■Raspberry Pi zero 設定メモ

SSH接続とファイル操作ができるようになるまでの自分用設定メモです(太字表記はコマンド)。
Raspberry Pi 3 の設定メモはこちら
※Raspberry PiやRaspbianの仕様変更によりうまくいかなくなる可能性があります。



Raspbian Jessie Liteダウンロード、Win32 Disk ImagerでmicroSDカードに書き込み
/boot/ ディレクトリに ssh という名前のファイルを置いておく

Raspberry Pi zeroはデータ通信できるmicroUSBケーブルをPCと接続するだけで通信可能(OTGモード)
WindowsからTera TermでSSH接続
参考ページ→ノートパソコンだけで raspberry pi zero をセットアップする方法

<初期設定>
$ sudo raspi-config
Change User Password
Boot Options > Desktop / CLI > Console Autologin
Localisation Options > Change Timezone > asia > tokyo
Localisation Options > Change Wi-fi Country > Japan
Interfacing Options > SSH > Yes
※Pure Dataと相性が悪そうなので日本語表示しない

<ルートパスワード変更>
$ sudo passwd root



(Raspberry Pi zero用)
<インターネット接続>
参考ページ→SSH接続で raspberry pi zero の設定を行う1(インターネットに接続する)

<IPアドレス固定>
$ ifconfig (usb0 の inet addr: を確認)
$ sudo nano /etc/dhcpcd.conf
以下を追記(割り当てられたアドレスが192.168.137.99の場合)
interface usb0
static ip_address=192.168.137.99
static routers=192.168.137.1
static domain_name_servers=192.168.137.1



(Raspberry Pi zero W用)
<無線LAN設定>
$ sudo wpa_passphrase "SSID" "password" >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
"password"を消去

<IPアドレス固定>
$ sudo nano /etc/dhcpcd.conf
以下を追記(ルーターのアドレスが192.168.10.1の場合)
interface wlan0
static ip_address=192.168.10.99/24
static routers=192.168.10.1
static domain_name_servers=192.168.10.1

再起動
$ sudo reboot




WindowsからTera Termで固定したIPアドレスにSSH接続

<アップデート>
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade

<Samba設定>
$ sudo apt-get install samba
$ sudo nano /etc/samba/smb.conf
Samba設定参考サイト→ツール・ラボ » 第14回 Raspberry Piのファイルサーバ設定をする
※プログラムが実行可能なように、ファイルのパーミッションも0775にしておく
Sambaのユーザ登録
$ sudo smbpasswd -a pi

Windowsのエクスプローラーのアドレスに\\raspberrypi\piを入力、ユーザー名・パスワードを入れアクセス

■タグ : RaspberryPi

■RasPd2 ハードウェア編

03_187_1raspd2p.jpg
Raspberry Pi Zeroを使い、コンパクトなデジタルエフェクターを作りました。今回はLCDがなく、単機能エフェクターとして使うことを想定しています。オーディオインターフェイスはUSBではなくI2Sで通信するとレイテンシーが低減できるようで、WM8731というICを使用しました。レイテンシー実測値は7msとほとんどリアルタイムに近いレベルとなりました。

WM8731については、別記事に記載しています。
WM8731 設定メモ
Raspberry Pi Zeroでもほとんど設定は同じですが、ADC High Pass Filterはオンにするとノイズが増えたためオフにしました。音量は Master 56(-9dB) Capture 87(+9dB) です。

SN比を稼ぐため、RasPd1のときには外部回路で入力前増幅→出力後減衰を行っていました。WM8731のデータシートを見てみると、IC内部でアナログな増幅・減衰ができるため外部回路は入力バッファのみとしました。電源電圧が3.3Vと低いですが、+9dB(2.8倍)程度までは歪まないだろうと思います。

▽回路図
03_187_2raspd2s.gif
出力のコンデンサが100uFと大きい値なのはイヤホンを直接繋ぐためでしたが、誤って大出力になったとき危険なのでイヤホンでのテストはしない方がいいでしょう。各スイッチには少し面倒ですがチャタリング防止の抵抗やコンデンサを入れています。とりあえずたくさんコントロールを準備したという感じで、割り当てをどうするかは未定です。WM8731への接続に入っている抵抗(ダンピング抵抗)はありあわせの22Ωにしましたが、役割はあまり理解していません。

ノイズ対策のため、電源・GNDは4系統に分かれています。
 [アナログ9V電源・GND(バッファ用)]
   ↓
 [デジタル5V電源・GND(Raspberry Pi用)] → [アナログ3.3V電源・GND(WM8731用)]
   ↓
 [デジタル3.3V電源・GND(WM8731用)]

▽レイアウト
03_187_3raspd2l.png
▽PCB(横111.8mm縦73.7mm)
03_187_4raspd2lp.png
あまり見慣れない水晶振動子というパーツがありますが、ケースが金属なので基板から少し浮かせて取り付けています。周波数の値はそんなに高精度のものでなくていいようです。WM8731には、シングルタイプのピンソケットを使うことでICの下にパーツを配置できるようにしています。レイアウト上部の基板間の配線は、着脱式にして後からの修正をしやすくしました。また、GND等のいくつかのジャンパーは基板の裏側(半田面)で配線しています。

今回もノイズには悩まされました。まずサーというホワイトノイズがRasPd1より多く出ていました。Raspberry Pi自体から電磁波的ノイズが出ているのかと思いアルミホイルでシールドしてみましたが効果なしでした。pedalSHIELD DUEのようにRチャネルに位相反転した入力を入れて、ノイズキャンセルしようとしましたがこれもダメでした(LとRでノイズの乗り方が違うようです)。結局電源を分離すると解決したため、ノイズ源はWM8731用アナログ電源だったようです。

その他にもギターを繋いだときに少しキーン&プツプツというノイズが出ていました。RasPd2内蔵のバッファを一旦外し、別電源のバッファを前段に繋いだ場合はほとんどノイズが消えたため、電源とGNDの取り方が原因と考えました。試行錯誤の結果、絶縁型のDC-DCコンバータを使用し、その出力部に各GNDを集めるというレイアウトになっています。

下写真のように基板を2枚重ねにしています。
03_187_5raspd2g.jpg
ケースは高さがあるHAMMOND1590BSです。発熱が心配ですが、裏フタをあけた状態ではCPU温度50℃程度で安定しているようです。そのうち無線接続可能なRaspberry Pi Zero Wに変更し、改めて長時間使用時の安定性を調べようと思います。



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■オペアンプで音は変わるのか

他の測定でわかった通り、歪率や周波数特性の測定はあまり意味がない気がしますが、失敗例として記事にしていこうと思います。音の変化には歪率や周波数特性以外の何らかの特性が関係していて、それは結局自分の耳で確かめるしかないのだろうと思います。

サウンド・クリエイターのための電気実用講座」という書籍の中で、オペアンプの比較試聴テストについて記載があります。それによると、アナログ録音・完全なブラインドテストで、オペアンプによるサウンド・キャラクタの違いは明確にわかったとのことです。歪率や周波数特性についても違いが出てくるのか比較してみます。

使用したオペアンプは以下の3種類です。
10_186_1OPp.jpg
・NJM4558DD (1個20円)
・TL072CP (1個85円)
・OPA2134PA (1個300円)

▽回路図
10_186_2OPs.gif
電気実用講座では増幅率11倍でしたが、差が出やすいよう110倍にしました。PCの出力は約0.3Vrmsです。

▽結果 ※縦軸をかなり拡大
10_186_3OPf.gif
(10kHz付近をさらに拡大)
10_186_4OPfk.gif

4558の10kHzの歪率が少しだけ悪くなっていますが、他は差がなさそうです。周波数特性はほぼ重なりました。もっと増幅率を上げれば少しは差が出てくるかもしれません。高域では4558と072が約0.02dB下がっている程度で、ごくわずかな違いとなっています。オペアンプの性能を改めて実感しました。

■タグ : 周波数特性 歪率

■コンデンサで音は変わるのか LPF・HPF編

他の測定でわかった通り、歪率や周波数特性の測定はあまり意味がない気がしますが、失敗例として記事にしていこうと思います。音の変化には歪率や周波数特性以外の何らかの特性が関係していて、それは結局自分の耳で確かめるしかないのだろうと思います。

ローパスフィルタ(LPF)、ハイパスフィルタ(HPF)回路でコンデンサの比較を行いました。コンデンサは以下の4種類です。
10_185_1capLHp.jpg
・Supertech Electronic 積層セラミックコンデンサ 実測値0.95μF 50V 温度特性:Y5V(1個10円)
・日本ケミコン SME 両極性アルミ電解コンデンサ 実測値1.03μF 50V 85℃(1個21円)
・Garrettcap GBQ メタライズドポリエステルフィルムコンデンサ 実測値1.0μF 100V(1個50円)
・Vishay/Roederstein MKT1817 メタライズドポリエステルフィルムコンデンサ 実測値1.03μF 63V(1個200円)

PCの入出力インピーダンスの影響を受けますので、回路は下図のようになります。カットオフ周波数が1kHzぐらいになるようにしました。PCの出力は約1Vrmsです。また、理想的なコンデンサでのLTspiceシミュレーションも行いました。
10_185_2capLHs.gif

▽LPF結果
10_185_3capLPF.gif
▽HPF結果
10_185_4capHPF
Garrettcapとシミュレーションとの周波数特性が全く重なりました。MKTはわずかにズレていますが、静電容量の違いのためだと思います。

積セラはやはり歪率が悪くなっていますが、周波数特性自体はそんなに問題ない感じです。高域がギザギザになっているのは、歪み成分のせいだと思います。

電解コンデンサも歪率が悪くなるのかと思っていましたが、大丈夫なようです(測定限界)。周波数特性はフィルムコンデンサと1dBぐらいズレていて、若干違った特性のように見えます。ただ電解コンデンサは普通のテスターだと容量測定誤差が大きくなるらしいので、測定値があまりあてにならないようです。

■Nuverdrive+プレゼント(終了しました)

02_184_1nuverdrive_2P.jpg
Nuverdrive+をもう一台作りました。もしも欲しいという方がいらっしゃれば、上写真の赤色のバージョンをプレゼントいたします(希望者多数の場合は抽選)。下記の2つの方法のうちいずれかで連絡お願いします。締め切りは2017年6月10日(土)です。※万一故障した時に、修理対応できるかどうかは不明です。ご了承ください。

<方法1>
Twitterの私のアカウント宛に、「Nuverdrive+希望」と記載してダイレクトメッセージ送付
※無理にフォローやリツイートをされる必要はありません。
<方法2>
当ブログ右側下部のメールフォームにお名前(ニックネームでOK)とメールアドレスを記入の上、件名と本文に「Nuverdrive+希望」と記載して送信


(以下Nutubeに関する個人的感想)
Nutubeは低電圧で動くというのが大きなメリットですが、実際はあまりコンパクトエフェクター向きではないと思います。増幅率が低く、1個(2回路)だけで歪ませるのは難しいです。また、マイクロフォニックノイズがあるため防振対策が必要で、ケースがある程度大型になってしまいます。結局、普通の真空管+スイッチング電源の方が楽かもしれません。今まで同じエフェクターを2個作ることはありませんでしたが、どうしてもNutubeを使った回路を新規に考える気にならなかったため、今回のプレゼント企画に至りました。



---以下2017年6月17日追記---
当選者の方にNuverdrive+が無事に届いたことが確認できました。多数のご応募ありがとうございました。

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