあえず作り直しは止めてエンクロージャーを2倍にすることにして,同じサイズのボックスを追加

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(左)既存,(右)追加

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2段に積んで間には共振用に8㎜の隙間を設ける板を設置,もともとあったバッフルのユニット穴から隙間を通り下方に流れるようにした

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最後にスピーカーユニットをどこに設置するのが良いのか各所に設置してみて実際に聴いてみたところ,上段の後ろ(前にしても良い)に開放して設置することになった

この構造にした場合,ユニットをエンクロージャー内部設置で共振させるより能率が高い

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最終的に上部のバスレフポートは閉じている

スイープで計測してみると70~80Hzから立ち上がり低音の改善はできたが,エンクロージャーが駄目で合わないかウーハーユニットの限界とかで能率が悪いので音量をあげると歪みが増える

ウーハーとしては小さすぎるのためかもっと共振させる必要がありそうなので,次はBOSE風の共鳴管型にしてみようかと考えている

サブウーハー用プリアンプ

サブウーハーに内蔵していた2.1ch用のアンプを取り除いたのでプリアンプを外付けで利用できるようケースを作製

先日の「YDA138デジタルアンプのケース作製」もあり,サイズを合わせて作ろうと計測したら入りきらないようなので横幅を10㎜増やしてYDA138用も作り直すことにした

今度は3Dプリンタのメンテナンスも行ったので透明フィラメントで印刷

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透明といっても壁の密度と構築パターンがあるので透けて観える訳ではない(光は漏れる)

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(左)YDA138用,(右)サブウーハープリアンプ

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幅が70㎜から80㎜になったが,まだ十分コンパクト

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自作サブウーハーがヘボなので,HARD-OFFで¥330で購入したサブウーハーを使用

ただポップ音が大きくなるのが難点→電源(外付け)に容量大のキャパで解決

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現在パワーアンプの選定中なのでYDA138を使用している

いまさらながらYDA138の音質はかなり良い感じがする

AliExpressって扱いやすくなった感じがする

最近オーディオ関係でAliExpressを利用しているのだけど,少なくとも去年より扱いやすくなった感じがする

(良くなったと思う点)

  • 届くのが早くなった(1W以内に届く,海外業者の場合は2~3W)
  • 過剰な場合もあるくらい包装が丁寧になった
  • まともな日本語が使え検索も楽になった
  • PAYPAYが使える
  • ボードや半田,パーツが綺麗(改良されている)
  • 無料返品保障が付いた(ただし利用しにくいような・・・)

(残念な点)

  • 価格は上がった(すごく安価とは思えないが日本製よりは安価という程度になった)
  • 送料も上がった

※)海外業者というのは主に台湾のようだ

AliExpressで購入した物

●DSD出力可能なDDCボード(¥3k)

終わってしまった感のある1ビットオーディオ(DSD)を安く作って聴いてみようかと思い,日本で手に入れると高価なのでAliExpressで探してみた

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●DSD入力ありES9018K2MのDACボード(¥1.6k)

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●6J1(真空管),LM1875(20WパワーアンプIC)を使用したプリメインアンプキット(¥2.6k)

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ついでに見つけて作ってみたくて購入

Amazonで購入

AliExpressにあるが送料を含めると高くなるので到着まで日数は掛かるけどAmazonで購入

●TDA2030A使用のパワーアンプモジュール(¥212)

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何個購入しても送料¥50

●UDA1334A使用のI2S-DACボード(¥857)

IMG_20250424_165950.jpg

PCM5102と比べてみたかったので購入

●6J1(真空管)使用のバッファーアンプキット(\1.6k)

IMG_20250427_094338.jpg

ヘッドホンアンプにしようと思い購入したが,そのまま組むとハム音などの問題があるようなので構成を検討中で保留状態

これでしばらく楽しめそうだ

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