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AVアンプ用の評価測定装置をAnalog Discovery 2とRaspberry Pi 4で製作! パート 3:ハードウェア

この連載のパート2では、Digilent社の Analog Discovery 2を制御するために使用したWaveformsソフトウェアとSDKについて考察しました。今回の投稿では、Analog Discovery 2をアンプと安全にインターフェース接続するために必要な部品を調べ、評価測定装置を完成させます。

audio amplifier with an Analog Discovery 2

オーディオアンプとAnalog Discovery 2を安全にインターフェース接続するためのハードウェアを製作します。

ケースの加工

どのようなプロジェクトにおいても、美しいケースは非常に重要な要素です。今回はnVent-SCHROFFのケースから、適切なサイズのInterscale Mシリーズ (810-4352) を選びました。ダミーロード抵抗を冷やす必要があるので、ケース内部に取り付けるファントレイ (810-4440) も購入しました。

case machining for audio amp

組み立て始める前に、すべての部品をケースの中に大まかに配置してみました。これで配線するためのスペースがどの程度残っているのか、各部品の周りにどれだけの空間があるのか、見当がつきました。この作業は、CADモデルで遊ぶ前でも行う価値があります。3Dモデル内で作業していると、全体の比率が歪んでいるように感じ始めることがあるんですよね。

3d case model

次に、メーカーのウェブサイトからケースの3Dモデルをダウンロードし、これを使ってケース内のすべての切り欠きにパーツをどう配置するか決められるようになりました。実際に配置する際も、3DCAD上で配置したとおりにすべてのパーツを収めることができます。

その後、フロントパネルを作成するために、穴あけ用のテンプレートをレーザーカットしました。これにより確実に、素早く加工することが可能になります。

手作業で、フロントパネルに必要な切込みを入れていきます。フロントパネルのラベルは、 IPI Plastics社の「Laserables II」に刻印しました。これは、厚みのあるベースカラーの層の上に、1色の薄いアクリル層が張り付けられている複合材料で、軽く彫るだけで上の層が削り取られ、下の層の色が露出するようになっています。

front panel controls

次に、フロントパネルのボリュームやスイッチ類、コネクタなど、すべての部品を取り付けました。がっちりとしたロータリースイッチ (327-585) や、おしゃれな電源スイッチ (435-5556) 、左右の両方のアンプチャンネル用バナナソケット (888-4588) 、2つのRCAコネクタ(左 (180-6636) 、右出力用 (180-6637) )を選びました。

ロータリーエンコーダ (737-7760) も、マウスのスクロールホイールや入力ボタンのようなLinuxでの入力装置として容易に設定できるため、取り付けました。

ヒートシンクまわりの組み立て

それぞれに4個の抵抗器が載った2つのヒートシンクを、ケースの内部に取り付ける必要があります。これらは内部容量の大部分と、評価測定装置の重量の大半を占めています。

heatsink assembly

ヒートシンクの取り付けは行き当たりばったりで行いました。アルミニウム棒の一部から4つのタブを曲げ、2つのヒートシンクにドリルで穴を開け、タップを切り、小ねじを取り付けられるようにしました。

heatsink assembly

それぞれのヒートシンクには2オームの抵抗器 (862-5723) を取り付け、タップを切って、フロントパネルのロータリースイッチに直列で接続しました。

temperature sensors DS18B20

温度センサのDS18B20もヒートシンクの穴に設置しました。これは、ヒートシンクの温度が上がりすぎた場合に、Analog Discovery 2からのオーディオ信号出力を無効にするために必要です。

電気系統のサブアセンブリ

次は、主要な電気系統のサブアセンブリを設計し、組み立てていきます。基板むき出しのAnalog Discovery 2、Raspberry Pi、Piの上に載るリレーHAT (214-8064) で構成しています。

analog discovery with plastic case removed

ユニットの嵩を減らすためにAnalog Discovery 2をプラスチックケースから取り出し、サブアセンブリの底部となるアクリル板に直接取り付けました。

audio amp Pi & relay HAT

PiやリレーHATは、サブアセンブリの上部に設置した別のアクリルプレートに取り付けました。その後、ケーブルを取り付け、Analog Discovery 2の入出力をリレーに接続し、フロントパネルのコネクタにも接続しました。すべての内部配線がプラグで差し込めるように設計されており、部品を取り外すこともできます。

全体の組み立て

sub assembly audio amp

主要なサブアセンブリがここまでで完成したので、最後にすべての部品を配置しました。まずは電源 (843-1676) ですが、他には場所がなく、ほとんどの電源線は自然とユニットの後ろの方に向かうため、配線をすっきりさせたいという理由から、ケースのバックパネルに取り付けました。

audio amp sub assembly

メインの電子回路サブアセンブリと、2つのヒートシンクをファントレイに取り付け、ケースの内部にこのまま配置します。

audio amp sub assembly

内部のパーツがすべて配置できたので、フロントパネルを固定し、すべての信号線をソケットに接続しました。

また、Raspberry Piを両面テープでフロントパネルの切り込みに固定し、リボンケーブルと電源用USBをPiに接続しました。

audio amp assembly

次回予告

この連載の最終投稿では、簡単なテストアプリケーションを作成し、ハードウェアの性能を試してみようと思います。

Engineer of mechanical and electronic things by day, and a designer of rather amusing, rather terrible electric "vehicles" by night.

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