2015年6月27日土曜日

[電子工作] 車載用オーディオのノイズを除去する (イレギュラーなグランドループ対策)

How to remove the ground loop noise
自動車で音楽を聴くためにウォークマンを使ってます。最近故障したので買い換えました。
そのウォークマンを車載オーディオのAUX端子につなげるために、ウォークマン専用LINEOUT端子付カーチャージャーという製品を使っています。
※WM-PORT付きのモデルにのみ使えます。
(使い始めてすぐに皮膜が裂けたのが社外品の悲しいところ)
エンジン(ACC)のオン・オフに合わせてウォークマンが再生・停止し、充電も出来る便利なアクセサリーです。
ただし自分が買った製品は大きな欠点があり、エンジンの回転数に合わせてオーディオにノイズが乗ります
グランドループという現象らしいのですが当時はそんな知識はなく電源を細工してノイズを除去しました。
そのときの方法をまとめてみました。


原因を推測する

知識が無いなりに原因について考えます。
ウォークマンにカーチャージャーをつなげてオーディオを再生すると、エンジンの回転数が上がるとノイズが大きくなりノイズ音も甲高くなります。
この現象からノイズはオルタネーター(発電機)の電圧変化か電磁波によるものと仮定しました。
一方、ウォークマンにカーチャージャーをつなげなければノイズは全く再生されません。
この現象から原因の第一候補を電圧変化に絞りました。


電子工作で電源を定電圧化してみる

自分が使っているカーチャージャーはシガーソケットから電源をとるタイプです。
シガーソケットから出力される電圧は12Vですが実際にはオルタネーターの回転数によって12Vを超えたり、時には12Vを下回ったり小刻みに変動しています。
そこで定電圧レギュレーターを使ってカーチャージャーに供給する電源を定電圧化することにしました。
定電圧レギュレーターはその名前の通り、電源を与えると一定の電圧を出力してくれる半導体です。
定電圧レギュレーターの仕様によっては抵抗・ダイオード・コンデンサなど別の電子部品が必要な場合があります。データシートで確認してください。
電子工作マガジンやエレキジャックに電子部品を取り扱ってる全国のお店が載ってるので、最寄りのお店を探して買いに行きました。


定電圧化でノイズがなくなった

定電圧レギュレーターと必要な部品を組み立てます。
電子回路の知識がない上に正しい半田付けの方法も知らないのですが売り物ではないのでよしとします。
電源の入力は自動車のACCとボディアースからとり、メス型シガーソケットに出力しました。
発光ダイオードが付いてますが通電確認用のためで必須ではありません。
組み上がったらサーキットテスターでショートしてないか調べて、乾電池で正常に動作するか確認します。
乾電池なら万が一不具合があっても大事に至らないと思います。
電源を低電圧化した結果、10Vの定電圧レギュレーターでノイズの除去ができました。
ちなみに5Vの定電圧レギュレーターでも除去できたのですが、ウォークマンが充電されませんでした。


グランドループ対策はアイソレーショントランスを使うのが一般的

上の方でも書きましたが、ノイズの本当の原因はグランドループだったようです。
グランドループ対策にはアイソレーション(絶縁)トランスを使うのが一般的のようです。
ただ、ステレオの場合は1個数百円のアイソレーショントランスが二つ必要のようで、結果的に定電圧レギュレーターの方が安上がりでした。
とはいえ電源の細工はショートや感電のおそれがあるのでアイソレーショントランスの方が安全です。

ウォークマンに限らずiPodや携帯型メディアプレイヤーを車載してグランドループノイズが発生したら同じ方法で除去できると思います。


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以上、参考になれば幸いです。

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