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2020年4月29日 (水)

素材力学 ルテニウム振動式整流器12

205012イタリアのフィレンツェにあるウフィツィ美術館(Galleria degli Uffizi)は、写真撮影禁止です。マドリッドのプラド美術館やフィゲレスのダリ美術館やニューヨークのmomaは撮影ok、フランクフルトのシュテーデル美術館は10€くらいだったか?お代を払えば撮影ok、もっともドイツ事務所の秘書が同行してくれて交渉してもらった結果でしたが。ウフィツィ美術館はイタリアルネサンス期の絵画の宝庫で、ボッティチェッリ、ダ・ヴィンチ、ミケランジェロ、ラッファエロ、カラバッジオと凄過ぎで、お代を払ってでも撮影okにしてもらいたいものです。最初の展示室へ入る前に廊下でガイドさんから鑑賞の注意事項などの説明がありました。撮影禁止と言われてカメラはバッグにしまってありましたが、ふと見上げた天井画が余りにも見事でカメラを取り出しバチッ、バチッと撮影してましたら、即座に警備員に注意され慌てて撮影は止めました。それにしても貴重(不思議)な天井画の撮影ができて、してやったりです。

204292深夜重い腰を上げて水晶粒を一気に抜き去ります。テクトロのtds784dのこれまた重たい4chオシロスコープを、トランスだけcx350管パワーアンプまで運びます。この時は腰にきませんが、後日突然腰にグキッときてエライことになります。2019年12月末に測定したデータに物足りなさを感じて、今回は気合を入れての測定です。

204293先ずはac入力電圧です。ピーク値とrms値が一致しません。サイン波が歪んでいるから仕方ありませんので、一応ac300vrmsとしておきます。前回の電圧測定では315vrmsでしたが一度cx350をぶっ飛ばし、怖くなって電圧は低めにトランスを巻き直してあります。

204294次にdc電圧全てを測定します。cx350管の+b電源は390v、バイアスは-67vと全体的に下がっています。

204295続いてチョークコイルの電流測定です。電流検出抵抗は0.2Ωのオーマイトを2本直列で0.4Ωとしました。前回のように10Ωでは回路に与える影響が大き過ぎで、通常の電流検出抵抗の0.1Ωでは感度が低過ぎになります。フローティング測定になりコモン線が取れないため別なオシロで測定しました。

204296しかしこれでは動作の検証が出来ませんのでtds784dに移しましたが、この電流波形と電源波形を重ね合わせて測定しなくてはなりません。

204298そこで登場が横河電気の701921ディファレンシャルプローブで、0.4Ωの抵抗の両端の電圧を測定します。元々が高電圧のフローティング電圧測定用で1/100とか1/10の減衰比率を持っていて、1/10の高感度にしましたが電流波形は似ても似つきません。なんだい一流の横河のクセして!と悪態を付いても、測定できず万事休すです。

2042991お~、そうか電流検出抵抗の両端電圧ををtds784dへ直接入れて、ac電源の高い電圧を横河電気の701921ディファレンシャルプローブで測定すれば良いのです。我ながら頭の回転の良さに認知症とは程遠いを安堵します。ご覧のように完璧にデータは取れまして、前回のシュミレーション結果にも近似です。

204194しかもバド・パウエルのcd「BLP 1504 The Amazing Bud Powell, Volume 2」 の「Over The Rainbow」を最大音量でかけながらの測定で、負荷率も十分です。これで明快になりました。オン側は2.7msec、オフ側は2.2msecのオフ時間があり、通電時間は3.4msecと、とろいリードリレーでも使えることが分かります。電流の実効値は51maでこれも前回の測定やシュミレーションとも一致して確定しました。ソフトウエアのパラメータはオン側1.5msec、オフ側1msecと若干ウインドウを広げておきます。合計2.5msecのデッドタイムはルテニウム振動式整流器の安全性を保証します。

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2020年4月27日 (月)

素材力学 ルテニウム振動式整流器11

204271マイク・ヘイルウッドはホンダの最後期のシーズンにMVアグスタから移籍してきた天才ライダーで、rc166,250cc,6気筒のマシン操りハングオンスタイルでコーナを抜けていきます。250cc6気筒ならば250/6=41.5ccのエンジンで、dohc4バルブですからバルブの大きさは?ボア径39mmに4個のバルブではシリンダヘッド全体をバルブにしたとしても直径15mmくらいが限界になり、ピンセットでバルブを組み立てるほど小さいかったはずです。昔のホンダにはこうゆう奇想天外がありました。時代背景もそのようで、何も無い所から生み出すには奇想天外の必要もあり、現代社会のようにあれもあるこれもある時代には常識とおぼしきモノが支配的となり、奇想天外は出辛いのかもしれませんね。

204272かくして非常識奇想天外ルテニウム振動式整流器の開発は拍車が掛かります。チョークインプット電源とコンデンサインプット電源のハイブリッド電源の挙動については過去に調べたコトがあり、そのデータの見直しとシュミレーションで何とか解析をしてみましょう。先ずはac入力電圧、実効値で315vはLTspiceにかける場合これの√2倍の電圧になります。

204273次はカルダスチョ-クコイルの電流波形になります。この時は電流検出抵抗に10Ωを使いましたが、今考えれば大き過ぎました。カニンガムcx350のプレート電流設計値は50maになり、その状態でチョークコイル充電電流はピーク値で220maとなります。画像の値を積分すると47maですからまあ近似です。ここで大事なのは通電時間と通電角度でサイン波180度のどの位置になるかです。波形から通電時間は3.4msecと出て、通電角度は約70度になります。

204274この時のチョーク出力とofc純銅電解コンデンサの接続点の電圧です。404vはチョークインプット電源とコンデンサインプット電源のハイブリッド電圧になります。チョークインプット電源ならば約280v、コンデンサインプット電源ならば約440vになります。余談ですが1段のチョークインプット電源では電源リップルが残り、若干ハムります。2段にすべきですが、お代と音色で躊躇しています。

204275問題はこの波形です。ダイオード31df6ブリッジ出力とチョークインプットの接続点の電圧波形で、前回は誤解していました。なぜこのような波形になるかは、LTspiceでシュミレーションすることで明快になりましたが、こんなことも分からないようでは低スキルとゆうコトになりますね。

204276xxLTspiceにしてもansysの有限要素解析にしてもテストベクタが正確に作れなかったら正解のシュミレーション結果は得られない訳で、テストベクタが一流に出来る方ならシュミレーションが無くても正解は導き出せる...道具を使うには一流の腕が要るのです。

204279xチョークコイルの両端の電圧波形が中央にある変な波形でプラスとマイナスに振れていますが、これが先の3角波に一致して電流が減る方向ではマイナス電圧になります。コイルの性格上電流が減りかかると赤ペンの電圧を基準で電流を維持しようとマイナス電圧になります。コイルとは結構難しい動きをしますから、こうゆうところはLTspiceシュミレータで可視化できて助かります。

204277x画像処理の特徴抽出法でリップル波形のみ取り出します。

 

204278xxxそれとLTspiceのシュミレーション結果を比較します。訳の分からなかった波形は現実とシュミレーション結果が一致して納得です。通電時間と角度もおおよそ出てきまして、インダクタンス分で立ち上がりは遅れてオンまで時間の方が長い結果になっています。従来であればここまで出来るとエイヤ!とトランスだけcx350管パワーアンプにルテニウム振動式整流器を組み込みますが、コロナ時代、時間だけは十分にありますから面倒でも水晶粒を抜き出して、もう一度実機を詳細に調べるコトにします。

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2020年4月25日 (土)

素材力学 ルテニウム振動式整流器10

204251画像は失敗した大型の高効率発電機で大枚をドブに捨てましたが、博士のアイディアにあんぷおやじが乗って承認してしまった責任はあります。オーディオの音色力学に気付くに50年も要した訳で、原理原則に係わる部分の発明や開発は長い時間を要します。あんぷおやじが係わったロボット会社の技術に古いと烙印を押した御仁が居ましたが、ロボット等はアプリケーション技術の最たるもので古いの新しいのコロコロ変わる性格があります。その点原理原則の基礎技術は古いの新しいのは関係ありません。今、日本に求められているものはこの基礎技術で、スマホなんかのアプリケーション技術に右往左往させられないことです。とゆうコトで基礎技術の最たる高効率発電機の研究は現在小型化して続いていますが、あと50年経ったら完成?

204252素材力学のルテニウム振動式整流器もその基礎技術の一環で、コロナ禍の中、人に会う必要の無い1人プロジェクトxは黙々と進行しています。設計がすべてであり、設計段階で妖しいものはそのように妖しくなります。例の如く電池の要らない超ハイテクのエンピツと消しゴムで、メモ用紙にタイミングチャートを書きます。漫画のネームと同じで何度も書いてはやぶって捨てます。どうやらタイミングチャートはまとまりました。両波のリードリレーのオンオフのカウンターはそれぞれ独立して並列動作します。

204257そのプログラムがこれ。sh7124には汎用レジスタが16本もあり、カウンターとフラグとポートレジスタを専用に割付けます。こうすればレジスタ間のデータ移動だけですからやたら高速になり、実験では400khzまで出しましたが分解能はそれほど要らないため200khzの5μsecで良しとしました。例の如くsh7124のデバックで割り込みは使えないので、ロジック動作の簡単なテストを終えただけで全体の動作に移行しました。リードリレーのピーンとゆう振動音が出て成功です。こうゆう風にアッセンブラ言語プログラムを1発で動かすのは職人芸です。

204253正の半サイクルと負の半サイクルがぶつからないためのキーポイントがデッドタイムです。以前の実験から1650pulseをデータに書き込んであります。1650x5μsec=8.25msecとなり、1個手前のゼロクロスから1650カウント後に負の半サイクルcr2オンです。僅かにデッドタイムが取れています。

204254これでは具合が悪いので1750カウントに設定変更です。1750x5μsec=8.75msecとなり、半サイクル8.33mより大きくなっていますが、これがリードリレーの動作遅れを吸収した結果です。とゆう訳で動作速度の遅いリレーには柔軟に対応できますが、60hzで振動しないリレーは使い物になりません。本業では200hzから400hzで振動させるプログラムも作成中です。

204255負の半サイクルcr2オンが出来ましたのでcr2オフサイクルになります。今度は早めに切らないと遅れに巻き込まれます。cr2オンのゼロクロスから1450カウント後に負の半サイクルcr2オフにして1450x5μsec=7.25msecとなりだいぶ早いでしょう。これを正の半サイクルcr1にも応用してパラメータを決めます。すると画像のように見事なデータがとれました。

204256これの拡大です。オンオフとも800μsecのデッドタイムで合計オフ時間は1.6msecとなります。ここまでうまくいきましたが問題は現実で、チョークインプット電源とコンデンサインプット電源のハイブリッドでは、電源の挙動がイマイチ良く分かりません。そこを深く掘り下げませんと失敗します。暫し思案を...

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2020年4月23日 (木)

素材力学 ルテニウム振動式整流器9

204231伊豆のdcアンプマニア さんのブログの引越しがあり暫く見ることは出来ませんでしたが、やっと引越し先を見つけました。そこにはdenonのターンテーブルdp-80の高音質化に挑むとあり、おおいにがんばってもらいたいものです。記事中「スキル」とゆう言葉が書かれていまして日立時代を思い出しました。日立は人材の宝庫で、東大の銀時計と呼ばれている御仁も居れば、学歴は殆ど無いが天才的回路設計者も居ました。スキルなど全く関係ない話で、要はどれだけ情熱を持って諦めずに取り組めるかに掛かっており、むしろ高スキルなど邪魔な存在とも認識しています。キリストの言葉を借りれば「スキル低き者は幸いなり」となります。3相誘導電動機ddターンテーブル化の実験で得られた成果は、まともな制御さえしておれば大きいモータほど音は良いであります。dcアンプマニアさんが水晶粒防振でdp-80どうチューニングされるかですが、これは見かけ上モータを大きくしている事に等価で音は良くなります。

204232さて我が家業は基板を作るコトでもあり、1960年代末からで優に1,000種以上の基板を起こしていると思います。銅箔の厚みは?ハンダレベラーは?シルク文字やレジストの色は?肝心要の基板の材質はfr1からガラエポからポリミイドまで、手作りならばテフロン基板まで起こしましたが、どの基板も音は別にで音色力学上たいした問題ではありません。今回はガラエポ4層基板として内層はエリア分けの電源と全面ベタgndにしてあります。

204233組み立て開始ですが材料が無い...ではなくて大量に在庫した部品から探し出すのが大変な作業で右往左往です。それにチップ部品の手付けするのも至難の業で、拡大鏡で見ながら2012部品をハンダ付けします。仕舞いには面倒で2012パスコンなんか止めてしまえ!と荒っぽくなります。ご覧のようにルテニウム振動式整流器ならば実に簡単で1日で終わる作業でしたが...ゼロクロスコンパレータのlm393のdip8ピンタイプは流石に手持ちが無くrsに手配しましたら納期が相当に掛かりそうで、やむなくlm339dipをオーバーハングして取り付けました。リードリレードライバは高速のmosfetswのmcp1404の2回路入りを使っています。動作速度はnsecオーダーですからトランジスタドライバよりかなり早くなります。

204234短絡していないか確認したら通電開始です。電源のトランスはdcsエルガーから外した17vx2を使い、低い電圧からハードウエアとソフトウエアのデバックに入ります。sh7124のイエロースコープのデバックはramが無いため、イチイチrom書きをしてデバックしますから面倒です。sh7145の場合はramにダウンロードしてデバックですからスムーズに作業できます。それにブレークポイントは1個のみとか、割り込みはデバック出来ないとか、1チップcpuの問題点は続出ですが、denonの時も同様な作業で大容量プログラムをデバックしましたからなんとかなるでしょう。

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2020年4月21日 (火)

素材力学 ルテニウム振動式整流器8

20421どうもおかしい、普通ならばヒリツキが目立つブルーノートのレキシントン盤時代のリマスタcdが、どうしてこんなに色艶があるのだろうか?BLP 1504 The Amazing Bud Powell, Volume 2 1956,Bud Powell, piano; Tommy Potter, bass; Roy Haynes, drums.WOR Studios, NYC, August 9, 1949,You Go To My Head,Ornithology (alternate master),Bud Powell, piano.WOR Studios, NYC, May 1, 1951,Over The Rainbow,It Could Happen To You,Bud Powell, piano; George Duvivier, bass; Art Taylor, drums.WOR Studios, NYC, August 14, 1953,Autumn In New York,Reets And I,Sure Thing,Collard Greens And Black-Eyed Peas,Polka Dots And Moonbeams,I Want To Be Happy, Audrey,The Glass Enclosure

204213とゆうコトで再び詳細に調べてみました。色艶濃厚の結論はworスタジオ録音だからで、ノイマンのu-47コンデンサマイクを引っさげて登場したヴァン・ゲルダー以前の録音になり、当然コンデンサマイクは使用していなかった。ベロシティか?ダイナミックか?いずれにしても電磁タイプのマイクで音が分厚く艶があると決めておきましょう。jazz録音はヴァン・ゲルダーに席巻されてworスタジオ録音は陰を潜めますが、こうゆう時代(薄味緻密)だからこそ光ります。それと忘れてはいけないのが録音機でampex200のmonoの時代でこれも色艶濃くに貢献しています。monoだから分厚いのではなく、真空管ampex200だから濃いのです。

204214レキシントン盤1503と1504のクレジットにはヴァン・ゲルダーはリマスターとあります。この僅かに残ったworスタジオ録音が最強として歴史に残ったのでしょう。ヴァン・ゲルダーの録音は凄くコンデンサマイク分レンジは広がりま緻密さは増しますが、色艶は若干薄くなります。また、1947年録音のLionel Hampton All StarsのStardustも音の分厚さでは抜きん出ていますが、コンデンサマイクの登場以前ですからこれにも符合します。時代の進化とは薄味になるのね~。

204212どうしても濃い味を出すために時代を逆行中です。大正時代の振動式整流器の行方は如何にや?...
遂に見つけました!高耐電圧のリードリレーで1000vの3aとパワフルでありますが、お代も1個3000円~1万円近くする高額で(Cynergy3 リードリレー 12V dc SPNO DAR71275TUは何と1個12万円!)気持ちは落ち込みます。3aが良いのに決っていますが、とりあえず1aモノを2個だけ入手して先ずは実験です。

204215もっとも高耐電圧のリードスイッチを購入してコイルを巻いてリードリレーを作ろうとしていましたから、真に高いとは言えません。コロナ禍中は海外便が乏しく納期は怪しいのですが、辛うじてコロナ爆発以前の手配でしたから入手できました。好事魔多しだから以前の「Cynergy3 リードリレー 3V dc SPNO S2-03PU/RS」リードリレーよりもレスポンスは10倍遅く、onが1msecでoffは0.5msecとなります。それを見越してゼロクロスの前後で自在に動作できるようにソフトウエアを組んでいますから大丈夫でしょう。またCynergy3 リードリレー 3Vに比して接点のチャタリングも多くなりますからその対策も必要です。どうです、たかが1個のリレーでも奥深いでしょう。1967年に日立で初めて出会ったリレーに今又運命を託すのですから、面白い因縁を感じます。

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2020年4月19日 (日)

素材力学 ルテニウム振動式整流器7

20419150年以上も我が姿を見つめている御仁がおられる。高校時代に兄貴と共同で石膏デッサンの為に購入したアグリッパです。真面目にデッサンをやった兄貴はプロの画家になり、不真面目でデッサンなんかめんどくさいと放り投げたあんぷおやじは未だに画家のなりそこないです。jazzプレーヤでも居るじゃあないですか!演奏は出来るが譜面が全く読めない、それと同義で絵は描けるがデッサンはまるでダメ。兄貴はプロの画家で上京し、この石膏像は我が手元に残りました。度重なる引越しにもめげず破壊することなく、現在もamp工房開発室で我が姿を見つめて黙して語らずです。
出展:wikipedia
マルクス・ウィプサニウス・アグリッパ(紀元前63年 - 紀元前12年)は、古代ローマの軍人、政治家でローマ帝国初代皇帝アウグストゥスの腹心。パンテオンなど多数の建築物を建造した...そういやあ未だパンテオンは観ていなかったっけ。

204194外は豪雨、シメタ!とばかりに深夜にバド・パウエルをガンガンかける。BLP 1504 The Amazing Bud Powell, Volume 2 のcdから出る音が音色艶が濃く、思わず引き込まれます。現在ターンテーブルは休止中でレキシントン盤はかけられませんが、明らかにcdの方が音の進化をしています。Bud Powell, piano; Tommy Potter, bass; Roy Haynes, drums.WOR Studios, NYC, August 9, 1949,BN383-0 「Over The Rainbow」このオーバー・ザ・レインボーにバドの全てがあり、人気のクレオパトラの夢なんかは聴かなくなっています。雨の深夜は特に音が良いようです。それにしてもこの良い音の定義に気付くまでに人生の大半を費やしてしまい、もう後がありませんね。ハイエンドのトランジスタアンプは緻密に駆動はしますが音色は人造的であることに気付いてしまい、アンプの基本は音色力学から真空管なんでしょうね。

204192さて、cpuがsh7145のロボット基板からsh7124の専用基板になったため、ソフトウエアは全面的に作り直しです。命令語はコンパチでもハードウエアは大幅に違い、デバイスドライバなるものは新たに作ります。ソフトウエアの面白いのは全部作り直しても被害が及ばないことで、ハードウエアの作り直しは被害甚大です。

204193ac電源検出回路も大幅に変更していっとう単純にしました。sh7124のポートから整流用の2個のルテニウムリードリレーを駆動し、ac検出ゼロクロスコンパレータも時間軸の制御が自在なため、多少誤差があっても問題ないのでlm393の単電源にしました。基板は自在に対応するため+5v単一電源と+5vと+12vの2電源のものがあります。この電源の違いはリードリレー対応のためです。

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2020年4月17日 (金)

素材力学 ルテニウム振動式整流器6 再開

204171コロナ隠遁生活を続けていましたら遂に戒厳令が出ました!これを待っていたのです。8割減を守るため夜間に仕事をし昼間は自宅篭城として、ブログは再開しますがamp工房は相変わらず休止中です。自然災害には散々遭い、自然は嫌いだ!今回は人災か自然災害か議論が分かれる所ですが、自然の脅威にも間違いは無いでしょう。自然とはあざなえる縄の如しで、禍福を持ち合わせています。過日、明け方に黄金のような朝日が差し込み、夕べに絶望し朝日に蘇る!を思い出し、ソニー・クラークトリオの朝日のようにさわやかに「Softly, as in a Morning Sunrise」に勇気付けられました。

204172自宅で篭城していますと妄想は渦を巻き、次々と発明が生まれて困ったものです。以前からの妄想と新しい妄想で、ルテニウム振動式整流器用とオーディオ用の新電源でありますカルダススイッチングトランス電源と兼用の基板を設計しました。それが入荷したものだから、これもきっかけでルテニウム振動式整流器開発の再開です。オーディオは電源が音を出すわけですからここにamp回路以上の工夫が必要で、フェーズシフトフルブリッジとしてsicmoefetにパラにコンデンサを抱かせ、カルダストランスのインダクタンスと共振させたソフトスイッチング方式で、スイッチング電源ながらノイズを出さない回路とカルダスのofc純銅トランスで、新しい音を目指します。余談です、sicmosfetは音が良いなどとは思いませんが、ご覧のように放熱器無しのオンボードで1kw近いパワーを出そうとしたらスイッチング損失が少ないから使うだけです。

204173その電源は後回しで先ずはルテニウム振動式整流器です。ルテニウムが成功した暁には名工ミルトさんの分も含めると10枚以上の基板が必要で、shcpuの一番安いやつの採用でプロセッサはsh7124です。「なんだいタイニーか!」ときましたか、ここでルネサス(日立)でこのcpuを開発していたt口さんから伝授された秘策、12.5mhzのスペックオーバーの水晶を使いsh2aにも負けない高速電流制御を実現します。cpuクロックはこの4逓倍の50mhzで動作しますが、ペリフェラルはこのクロックでは動きませんので分周します。どうです、早いでしょう。論より証拠でルテニウムクラスの簡単なプログラムならば世界最速の400khz(1サイクル2.5μsec)を叩き出しました。「能書きは結構です、所で音は?」「それはやってみなきゃあ分からない」「しくじったら基板のお代は?」「だからカルダススイッチングトランス電源と兼用なのね~」

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