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新潟県上越市の「やまぎし農園」に、環境データーモニターシステムを設置し、試験運用を開始しました。

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「やまぎし農園」は主にトマトを栽培していますが、一度でもやまぎし農園のトマトを食べたものなら他のトマトは食べられなくなるような美味しさです。

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やまぎし農園については以下のページに紹介されています。
http://www.local-pressjoetsu.com/member13.html

本機は自宅に構築した気象モニターを極力シンプルに小型化したもので、XIAO ESP32C3コントローラーをベースに1900 mAhの小型Lipoバッテリーに太陽電池パネルを取り付け、これのみで連続的にデータ収集が可能な仕様になっています。インターネット接続は、IoT用格安Simを実装した4Gのモバイルルーターを屋外に設置し、モニターとはWifiで接続しています。

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データ収集項目やセンサーの選択・設置方法他は、山岸さんの長年のトマト栽培ノウハウから得られた知見を元に実装しています。

実際の農園の環境は非常に過酷で、真夏の高温に激しい湿度変化や降雨、これから冬場に向かっての低温や豪雪など予断を許さぬ状況が続きます。はたして本機が実際の農業の現場でどのくらい有益なものになるか、今後が非常に楽しみです。

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8月18日に発売された「ラジオマニア2025」に、「FMエアチェック黄金時代のアナログチューナーを甦らせる! TEF6686を使用したアナログライクなFMチューナーの製作」という記事を書きました。

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昨今のオーディオ界隈の動向で驚くのが「アナログ・メディア」の完全復活です。タワレコなどの大手ショップでは、アナログ・レコード売り場はどんどん拡張されて大変な活気です。また加えてレコードを中心に扱うユニークな個人店も非常に増えており、オーディオメーカーからはプレーヤーのハード新製品も続々と発売され、好循環を産んでいます。
さらにカセットテープも復活の兆しを見せています。大御所や新人でもカセットで新譜や旧譜のリマスターをカセットでリリースしたり、SONYウオークマンの再来を目指したような、高品位なポータブルプレーヤーが新製品で発売されており驚くばかりです。こういった背景もあってか当時のアナログプレーヤーやカセットデッキの高級機は中古市場でも大人気で、異常な高値で取引されています。

ところでこれらアナログメディアの全盛期である70年代から80年代にかけては、いわゆる「FMエアチェック」の黄金時代でした。レコードプレーヤー、カセットデッキに加えてFMチューナが極めて重要な位置を占めていて、各メーカーが鎬を削り、魅力的な製品が多数発売されていました。
当方も当時こういったFMチューナを入手し、カセットに音楽番組を録音(所謂エアチェック)して楽しんでいました。しかしながら現代においてはこの黄金時代のFMチューナーは、このアナログブームの蚊帳の外にあるといえます。中古市場では古いFMチューナーは全く人気がなく二束三文で投げ売りされています。これはなぜなのでしょうか?

まず一番の理由としては、FM放送が95MHzにワイドバンドされたことが挙げられます。これはAM放送をFMに移行する目的で拡張されたものですが、古いFMチューナーは90MHzまでしか対応していないため、このワイドバンドFMの局を受信することができません。民放の主要局がこのバンドで放送されているので、これらが聞けないのは大きなマイナスポイントです。あと古いアナログチューナーは経年劣化により周波数ずれや感度低下、音質劣化などが起こっており、再調整や修理が必要になる場合が非常に多いです。この調整や修理には専門技術に加えて各種の測定器が必要になり、これは非常に敷居が高く困難を伴います。

しかし当時のアナログチューナーはデザイン性に優れ、横型のスケールや重みのあるノブは抜群のチューニング感覚を持っています。そしてスケールやメーター類は美しい照明が施されており大変魅力的です。例えば下の写真は1974年頃に発売されたSONYのST-5150Dで、アナログのFM/AMチューナーです。当時のSONYの勢いを感じさせるクリーンかつ重厚なデザインで、ガッチリとした筐体に分厚いアルミのフロントパネルが取り付けられています。大ぶりなスイッチやノブのカチッとしたタッチが非常に心地よいです。特にグリーンの照明で浮かび上がる周波数スケールやメーターが非常に美しく、チューニング動作の意気が上がります。

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今回は1976年に発売されたヤマハのアナログチューナー:CT-400の中身を、最新のデジタルDSPチップ:TEF6686に置き換えを行ってみました。CT-400は分厚いシルバーのフロントパネルに白木木目のウッドケースという美しいデザインで、北欧やミッドセンチュリー家具のようなハイセンスな佇まいがあります。

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このCT-400のデザインを変えることなく、中身のみをTEF6686に置き換えを行いました。実際の改版にあたっては、以下の条件を設定し対策を行いました。

■チューニングは既存のダイヤル・スケール、ノブを使用し、アナログ感覚で行える。
 →オリジナルのバリコンを精密ポテンショメーターに置き換え、高精度A/Dコンバーターで回転変化を電圧値で読み取り周波数設定を行う。

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■外観デザインには変更を加えない。パネルに新たなスイッチやツマミは設けない。TEF6686の先進機能(マルチパスキャンセル、IFバンド幅可変、チャネルイコライザーなど)を利用できるようにする。
 →既存のつまみ部分に新たな設定機能を割り当てる。

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■上記2つを維持したまま、>90MHz以上のワイドバンドFMに対応する。
 →+10MHzの周波数ワープ機能を設けてワイドFMに対応する

これらの機能は、Arduino Nanoのソフトウェアにて実現しています。受信周波数や信号レベル、S/N、マルチパス強度などはセンターメーターを置き換えた液晶ディスプレー上に表示されます。TEF6686の付加機能(マルチパスキャンセルなど)や+10MHz周波数ワープ機能の設定状態も表示されます。

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ハードウェアは1枚のユニバーサルボード上に実装しています。

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これらの改版によって、デザイン性に優れたFMエアチェック黄金時代のビンテージアナログチューナー:ヤマハCT-400が、現代のデジタルDSPチューナーとして蘇りました。
アナログの大型ノブ、周波数スケールによるチューニング動作はそのままに、デジタルによる安定した高精度のチューニングが実現でき、ワイドFMにも対応できました。さらにマルチパス抑制など、高度な機能も現状のデザイン・ユーザーインターフェースを壊すことなく設定・利用できています。

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記事では当時のアナログチューナの魅力や、チューニングシステムの詳細やハードウェア、ソフトウェアの解説を行なっています。

「ラジオマニア2025」は全国書店、アマゾン等で販売されています。
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2025年1月29日に発売された「ラジオ受信バイブル2025」に、「TEF6686を使ったFMチューナーの製作」という自作記事を書きました。

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TEF6686はNXP Semiconductorsより発売されている、主にハイエンド・カーオーディオ/ホームオーディオ用をターゲットにしたラジオICで、このチップが搭載されたラジオのレビューでその受信性能や高機能が高く評価され注目されています。

内部はLow-IF構成のDSPを使用したフル・デジタル処理で行われており、I2Cインターフェースからの制御で設定・動作を行います。特にデジタル処理による、FM向けマルチパス抑制機能やチャネル・イコライザーを実装しており、これらの機能はメーカー製品では超ハイエンド製品(20万円以上〜)でのみサポートされているものです。

日本のFM波はアナログ変調方式で、その音質劣化の要因として挙げられているのがマルチパスによる影響です。これは放送アンテナからの電波がさまざまなルートを通って時間遅れを伴って受信機に到達し、それらが合成されることによって不快な歪みを発生するものです。これを避けるには指向性の高い外部アンテナを使用する方法がありますが、近年はDSPのFIRフィルターでデジタル的にこれをキャンセルする手法が取り入れられています。

本機はこのTEF6686の性能を確かめるために、単体で動作するボックス型のFMチューナーにまとめたものです。TEF6686チップと外部部品をシールドケースに実装したモジュールを入手することが可能で、これをArduino Nanoのコントローラーでソフトウェア制御を行なっています。

ケースは無印良品のモップケースを使用し、前面パネルにはノイズの少ない液晶表示部とアナログのシグナルメーターを具備しています。この他マルチパス・チャネルイコライザーの設定ボタンと機能表示LEDがあり、自由な組み合わせでこれらの機能をON/OFFできます。

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液晶表示部には選局した局名・周波数情報のほか、信号強度、ノイズ、マルチパス強度の表示がされます。TEF6686はIFフィルターのバンド幅を56 KHz から 311 KHz の範囲で16 種類も設定可能です。前面パネルのボタンで設定した帯域幅は液晶上部右に表示されます。

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記事ではハードウェアとその実装方法、ソフトウェアの解説を行なっています。最後にマルチパス抑制機能の評価として、NHK-FM時報880Hzのトーンを受信してWaveSpectraによる歪率測定結果を掲載しています。

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本機は当方が今まで作成したラジオ・チューナーの中でも非常に高い品位の再生音質が得られています。今回はFM受信専用ですが、本チップを使用したAM・短波のDX受信に特化した通信型受信機の作成も検討しています。

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三才ブックスより発売された「ラジオマニア2024」に、「レトロラジオを現代風にアレンジ! 縦型FMホームラジオの製作」という記事を書きました。下の写真が作製したラジオの外観です。

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 少し前になりますが、2021年にNHKで放映された「カムカムエヴリバディ」という朝ドラがありました。祖母、母、娘の3代のヒロイン全てがラジオで英語講座を聞いて英会話を学び、その時代にふさわしいラジオ受信機が小道具でフィーチャーされるという、ラジオ好きにはたまらないドラマでした。特に初代ヒロイン安子(上白石萌音)が使用したラジオが縦型の特徴的な外観をしており、俗称でビリケン型とかミゼット型と呼ばれているものです。

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 この縦型のラジオは海外でも多く作られ、例えばオランダのPhilips社のものがあります。

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 このような縦型のデザインは非常に魅力的ですが、それらを現代風にアレンジして、モダンな外観を持ったFMラジオを作製してみました。見た目は山型のお家のようなデザインで、カラーLCDと明るい色味の2つのツマミを前面に配置しています。スピーカーは上部に配置しており、10cm口径の大きめなプルレンジスピーカを使用し、豊かな聞きやすい再生音を目指しています。

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 実は今回使用したケースは、某インテリアショップの「あるもの」を利用しています。非常に質感の高いプラスチックが使われているので、外部にネジなどが露出しないよう各部の実装を工夫しています。
(ケースに何が使われたかはぜひ本誌記事でご確認ください)

 FMラジオ部には、過去に使用して実績のあるシリアル制御タイプのDSPモジュールを使用しています。従来コントローラーにはLCD一体型のM5Stackを利用してきましたが、半導体不足後に価格が大幅に上昇したため、今回は秋月電子のRP2040コントローラ、2.0インチカラーLCDなど個別部品で構成しています。これによりコストをM5Stackの1/3以下に抑えています。
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 記事ではハードウェアの回路構成とArduinoによるソフトウェアの作製・動作解説を行っています。
オールカラーでの掲載なので、特殊な実装方法なども確認が容易になっております。
 昨今、市販のラジオ、オーディオ機器は特徴的な変わったデザインの物は少なくなっており、寂しい限りです。DSPチップの出現によりラジオの自作は昔より遥かに容易になっています。またコントローラーも低価格かつ、開発ツールなどが全て無料で入手できます。自作でなら自分の好きなデザインで作製できます。本記事が皆様のラジオ・オーディオ機器自作の一助になれば幸いです。

現在自宅ではRaspberry pi3 B+をSSDでWebサーバー化して、気象ステーション2号機のデータ蓄積サーバーとして稼働させています。
SSDはmac bookより外して余っていた120GBのものをUSBケースに入れてラズパイに接続しています。
OSは使い慣れたUbuntu系で、piのARM系CPUをサポートしている軽量ディストリ・Ubuntu mateをインストール。pi 3のパフォーマンス&メモリ1GだとGUIを動かすのは無謀なところですが、SSDにしたことでオペレーションだけなら普通に使えました。
非常に順調なので宅内に設置しているセンサー類を全てこのpi3にデータ集約することにしました。

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まず、各部屋に設置している環境ロガーと放射能測定器をこのサーバーにデータ送信するようプログラムの書き換えを行い、サーバー側のPHP作成、データベースエントリー、Grafanaの設定を行なっていきます。これらを作ったのは2017年で6年も前なので、今の開発環境でコンパイルするとエラー出まくりでちょっと手間取りましたが無事完了しました。

放射線レベル移動平均

前はグラフ表示をPHPで自前で書いていたのですが、Grafanaのフレキシビリティーの高さに今更ながら圧倒されました。特にSQL文でデータを加工できるので、放射能測定結果に移動平均を計算して表示させることが非常に楽に実現できました。もっと早くSQL+Grafanaに移行すればよかった。いままでSQLをプログラミング言語として認識・作成することはなかったのですが、非常に便利なのでもう少し文法などを学習してみたいと思います。

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あと、電力消費測定システムと、PM2.5のセンサー、赤外・紫外線測定システムが残っているので順次追加して行こうかと思いますが、電力消費測定システムはpython2.0で書いていて、もう化石のようになっているのでこの際python3かC++に作り替えたほうが良さそうです。

本日8月29日発売の日本唯一のラジオ専門誌「ラジオマニア2023」に、「Chat GPTが教えてくれた〜Philips TEA5767を使用したFMステレオチューナーの製作」という自作記事を書きました。

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この記事のきっかけは、Chat GPTに「DSPラジオチップで音質の良いものはどれでしょうか?」という質問を投げたことから始まりました。Chat GPTからは3つのおすすめチップを紹介され、その中の一つがPhilips社のTEA5767でした。

当方はPhilips社のLHH500というCDプレーヤーをもう30年以上も愛用しています。またPhilipsはクラシックの名門レーベルで、バロック音楽でも数々の高音質でマニアックなリリースを行っています。(レオンハルト、ブリュッヘン、コープマン等々) そんなこともあって当方はPhilips社の製品には特別な思い入れがあり、その「ヨーロピアン・サウンド」ともいえる高品位でまろやかな再生音質の大ファンなのであります。

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そんなPhilips社が開発したFMラジオチップTE5767ですが、今まで全くその存在を知らず、完全にノーマークでした。Philips製というだけで否が応でも期待が高まります。早速調査を開始しその音質と機能を確認するために、FMチューナーを作製してみました。

TE5767はコントローラーからI2C等でコマンド制御するタイプのICで、RFからステレオ・オーディオ出力までを1チップでサポートしています。実はChat GPTの回答では本チップはDSP構成としていましたが、RFからAFの信号処理は全てアナログで行われていました。当方はアナログ構成の方が好みですし、デジタル制御可能なアナログチップということで、むしろ願ったり叶ったりです。

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記事ではハードウェアの作製方法とSeeeduino XIAO SAMD21コントローラーのプログラム(Arduino C++)の解説をしています。最後にDSPタイプの代表格である、Si473xシリーズとの再生音比較を行っています。

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はたして当方が大ファンであるPhilips社製チップのサウンドはいかに? またChat GPTの判断はどうだったのか? 結果はぜひ記事をご覧いただければと思います。

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