FFTアナライザの組み立て

「ラジオペンチ」さんのブログには、大変興味深い電子工作の製作例が多数あります。

その中でも「ラズピコでFFTアナライザーを作る」に一目ぼれしました。
FFTアナライザーは、最大周波数180kHz、感度は-80dBの簡易スペアナです。
モバイルバッテリで動く携帯型計測器なので、どこでも波形が確認できます。

これを手持ちの部品で制作してみます。
よし、やってみよう!

組み立てが完成したFFTアナライザ

組立開始

変更箇所

手持ちの部品の関係で、オリジナルから以下のとおり変更しました。

使用マイコンの変更

Raspberry Pi Picoが手元になかったので、メインパーツは何かに使おうと秋月電子から購入していた、同じCPUを使った Seeed XIAO RP2040 を使用しました。

秋月電子のSeeed XIAO RP2040

端子の変更

Pi Picoに比べてXIAOは、基板サイズが1/3程の為、端子数が少ないので、LEDが接続されているGP6をP4に変更

皆様ご存じのRaspberry Pi Picoは 40ピン
XIAO RP2040のピン配置 14ピン

ケースの変更

ケースは、上部をダイソーのトラベルケースM 2Pに、ラッカースプレー マットブラックで塗装をして作成しました。下部は「Autodesk Fusion 360」でデータを作り3Dプリンタでプリントしました。

ダイソーの「トラベルケースM」と「ラッカースプレー マットブラック」
ケース上部です。トラベルケースMの上蓋を黒スプレーで薄めに3度塗りしました。
ケース下部、3Dプリンタで作成し底部には銅箔を、電源部はUSBの端子を利用

電源コネクタ

電源用のコネクタは、AliExpressの「USBメスCタイプケーブル」を使用しました。ネジで固定できるので便利です。

防水USBメスCタイプケーブル

組み立て

基板を組み込み
OLEDは、ケースにはめ込み式です。

完成

ダイソーのモバイルバッテリーで動作確認中

とりあえず動作はしていますが、ノイズ源と思われる5Vから3.3Vを作っている降圧コンバータが、pi picoと異なり金属ケース内に有る為に除去するのが難しく、XIAO RP2040はpi picoと電源周りの回路が異なり「3V3EN」端子をLOWにする手も使えないために、ラジオペンチさんのオリジナルよりノイズが多い部分を改善したいです。

追記と変更

2023年2月16日 追記、上記の取り消し

組み立てたFFTアナライザで発生していたノイズの原因は、OLEDのレギュレータの出力側に有るべきC2が取り付けられていないことでした。
C2を追加して、他のノイズ対策をするとー60dB程まであったノイズがー80dB程度まで下がりました。アマチュアが使うには十分の性能ですね。
これ以上の対策は追い求めないことにします。小型軽量で大変使いやすい計測器が出来上がりました。

XIAO RP2040の降圧コンバータ周りの回路
左 ラジオペンチさんの作例(ノイズなし)、右 XIAO RP2040は、各チャンネルでノイズが見られます。

まとめ

現在の満足度、完成しましたがノイズが多いので80点

ノイズの問題がほぼ解決したので、満足度は95点です。

コメント

  1. たこ より:

    FFTアナライザができるなら、オーディオアナライザの各高調波成分 2~40次数くらいを個別に、
    そして総高調波歪率として THD(+N)などできそうじゃね? 知らんけどw

    また歪み率を %もしくは dB表示にとか

    • パオさん より:

      コメントありがとうございます。
      このFFTアナライザのオリジナルは「ラジオペンチ」さんです。
      制作に必要なデータも公開されていますので、ぜひご覧ください。