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2019年12月30日 (月)

音色力学 トランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作6

12301_20191228164001困った国の人々を救おうなどの度量も器もないが、キモに命じているコトは人間皆同じで人種の差別や区別はしないようにしている。経験則上、何処の国にも良いヤツも居れば悪いヤツも居る。これを常にキモに命じているのだが、つい間違いを起こしてしまい反省しきりなのだ。良いヤツや悪いヤツじゃあなくて...cx350古典管パワーアンプの電源の話です。cx350管の電源は+bの400vと-cの70vとフィラメントの7.5vの3種類ある。果たしてアナタは電源皆同じように平等に扱うコトが出来ますかね?誰が決めたか知らないが...ん?アンタが決めたんだろうが、+bが1位で-cが2位でフィラメントが3位、特にフィラメントは真空管のお尻から出ているから何となく身分最下位になり易い。これは長い間に何となく刷り込まれた、電源差別に違いない。

12302_20191229061301テンポラリーcx350古典管パワーアンプのofc純銅電解コンデンサがパンクし、その復旧を終えてボ~っと回路図を眺めていた。アンプ回路はトランスだけのチョー簡単で、これ以上何もやりようがない。回路図上の-70vのグリッドバイアスは電流も殆ど流れないし、音にたいして影響はないからトランスのL2巻き線は普通のポリウレタン線にしてofc純銅巻き線は必要ない。電源の電解コンデンサはフィリップスを投入していれば十分としていた。

12303_20191229064001まあ、いじるとすれば多分ここだけかね。やった所でたいしたことは無いでしょうがと決めて、-70v電源の電解コンデンサをフィリップスからofc純銅電解コンデンサに交換すべく製作の準備に入る。シマッタ、ofc純銅板の在庫が無い、名工ミルトさんから借りよう。

12304_20191229065301待てよ、最初に破壊したofc純銅電解コンデンサ350耐圧が2個も放置してある。これを巻き直せば簡単に出来る。待てよ、もし静電容量が残っていたならば-70vだから、この破壊コンデンサに通電しても持ちこたえられる。そこでhiokiのlcrメータで測定すると20μfもあり、製造当初は26μfだから結構残っている。1度破壊しているから恐々通電して最終的には160vでエージングを掛けた。エージングで問題はなくこれは使えるぞ。電解コンデンサの重要な機能に自己回復機能があり、何らかの原因で短絡した時周辺を焼き切り絶縁層を生成して復活する。

12305_20191229070201機転を利かしたお陰で随分楽ができ、ofc純銅電解コンデンサが作らなくて済んだ。直ぐにcx350管アンプへ組み込み作業に入る。カルダスチョークの紙管をΦ400mmから350mmと小さくして、Φ300mmの電解コンデンサに合わせる。これは紙管の高さが高くなり、水晶粒使用量の節約でもある。青がフィリップスの電解コンデンサでこれを撤去する。

12306_20191229071001カルダスチョークコイルに水晶粒を充填する。水晶粒は本来中目だが仮だから粗目で良しとしている。この上にofc純銅電解コンデンサを置き、31df6のブリッジ2個を配線する。

12307_20191229082301証拠の写真を撮り忘れ、さっさとofc純銅電解コンデンサを水晶粒へ埋没させてしまった。画像のofc純銅管はcx350用の水晶粒防振管になる。cx350管タワーの下部は水晶粒へ埋め込んである。

12308_20191229082601更に今回からΦ150mmの紙管でcx350管の水晶粒防振を強化した。暮れも押し迫り自由時間がたっぷりあるから、徹夜作業となった。さあ音出しで...何てこった~!異次元の音が出ているではないか。ここからが駄耳礼賛で、ちっとばかり音のカイゼンがあっても無反応、劇的に変わりやっとたまげる。オーディオの進化においては駄耳の方が有利なのか?

12309何故だ!グリッドバイアスの電源で強烈に音が変わるとは?もうこれは確かな理論に裏打ちされた技術なんかじゃあなくて、芸術の世界なのだ。身分の低い-cグリッドバイアス電源も身分の高い+b電源も、音のエネルギーを出す上ではまったく同じ身分なのだ。コルトレーンのクル・セ・ママはcdを3枚持っており、勿論インパルスオリジナル盤a-9106も2枚持っており、更に準オリ1枚持っている位のクル・セ・ママフリークなのだ。amp研究会で早速お披露目する。強烈にデカい音としてもcx350管1本で左右ステレオ8本のスピーカ駆動はインピーダンス低過ぎで歪むが、音エネルギーは別次元。52年間クル・セ・ママにレコード棚から睨み続けられたが、お返しで強烈な1発を見舞ってやった。カン、カン、カン...強烈に上へ上へ前にドライブするジュノ・ルイスのパーカッションはオフ・ビートのjazzではないが、聴き側はもう殆どトランス状態でこれはヤバい!

123091_20191230014801パーカショニストのnakaさんに「これはコンガですか?」と聞くと「最初は自分もそう思っていたが、これはアフリカの打楽器です!」素晴らしい洞察力である。francis de erdely* の秀逸なジュノ・ルイスのイラストからもコンガでないアフリカンドラムのカタチが分かる。クル・セ・ママとは遍歴となっており、我らもオーディオ・クル・セ・ママなのだ。たんとはいらねえ主義からすると、この1曲だけでも十分で生涯をかけて演奏しなくてはならない。ミルトさんも唸りっぱなしで、以前クル・セ・ママをかけた時は「monoでは無理だよね~」と顔を見合わせたが、ステレオをも凌駕する凄いパワーだ。ん?ここで最初に戻り間違いに気付く。そうだレコードもcdも差別区別はいけないのだ、身分平等で同じように凄いjazzは再現できるのだ、これもキモに命じておこう。
*:ブタペスト出身の画家「francis de erdely」は1959年に亡くなっており、1966年発売のクル・セ・ママとは年代がずれる。ジュノ・ルイスを生前に描いてあり、それを使ったと推測するが詳しいコトは分からない。

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2019年12月28日 (土)

音色力学 トランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作5


123011990年代の初頭、電源トランスを抱えたロボット用コントローラは小型化を標榜する上で、その発熱量と重量に頭を抱えていた。メカ設計ボスの身内にスイッチング電源設計の第一人者戸川治朗さんがおり、いよいよの登場となった。小型ロボットコントローラの電源としては世界初のスイッチング電源を得て小型軽量化に成功し、その後のロボットは大躍進をするのでありました。贔屓目もありスイッチング電源のバイブルはcq出版「実用電源回路設計ハンドブック、戸川治朗著」としている。2010年で28版を数え、良く売れた参考書だな~。現在では古いテクノロジーであんぷおやじ流儀のスイッチング電源はcpuで作っている。この著書は古いからこそオーディオでは参考になる原理原則がある。さて先日の研修会当日、講義を始めた途端にバチッ、ブシュ~と音が出て、慌ててオーディオを止めた。ofc純銅電解コンデンサの破壊で、僅か2週間の寿命であった。音無しで気の毒したのはt-mon君、冬休みに入ってラインアンプ作りに来ていた。

12302ここからが右往左往の連続で、名工ミルトさんへ盛んにtelして迷惑を掛けた。しかしトランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作する上で、もう一度電源に踏み込む良い機会と捉えて踏ん張った。画像は満身創痍のΦ300mmカルダスチョークコイルで「30.57ma、z=3.271kΩ、h=3271/6.28x60=8.5h」になる。満身創痍はカルダスケーブルにモガミofc線にその他ofc線を混ぜて巻き込んだ。早い話が原資不足でカルダスケーブルを十分に巻けなかっただけ。

12303これから作るトランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作のおいては原資不足から、ソレンofcチョークコイルと設計変更をしていた。ソレンチョークコイルは「Φ350mm、dcs電流トランス用、ソレン803tx3層、1層分803t、11.24ma、z=8.897kΩ、h=8897/6.28x60=23.6h」となる。

12304ミルトさんにtel「チョークインプット電源方式だから真空管が暖まる前に電源電圧が上昇して、400vofc純銅電解コンデンサが破壊した!」すると「フィラメント電源を専用のトランスにして先に投入したら?」とアイディアが示された。コンデンサ破壊は電圧上昇問題と誤解して、先ずはcx350+b電源の巻き線を減らしac318vとした。オシロの表示は若干誤差あり。

12305何度も電源投入実験を繰り返す。altecスピーカ位置に電源がありオンしたら、慌ててcx350テンポラリーアンプの所まで掛け戻りオシロを止める。何度やっても起動時の電圧上昇は420v位で止まり、電流ゼロにおける318vx√2=450v以上の電圧にはならなない。その後の安定電圧は400vと低い。この時点でofc純銅電解コンデンサの破壊は単なる製造不良と判断した。思い当たるフシはギリギリとコンデンサを巻きつけ68μfも容量を確保したことで、耐圧不足になったと考えられる。そこでゆるゆる巻いたofc純銅電解コンデンサは26μfと随分小さくなった。

12306cx350テンポラリーアンプの水晶粒を抜き去ってあるから徹底的にチョークインプット電源の探求をやってみた。先ずはΦ300mmカルダスチョークコイルで8.5h、10オームの抵抗を付けてチョークコイルの電流を見た。通電角は3msecで65度程度、コイルの充電電流はリニアで理想的、この波形からコンデンサインプットの電流波形とは明らかに違う。

12307続いてΦ350mmソレンチョークコイルで23.6h、コイルの充電カーブが折れ曲がり磁気飽和の毛があることを示している。これだから高透磁率のコアは困る、高インダクタンスや小型化には有効だが神経質過ぎる。jazzの分厚い音は鈍重な安物コアの方が良い。すると反論で「ファインメットやアモルファスコアの方が音が良い!」「ならばその高価なコアが音を出しているのかい、教えとくれ」。通電角は3.5msecで76度程度、ここで毎度の我田引水力学が作用して「完全なるチョークインプット電源は真空管アンプに適さない、チョークインプットとコンデンサインプットのハイブリッド電源にこそ活路がある!」その心は、通電角の拡大と充電電流の傾斜緩和、ノイジーなピーク電流の抑圧、更にカルダスチョークにみられるように直流抵抗は限りなくゼロに近く、電源密結合の法則にも則っている。

12308ミルトさんへtel「騒がして申し訳ない、コンデンサの製造不良でチョークインプット電源の問題ではありません、またハイブリッド電源はそのまんまルテニウム振動式整流回路に置き換わるから好都合です」すると嬉しそうに「波形を見て自分もそう思ってました~」。こちらがカルダスチョークコイルの入力部、ダイオードブリッジの出力波形になる。

12309xこちらはソレンチョークコイルの入力部、ハイブリッドのサマが分かる波形で、赤塗りつぶしのエリアがコンデンサの補間波形です。夕方美味いイチゴを届けてくれたミルトさんとコーヒーを飲みながら反省会をやる。jazzラガのパーカッションがmonoでありながら極度に前に出て、以前よりもカイゼンされた、いやofc純銅電解コンデンサまともになったから凄い音だ。ofc純銅電解コンデンサの安定化と更なる純銅化による音質カイゼンが、この先も重要な研究テーマとなる。

123091カルダスチョークコイルの電圧上昇は1.27倍でコンデンサインプットの√2倍より小さい。そこでミルトさんと密談をする。「ソレンチョークコイルは少しだけ音がカイゼンされるが投入したお代程ではない、カルダスチョークコイルは異次元でここにお代を幾ら投じても惜しくは無い、セロニアス・モンクのピアモがはじけるのもカルダスチョークのお陰だ」「然り々」「まともなチョークコイルならば100hとか必要で直流抵抗も大きくなり電源密結合に非ずで音はカイゼンされない、これは全く新しいハイブリッド電源の誕生です!」

123093忘れてはいけない、ofc純銅トロイダルトランスのcx350フィラメンと巻き線はカルダスワイヤーで、これもムンドルフに置き換えて巻いていたが、音の原点は熱電子であるからその源はカルダスケーブルとなり、決して置き換えてはならない。ofc純銅電解コンデンサの破壊から、カルダスチョークコイルの譲れない重要性の再確認したと同時に解析が出来た。確かな理論に裏打ちされたならこんなハイブリッド電源の誕生は無い。その確かな理論とやらにどれだけ裏切られてきたことか、オーディオとはかくもあるものよ。さて禍福はあざなえる縄の如しで、どうも問題点が発生すると必ず次のステップへ上がる。そうか、問題点や事件はチャンス到来なのだ。

 

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2019年12月26日 (木)

考古力学 さらば磁気増幅器!

122411967年当時からの謎が解けてすっきりしたと同時に少々寂しさもある。難しいものとか、分からないものにロマンや夢を見てしまうのがエンジニアの習性で、彼らの夢の大きさで今日の技術立国日本がある。さて磁気増幅器の言葉だけがバラ色の記憶に残っており、「増幅器」とゆう言葉からオーディオに使えるリニアなアンプを想像し、ofc純銅ポリウレタン線だけのトランスでcdの信号がアンプされてスピーカを駆動したら事件に違いない、と決めた。

12242そこで磁気増幅器本を入手してすみからすみまで読んだ。東京電気大が1968年に出版しており我らが未知との遭遇をした年代と符合し、当時は磁気増幅器が現役だったのだ。電気大のこの本は秀逸で、学生向けのせいか分かり易く記述されている。一般的に多くの技術書は「簡単は理解させないぞ!」的な記述が多い。まあ、書籍でノウハウが手に入るならば安いもので文句は言えない。

12244磁気増幅器を明快に説明したのがこの部分。トロイダルトランス(可飽和リアクトル)が2個図のように接続されて、制御線(入力)にdc信号を入れるとその大きさで磁気飽和が起きて1個のトランス(リアクトル)が短絡された格好で信号が出る。出力は100%のレベルのac50/60hzで、それが位相制御される。

12243ん?こりゃあどこかで見たような、いや年中見ているトライアックの波形で、家の調光器に同じなのだ。ac波形を位相制御するのだから確かに0%に近い所から100%に近い所まで制御し、その形態から増幅器とゆう名称を冠した。なんだい、v2ロケットは位相制御で飛んでいたのか。

12245こちらは磁気ヒステリシスカーブのゆがみをリニアに直す、負帰還回路まで付いている。うーん、負帰還増幅器となればもういけませんね~。磁気増幅器とは交流の位相制御と分かり52年来の謎は解けたが、オーディオにはまるで使えないことも判明して夢は消えた。残念!

12246xシリコンsiより鉄や銅の方が音は良いからトランジスタより真空管の方が音が良い訳で、銅だけの方がなお音は良くなる。しかし現存する増幅機構にそれは無い。だから磁気増幅器のようなもので増幅できれば一番よろしく、宿題がまた1つ増えた。それでも今回の収穫は上図のように2個のトロイダルコアを1個の巻き線で巻き上げる手法で、これは何やら面白いコトが起きそうな予感が...

 

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2019年12月24日 (火)

音色力学 トランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作4

12222先日のamp研究会、kuraiman社長氏にセロニアス・モンクのコンプリート・リバーサイド・レコーディングスcd15枚組みの話をすると、コルトレーンフリークだけあってその場でcdの手配をした。一方名工ミルトさんは「k2,20bitしかないし、セロニアス・モンクは余り聴かないから手配はしなかった」と言う。えっ!k2,20bitだけ?とオークションを調べると同じ系列店から7点の出品があり、それの全部がk2,20bitだった。

122222こっちは深く考えずに一番安いモノを買っただけ。cdボックスの作りは全然違い高級感溢れる立派なモノで、1988年のリリースになる。一方画像のk2,20bitは10年後の1998年のリリースになっており箱もペラペラで、大半はこっちになる。 偶然とは言え初版本?が手に入り、出品者はその辺の事情に疎くてお代も安かった。

12223聴き込んでなお凄さの発見が続いている。nycのリーブス・スタジオの録音もエネルギーの満ちて凄いと思うが、ヴァン・ゲルダーの録音を聴くともっと凄くて適わない。ただフツーのcdシステムで聴くとうるささが目立ち、聞き続けることを止めてしまうかも知れない。この時代、jazzミュージシャンと録音は実に尖っていた。

12224 トランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作では2個目のトロイダル電源トランスの製作に入った。画像のトランスはカウンターポイントsa3.1に使われていたもので、これを解体して巻きなおす。巻きなおす前に、平面対向巻きは結合係数に劣るが結合容量は優れもので、ハムついて考えてみた。1次巻き線と2次巻き線の結合静電容量を計測する。

12225値は134pfと出て何度も測定しているが概ねこの付近の値になる。これの60hzにおけるインピーダンスはz=1/6.28xfxc=2x10の7乗と出る。20,000,000Ωは20MΩで1次2次が結合されていることになり、受け側のインピーダンスが高ければハムの除去出来ない。結局は受け側のインピーダンスに支配され、トランジスタアンプのように低ければハムは乗らないし、真空管のように高ければ乗り易くアイソレーショントランスでも限界がある。

12226普通のポリウレタン線のΦ0.6mmが巻いてあり全部巻き解く。ここへ新たにソレンのofc純銅ポリウレタン線を220t巻く。画像のようにまばら巻きの均等巻きは難しく難儀する。巻きながらピッチ調整するものだから粗密がどうしても生じてしまう。正確を期するならば水晶粒防振の表面に220個のケガキ線を入れれば良いが、面倒でやっていられない。

12227インダクタンスの測定に移る。スライダックで正確にac100vrmsとして、この時の10Ωの電圧降下から電流を算出する。456mvと出て1号機の454mvにほぼ同じの正確さになる。456mv/10Ω=45.4ma、100v/0.0454=2.2kΩ、l=2200/6.28x60=5.8hと出て1号機も2号機も同じで素晴らしい!

122281次巻き線が終わったところで、2次+b350n巻き線、-c50v巻き線、フィラメント7.5v巻き線と次々に巻く。1次インダクタンスは合うものの2次の巻く数は若干多く必要として結合係数のバラツキは感じられたが、トランスメーカではないので、まあいいか。それと1次と2次の間には養生テープを1重半巻きつけてあるが、これを厚くすれば1次と2次も結合容量は減らすことが出来るが、ついでにトランス結合係数まで減少させてしまい難しい。

122294x当初の設計であれば電磁鋼板コア層、水晶粒防振層、1次巻き線層、1次2次分離水晶粒防振層、2次巻き線層、全体水晶粒防振層となるのが理想的で、1次巻き線と2次巻き線が完全水晶粒防振構造化される。ここの1次2次分離水晶粒防振層はトロイダルトランスの最重要構造で、厚さ10mm位の水晶粒層になり、ofc純銅ポリウレタン線の水晶粒防振と1次2次の高耐圧絶縁とアイソーレーション機能である結合容量の最小化を実現させる複合機能体となる。この構造は勿論特許構造だが、出さないから一応著作物としておく。そして次の研究課題にとっておこう。ん?次はもう無いか~...

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2019年12月22日 (日)

運動力学 さらばロボット!

12261k工業のm氏に誘われて東京ビッグサイトのロボット展を観に行った。なんとs電気秦野のs元部長も一緒で、何十年ぶりかに3者で行動を共にした。s元部長とは、ジュメット線にステムにタングステンに酸化皮膜(これらは真空管製造技術)、セレンの真空蒸着と口角泡を飛ばしての新幹線道中でありました。お目当てはあんぷおやじが深く関与したiaiのブース見学で、先ずその規模の大きさに度肝を抜かれた。営業の説明員もてきぱきと清潔感を持ってお客様に接しており、好感が持てる。辞する時に入社した若者は営業のno2にも出世しており、それも嬉しく思った。何よりもコツコツ改良を重ねた製品の完成度は高くなっており、過ぎ去った時の重さがここにはある。

12262片袖のアームロボットは小型分野で主流になりつつある。デンソーのロボットの仕上がりは素晴らしく凄いのだが、ここまでやっても圧倒的優位性に立てないロボットメーカのどんぐりの背比べは、ある種ジレンマも垣間見えた。m氏が協働ロボットの増加において「もし高速移動中に人間が入ったら?」と質問したので「無理です!」と答えた。2m/secで高速旋回中は何をしても止められず、急ブレーキしかない。カメラ等で人体をセンシングしたら速度を遅くしいつでも止まれる準備くらい?

12263手首のモデルがあったのでつぶさに観察したが、たいした進化はない。1998年、ユタ大のジェイコブスン博士の手首を見た時ほどの感動は無いし、20年経ってもこの程度だな。同行したk工業設計のo氏に、指に入る超小型ロボット用エンジンの必要性を説明した。知能処理系はaiも入って飛躍的に進化しつつある...運動処理系がロボットにおいて一番重要だがこの進化は世界的に見ても遅いく、どうもアミューズロボット等の表皮に誤魔化されている感がある。

12266x図はハーモニックドライブや遊星ギアを使わない高減速比の2重構造のモータで、ギアとモータを密結合させたロボット用のエンジンを考案したがモータには限界があり、これも封印している。モータより油圧より空圧より単位容積あたりの出力が超高出力で、且つ小型のロボットエンジンが必要とされている。この件でnedoのブースへ行き議論をしようとして説明員を捕まえた。研究中のロボットを前に、「このロボットは掃除機のルンバを作っているメーカのロボットですね」「いやバクスターのロボットです」「だからバクスターはルンバですよ」「はあ~」「それでね、6軸が両腕で12軸、これが200万円以下で買えるのだから1軸に換算したら世界一安い!」「はあ~」経済観念の薄い浮世離れした研究者に気が抜けて、議論どころでは無くなった。

12264単位容積あたりに巨大な力を生み出す次世代ロボットエンジンの研究など気配も感じられず、超小型医療用ロボットカプセルを何個か飲み込み、体内で結合や分離を繰り返して治療する仕組みなど、ロボット部隊は考えないのか?24年ぶりのロボット見学だったが、いたたまれなく嫉妬するような技術に巡り合えなかった。当時から基幹技術は何も変わっていない。心置きなく安心して、さらばロボット!

 

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2019年12月20日 (金)

音色力学 トランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作3

12181だいぶ前になるがcdビジネスの先行きが怪しくなったのか?cdの叩き売り的状況があった。今でもある種続いているのかも知れない。このLiving Stereo 60 CD Collection は2010年リリースで有名な RCA Red Seal 、凄いのが60枚の演奏時間で64時間もある。次にお代、当時は2万円くらいで販売されており、今はもっと安くなっている。20,000円/60=333円/1枚ととんでもなく安い。だが当時は「なんだいcdだからオリジナル盤に比較にならないほど音は悪いし、安物cdだからまあいいか!」と思っていた。ところが又してもcdに罪はなく、cx350古典管アンプになってから60枚がお宝になった。これまで何度もcdやレコードのせいにしていた音質は全部システムの問題となった訳で、自助努力で解決できるとなれば大いにありがたい。

12182ofc純銅ポリウレタン線、この場合はトリテックの樹脂で固めたネットワークコイルだが、樹脂落としで皮膜までダメにして短絡してしまい落ち込んだ。一晩寝れば落ち込みも解消して、気合で全部巻き解き仕切り直しなのだ。電源のトロイダルトランスは60hz固定なので、低周波は透磁率低めとし断面積を大きくとる。これが秘訣でΦ300mmの40mmx60mmと図太いトロイダルに水晶粒防振タケノコ構造にしてある。でありますからポリウレタン線は水晶粒絶縁層の上に巻かれることになり、内部外部から水晶粒でサンドイッチされて、防振構造は完璧となり通常のトランスでは出せない音が出る。

12183今度は全て裸線を巻いている感覚で巻き、巻き線の間隔は十分に確保している。実際には全周に渡り接触しないように巻くのは不可能で、巻き終わったらトロイダルを転がしながら接触部を見つけて広げる。なんでトリテックのポリウレタン線に拘るか、それはΦ1.2mmもありソレンのawg18番より太い。

12184巻いているofc純銅ポリウレタン線が終わって接続が生じたら、そこで電圧を測定し発熱が起きていないか丁寧に調べる。通電は何が起きるか分からないから、スライダックで様子を見ながら徐々に電圧を上げる。画像のように285vまではとりあえず合格した。そこで次なる追加巻き線を接続して進める。

12188300vの中間タップ巻き線を出した。今回は巻き数のカウントはやらない。ofc純銅線がコマギレで何度か繋ぐ必要があり、その都度通電をして安全性と電圧の確認をしているので、残り何ターン巻けば良いか都度出る。巻き数をカウントしないこのやり方は楽で沢山巻く場合の1つの手法になるかも知れない。とりあえず見込みで巻いて電圧を計り、残りのターン数を算出して最後のみカウントする。

12186これで全部巻き上がった。1次側のac100vはソレンのawg18で220t巻き、2次側ac350vはトリテックΦ1.2mmでおおよそ770t巻き、ac50vはΦ1.0mmの普通のポリウレタン線を114t巻き、ac7.5vはムンドルフのΦ1.6mmを18t巻いた。各部の電圧正常、温度上昇無しで晴れて合格です。これで4個製作する電源トランスの1個が完成した。名工ミルトさんと同時にトランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプの製作をやっているが、ミルトさんは4台を並べて量産体制?に入った。こっちは音を出しながらに作業になるから先ず2台を仕上げて、monoで駆動しているaltecのシステムを、monoだが左右それぞれ別に駆動する。これで低インピーダンス問題は解決してまともに音が出る。先を急ごう!

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2019年12月18日 (水)

音色力学 フォノイコ用タムタトロイダルトランス  pr7808s完全改造

12200xx昔、金田式6c33cb otlアンプ用で多数用意したタムラのトロイダルトランスpr7808sだが、高価な割に音は悪い。理由は樹脂でがんじがらめにしてしまいコイルの振動の持って行き場がないから、寺内貫太郎のようにじぐるって自分で真っ赤になって消費する。電源トランスの場合、50/60hzの振動も出るから「臭いものに蓋をしろ!」的処理が多い。celloやviolaの電源を見て欲しい。画像のパフォーマンスはeiコア型電源トランスとチョークコイル共に絶縁テープで巻いただけで開放型にしてあり、むしろこの方が振動は逃げ易くてよろしい。violaのブラボーの電源はトロイダルトランスだが、やはりテーピング処理をしただけ。celloもviolaもトム・コランジェロの確かな耳でこの構造になったが、亡き後のポ-ル・ジェイソンではどうなるか分からない。eiコア型の方が音が良いだの、トロイダルコア型の方が音が良いだの、決定的な説明は何も無いが、偶然出来上がったトランスの防振効果の大きい方が音が良い訳で、ここに意図を持たせた設計をやれば音質カイゼンにかなりの効果がある。

12206大量の在庫を抱えて...たったの10台だが思案の末完全解体を編出した。以前のエントリー通りの完全解体なのだ。先ずは深絞りのアルミケース(アルミプレス製品でこれだけ深く絞れるプレス技術はたいしたもの)にノコギリで切断線を入れて、後は大型にニッパで強引に剥ぎ取る。ノコギリの切断は2mmのアルミ厚のみとして深く切らない。

122091ただ問題はアルミ素材の意図が分からない。もしシールドするならばトランスは漏れ磁束の磁気シールドになり、素材は透磁率の高い鉄板等になる。アルミは弱磁性体になり磁気シールド効果はない。逆に電気を良く通すから電磁波防御には向いている。ただトランスの電磁シールドは考えられないので単純に深絞りの素材として使用したフシがある。こっちは切断が楽でアルミで良かったけど。

12202アルミケースを撤去すると樹脂モールドされたトロイダルトランスの本体が現れる。巻き線は完全に樹脂で覆われており、トランスエレメントをここから掘り出す。この手法については、絶対誰も思いつかないしやろうと思わない。自分でトランスを製作して振動力学を考えないと思いつかない。

12203ここからがカッラーラの石切り場で巨大な大理石を前にミケランジェロが「この石の中に彫るべきものの姿が見える」と言った心境にも等しい。いやもっと厳しいかも知れない。Φ0.5mmのポリウレタン線が表面をのたくり、ノミが入ればひとたまりもなく切断してしまう。一応樹脂片飛散防止でバリアを用意したが...

12204ほれこの通り、樹脂の中に線が!ノミは力を込めて打たないと樹脂は飛び散らない。打ちすぎは断線になるから、力行と制動が同時に行われ人間サーボ機構となる。毎度ながら悲惨は研究室中にバリアを飛び越え樹脂片が飛び散り、掃除のしようもない。これだけの繊細なノミ打ちができるならば、彫刻家になれるかも知れない。しかしです、たまにハンマーがノミを外れて指に当り痛さに参り、彫刻家はやりたくない。

12201_20191216171701流石にこのΦ0.5mmの細線の多さに参り、タムラのプレートを見て必要巻き線を調べた。左の赤丸印はac100vの巻き線で1次側、これがトロイダルの一番内側に巻かれて絶縁処理してあるから表面には絶対に出ない。右の55vx2が必要な巻き線でΦ2.00mmで巻いてある。ここまでが必要でその他は巻きなおし対象になる。よってノミが入って仮に断線しても全く問題ないと判明した。参考までに、55vx2の巻き線は55vの巻き線が全部で4巻きあり、これを全て直列接続に変更して220vを作り出している。

12205な~んだ昔から気が付けば良かった。ひたすら無心にノミを打ち続け丸1日、ようやく外周の樹脂はほぼ撤去出来た。これだけでも水晶粒防振構造化は出来るが、中心の樹脂を抜かない限り追加の巻き線は出来ない。ここは最後の難関になるが、昔中心へドリルで貫通穴を開けたことを思い出し今回はコンクリートキリで貫通させた。

12207更にです、中央に穴が開いたことで樹脂に逃げ場が生じ、片側から中央樹脂部を叩くと反対側に抜け出した。これが滅法気持ちは良いが、このトランスではΦ0.5mmのポリウレタン線が数多く中央樹脂に埋まっており、ズタズタに切れたがこれは固体差になる。これでミケランジェロ気分の作業は完了した。

12208あんぷおやじ流儀のトロイダルトランスとタムラのpr7808s改が並んだ。あんぷおやじ流儀のofc純銅トロイダルトランスは最強だが、pr7808s改は水晶粒防振すれば市販のどのトランスより強力になる。磁気抵抗はRm=L/μxsとなる。Lは長さ、μは透磁率、sは面積、とゆうことでタムラの円筒トロイダルトランスは出来ているが、如何せんLが短すぎる。気持ちは分かるが、Lを長くしてμを大きくすれば等価となり、1次と2次の絶縁紙が厚く出来、ストレーキャップが小さく出来る。だが優良メーカは決して冒険をしない。あんぷおやじ流儀はトランスでしくじっても、シロウトだからしょうがないと開き直れるが、メーカはそうはいかない。冒険しなくなったオーディオは音がつまらなくなり、シュミレーションが発達した音は事務的になった。

12209このトランスはkuraiman社長氏のフォノイコ用の電源トランスになる。先日のamp研究会、kuraiman社長氏に追加巻き線の為の仕上げ作業をやってもらった。自慢げに名工ミルトさんに見せると「あ~なるほど、仕上げで汚いテーピングは全部取ってしまおう!」その一言に、常に最善を尽くそうの精神が何時の間にか希薄になり、タムラのトロイダルだからまあいいか!はいかん。kuraiman社長氏をサポートしながら汚らしいフィルムを全部撤去、ついでに6.3vと70vx2の巻き線も必要ないので全部巻き解いた。お~なんと美しい、これにヒータ巻き線の15vx2を追加すればよい。ここまでくればタムラトランスではなくてあんぷおやじ流儀のトランスになり、お荷物だったトロイダルが急にお宝に見えはじめた。次回のamp研究会ではt-mon君のタムラトロイダルも同様に美しくしよう。

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2019年12月16日 (月)

音色力学 ofc純銅電解コンデンサ再生 了

121694「戦車も作れば運河も作れます、そしてたまには絵も描きます!」メディチ家に見捨てられてフィレンツェからミラノへ都落ちしたダ・ヴィンチは、ミラノ公爵のフランチェスコ・スフォルツァへ売り込みの手紙を送った。ミラノのスフォルツァ城観光は美術館などの見学はなく、ただ外観のみの観光となった。心にもないことまで言ったダ・ヴィンチの心中察して余りあるスフォルツァ城(Castello Sforzesco)を後にして、次はいよいよ最後の晩餐の鑑賞に向かうのでありました。12161しかしですよ、一見絵画には無関係と思える戦車や機関銃や迫撃砲や鳥もどきの飛行具は、全て最後の晩餐やモナ・リザへと結びつくと決めて納得した。これだけの天才に心にもないことを言わせてしまう、イタリアルネッサンスとは凄い時代で、2度とこのような文化大革命は起きないように思う。現代発明家の皆さんはダ・ヴィンチの膨大な手稿を読み解けば、大いなるヒントに巡り合うと思いますが、如何でしょうか?

12163イタリアルネッサンスに負けないように、音の沸き出る電源の研究を努々怠るなかれなのだ。先ずは日立の電解コンデンサ2700μf450vを用意する。過去にはこのまんま水晶粒に埋め込んで、それなりの防振効果による音のカイゼンに感心して聴いていた。この電解コンデンサとて25年は前のものだが、全く問題なく動作する。

12164それをダ・ヴィンチが人体解剖したのに似せて電解コンデンサの解剖をやる。カッターナイフでアルミケースに切断用のケガキ線を入れる。それに沿ってニッパで力任せに解剖する。だいぶ荒療治だが今の所この方法がベストで、コンデンサエレメントを痛めず摘出できる。黒いコンデンサエレメント固定用のパラフィン?は軟体動物で共振周波数がオーディオ帯域にあり、これが音を濁らせている。

12165フィリップスのようにアルミケースに凸凹を付けてコンデンサエレメントを固定する方式は、パラフィンなどの副資材を使わない原価低減から編出された手法だが、共振点の位置が高い周波数へ移動しているため音の濁りは少なく、フィリップスの電解コンデンサの音の良い所以だ。さて、その面倒な+電極アルミ板と電解紙をコンデンサエレメントを巻き解きながら巻きつける、とゆう離れ業をやる。今までは一度巻き解き-電極と余分な電解紙を撤去して広げ、それを巻きつけていた。これだとシワシワになり易く位置ズレも起き易い。

12166実はこの離れ業がofc純銅電解コンデンサの仕上がりの綺麗さと、各部材の密着度の向上により静電容量のアップと安定性に大いに貢献している。電解液が手に付くとベタベタ気持ちは悪く、傷でもあればヒリヒリ痛くなってたまらん。中央に1周養生テープを巻いたが、これも各部材の密着度向上に貢献している。

12167ベタベタヒリヒリは嫌だから早い所ミイラ巻きして、アルカリ性電解液と縁を切ろう。ここまでの一連の作業を短時間でやらねばならなくて、気が抜けない。hiokiのlcrメータで静電容量を測定すると68μfと出て、製作日と容量を記録しておく。

12168この容量は使用した+極の長さがおおよそ1/3だから2700μf/3=900μfと出る。グルグルと多重巻きは両面でコンデンサ機能となり、それを加味すると約450μfとなるが7倍も違う。これが密巻きと粗巻きの違いに、-極のofc純銅板のヘアライン加工の限界でエッチング加工より大幅減となる。続いて通電テストとなり主には漏れ電流の測定と、自己回復機能の確認となる。

121692これが漏れ電流の測定データとなり、黒と緑の2値が一致すれば漏れ電流はゼロになる。一致していないのはオシロの測定誤差+現実の漏れ電流になる。自己回復機能は耐圧不足な部分があると、バチッと短絡して+電極が焼き切れて絶縁層を生成する。出来の悪いofc純銅電解コンデンサの場合、年中バチッ々と音が出て精神衛生上よろしくない。

12169次にΦ400mm紙管へofc純銅電解コンデンサを位置均等に入れる。真ん中の蓋付き紙管は水晶粒の充填量が多くなり過ぎ防止のダミーになる。最初に底に少し水晶粒を充填しておき、コンデンサはその上に置くようにする。養生テープは接着力が弱く剥がれ易いが、水晶粒で加圧されて圧縮状態となり都合が良い。

121691ここからが最後のハイライトで、細目の水晶粒をどんどん充填していく。amp研究会の当日、超耳t-mon君は来るなり「音が尖がっている!」と素早く音の変化を捉えた。そりゃあそうでしょうよ、テンポラリーのトランスだけcx350パワーアンプのofc純銅電解コンデンサは耐圧350vを承知して使っていたら破壊してしまい、しばらくフィリップスで代用していた。当の本人が一番承知していて、しばらくは積極的に聴く気はしなかった。
121693 流石にバケ学の電解コンデンサまでは製造出来ないし、アマチアにここまでがんばらせるなよ!と言いたい。どうか大手コンデンサメーカは±電極にofc純銅を使った、オーディオ専用の電解コンデンサを作ってもらいたい。オーディオに音革命は起きること間違いなし。ここをofc純銅ペーパーオイルコンにしたら?とゆうアイディアの御仁もおられるでしょうが、大容量を必要とし天文学的金額になるため現実には無理です。小容量で実験をしたが「電源は蜜結合で無限なレギュレーションを必要とする!」条件があり、透明度は上がるが音エネルギーがまるで出ないのだ。更に今の所電解液のレギュレーションが最強で、オイル含浸ペーパーコンデンサはその点でも落ちる。参考までに、Duelund Capacitor 2.2uF 630Vdc CAST-PIO-Cu USD $526.79ならば30個必要で、金額は180万円となりハイエンドアンプが買える。nedo辺りでやらんかね~...

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2019年12月14日 (土)

音色力学 ofc純銅電解コンデンサ再生1

12140画像:住職より借用
ハンダ付けは一筆書きのように素早く達筆を常として、半田面は滑らかで光り輝く...これがあんぷおやじ流儀になる。器用なamp研究員達は直ぐにマスターしたが、少々器用でないパーカショニストのnakaさんやt-mon君は一朝一夕には成らずでありました。それでも良い音のために努力を重ねると、あんぷおやじ流儀ではないにしても1つのハンダ付けスタイルが出来上がる。パーカショニストのnakaさんのハンダ付けは少し光り始めて、もう少し。t-mon君のハンダ付けは独特のスタイルで、ネバネバと時間を掛けてハンダ付けしている。けっして光沢はないがしっかりと付いており動作に間違いない。目標に対しどんなアプローチも良い訳で「これじゃあなければいけない!」等と決め付けない方が、オーディオも人生も面白くなる。

12141xamp工房メインシステムの解体で、ofc純銅電解コンデンサのΦ350mmが1個出てきた。カウンターポイントsa3.1用で1年チョット前に作ったものだが、容量を測定すると1μfにも満たなくて製作時の数十分の1になってしまった。まあ、シール技術がトロイものだから電解液が蒸発して容量減になるが、同時にマイナス極のofc純銅板も酸化(画像のように汚らしく酸化が進む)するので、再生した方がよろしい。この煩わしさから自分でメンテ出来ない方にはお勧め出来ない。

12142先ずは+極のアルミ板と電解紙を剥ぎ取り捨ててしまう。再生すべきofc純銅板を剥がして表面研磨を行う。この作業から手の油は厳禁で軍手をしての作業とする。

1214340番位の目の粗いサンドペーパーを使い表面研磨と同時にヘアラインを縦横に生成して、-極の表面積を稼ぐ。ツルピカの鏡面仕上げでは表面積が増えない為、静電容量の増加は見込めない。ほーれ、美しくなったでしょ!

12144出来上がった-極のofc純銅板を本体の紙管Φ350mmへ巻きつける。この時はギリギリと紙管へ力一杯巻きつけて弛みを出さない。ofc純銅板の端面はネジ止め若しくはテーピングでがっちり固定する。

12145巻きつけが終わったらテーピング処理に移る。紙管エッジのテーピングは、絶縁と電解液蒸発を防ぐ意味で重要になる。これにて下準備は完了で、次にハイライトの+極アルミ板と電解紙の巻きつけになるが、これが相当に難しい。
ルテニウム振動式整流器の開発のお陰で、電源のコンデンサやチョークコイルの挙動が良く分かるようになった。簡単でやたら難しいのがオーディオ用の電源だが、今更大学の研究室でも時代遅れの研究テーマには取り組まない。そうやって長い間放置されてしまっているし、この先も研究者の登場は望めない。日立の電解が良いの、ニチコンの電解が良いの、フィリップスの電解はなお良いの、など音の良し悪しの理由が良く分からない御仁はさっさとofc純銅電解コンデンサを作ろう。激変は駄耳問答無用とはっきり分かる。

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2019年12月12日 (木)

無帰還力学 3相誘導電動機でダイレクト駆動ターンテーブルを作る14

12121コルトレーンを助けたセロニアス・モンクは、コルトレーンファミリーとして聴くことにしている。とゆうことでBLP 1510 Thelonious Monk - Genius Of Modern Music, Volume One とBLP 1511 Volume Two WOR Studios, NYC, October 15, 1947 の2枚はレキシントン盤のオリジナルを持っている。worスタジオの録音でヴァン・ゲルダーの録音でないところに、時代の変遷を感ずる。そこからいきなりのコロンビアの5枚組はまずかろうと、予てから狙っていたリバーサイドのコンプリートboxを手に入れた。これで穴の開いたモンクの黄金期が手に入った。

12128 disc1の8曲目キャラバンにぶっ飛び、慌てて名工ミルトさんへtel「帰りに寄っとくれ、凄いcdだ!」...「子供の頃アメリカにはこんな凄い音楽があったのだ~!」感慨深げにミルトさんがつぶやく。凄いはずだ、disc1と2はヴァン・ゲルダーハッケンサックの録音なのだ。その他の殆どはnycのリーブス・スタジオ録音で、コンプリートだけあって猫の目がクルクル回るように良い録音、悪い録音と続き、酷いと思ったらサンフランシスコのブラック・ホークのライブだったりして。日本盤jvcは音に定評があり、しかも1988年は20bitk2の前時代で、シリアルnoは000052ときた。たんとはいらね~主義もいよいよコンプリートか?

12120奇想天外な2.2kw3相誘導電動機ダイクト駆動ターンテーブルの開発は、ミルトさんが黙々と進めてくれている。こっちは相当にヤバく、次々と新発明が閃くものだからダイレクト駆動ターンテーブルを作るの巻きは、ミルトさんに預けっぱなし。

12125機械加工も相当に増えて、スラスト軸受けはΦ20mmくらいのaaa級水晶球とし、上下の軸受けはメタルブッシュとしてある。これらをたいした機械も無しにミルトさんはやってのけて、「機構の改造は終わって通電しているが動かない」と連絡が来た。

12122そこで重い腰を上げて出向いた。手で2.2kw3相誘導電動機を回すと粘った負荷抵抗でブレーキ感が実によろしく、ベアリンが無いから滑らかに回り、よくぞここまでやったものだと感心しきり。無帰還すべりsの制御ではこの粘性負荷がポイントになる。

121233相サイン波発生装置から出たサイン波はアムクロンce2000txでアンプされて3相モータへ供給するが、過電流遮断を起こしている。そりゃあそうでしょうよ、1,000w(2Ω)のアンプで2,200wを回すのだから無理。そこでインダクタンスを上げるべくチョークコイルをにわかに巻いてもらった。

12124これで過電流は防げたが未だ回らない。そこでモータ端子の位相を見ると、120度位相が崩れてしまい単相運転になってしまった。日立時代の電力業務は面白くなく、怠けたツケが回ってきた。上司のベクトル演算を良く見ていれば良かったのだが。3相誘導電動機用の3相チョークコイルは1個のトロイダルコアに3コイル巻かないと、3相チョークコイルの体をなさないのだ。ここで時間切れで後日にとした。久しぶりにミルトサウンドを聴く。「抜けが悪い!」「...」「半球型水晶粒防振スタビライザは?」「これです」「おー、来ました来ました、若干重心は高いのでマルチのドライバレベルを少し下げて...」
jblの375然とした音から288-16gにも似た艶やかな音色は、ここだけにしかない唯一無二の音に昇華し、良くぞここまで来たものだと胸が熱くなり、ミルト邸を後にした。

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2019年12月10日 (火)

音色力学 トランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作2

12101夕べに絶望し朝日に蘇る!人生常に苦難の連続で、朝にやる気とささやかな勇気を授けてくれたのはソニー・クラークトリオのSoftly, as in a Morning Sunrise(朝日のようにさわやかに)でした。ロボット会社を辞してからはプータロー状態でこの苦難が減ってしまい、ソニー・クラークトリオは全く聴かなくなった。果たしてこれは良いことなのか?悪いことなのか?ただ懐かしさで、たんとはいらね~主義は又してもcdを手配してしまった。rvgのヴァン・ゲルダーリマスターの言葉にやられてだが。BLP 1579 Sonny Clark Trio 1958、Sonny Clark, piano; Paul Chambers, bass、 Philly Joe Jones, drums Van Gelder Studio, Hackensack, NJ, October 13, 1957(Softly As In A Morning Sunrise)録音1957年、リリース1958年はampex350ステレオの時代で、ハッケンサックの録音は音が良い。オリジナルでmono盤rvg刻印付き深溝アドレス47 WEST 63rd NYCは数万円と高価で、レコードには手は出せない。クール・ストラッティンと合わせて超人気盤です。この時代片面だけ深溝とか、片面だけアドレス47 WEST 63rd NYCとか、ブルーノートの管理のいい加減さから純粋にオリジナル盤でないものもあり、オリジナル盤蒐集には注意がいる。

12102音色力学のトランスだけのカニンガムcx350古典管パワーアンプ製作では、先ずofc純銅水晶粒防振トロイダル電源トランスの製作から入る。テンポラリーのcx350パワーアンプで使用していたトロイダルトランスを解体して巻き解く。

121032次側巻き線を全部巻き取り1次側巻き線100vのみとする。初期の傑作平面対向巻きの名残で半分しか巻いていない。1次側に電流検出抵抗の10Ωを付ける。

12104スライダックで正確にac100vrmsとして、この時の10Ωの電圧降下から電流を算出する。454mv/10Ω=45.4ma、100v/0.0454=2.2kΩ、l=2200/6.28x60=5.8hと出る。このやり方にk工業k氏から異議申し立てがあり、当方もベクトル計算をすっかり忘れてた。トロダルトランスの場合zが1kΩと大きく、検出抵抗が10Ωと小さいため殆どベクトルは90度位置にありこの計算で成り立つが、インダクタンスが小さい場合はしっかりベクトル計算をしなくてはならない。

12105励磁電流の良し悪しは後程として、220tくらいの少な目にしておかないと+b電圧350vの巻き線が増えてしまい、たまらん。平面対向巻きはトランス結合係数上不利なので、最近は均等巻き線に変更している。220tを均等巻きにするのだが、これが間延び巻き線になるから案外難しい。

12106均等巻きが終わったところで電流を測定する。46.3maと出て、概ね平面対向巻きに近似で良好と判断した。電流波形は不細工と言われてしまうが、これで美しい波形なのです。タムラのトロイダルも似たような電流波形、たいていは電圧波形しか見ていないから判断はつかない。インダクタンスが少ないと磁気飽和に近づきピークの出た電流波形の場合はアウトです。

12107ここで1次側励磁電流の良し悪しの判断をする為に、金田式タムラのトロイダルトランスpr7909sの励磁電流を測定する。44.6ma、5.9hと出て偶然だが一致した。一流メーカのトランス並みにしておけば後ろ指指されない。従来は10ma程度と極度に励磁電流を減らしていたが、これはやり過ぎの感があり世間並みにしよう。

12108次はひたすら350v巻き線をやる。220tで100vは350v770tとなり、まあ多い方である。カルダスチョークインプット式電源は実績で350vx1.2=420vとなる。ここでもしルテニウム振動式整流器が完成したとすればチョークは撤去されるので+b電圧は√2となるから300v660tの巻き線を途中でタップとして出しておく。

12109テスト通電する。なんてこった!炙られた臭いがしてこりゃあ大事件だ。これで、ささやかな苦難に落ち込んでいる我が姿に昔を思い起こせば、今は何でもない...か。ofc純銅巻き線はトリテックのネットワークコイルを一部に使ってあり、樹脂で固められていた後遺症でofc線が汚らしい。それを巻き直す時、ウエスでゴシゴシ過熱させて表面樹脂を剥離した際に、ポリウレタンの絶縁皮膜までダメージを与えてしまったようだ。高電圧印加で隣同士が短絡状態になり、局部短絡電流が発生し過熱した。全く余分なコトをしてしまった。全部巻き解いて間隔を広げながら巻き直すしかない。cx350古典管パワーアンプのトロイダルトランスはマルチシステムの為4x4=16個作らなくてはならなず、その1個が今始まったばかり。問題は腕と指で、やたら関節が痛くて、ウッ!コンドロイチンが...

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2019年12月 8日 (日)

デジタル力学 20,000wデジタルパワーアンプの開発1

12080たんとはいらね~主義だが、縁ある方のcdなりレコードは恩義で手に入れることにしている。とゆう訳でジャケットの秀逸なベルリオーズ幻想交響曲作品14、ロイヤル・コンセルトヘボウを振ったマリス・ヤンソンスさんのcdを入手して、追悼を兼ねて終日聴いた。jazzでコルトレーンで小編成が専門だが、クラシックの楽器が多く集まった時の音の重なりユニゾンは、印象派の色の重なりにも似て実に美しい。特にコントラバスが加わった重厚さと美しさはクラシックも良いものだな~と参ってしまう。

12081デジタルは嫌いだ!古典管が好きだ!な~んて言って居られないのがロボット屋の宿命で、15年以上も前に回したプリウスモータ10,000w(10kw)の上を行くデジタルアンプを開発しなくてはならない。最近はデジタルアンプばやりで、デジタルモノアンプ(WONDOM 1 X 2500W Class D Audio Amplifier Board - IRS2092 For Medical equipment and Driving Coil)2500w相当のアンプ開発の話も来ている。ただこのwondom、$199はamp工房に馴染まない。600v強の電源電圧で30aを流したいとすれば力率1で600x30=18,000wとなるから、20,000kw以上のアンプとなる。盟友m氏の依頼だから何を置いても開発しなくてはならない。まあwondomの2,500wなんかにゃあ負けちゃあいられない。

12082残念なのが15年以上も前に開発した15,000wのデジタルサーボアンプは、置きのスペースから大いに邪魔になり解体してしまった。残念でないのはデジタルアンプの生基板(マウントなし)が2枚も出てきたことで、これは試作に大いに役立つ。次々と部品が集まりアッパー&ロアアーム用電源、xyキャパシタ、nanaエレの電流センサー、150a600vのipmなど等。

12083特にipmは何個か見つかり良くぞ残っていたものだ。ipmが得意な企業に画像の富士電機と三菱があり、他に東芝もある。画像右の富士電機7mbp150ra060は多く使用したもので一番安心感がある。
DC bus voltage450v
DC bus voltage (surge)500v
Collector-Emitter voltage600v
INV Collector current DC150a
12086ざっとこんなスペックにスイッッチング特性が加わる。
Switching time (IGBT)ton IC=150A, VDC=300V 0.3μsec、toff3.6μsec
オンで0.3μsec遅れ、オフは最大3.6μsec遅れてオンオフの時間の違いがアッパーアームとロアアームのデッドタイムの必要性となる訳。またリコメンドスイッチングは20khzとなっているのも、ここの制限による。

12084電源電圧がが問題で、負荷インダクが数10mhとなり周波数が上がれば600v位の駆動電圧が必要で、在庫の7mbp150ra060では無理。そこで1,200v級のipmを手配した。同じ富士電機の7mbp75ra120は1,200vの75aとゆうスペックで余裕が十分にある。ipmはタフに出来ており普通の設計(メーカの指示通り)と普通の使い方(仕様以内)をしていれば、まず破壊はない。それの主たる技術がマルチエミッタの電流検出機構で、過電流を検出したらベース遮断してアラーム信号を上げる。これをトランジスタの破壊に至る以前にやってしまうから壊れない。上記デッドタイムは波形歪みに現れ、極力短くしなければならない。もし20kwのオーディオアンプとするならば、20khzのサンプリングでは10khz以下のf特になり、歪み率は1μsec/50μsecで4%位は確実に出る。その昔、ipmを使い始めた時デッドタイムを250nsecにしたことがあった。時々エラーが出て止まったが500nsecでは問題なく動いた。けどフィールドに出すものはメーカの指示通りにしなくてはならない。もし500nsecでいけるとなれば0.5/50は1%となって、案外いけるかも。

12087x余談だが、デジタルモノアンプ(WONDOM 1 X 2500W Class D Audio Amplifier Board - IRS2092 For Medical equipment and Driving Coil)のアンプ$199は凄い!とエラく感心していたが心臓部はInternational Rectifierのirs2092で、なんだいただのアッセンブリ屋か~。赤がブートコンデンサでアッパーアームの電源を作り、ir社の得意な技術。だめです±電源なんて、デジタルならば+電源だけにしよう。めちゃくちゃ安いコストの原因が分かり、長年International Rectifier社を使い続けてきたロボット屋は感動から幻滅に変わるのでありました。

120891 WONDOM 1 X 2500W Class D Audio Amplifier Board - IRS2092に使われているAdvanced Process Technologyのfet、irfb4227はVDS max 200 V、
IRP max 130 Aとパワフルで、しかもオンオフ時間が30nsec前後ととんでもなく早い。まあ、電圧が低いからこれだけの性能が出せる。それにしてもデジタルアンプになってからはオーディオ屋とロボット屋は最接近中で、オーディオ屋がロボット屋へにじり寄ってきた。sw周波数800khz(サンプリング1.25μsec)、デッドタイム25~105nsec、irs2092とは一体何者ぞ!

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2019年12月 6日 (金)

磁気増幅器と天才回路設計者

12061xどれに使われいたかはまったく思い出せないが、1967年当時磁気増幅器(magnetic amplifier)とゆうのがあった。たしかマグ・アンプのロジックボードも存在していたような?
出典:wikipedia
「電気信号を増幅するための電磁気を応用した装置のひとつである。略して「マグ・アンプ(mag amp)」とも呼ばれる。磁気増幅器は20世紀の初めに発明され、堅牢さや大容量の電流が要求される用途で、真空管増幅器の代りに使用された。第二次世界大戦時、ドイツはこのタイプの増幅器を完成させ、V2ロケットなどに使用した。半導体とは異なり、放射線による誤動作が無いので、現在では、安全上重大で高い信頼性が必要なものや、極端に要求の厳しい用途にわずかに使用されるのみで、大部分がトランジスタを使用した増幅器に置き換えられている」


12063_20191205061901 大正時代のルテニウム振動式整流器まで遡っているので、ふと昔を思い出し難物磁気増幅器の可能性について考えてみた。日立の電気係当時、工場の設備は大企業だけあって最先端で3,000vをいきなり直流に変換する巨大なタコの水銀整流管と高周波発生装置、何万アンペアで溶接するプロジェクションウエルダー、サーボモータと真空管でバランスさせた測定器etc、それらが壊れると呼び出しを食らうのが、1級下で日立技術養成校に通うオーディオマニアの難解回路設計者とあんぷおやじでした。1級下に負けてたまるか!と切磋琢磨したお陰で回路設計技術は飛躍的に向上したが、その1級下に最後まで勝てなかった。ところがです、その難解回路設計者の回路を持ってしても良い音に非ずで、それに気が付いてから難解回路は元々好きではないから放棄した。その難解回路設計者は全て独学で、情報と言ったら無線と実験、電波科学、ラジオ技術、トランジスタ技術、これら専門誌を購読していた。まあ、ある種天才なのでしょうし高学歴ならばドクターに...優秀な人材が多く居た日立は凄かった。そこから転げ落ちるようにして出来たのが、清水(市)のロボット会社とも言える。

12062xさて優秀な技術者が揃った電気係へ磁気増幅器を持ち込まれると、ああだこうだと議論して更に難解回路設計者もウ~ンと唸り、一様に難しいと結論付けていたことが懐かしい。Western Electric WE-7Aのトランスだけアンプの凄さに触発されてトランスだけ古典管cx350アンプを開発中だが、その音は最強でソロモンクのスタインウエイがはじけてm+aさんが「ここだよ、こうゆう風にピアノは鳴らないよ!」とエラく感心していた。ならば柳の下に2匹目のドジョウで「磁気増幅器や!」と考えてみた。これならばofc純銅コイルだけで作れるから、音色力学は究極になるかも知れない。

12064xxとなれば磁気増幅器の勉強をしなくてはならない。難解回路設計者転じて天才回路設計者の存在に触発されて以来独学を常としているから、1967年から52年経って、当時の難解は今の簡単になるだろうか?とりあえず画像の古本を手配した。1950年代から1960年代のはじめに書かれた本がほとんどだから、特殊古本はやたら高額で参ってしまう。今分かっていることはザックリと歪がやたら大きいことと効率の悪いこと。名工ミルトさんと「もうこの先は無いよ!」と密談を交わした矢先に、先のまた先が出てしまい可笑しいが、それが戦前の技術とゆうのも可笑しい。先日も葛飾北斎の冨嶽三十六景「神奈川沖浪裏」のダイナミックを観ていたら、これを超えるものはねえや!と思いスマホなんかで時代は進化したなどと思わない方がよろしい。超便利と進化とは根本的に違う。超便利へのアンチテーゼで超不便な磁気増幅器ができたら面白い。

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2019年12月 4日 (水)

素材力学 ルテニウム振動式整流器5

120411957年録音のブルーノート唯一のこのレコードは名盤中の名盤で、生涯を懸けて演奏しなくてはならない。クラシックならばマーラーやストラヴィンスキーを現代のマリス・ヤンソンスさんが指揮をとり名演を繰り広げるように、ブルート・レインはjazzのクラシックになり、現代のjazzオーディエンスは新しい解釈で演奏し曲の凄さを発見しよう。このブルー・トレインでは、近所に住んでおり身内のように年中コルトレーン宅へ吹きに入り浸っていた、鬼才カーティス・フラーにも声が掛かる。アルトキーで描かれたブルート・レインはトロンボーンキーでは難儀するようで、カーティス・フラーは大変だったと回顧している。鬼才の大変さは、それだけ名曲とゆうことになる。抜群の推進力のフィリー・ジョー・ジョーンズ(マイルスは音がでか過ぎるとジミー・コブに替えてしまった)と仲良しポール・チェンバース、若干19歳のリー・モ-ガンにケニー・ドリューと凄いメンバーが揃い、ハッケンサックのヴァン・ゲルダー両親宅の録音は奇跡を呼んだ。冒頭12小節のブルースコードにおける3管(サックス、トロンボーン、トランペット)のユニゾンは、美しくも深く裏へ々と響く(裏がjazz)音の塊に目を瞠る。ofc純銅多用で出来た音でcdで、いやcdだからこそをレコードでは潰れてしまう繊細な、しかし無限なニュアンスが出る。とゆう訳で最終章は意地でも銅化なのであります。

12042x妖しい電源トランスが中心で作られたルテニウム振動式整流器の実験風景です。何が妖しいって、サウンドラボa1用だから水晶粒防振構造化の為にバラしたら、銅線には緑青がわき絶縁紙はマイカで、1967年日立入社当時もトランスをバラしたが絶縁紙でマイカにはお目に掛かっていない。きっと戦前の大正時代のトランスに違いない。オークションの出品者からは「積年の在庫をありがとうございました!」との言葉の意味が良く分かった。サウンドラボa1で1万v発生では1,400vまで出すが、へこたれるかも知れないから絶縁油を注入しよう。とゆう訳で恐る恐る始めたテストで、「パン!」と音がして煙が立ち上がった時はトランス万事休すかと思った。それはダイオードの破壊で救われたが、安物買いは苦労する。

12043こちらがその回路図。lm339のコンパレータ入力は15vを目安としているため1/20している。r6の1kΩはしくじった場合の保護抵抗で最終的には撤去する。電源突入回路は省略。

12044先ずはcr1とcr2が重なってオンしないことの確認をする。デッドタイムは60μsec程取れているから全く短絡の危険は無い。8.33msecの内の60μsecは問題になる大きさではない。参考までに、プリウスモータ10kwを回した時のアッパーアームとロアアームのデッドタイムは2μsecも必要としていた。20khz50μsecの中での2μsecは大きい。

12045続いて全体動作に移る。入力電圧を序々に上げながら各部の動作波形を観察する。全て波形は正常でしごく順調です。ここでは整流波形を未だ見ていない。


12046xお~、なってこった!ac280vくらいから更に上昇させていったら、負方向へ電圧が滲み出した。水色はcr2の整流波形で正常、赤はcr1で時々異常、リレーに個体差がある。シマッタ!耐圧不足だ、Cynergy3リードリレーは開閉電圧がac140vしかなくて、自分の発生する磁界で勝手にオンしてしまった。31df6の破壊と同じで、センタータップ整流では2倍のピーク電圧+αの耐電圧を考えなくてはならない。まあ当たり前の話だが、こうゆう奇怪な現象も周知しておく必要があり有効な実験と言える。勿論耐電圧を上げれば良いのだが、リードリレーの応答速度は遅くなるのが常で、思案しよう。

12048そうか、ロボットベンチャー起業時1976年を思い出そう。先代と開発した超音波加湿器にはリードスイッチが使われており、随分研究したものだ。当時はリードスイッチとマグネットを組み合わせていたが、今回はリードリレーで似たようなもの。しかし何でもやっておくものだね。頼まれれば嫌と言えない性格で「ロボット屋が何で加湿器...?」と、少々抵抗はあったが。

12049rsにパワフルなリードスイッチがある。ac1,500vで3aの開閉能力は素晴らしく、接点のロジュウムはカルダスrcaジャックのメッキに使われ、音は確認済み。但し問題は動作時間で3.5msec without bounceとあるから遅い!エラく遅い。リードスイッチはリードの強磁性体(音が悪そ)に磁力を接近させると引っ張られて接点が閉じ、磁力を開放するとリードのスプリングバックで接点が開放される。最近はトランス屋でコイルを巻くことは抵抗なく、駆動コイルを作り±電源でコイルを駆動すれば+通電でオン、-通電でオフ...もしかしたら高速になるのかも知れない。これでいければリードスイッチは消耗品でどんどん交換すれば良いし、これならばチョークインプット電源の開閉が出来て俄然応用範囲は広がり、毎度ながら転んでもタダでは起きない。漏れが発覚して名工ミルトさんに密談に来てもらった。「とゆう訳で、リードスイッチを使って整流器専用の高速リレーの開発をしよう」「了解した」「当面は出来ないので、これでトランスだけパワーアンプの製作に入ります」「了解した」。新たに高速リードリレーの開発も生まれてしまい、当面ルテニウム振動式整流器の開発は中断とします。

120491マリス・ヤンソンスさんが76歳で亡くなった。jazz喫茶amp工房開店当初から亡くなるまでお店に通い続けたクラシック音楽界の重鎮o田さんに誘われて、バイエルン放送響を振ったマリス・ヤンソンスさんをサントリーホル前列2席目は汗が飛んでくるくらいの席で、ストラヴィンスキーの火の鳥を聴いた。サントリーホールの広大な空間を、ヴァイオリンのユニゾンで空気を歪ませてしまう稀有な体感をした。ショルティに続くファンである偉大な指揮者の早すぎる死は残念です。

 

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2019年12月 2日 (月)

素材力学 ルテニウム振動式整流器4

12021 冒頭の3管のユニゾンに名工ミルトさんと顔を見合わせ美しさにため息をつき、「この1曲に生涯捧げても価値がある!」「然り々」「たんとはいらねえ~、それに気付くのに50年も掛かった」「然り々」ブルートレインを持ってそう決めていたが...amp研究会の冒頭、「マイルスバンドを首になったコルトレーンがボクサーマイルスにボディブロウを食らっているのを見たモンクは(そんなにまでしてマイルスに居るこたあない、俺のバンドに来てみないか?)かくしてコルトレーンはセロニアス・モンクバンドに入り、不協和音的やいっぺんに3音同時に出すマルチリードを教わった」と講釈を垂れ、モンクはコルトレーンの恩人だから大事にしているとな。するとパーカショニストのnakaさんが「セロニアス・モンクは分からないし嫌いだ~!」「い~や、そんなことはない」そこでバーゲンで買った(5枚組で2,000円台)からソロモンクをかけた。たまげたのはあんぷおやじの方で「凄い、これぞモンク宇宙だ、50年掛かってエラいことになった!」そりゃあそうでしょうよ、ピアノはビル・エヴァンスとモンクでスタートしたが、ソニーのsx68サウンドは最悪(当時はオリジナル盤の概念が無かった)で、聴いちゃあいられないとレコードを断念して久しい。それがこの安物cdからスタインウエイの高度な響きが再現できたものだから、人生何が起きるか分からない。nakaさんも住職もその場でモンクのcdを手配する始末。住職に「たんとはいらね~、と言った口も渇かぬ内にたんとの話で、50年経っても悟りの境地にはならんのね~」「然り々」

12022xコンデンサインプット電源の電流波形は本当にそうなのか検証をしてみよう、それにより新たな発見があるかも知れない。コンデンサインプット電源なんか簡単だから真面目に考えたことは無かったが、実は深~い問題は潜んでいると薄々気付いていた。教科書通りの波形になるだろうか?などと考えながら、再びコンデンサインプット型電源の入力電流を見ていたら電源未結合の状況は音にどうゆう問題があるのだろうか?がにわかにクローズアップされてきた。そうだ、昔秦野の出川邸を訪問した時電源気絶のカイゼンをされていたのを思い出した。赤丸印の電源から電流が供給されていないタイミングはofc純銅電解コンデンサから供給され、結局は科学反応の電池の音を聴いているようなものだ。だからフツーの電解コンデンサをofc純銅電解コンデンサにすれば、大幅なカイゼンがあった訳だ。この気絶期間にゼロクロスをやろうとしていた、その姿勢に問題があるのかも知れない。そうなるとトム・コランジェロがさかんにやったチョークインプット電源にすれば常に電源と結合状態になるが、ルテニウム振動式整流器の開発が難しくなる。問題点が見えてくるからこそ次なる進化がある訳で、これは益々面白くなってきたぞ。

12023先ずはLTspiceでシュミレーションをやってみる。回路図はこれ、シュミレータ電源はrmsの概念が無いためピーク電圧のac410vと設定し、負荷はcx350管に50ma流した時の相当抵抗値8kΩにした。コンデンサはofc純銅電解コンデンサより大き目、次のステップで実際に作るためパラメータは合わせた。

12024コンデンサインプットのシュミレーション結果。この画像を見て全てピンとくる御仁は即座に当社採用、いやロボット会社は辞めたから無理か。その当時、静岡新聞へ「トム・コランジェルを凌駕するアンプ設計者求む!年俸1,000万円」紙面の1/4と大きく広告したが、1件の応募も無かった。
コンデンサインプットの場合の突入電流は最初の1波以内に行われ、2サイクル目からは通常のコンデンサインプット入力電流となる。通電角がやたら小さいのはシュミレーションの使うパーツが全て理想的でそうなった、と判断した。ピンと来たとのピンは、これの一連のサイクルをマイクロプロセッサにやらせるコトなのだ。最初の電源オンは通常の銅合金接点リレーでオンさせ突入電流を負担させる。通常の入力電流になった所でルテニウム振動式整流器に切り替える。電源オフ時も通常の銅合金接点リレーでオフさせる。

12025念のためチョークインプット電源のシュミレーションもやってみた。通電角は180度に及び、正負切り替え持のdi/dtは大きいからリードリレーでは持たない。しかしこれも実機で実態はどうなのかを詳細に観察しないと、何とも言えない。シュミレーションが発達して一見便利な時代に見えるが、テストベクターを作る技術を持ち合わせていないとしくじる。結局は何時の時代も奥深い技術を要求させる。

12026とゆうことで、テストベクターを作る技術があまり無い我が方は実機へ移ることにした。サウンドラボa1用で入手した大正時代のトランス?700vx2へスライダックを付けて電圧可変とした。コンデンサはofc純銅電解コンデンサ60μfが無いものだから、350v470μfを2本直列にして700vの235μfとした。ダイオードは31df6で、その内の1個が420vくらい印加電圧でパンクした。(当たり前、センタータップのダイオードの逆耐電圧はトランス2次側交流電圧で420vx2=840v)電流センサーのプローブが最後まで問題を残す。yokogawaの701921を1/10で使うが、レシオがデカ過ぎで微小な電流検出は誤差満載になる。しゃあない、次のときは自分で差動プローブを作るしかないが400v級の場合、ダウンレシオは27位になるので、仮に10Ωの検出抵抗で100maでは1v、これの1/27は37mvでゲインを持たせるから、結局リアル波形には難しいアンプとなる。

12027少々ヤバイトランスでac410vまで昇圧してコンデンサの入力電流を調べる。yokogawaの701921がまともに動くのは1/10した場合cd300v程度で、400vまで印加すると波形が崩れて測定出来ない。そこでdc275vでデータを残した。

12028その拡大波形がこれ。サイン波はトランスで歪み、見たくないくらい汚らしい。世の中に一体正義はあるのだろうか?の疑問点と同じくらい、世の中に一体サイン波はあるのだろうか?と疑問なのだ。サイン波前後で3msecと1.8msecの気絶時間が確認され、この状況は負荷によって変動するがcx350管シングルa級動作なので問題ない。

12029位相関係は上記オシロで観測しておいて、もう1台オシロを用意し抵抗の両端の電圧をフローティングで測定した正確波形がこれ。ここでの注目は電流ゼロの期間で、ここはコンデンサの漏れ電流くらいしか流れないから間違いなくルテニウム振動式整流器が可能となる。オーディオの最大の問題点は電源で、ここが未解決で進んだから何をしても音の変わる電源に翻弄されてしまう。気付いた出川さんの解決方法も決定的ではなく、オカルトと言われてしまう始末。オカルト呼ばわりする前に、この問題に真剣に取り組んだらどうだろうか。電源密結合がオーディオ4種の神器ならばチョークインプット電源の方が正解だが、トム・コランジェロのcelloパフォーマンスにしてもviolaのブラボーにしても音色に問題を抱え完全とは言えない。この期に及んで大変な問題に気付き、時既に遅しか...出でよ、若き電源設計者!

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