ORANGE ライン
ST2M AMPLIFIER専用
DCカット用コンデンサ
orange170




2024年末頃 発売予定


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ST2M AMPLIFIER専用 DCカット用コンデンサ 500 uF





特徴




  • ST2M AMPLIFIER専用 DCカット用コンデンサ を使用すると ST2M AMPLIFIER(TrueMonaural(S)専用品) にほとんどのピュアオーディオスピーカーを接続でき、電源に5Vまで加えることができるようになります。


    理由
    電源電圧が高く出力の大きいオーディオアンプは、故障によりDC成分が出力された場合にそれを検知して遮断する回路を備えているものがありますが、ST2M AMPLIFIER はこれを省略しています。 主な接続先である TrueMonaural(S) は音質向上の為にクロスオーバーネットワークにDCカット用コンデンサと同等の回路が入っているため、アンプでのDC保護は2重になり、デメリットの方が大きいからです。

    「ST2M AMPLIFIER専用DCカット用コンデンサ」は、万が一のアンプ故障時に、DCをカットしていない一般的なオーディオスピーカーでも直流電流が流れるのを防ぎ、スピーカーユニットを保護します。 それによって、どのようなスピーカーも安心して使用でき、電源電圧も最大5Vまで印可できるようになります。


    当たり前ですが、故障していない ST2M AMPLIFIER はDC電圧を出力しません。(* 厳密には、出力オフセット電圧と呼ばれる僅かなDC電圧が出ています、これはIC等の性能的な限界によるもので異常ではありません)


    「ST2M AMPLIFIER専用DCカット用コンデンサ」は電子機器のヒューズや車のエアバッグなどと同様、一種の保護部品です。 無くても動作しますが、無いと万が一のDC入力に対するスピーカーの安全が担保されません(最悪は発火)。



    ST2M AMPLIFIER(TrueMonaural(S)専用品) は限定的に「定格入力10W以上のスピーカーのみ・電源は付属乾電池ケースのみ・ACアダプターは使えません」の条件で「ST2M AMPLIFIER専用DCカット用コンデンサ」無しでも一般的なピュアオーディオスピーカーに接続できます。 理由は、仮に4Ωのスピーカーにアンプ故障時にかかる可能性のある最大電圧(=アンプ電源電圧)がかかっても、スピーカーで消費される電力は概算で P=E^2/R=3^2/4=2.25[W]となり、定格入力10Wのスピーカーではその22.5[%]であり、尚且つ 乾電池は大電流により短時間で消耗してしまい、重大な事故に至るとは考えにくいためです。 (* 電源電圧の低いアンプでは保護回路を省略しているものは少なくありません)


  • TrueMonaural(S)ご使用の場合は、クロスオーバーネットワークに同等の部品が入っているため 必要ありません。


  • コンデンサをスピーカーケーブルの途中に入れたり、スピーカーボックス内部に取り付ける際に使いやすい小型のケースとコンデンサの固定補助部品が付属しています。ケーブルなどは付属しておりませんのでご注意下さい。


  • 付録として1Ω5Wのセメント抵抗2個が付属しています。スピーカーに直列に挿入することで、古いラジオをスピーカーに改造する時や、音質調整に、使えることがあります。


  • スピーカーのラインに部品を追加するので、どのような静電容量を選んでも音質的には何らかの変化があります。ほとんどわからないこと、無駄な低域の大振幅が抑制されて良くなること、信号経路に部品が増えて幾分か悪くなること、などです。ご理解の上ご購入お願いいたします。


  • コンデンサを付属ケースへに組み込む際には初歩的な電子工作が必要です。
    * 「ST2M AMPLIFIER(標準セット)」に入っているものは組み込み済の完成品です。











コンデンサの静電容量の選び方など





選び方の方法案 A,B を示します。

スピーカーシステムによって音質に与える影響が異なるため一概に最適な静電容量を上げることはできませんが、「まず500uFを購入(方法A)」し、もしも他の値も試したくなった場合は「330uFを追加購入して方法Bに移行」が、効率的なケースが多いように思います。 「ST2M AMPLIFIER(標準セット)」も500uFとしています。

方法A
コンデンサによる多少の音質変化はアンプの音質の一部と捉えて、影響の少ない方の 500uF に決め打ちする。

方法B
330uFと500uF を同時に購入し、接続を変えて4通りの静電容量を試す。
詳しくはこのページの下の方にあります「(参考)コンデンサの静電容量と周波数特性の変化」をご確認下さい。











外観・付属品






ST2M AMPLIFIER専用 DCカット用コンデンサ (500uF)



商品に含まれるもの

無極性電解コンデンサ 500 uF  x1 *ケースの中に入っています
ケース (Φ5mm穴2箇所 加工済) x1
コンデンサ固定補助部品 x2
セメント抵抗 1Ω 5W  x2 (これは付録です)
 (スピーカーに直列に挿入することで、音質調整や、古いラジオをスピーカーに改造する時に使えることがあります)

* 取扱説明書は同梱しておりません。紙の取扱説明書は無く、Web取扱説明書(このページ)のみになります。




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付録 1Ω 5W セメント抵抗
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ST2M AMPLIFIER専用 DCカット用コンデンサ (330uF)



商品に含まれるもの

無極性電解コンデンサ 330 uF (1個) *ケースの中に入っています
ケース (Φ5mm穴2箇所 加工済)
コンデンサ固定補助部品 (2個)
セメント抵抗 1Ω 5W  x2 (これは付録です)
 (スピーカーに直列に挿入することで、音質調整や、古いラジオをスピーカーに改造する時に使えることがあります)

* 取扱説明書は同梱しておりません。紙の取扱説明書は無く、Web取扱説明書(このページ)のみになります。
  Web取扱説明書ダウンロード




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付録 1Ω 5W セメント抵抗
1ohm_5W.png










接続方法




接続の概略図




弊社での確認ではコンデンサの位置がケーブルのスピーカーに近い側でもアンプに近い側でも聴いてわかる差はありませんでした。
但し、中央に入れるよりは スピーカー側に入れておき、もし余裕があれば逆につなぎ替えて比較するのが良いと思います。

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製作例

  • 半田付けをしたものやケースに組み込んだもの、接着剤や両面テープがついているもの、は新品不良として受け付けられません。
    コンデンサの動作確認は部品単体でミノムシクリップ(またはワニ口クリップ)を使ってください。

  • これは一例ですので同じようにする必要はありませんが、コンデンサへの半田付けにはこの例のようにヒートクリップをご使用いただくことをお勧め致します。

  • この製作例は、転用範囲の狭い材料は使わず、なるべく安価で汎用性の高い材料で製作しています。完成品として販売している製品と同じではありません。






付属のプラスチックケースは大きめのマイナスドライバーなどで開いてください。
ケースは輸送時のコンデンサの保護を兼ねており、コンデンサは中に入っています。
ケースには口径5mmの穴が2個開いています、ケーブルが太い場合は テーパーリーマー・鉄工用ドリル などで穴を広げてください。
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部品とケーブルの納め方を決めます。ケーブルが太めで場所を取るので固定補助部品は1つだけ使用しました。
コンデンサのリードを切らない方が半田付けの熱がコンデンサ本体に伝わりにくくなります、切らずに納める形に曲げてから先端にケーブルを半田付けします。 リードを曲げるときはコンデンサ本体から引っ張ったりしないように注意してください。
横から見た断面図は下の図のイメージです(赤線と青線は両面テープ、ケーブルは描いていません)。
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ケーブルとコンデンサのリードの先、両方に予備半田をします。
コンデンサを熱から保護するため、半田付けする部分とコンデンサ本体の間にヒートクリップを多めに付けてください。
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コンデンサのリードとケーブルを空中で沿わせた状態で半田付けするとイモ半田になりやすいので、適当な細い銅線で結わえてから半田付けします。
スピーカー用の平行線など+と-のケーブルがくっついている場合はケーブルをケース穴に通してから結わえないとやり直しになるので注意して下さい(下側写真、左側はくっついているので穴に通しています)
なお、ケーブルが細い場合は予備半田をせずに、コンデンサのリードにケーブルを巻いて半田付けしても良いと思います。
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ヒートクリップを付けて半田付けします。
半田付けの後、結わえた線の飛び出した部分をニッパーで切ります。
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上側の図はケース内部を横から透視した図です。(再掲)
固定補助部品は下面にテープが付いているのでそのまま貼り付けられます。固定補助部品は上側を外したり、ケーブルを通すことも可能ですが今回はコンデンサの固定補助としてのみ使用しています。
図中の赤い部分は、厚手で強力な両面テープ(Nitto No.541)を2枚重ねしたもので固定します。(2枚重ねの意図は、柔らかい部分の厚みを増すことで コンデンサにストレスを与えないため と 接着面積を増やすため です)
図中の青い部分は、薄手で強力な両面テープ(Nitto No.5015)で固定します。500uFは高さの余裕が少ないので薄いテープにしました(組み立て後に強く押される可能性、経時変化による微少な変形や膨張の可能性を考慮)
* 330uFは高さの余裕があるので、青い部分も厚手で強力な両面テープ(Nitto No.541)で固定できます。
下側の写真は両面テープによる固定後です。
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完成後にケーブルを手荒に扱われてもコンデンサに力が伝わらないようにするためと、両面テープの固定力の補助のために、ケース内部にケーブルの一部を2液のエポキシ樹脂系接着剤(ボンドEセット)で接着します。ボンドEセットは適度な粘度があるため水のようには流れず時間が経つとプラスチックで覆ったように硬く固まります。 接着剤がコンデンサについたり、ケースの上の方についてフタが閉まらなくなったりしないようにマスキングテープでカバーしています、カバーしてもたくさん付くと硬くて取れないので注意して下さい。
* コンデンサに接着剤がつかないようにしてください。電子部品用接着剤以外の接着剤は電子部品に使うことを考慮していません。
* コンデンサの圧力弁(リード線に横にある3mm位の丸穴)には接着剤(電子部品専用の接着剤も含む)や両面テープを絶対につけないで下さい。内部で発生した気体等の逃げ場がふさがれ、内圧が高まって爆発する可能性があります。
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接着剤が硬化しはじめたらカチカチになる前に(ボンドEセットなら2、3時間後)テープをそっと外します。
テープを外したら接着剤が完全に硬化するまでそのまま動かさないで下さい。
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接着剤が完全に硬化したら、ケースを閉じてアンプとスピーカーをコンデンサ入りのケーブルで接続します。

また、コンデンサの並列接続・直列接続などを実験する場合も、このようにケースに入れた状態にしてケーブルを10~20cm程度ケースから出した状態で実験を行えば、半田付けの熱や機械的なストレスがコンデンサ本体に伝わりにくいため安心して繰り返し実験できると思います。
DC_Cut_Cap_Make_12.png







コンデンサ組み込みの際の注意点など




  • コンデンサには極性(接続する方向)が有るものがありますが「ST2M AMPLIFIER専用 DCカット用コンデンサ」は極性がありませんので接続する方向は考慮しなくても大丈夫です。もちろん、条件を一定にしたり、音質を比較や最適化するために、考慮しても構いません。
  • コンデンサには耐電圧の規定がありますが、接続方法により耐電圧が大きくなることはあっても小さくなることは無いので、「ST2M AMPLIFIER専用 DCカット用コンデンサ」を ST2M AMPLIFIER に接続する際は耐電圧は考慮しなくて大丈夫です。
  • コンデンサは家電製品等の内部に設置され 使用者に触れられないことを前提に作られているので、ラフに扱うと壊れてしまいます。 「強い力をかける・リード線を引っ張る・溶剤・アルコール類・水分」などは故障や劣化の原因となります。
  • 接着剤は電子部品に使うことを考慮しているとは限りません、コンデンサに直接付けて使用する場合は 電子部品に使用できると明記している接着剤(セメダインSX720W など)を使うと安心です。
  • コンデンサの圧力弁(リード線に横にある3mm位の丸穴)には接着剤(ホットメルトや電子部品用の接着剤も含む)や両面テープを絶対につけないで下さい。内部で発生した気体等の逃げ場がふさがれ、内圧が高まって爆発する可能性があります。
    atsuryokuben_Cap.png
  • ST2M AMPLIFIER専用DCカット用コンデンサを適切にパターン設計したプリント基板以外のものに固定するときは、付属ケースに上の製作例を参考に固定してから付属ケースの方を対象物に固定することをお勧めします(放熱を良くしたいときはケースのフタを外して下さい)。 ST2M AMPLIFIER専用DCカット用コンデンサは大きく重いので完成後に衝撃で外れたりしないように取り付ける必要がありますが、コンデンサそのものを多量のホットメルトで固めたり、結束バンドなどで強く締め付けたり、金具等で押さえつけると故障の原因になる可能性があります。
  • 付属ケースの材質は ABS 、コンデンサ固定補助部品の材質は 塩化ビニル です。(両面テープや接着剤を使う際の参考のため記載します)










(参考)コンデンサの静電容量と周波数特性の変化





  • 「コンデンサのインピーダンス」と「スピーカーシステムのインピーダンス」が相互に影響して周波数特性が変化するため、スピーカーケーブルにコンデンサを入れたときの 周波数特性の変化・音質の変化 はスピーカーシステムにより異なります。


  • 静電容量を大きくするほど周波数特性に与えるコンデンサの影響が少なくなります、これはどのスピーカーシステムでも同じです。

    静電容量が小さ過ぎるとウーファーのf0付近の周波数特性が暴れたり、低域が減少したりします(後述の「(参考)コンデンサの静電容量と周波数特性の変化」に詳細があります)。 しかしスピーカーシステムによっては「適度に」小さいと、聴感上の低音はほとんど変わらないまま中高域がスッキリして音質が向上することもあります。



結局のところ、試聴するまで音質は分からないのですが、参考までに「コンデンサの静電容量とスピーカーユニットに加わる電力の周波数特性の変化」を示します。

下のグラフ中の回路図を御参照ください、スピーカーユニットを公称インピーダンス(例えば8Ω)の抵抗器と捉えると、大雑把ですがコンデンサの働きを知ることが出来ます。

コンデンサのインピーダンスは Zc = 1/ (j・2・π・F・C) で表されますが、この式から 周波数F が低く(小さく)なると Zc が大きくなることがわかると思います。

 Zc:コンデンサのインピーダンス[Ω]
 j :虚数記号
 Π :円周率 3.14
 F :周波数[Hz]
 C :静電容量[F]

周波数が低くなるにつれて コンデンサのインピーダンスZc が大きくなり、回路全体のインピーダンスも大きくなって電流が減少、分圧回路として見るとコンデンサの方にかかる電圧の割合が大きくなり、スピーカーユニット(ここでは8Ωの抵抗)の方は小さくなります。 スピーカーユニットに直列に挿入したコンデンサはこのようにしてハイパスフィルターとして働きます。

8Ωの抵抗器 に 330uFのコンデンサ を直列に挿入した場合のハイパスフィルターの特性をグラフに表すと下のようになります。 (コンデンサを入れないときは、グラフは完全に横一直線のフラットです)

RとCがひとつずつである この形のハイパスフィルターはR,Cの値を変えてもグラフの形はいつも全く同じで、左右に移動する(周波数が変化する)だけです。 グラフを描かなくても、カットオフ周波数(レベルが3dB下がる周波数) Fc は

Fc = 1/(2・π・C・R) = 1/(2・π・330e-6・8) ≒ 60.3 Hz

の式で計算でき、周波数特性がわかります。

 Fc:カットオフ周波数[Hz]
 Π :円周率 3.14
 C :静電容量[F]
 R :抵抗[Ω]




X軸は周波数、Y軸はレベル[dB] です。

8ohm_330uF.png





スピーカーの場合、正確にはインピーダンスが8Ωの純抵抗では無く、後面解放型スピーカーの場合はデータシートのインピーダンスカーブのような変化があり、バスレフ型などではスピーカーボックスの影響でインピーダンスカーブが複雑な形に変化します、またマルチウエイスピーカーシステムではクロスオーバーネットワークも関わってきますので、更に複雑になります。

しかし、スピーカーの公称インピーダンスを R として Fc = 1/(2・π・C・R) の計算式を使うことで
極端におかしな静電容量 C を選んでいないか判断したり、
抵抗 R が(スピーカーシステムの公称インピーダンスが)1/2になると、同じ特性を得るために必要なコンデンサ C の値は2倍になる、
などの考察が可能になります。





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以下に「TrueMonaural(S) ウーファ(公称インピーダンス8Ω)」と「市販の10cmフルレンジユニットA(公称インピーダンス8Ω)」のデータシートのT/Sパラメーターから算出したスピーカーユニットの等価回路を用いて、コンデンサの静電容量に対する周波数特性の変化を示します。

330uF と 500uF の2個のコンデンサを 330uF単体・500uF単体・直列接続・並列接続 すると、2個のコンデンサで4通りの静電容量を得ることができますのでその値でシミュレーションします。

赤い線は スピーカーユニットで消費される電力をコンデンサを入れないときと比較してその差をグラフにしたものでY軸はdB表示です。つまり「コンデンサの有無による、電気的な周波数特性の差」を表します。(単純な スピーカーで消費される消費電力のグラフ では無いことにご留意ください)

黒い線は「スピーカーユニットのインピーダンスカーブ」です。Y軸は線形目盛ですが、インピーダンスカーブのグラフのY軸を対数目盛で表しているメーカーもありますので比較等する際は気をつけてください。

8Ωの抵抗器の時のように単純な特性ではなく、スピーカーユニットのインピーダンスカーブに周波数特性が影響されているのがわかります。

このグラフから断言できるのは
「静電容量(uF)が大きいほどコンデンサの影響が少ない」
程度ですが、
傾向的には、
「インピーダンスカーブのf0での上昇と周波数特性の関係」
「インピーダンスカーブのピーク周波数が低いと(スピーカーのf0が低いと)、ハイパスフィルター特性のカットオフ周波数も同時に下がり好都合なこと」
「8Ωのスピーカーに対して 330uF~500uF あればfoのピークの前後で低域の周波数特性が若干暴れるが一応は足りそうなこと」
などが見て取れます。
残念ながら、音の良し悪しの判断は困難です。





TrueMonaural(S) ウーファ
TrueMonaural_WF_200uF330uF500uF830uF_S.png

市販の10cmフルレンジユニットA
ten_FR_A_200uF330uF500uF830uF_S.png











(参考)コンデンサの直列接続と並列接続





複数のコンデンサを用いると、並列に接続して静電容量を大きくしたり、直列に接続して静電容量を小さくすることができます。



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ご留意いただきたいこと、注意事項




  • 本製品は ST2M AMPLIFIER 専用の補助部品(オプション)です。 他の用途へ流用できる可能性もありますがフォローや保証はできません。
  • ST2M AMPLIFIERでの使用においてスペックに十分な余裕を持っています、部品のデータシート等はお出ししておりませんのでご了承お願いします。
  • 室内専用です。自動車内、屋外 では使えません。
  • 日本国内専用の商品です、日本国外への販売及び保証対応はできません。






新品不良の対応について




  • 「ST2M AMPLIFIER専用 DCカットコンデンサ」は1年間の保証はありません、新品不良への対応のみとなります。
    ご購入日から2週間以内に「コンデンサ単体の状態で動作確認を行ない不具合があった」場合は交換にて対応させていただきます。
  • 半田付けをしたものやケースに組み込んだもの、接着剤や両面テープがついているもの、は新品不良として受け付けられません。確認はコンデンサ単体でミノムシクリップ(またはワニ口クリップ)を使ってください。
  • 故障が疑われる場合は、お送りいただく前に弊社までEメールにて状況をご相談お願い致します。
  • お電話での対応、出張修理は行っておりません。
  • 本来の使い方以外のご使用で故障した場合、新品不良交換の対象外となります。
  • 日本国外での使用や交換対応はできません。



[ 免責事項 ] 弊社は下記の事項に関して一切の責任を負いかねますのであらかじめご了承下さい
  • 本製品に直接または間接的に関連して生じた不便・損害・被害。
  • 本製品の故障または不具合により生じた不便・損害・被害。







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