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日記

DC電源ケーブルの自作

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2018年10月14日

導入してまだ間もないPCオーディオですが、DC電源ケーブルを自作してみました。

DC電源ケーブルというのは、外付けHDDなどのPCの周辺機器用やスマホなどの充電用にたくさんありますが、なかなかオーディオ用となるとありません。そこで自作することにしました。

自作の目的(あるいは期待するメリット)は以下の通りです。

1.導線径の太線化
2.最適なケーブル長
3.プラグ径の最適化
4.高周波ノイズ対策

市販のDCケーブルは線径が細くチャチなものがほとんどです。いろいろ探索していると、こんなものを見つけました。



ミュージシャンのエフェクター用です。長さもいろいろあって良さそうなのですが、残念ながらプラグサイズがφ2.1mmのものしかありません。日本トラストの充電式バッテリーとサーバーPCやiFi/imicroをつなぐには両端ともφ2.5mmのものが必要です。

やはりミュージシャンとしても市販のDCケーブルには不満があるということがわかっただけでもみっけもんです。OYAIDEのショップをみていくと自作用にφ2.1mmのプラグも売っています。自作することにしました。

ケーブルはとにかく太いほうがよい。特別な導体や銀メッキなどのいかにもオーディオ用というものは必要はなくOFC(無酸素銅)で十分です。また、柔軟性や断線防止という意味でも撚線が最適。特にデジタルは高周波特性のよい撚線がよく、アナログ用でも単芯は音が鈍く重くなります。



手持ちのアンプ内部配線用のダイエイ電線もありますが、ショップを探索すると切り売り白黒ツイストケーブルも売っているので、せっかくなのでこのケーブルを使うことにしました。

このケーブルは、古河電工のPCOCC製造中止後に小柳出電気がオーディオ用として開発したもの。導体素材としては通常のOFCですが伸線工程で精密ピーリング(皮むき)を施し表面の介在物を極小にしたというなかなかのスグレもの。

DCケーブルには、USBケーブルも必要です。ツイストケーブルはAWG16(1.25sq)と線径が太くてUSBには無理です。そこでAWG22(0.3sq)のものも入手。こちらはツイストケーブルはないのですが、線径も細いので自分で適当に撚ることにしました。USBの端子も同じようにショップで入手しました。OYAIDEは、こうした自作にも対応したグッズが豊富に揃えられていてとても良心的だと思います。

先ずは、プラグ式のパワーケーブルを製作。

こちらは特に難しいことはありません。とはいえさすがに1.25sqというのは太いのでちょっとだけ一工夫。GRND側の穴をミニドリルでちょいと拡げておきます。こういう一手間を惜しまないのがしっかりとしたケーブル製作には大事です。

ケーブルの受電側には、CMC(Carbon Micro Coil)とアルミテープで高周波ノイズ対策を施します。



完成しました。

次に、充電式バッテリーからスイッチングハブに電源供給するケーブル。こちらはハブのIN側は2.5mmのプラグですがOUT側はUSB-Aになります。このUSBに結線するのが大変でした。

電源のみなのでケーブルは2本のみ。後の3、4番端子は無視。何とか1.25sqを使ってみたいと悪戦苦闘しましたがさすがにUSB端子には無理でした。最終的には、0.3sqを使用しました。

難関だったのは、スマホなどの充電用ケーブルと互換のUSB-microBのケーブル。もともと使用しているものはANKERのかなりしっかりとした作りのケーブルですが、それでもケーブル導体はかなり細いものが使用されています。

これは0.3sqでもそのままでは無理であることがわかり、ハンダ付けする部分のみ芯線を間引くことにしました。このケーブルは、0.18mmの導線を13本合わせた撚り線になっています。そこから6本だけ間引いて7本にします。7本にするには理由があって理想の撚り線数だからです。USBmicroにも最適な太さが得られました。



ピンアサインはこうなっています。



もちろんこれにも高周波ノイズ対策を施します。細かい作業ですが、ハンダ付けに較べれば、はるかに楽な作業です。



完成したら、念のためテスターでチェックします。


さて、その音は…?

サーバーの19Vのケーブルを換えてみると、さすがに見た目もしっかりした感じですし音もよくなったかなという感じです。とはいえ、この時点では、プラシーボの範囲かなという感じで、まあ自己満足かもしれないと思いました。

が、しかし…

USBmicroと格闘すること数日、ようやくコツがつかめてきてきれいにケーブルが要領よく作れるようになり、次々とケーブルを自作のものに交換していきます。意外なことに、サーバー側の親機無線ルーターの電源を換えたときにはっきりと音質向上を感じて思わず快哉を叫びました。

自作ケーブルにすると、まだまだ付帯音のようなものがあって楽器や肉声の本来の音がきちんと聞こえてなかったことがわかります。情報量が増えて透明度が増しますが、決して音痩せがしたり細身になるわけではなく、むしろ音の色艶や光沢、濃淡が鮮明になり響きが心地よい。

その勢いで、レンダラー本体とその周りもすべて自作ケーブルになりました。



レンダラー側には、もともとファインメットリングで対策はしていたというものの、場所も取るしケーブルをそのまま2巻きするというもので、かえってケーブル長は長くなり効果は限られていたようです。CMCを使ったケーブル内装なので、引き回しもよくなり超最短での供給が実現しました。



CMC+アルミテープのノイズ対策は、すでにバッテリー駆動アンプの内部で基板直前の部分で実施していてその効果は実証済みです。こういう対策は、信号線だとかえって音が痩せたり硬くなったりしますが、電源にはそういう副作用がありません。

初期エージングもあるようで、およそ20~30時間経ったところで、レンダラー側まですべて開通したことの効果を感じるようになりました。

PCオーディオにおける、パワーサプライの大事さに改めて目を瞠る思いがします。

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レス一覧

  1. ベルウッドさん、こんばんは。

    microUSBはどう制作するのかと思いましたが素晴らしいですね!
    お勉強させていただきます(笑)
    またお聴かせ頂くのを楽しみにしています。

    byMF at2018-10-14 23:29

  2. こんばんは、しゅんかんです。
    DC電源周りということで反応します。

    私の方で試した限りではDC電源の低インピーダンス化が結構重要でした。
    それにはデカップリングコンデンサの実装が有効です。
    プラグやコネクタの後、PC内部のマザーボードの給電部にデカップリングコンデンサを配置すると効果がありました。
    給電部からコンデンサまで距離を置くと効果が低下します。
    コンデンサは低インピーダンスな物が良いです。
    私の場合、かなり極端な考え方で実装したのでコンデンサアレイになりましたが…

    チョークコイルにファインメット等高μ素材のコアを使用する場合、効果が出るのは100KHz以下と考えた方が良いです。
    それ以上の周波数帯にはフェライトを使うと効果があります。
    なので、ファインメット等高μ素材のコアとフェライトコアの2つのチョークコイルを入れると良いと思います。

    この方法はTDKのノイズフィルタにも使われてました。
    https://product.tdk.com/info/ja/products/emc/emc/power-line/catalog.html
    この内のRSMNやRSKNがそうだと思います。

    byしゅんかん at2018-10-14 23:41

  3. ベルウッドさん、こんばんは!

    まさかDCコードを自作されるとは、ウーン盲点でした。
    オヤイデと秋月を使えば世の中にあるコードの全てをこだわりの自作品にすることが出来ますね。
    カーボンメッシュチューブを被せるとかは如何でしょう?

    byCENYA at2018-10-14 23:59

  4. ベルウッドさんこんばんは。

    DCケーブルの自作、丁寧な仕上がりですね。

    私も以前NUCを導入したときに、オヤイデさんで、プラグ、銀の単線4本を買ってきて自作しました。

    4本ツイストさせ、ハンダはAETのものを使用し、透明の収縮チューブを被せ、アモルメットコアを通し仕上げましたが、
    予想以上の効果が感じられず、がっかりしていました。

    その時余りにも手間が掛かってしまったので、他のDCケーブルは自作を断念しました(苦笑)

    純正品より悪くなったわけではないので、現在使用中です。

    byにゃんす at2018-10-15 01:18

  5. MFさん

    microUSBは苦労しました。ボツを何個も作りました(笑)。工夫を重ねいったんコツをつかむと何の苦もなく作れるようになります。人間って不思議です。

    苦労の甲斐あってmicroUSB給電が一番効きました。

    最初に効果を感じたのはサーバー側の親機ルーターです。特にタブレットからのコントロールでは従来は微かに音が濁る感じがあったのですがそれが無くなりました。ダイレクトとはわずかに音色の違いがあってタブレットの方が少し暗めですが、これはこれで落ち着いた感じがあって好みの範囲です。

    にらさん来宅時に、パッヘルベルのカノンのCDとリッピングファイルとの聴き比べをしましたが、にらさんはファイル再生にやや疑問を投げかけられていました。それはこの音の濁りや音の輪郭が強くなる傾向のことを仰っていたのかもしれません。

    byベルウッド at2018-10-15 10:07

  6. しゅんかんさん

    ノイズ対策の連続投稿を興味深く拝見させていただいてました。

    MFPCは、オールバッテリー駆動ですのでリップルもリニア電源のダイオードのクロスノイズもスイッチング電源のノイズもありません。リチウムイオン電池は極低インピーダンスです。それでケーブルの大容量化と低抵抗化というシンプルな対策がそのまま音に出てくるようです。特にUSBmicro給電には効果的のようです。

    コンデンサ等を使用した低インピーダンス化は、バッテリー駆動のアナログアンプの方でチャレンジしようという構想がありますが、まだ手をつけていません。スイッチオン時の突入電流がちょっと心配です。

    byベルウッド at2018-10-15 10:37

  7. CENYAさん

    そもそもは、CENYAさんの「USBケーブル自作は簡単ですよ、LANケーブルはもっと簡単」というひと言がきっかけです。自作改造のTEIOUにはとうてい及びませんがシコシコがんばってます。

    カーボンメッシュチューブですか?シールド効果もあるのですね。今回、自前用なのでスリーブは初めから考えていなかったので盲点でした。オヤイデのDCケーブルの外観もなかなかマニアックで好印象でしたから。

    今のところ不満はないので作り直しせず様子を見てみます。それを早く言ってよ〜(涙目)ですね。(笑)

    byベルウッド at2018-10-15 10:47

  8. にゃんすさん

    銀単線ですか?(汗)。それはお疲れ様でした。

    オーディオマニアは、つい導体素材のあれこれという口車にのせられて惑わされてしまいがちですね。

    byベルウッド at2018-10-15 10:55

  9. USBmicro給電でのバッテリー駆動とのことですが、実のところ懸念があります。
    リチウムイオン電池を使っているものの、定電圧化する回路にDC-DCコンバーターを使っています。 これはスイッチング回路そのものです。

    コネクタの接点のインピーダンスは確認が必要と思います。
    私の環境では100mΩのインピーダンスで悪影響を感じました。
    給電経路の各部品のインピーダンスは10mΩ程度を目指しました。
    高インピーダンスの部品の後には低インピーダンスのコンデンサを配置する様にしてました。
    ただ、HDD周りの部品は高インピーダンスのコンデンサなのでうまくなかったかなと思ってます。 効果は出てたので手をつけなかったのですが…

    > ノイズ対策の連続投稿を興味深く拝見させていただいてました。
    見てくださってありがとうございます。
    現在の所、体調不良で試聴しての評価ができない状況なので日記を更新できていません。
    肝心の耳がダメなので、もう無理かなと思っています。
    あともう少しで一区切りついたのですが…

    byしゅんかん at2018-10-15 11:25

  10. しゅんかんさん

    DC-DCコンバーターは、リニア・レギュレーターもありますのですべてがスイッチング回路とは言えないと思います。

    日本トラストテクノロジーのMobilePowerBankは、大容量のリチウムイオンバッテリーで、充電を切っても給電は途切れることがないというスグレものです。

    普段は充電をそのままにしていて、再生の時だけ充電を切ってバッテリー給電のみにします。ACを切ると明らかに音質が良くなります。再生中に切り換えるとわずかに音の濁りや高域の粗さがあったことがわかります。バッテリーの出力側の定電圧回路がどのようなものかはメーカー製なのでわかりませんが、やはり充電用のACアダプター(スイッチング回路)のノイズがあるからでしょう。

    接点の問題は、メーカー製品を使う限りはどうしようもないですね。まさかハンダ付けしてしまうわけにもいきません。そもそもUSBのパワーバスでの給電というのが、オーディオ用途としてはちょっと残念な部分です。

    それでも、バッテリー駆動が可能な低消費電力のWindowsマシンでオーディオPCを構成するというのがちょっとした革命です。USBmicroも含めてすべてリケーブルするというのは、USB給電へのささやかな抵抗です。けれどもかなりの手応えを感じました。

    byベルウッド at2018-10-15 18:35

  11. ベルウッドさん こんばんは。

    初レス失礼いたします。
    USBバスパワー経由でのノイズ伝播を避けるために、我が家ではiDefender3.0を使っていたのですが、この日記を読んでVbusとGNDを結線しないケーブルを自作しちゃえばいいんだっ!と、今しがた気付いてしまいました(汗)

    今度試しに作ってみようと思います。
    いいヒントをありがとうございました♪

    bymiya at2018-10-15 18:46

  12. すみません、miyaさん、横からレスします。
    普通、GNDの結線は必要です。
    もしかすると古いUSB1の製品の中にはデバイスを認識する物があるかもしれませんが、デバイスを認識する時にGNDとDATAバス間の電圧を確認する手順があるので、普通はGNDとDATAバスが必要です。
    USB2以上はこの手順が必要なのでGNDを結線した方が良いです。

    製品によりますが、Vbusも結線しないとデバイスを認識しない物があります。 私のSONY製PHA-2がそうで、デバイスを認識した後はVbusを切断可能でした。

    byしゅんかん at2018-10-15 22:29

  13. しゅんかんさん ご指摘ありがとうございます。

    USBのデータラインって差動信号だからGNDは不要だと思ったのですが、デバイス認識の際に必要になるんですね(涙)

    確かに結線しないという発想は安直でしたね〜(汗)
    とすると、せめてハイインピーダンスのチップビーズを噛ませるくらいですかね〜。
    いつか試してみようと思います。

    ベルウッドさん しゅんかんさんへの回答にこの場をお借りさせていただき、申し訳ありませんでした。

    bymiya at2018-10-15 23:46

  14. miyaさん

    単なるパワーサプライと信号伝送とは別ものですね。USB規格に準拠できていない信号伝送はデバイスの認識にとどまらずいろいろ不具合を生ずる可能性があります。

    iDefenderは、USBパワーをいったん遮断して汚染源から切り離すという卓抜したアイデアに基づいています。なかなかこれを原理的に超えるものは考えにくいのではないでしょうか。

    送り先には改めて良質なパワーを供給するという仕掛けですが、拙宅ではそれもバッテリーからのDCをmicro iUSBで安定化・浄化したものを供給しています。

    今回は、そのiDefenderへのDCパワーサプライも自作ケーブル化しています。やれることは徹底してやりました(笑)。

    せっかくお使いのiDefenderですから、その電源とケーブルの見直しもやってみてはいかがでしょうか。

    byベルウッド at2018-10-16 01:03

  15. ベルウッドさん

    Qutestは電源別引きのため、我が家では信号伝送の為だけにiDefenderへはDCパワーサプライを入れずに使っていたので、てっきりVbusとGNDは常に通電していない状態なのだと勘違いしていました(涙)

    ですがifiのサイトをよくよく見てみると、確かに1mAを閾値にしてハイインピーダンスとの切り替えを行なっているとの記載が(°_°)
    ということは、しゅんかんさんがおっしゃっていたデバイス認識の際には、実は通電していたのでしょうね(汗)

    流石にこれは自作は面倒だっ(-.-;)

    でもいずれにせよ、これをキッカケにケーブルの自作も楽しんでみようかなぁと思いました♪

    bymiya at2018-10-16 19:00

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