EuroRack ユーロラック 電源バス基板
ユーロラックの電源バス基板を入手しました。
https://www.tindie.com/products/dhaillant/eurorack-compact-power-bus/
小ささとシンプルさで選びましたが、BOMを見ないまま購入したところ、SMDパーツが必要とのこと。
SMD 1206 サイズの抵抗とコンデンサを裏面にハンダ付けしないといけません。通常の抵抗とフィルムコンデンサのセットを購入して単純な回路なら組めると思っていたのですが、またもやマルツさんにお世話になりました。
SMDのハンダ付けは初めてです。米粒に絵を描いていたころを思い出しながら、吹けば飛びそうな、机から落としたら２度と見つかりそうにない部品をハンダ付けしました。
(C1～C3, R1～R3がSMDです)
必要ないピンヘッダ、ソケットは取り付けていません。また、ソケットが全部必要になるほどモジュールも使わないと思いますが、部品をつけてみないと分からないこともあるかもしれないので、16PのIDCソケットは8個取り付けました。
基板自体２枚入手してるので、もう一枚は１個飛ばしで取り付けてみたいと思います。
電源供給側から接続する4Pのコネクタは、ちょっと大きいのつけてしまいました。CNC用のを使いましたが、5.08mmピッチではあるものの、ピンの太さが太く、かなり強い力で基板に押し込みました。
電源ユニット部全体の部材もそろいましたので、電源供給できるところまで組み立ててみようと思います。
BeLa PEPPERの3.5mmジャックがまだ届かない。
EuroRackユーロラックの電源
多くのユーロラックを見ていて、不自然に思えることがあります。
- 電源の取り込みジャックが前面にある。
- 電源のスイッチがシーソーあるいはトグルスイッチで前面にある。
多くのユーロラックは、一次電源は家庭用電源(100V~240V)ACから24V DCなどにAC/DCアダプターを使って落としているようです。そこから、パネルのDC入力ジャックに接続して+12V、-12V、必要なら5Vを供給する Power Supply Unit につなげて、電源バスを構成しています。
電源の取り込みジャックが他のモジュールと同じパネル面にあるのがなぜなのか。邪魔になりそうじゃないですか。
また、電源スイッチがパネル面にシーソーや、トグルスイッチになってるの多いですね。モジュール操作中にぶつかって電源落ちそうじゃないですか。
純アナログなら、電源入れ直すだけで即復旧できるのでしょうけど。
電源取り込みも、スイッチも他の操作と同じ延長上の前面にあるのは抵抗があります。ここはマネしないで行こうと思います。
アダプタでDC 24Vや16Vに一度落としてから、取り込む方式も、内部のハードを小さくできるのと、100V-240Vを外に出せるのでメリットあるとは思いますが、少数派の100Vを取り込む方式にしてみます。
そんな中、一部の電源ユニットで使われているスイッチング電源を使ってみようと思いました。ノイズが出ないか心配ではありますが、何が問題になるかも調べたいのであえて問題の起きそうな方を選んでみます。
- Mean Well RT-65B https://www.meanwell.com/Upload/PDF/RT-65/RT-65-SPEC.PDF
+12V, -12V, 5V を供給できます。+12Vに対し、-12Vの容量(A)が小さい気がしますが、消費電力が大きいユニットは使わない方針で行きたいと思います。
また、スペックを見てみると、電圧の変動の仕様が気になります。電圧を調整できるのは5Vだけのようなので、変動がないのかちょっと不安。
ユーロラックの多くの電源ユニットは24V,16Vなどから、DC-DC変換で+12V, -12V, 5Vを生成して定電圧化していると思われます。
電源回りは無防備に端子を露出したくないのでどう対処するか検討中です。ラックフレームをどう拡張して電源を繋げるかなど課題もあります。
電源ユニットを別筐体シャーシにして、4Pケーブルで繋げるようにしてしまおうかなぁ。やっぱりフレーム内で定電圧化した方がよさそうだなぁ。
MIDIコントローラを製作してみるために
さて、MIDIコントローラを作りたくなったのです。
大きな目標は、ポリフォニック・アナログシンセを作りたいのですが、音色メモリするとなるとデジタルな力が必要となります。
Prophet5を参考に作っていきたいので、CEM33シリーズ互換のチップを使って組上げたいなと。
実験用のAS3340などのチップは入手済みなのですが、部材がそろわないなど、実験になかなか踏み切れません。
音色メモリのためにArduinoあたりを使うおうと思って調べていると、小さなボードに収まったTeensyにたどり着きました。Teensy3.5クラスになると、シンセを表現できるCPUパワーがあるので、アナログでなくてもシンセができてしまいます。
例えば、Teensy3.6 Teensy4.1 や、RaspberryPi4を使ったシンセ、
- TSynth https://www.tindie.com/products/electrotechnique/tsynth-teensy-based-diy-programmable-poly-synth/
- Zynthian https://zynthian.org/
UIのデザインのポリシーが２台に差があります。それぞれの特性に合わせてあります。
TSynthは、ほぼ、ラックマウントシンセのUIを持っていて、触れるパラメータはすべてパネルに配置されています。そのパラメータにあったシンセ１種類用です。
Zynthianは、TennsyよりさらにCPUパワーがあるRasPi4を使っているため、統合的なユニットになっています。内包するシンセ、エフェクタなども複数あり、それぞれのソフトのパラメータをメニューから選んで操作する、といったUIです。
MS20に慣れ親しんだ脳が、DX7に会ったときのような、どうすればいいの感、があります。
シンセを操作するのに一旦MIDIを経由しコントロールすれば、コントロール側はMIDIコントローラとして汎用的に動くものであっていいのではないか、と。
ところで、デジタルなメモリされたパラメータ量をボリュームのような絶対的表現の
UIであると、メモリを呼び出したときにそのパラメータが5で、ボリュームが0だったら、表現に乖離が発生します。内臓モータでウイイーンとボリュームが5になるような部材があればいいのですが、雑音、電源パワーが要求されるでしょう。となると、相対的表現のエンコーダ、および値表示の組み合わせが必要だと。そんなこんなで、秋月電子さんでRGBのLED付エンコーダを見つけて、RGBの色でパラメータ値を表現して、エンコーダで値を操作する、ってことができるのではないか、って考えて、Tennsy3.5とRGBエンコーダでこねこねしてました。エンコーダ入力とRGB出力を処理することになるのですが、なかなかすっきりしたプログラム・コードが書けません。
そんなときに見つけてしまったのです。
- I2CEncoder V2.1 https://www.tindie.com/products/saimon/i2cencoder-v21-connect-rotary-encoder-on-i2c-bus/
- RGB LED Ring https://www.tindie.com/products/saimon/rgb-led-ring/
この２つのソリューションは、組み合わせる前提になっていて、どちらもI2Cのスレーブになります。RGB LED RingのページにデモのYoutubeがありますが、これだ！ってことになりました。
現在、これらを複数組み合わせて、どのように表現できるかテストを始めたところです。I2Cのハードとなるので、ライブラリを介してEncoderなら値を読み取るだけで値が取れます。最小値、最大値、ステップ刻みなどもプログラムできます。値をとるには値を取り出すだけ、Encoderの面倒なステップ方向などはハードが処理してくれます。
RGB LED Ringも、現在はNeoPixelなどが主流かと思いますが、I2Cのチップを使い、操作をライブラリが吸収するため、LED位置とRGBの指定だけで色を操作できます。
Arduino IDEベースで開発するTennsyは、基本、無限ループ式のプログラムで、割り込みのプログラムや、イベントドリブンのプログラムにしようとするとかなり注意深く調査する必要がありますが、自分がやりたいことができそうに思います。
ところで、MIDI については書いていませんが、Arudino,Teensyのライブラリが強力なため、簡単にMIDIコントロールできます。こちらは資料豊富なため書く必要ないかと。
デジタルなものをユーロラックに収めるのを嫌う派の方々がいらっしゃるかもしれませんが、自分の方針として、欲しいものがアナログ・デジタル混在なハイブリッドのもので実現できるなら、そのことに全く抵抗はありません。
何ステップ・シーケンサなんかは、デジタルなチップを使ってるはずですし。
なので、これらをつかってMIDIコントローラを作ろうと思います。
EuroRack のケースフレーム自作 (ラックマウント部)
EuroRackの規格は19インチラックの規格を流用しているもとの思われますが、歴史的背景までは調べていません。
19インチラックの規格には、日本住人には、
- EIA/ECA-310-E
- JIS C 6010 (日本工業規格)
2種あるわけですが、UK、ユーロがJIS規格を使っているとは思えないので、EIA規格前提で話を進めます。
高さの単位が、EIAだと「U」、JISだと「H」(JIS1H)という表現になるので「U」を使っていれば、EIAだと思います。
そういった意味では、UKのEuroRack部材を扱っているサイトから入手するのがベストに思えますが、ケース、筐体関係は重量が基本となる輸送コストが問題になります。UKのサイトなどでユーロラックのケース、部材もネット販売されていて、部材も安いのですが、送料が部材より高かったりします。
ケースフレームおよび電源ユニットがあって初めてモジュールを使用できるようになります。電源も選択肢が多いのですが、こちらは後日まとめます。
ケースフレームだけであれば、Five-G さんとかで扱っているTiptopのフレーム、
こちらが安価でよさそうです。
部材
すでに、ユーロラックをDIYで自作されている先人の情報がBlogなどで見つかります。その多くはタカチ電機工業の「サブラック用リアレール FRRシリーズ」サブラック用レールが使用されています。
UKサイトでみつかるケースフレームと比較すると、パネル淵からナットの溝までの距離が短いようなのですが、0.数mm単位の違いで、取り付けビスの位置をそれほど正確に取り付ける技術はないので、微調整できるだろうと見切り発車です。
スタジオ機材、エフェクタ、MIDI音源など19インチラックに収めることができるような1U、4Uなどのサイズのユニットが収まるラックを共有できるよう、19インチラックマウントブラケットを使ってみました。
- サブラック用リアレール FRRシリーズ FRR-43E x2本
- サブラック用フロントレールFFRシリーズ FFR-43N x2本
- ラックマウントブラケット Mシリーズ M-133S x1セット(2個組)
- バーナット BNシリーズ BN43-M2.5 x2本
バーナットはM3ネジ用(BN43-M3)と、M2.5ネジ用があります。ユーロラックのモジュールは例外もありますが、M2.5かM3が付属しているようです。どちらにしようか迷いましたが、タカチの
加工
ラックマウントブラケットにサブラック用リアレールフロントレールを取り付ける穴あけ加工が必要です。
リアレールフロントレールのネジ取付用の穴は片側２個あり、4mmのネジがねじ切りして丁度よい大きさになっています。ブラケットに4.5mm径の穴を片側上下4個あける必要があります。
電工ドリルで手持ちで開けました。アルミなので加工しやすいですが、センターポンチで中心を決め、金属用ドリル刃で切削油を使ってください。ツバキ油由来のメンテナンス用の油で代用しましたが、切削油使うだけで切れ味が全く変わります。
精度高く加工できないので5mm径で穴あけしました。（多少の中心ずれをカバーするためです。）
リアレールフロントレールにはねじ切り付きのネジがそれぞれ4本付属していましたが、M4のタップを切りました。
ネジはM4 15mm長を使いました。強度的に18mm,20mmの方が安心かと思いますが手持ちがなかったので、後で差し替えようと思います。なべネジにワッシャを入れましたが、これが当たってラックに入らない可能性もあるので、皿ネジに変えるかもしれません。とりあえす、フレームが欲しいという要件です。
高さの幅合せのために、タカチ 導通フロントパネル DFPシリーズ DFP133-10 も入手しました。これがはまれば高さの幅が合っているかどうかの基準にします。
せんごくネット、マルツで入手できます。
次は電源かぁ。
BeagleBone-black BeLa PEPPER の入手
BeagleBone-black のオーディオI/F capeであるBeLaは入手済みでしたが、BeagleBone＋BeLaだけではリアルタイム操作など、物理的UIがないため、ボリュームやオーディオジャック、ボタンなど外付けしないと実験がやりにくいです。
自力でブレッドボードを使って配線して実験する方法もありますが、BeLaサイトが販売しているPEPPERを入手しました。
https://github.com/BelaPlatform/bela-pepper/wiki
PEPPERはBeagleBone - BeLa をさらに操作用のボリュームなどI･Oを拡張するCapeで、基板とパネル(メインパネル＋USBパネル)のセットです。パネルはEuroRackに収まる規格になっています。
基板自体はBreakOut基板で配線の軽減、ユーロラックの電源+12V,-12Vに対応し、5Vは+12VからDC-DC変換で自前で生成するようになっています。
(ジャンパーで5V入力だけでの駆動と切り替えが可能ですが、CVなどで使うジャックからの出力電圧が制限されます。)
部品は別に調達する必要があります。MauserへのBOM(部品表)があり、そちらから部品を調達しました。BeLa、PEPPERはUKから届きます(COVID19の影響があると思いますが20日以上かかります)が、Mauserは日本に在庫があれば4日くらいで届きます。
田舎暮らしだとMauser,マルツ、秋月電子、せんごくネット頼りです。
また、BOMに入っていない部品もあります。
- ノブ（ツマミ）
- 基板搭載オーディオジャック(3.5mm径)
- USB パネルへのUSBケーブル
現在、オーディオジャックの配送待ちです。
BeagleBoneBlackとBeLa
BeagleBone(black)のサウンドCapeのBeLaを入手しました。
bela_image_v0.3.8a.img.xz
上記をダウンロードして、Windowsなので7-zipで解凍して、
bela_image_v0.3.8a.img
にして、Win32DiskImagerでSDメモリに書き込みました。
もともとファイルサーバに使ってたBeagleBoneだったので、SDカードからBootするように設定してたのを忘れてたのですが、そのまま動き出しました。
USB接続したときにWindowsとMacでアクセスするアドレスが違うとどこかで見たのですが、http://192.168.6.2にブラウザでアクセスするとIDEが表示されました。
（Windowsはhttp://192.168.7.2だと思っていましたが...）
2020/08/08 usb0 が192.168.6.2、usb1が192.168.7.2です。
小さなPCスピーカでも入手しないといけないかな。
テプラのシールのIPは気にしないでください。
Teensy 3.5 と液晶ディスプレイ
Teensy 3.5 ARMの32 bitマイコンです。Teensyにはいろいろなバージョンがありますが、大きさ、CPU能力、IOなど、ソフトウエア+ハードウエアを研究、実験するのにバランスが良いと思い入手しました。
Teensyduinoアドオンをインストールすることで、Arduino IDEでプログラミング、アップロードができます。
オーディオ出力用の拡張ボードもあり、Musicツールの周辺I/Oに使おうかと思います。
RasberryPi、BeagleBoneBlackなどと並行して実験していこうと思います。
0.91" IIC I2C シリアルOLED液晶ディスプレイモジュールを入手し、 SSD1306のドライバをArduinoIDEに入れました。必要なライブラリは、
Adafruit_BusIO
Adafruit-GFX-Library
Adafruit_SSD1306
スケッチ例からAdafruit SSD1306 ssd1306_128x32_i2cを選んでデモを動かしてみました。
(必要なピンと、強度的に間引いてはんだ付けしてます。手持ちの半田ごてでは細かいはんだ付けが厳しかったので)
アニメのように次々にデモが表示されます。
