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hardware review of home theater and self-made devices

シアター専用電磁開閉電源システムの製作

   

DIY electromagnetic power switching system
dedicated for home theater

   
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    Summary    
   

I build electromagnetic power switching system for my theater. It consits of electromagnetic switcher and DIY 19 inch rackmout remote switch box. Six 200 volt power supply breakers can be controlled individually. The handmade switching box is made from alminum.

   
    Key features    
   

1. DIY 19 inch rackmount alminum switching box.
2. 200 volt switching breaker operated electromagnetic device.

   
       

シアター専用電磁開閉電源システムの製作

 

INDEX

1.はじめに
2.システムダイアグラム
3.電磁接触器の設置
4.スイッチユニットの製作
5.動作の印象と画質・音質に与える影響
6.最後に

 

1.はじめに

シアター主電源の電磁開閉システムを製作してみました。電磁接触器群と制御スイッチユニットからなっています。スイッチユニットはフルアルミ自作19インチラックマウントケースを使用しています。ブレーカー直後の電流を遠隔操作で直接開閉するシステムです。

当シアターではマスタークロック、音響プロセッサ、AD/DAコンバータ、10台のパワーアンプ等プロ用機器を多く使っています。プロ用機器は民生用と違い本体に電源スイッチがないことも珍しくありません。従って電源供給側すなわちブレーカーなどのスイッチで電源投入・切断をすることになります。従来配電盤の漏電ブレーカーをAV機器の電源スイッチとして使用してきましたが、配電盤まで足を運ぶのも面倒になってきたので、手元で制御できるコントローラーを作ってみました。

既存のブレーカーは生かして、その後段に電磁接触器を設置、その有線コントローラーとしてのスイッチボックスを自作しています。なお、以下の記載には電気工事士の資格が必要な作業が多く含まれています。

 

2.システムダイアグラム

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上の図は電源経路の要約です。今回新設した電磁接触器とコントローラーは200V漏電ブレーカーの直後に設置しています。3相200V100アンペアのラインを7つの20Aブレーカーに分け、そのうちの6つに電磁接触器を入れています。電磁接触器からの200V出力は6つのステップダウントランスに入力し100Vに落としています。更にマスタークロックやプロセッサーなどのデジタル系には100Vサインウエーブジェネレーターを挿入しています。電力線の室内配線はTUNAMIを引き回しています。

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3.電磁接触器の設置

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上は今回使用した電磁接触器、三菱MS-Nシリーズです。200ボルト仕様のツイン接点のリレーです。コイル接点に200Vを印加し電磁石で接点を動作させ回路に電流を流します。小さな電流で大きな電力を開閉する際に用いられるもので、ごく一般的な機器です。電磁開閉器は接触器にサーマルリレーを組み合わせたものの名称です。
電磁開閉器wiki: http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E9%96%8B%E9%96%89%E5%99%A8
電磁開閉器とは(電気入門):http://denkinyumon.web.fc2.com/denkisetsubikiki/denjikaiheiki.html
ミツビシS-N20仕様書: s-n20

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シアタールーム専用の配電盤です(A)。左に単相200V、右に3相200Vのブレーカーが配置されています。3相200V側のドアを開いた写真が(B)です。電磁接触器設置後の様子です。上に漏電ブレーカー(C,D)、その下に電磁接触器(E,F)を設置しています。漏電ブレーカーからの電流は電磁接触器の左から右に流れ、ステップダウントランスに向かいます。接触器のマグネットを制御する端子は左側で、ここからスイッチユニットに至る回路を端子台で構成しています。なお3相電力線は3つの端子の中の2つを取るといずれも200Vですが、取り出す3つの電力が過度の不平衡にならないよう配慮する必要があります。単相200Vの場合はそういった配慮は不要です。

 

4.スイッチユニットの製作

自作のスイッチングユニットです。19インチ2Uラックマウントタイプのケースを自作しています。筐体は3ミリアルミ板からの切り出しです。フロントパネルはミドルアトランティックのブランクパネルを穴あけ加工しています。

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ハンドルはタカチ製を使用、200V仕様のスイッチとLEDはパーツ屋さんで適当なものを購入しています。
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各スイッチのサインは3mmアクリルにレーザーで裏面に逆さ文字を刻印しています。黒のパネルなので視認性は良好です。
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リアパネルには電磁接触器から来る制御コードを入力するソケットを配置しています。

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今回はフロントパネルを除いて3枚の板を使用しています。ボンネットは曲げ加工を施し、側面までの一体形成で部品点数を少なくしています。内部配線も単純です。200Vとはいえマグネット制御側であり、LEDも含めて大きな電流は流れません。電磁接器制御に加え、シアタールームの照明用単相200Vのブレーカーからのオンオフスイッチも2経路同居させています。このスイッチボックスで、すべてのAV機器と照明の元電源のオンオフが可能です。

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端子台を利用した配線の様子です。6つの電磁接触器からは主電源制御用の2経路とLED用の返しがあるので合計3本の制御用コードが来ています。よって総計6x6=36本。これをスナップスイッチとLEDに配分しています。購入した200V用LEDは漆黒のシアターには明るすぎスクリーンに写り込むので、1MΩ程度の抵抗を入れて明るさを抑えています。やり直しを想定しコードを長めにとったので、配線がややゴチャゴチャしています。

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ソケットは6ピンを4個配置。一つは予備です。照明用は2ピンです。ボルトは食いつきのよい真鍮製、タップでリアププレートにメスねじ溝を切っています。

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今回の工作でとても便利だと感じた工具を2つ挙げておきます。左がステップドリル(4-20mm) 右がホールソー(25mm)です。いずれも金属用で大きな穴あけがとても楽になります。特にステップドリルは切れ味が非常に良く、あっという間に作業を完了します。従来穴の径の微調整はリーマーで行ってきましたが、見た目に似合わずリーマーも不要なほど正確な穴あけが可能です。

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ハンダ付けが大変でした。コードは0.75スケア6芯マルチケーフルです。製作後はテスターで十分テストしています。筐体には感電防止用のアースを設定しています。

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実際にラックにセットして動作させている様子です。スイッチユニットの上にセットしているのはファーマンのディストリビュータです。

過去に製作した自作ケースのリンクです。
自作PCケース(オーディオ型) http://monolith-theater.net/hal/?p=3803
PCケースの自作(2Uラックマウント型HTPC) http://monolith-theater.net/hal/?p=5122
19インチ2Uラックマウントトレイの自作 http://monolith-theater.net/hal/?p=5650
UDT2010: part1 (1Uラックマウント型PCケースの自作) http://monolith-theater.net/hal/?p=5536
DIY工作室と工具 http://monolith-theater.net/hal/?p=9612

 

5.動作の印象と画質・音質に与える影響

電磁接触器の動作は快適です。いわばブレーカーを手元においているのと同じことなので、電源の操作・確認が容易になります。

新たなソース機器、例えばHTPCを組上げたときなどの出音の確認は危険が伴いますが、手軽に10台のパワーアンプの電源を落としてデコーダーやプロセッサの動作を確認できます。

プロオーディオ機器では電源を入れる順番が重要です。パワーアンプに火を入れた状態でプロセッサ側の電源を入れたり、クロックが同期したりすると大きなポップアップノイズが出ることがあります。よってプリ側の電源を先に入れて最後にパワーとなりますが、AV機器の起動完了が手元で確認できるのは安心で便利です。システムの電源を落とすときはこの逆の順番で操作しなければなりません。

また照明を含め電源を根こそぎ制御できるのも見逃せません。特に民生用の機器は本体電源を切っても待機電力が必要ですが、ブレーカーをスナップスイッチひとつで遠隔操作することによって、すべての電力消費をゼロにすることができます。

スナップスイッチの感触は上々です。AV機器は操作感もクオリティーの一つとして重要です。人によって感性は違いますが、このスイッチの操作の感触は「カチッ」と緻密で重厚です。アルミのフロントパネルの響きも入っています。電磁接触器単体の動作は結構大きな「ガン」という衝撃音がしますが、配電盤には吸音材処理をしているので「ドン」という小さめの打撃音が遠くから聞こえてきます。

画質や音質に与える影響はないと思います。良くもなく悪くもなく変わらないようです。ただしこの作業で電力線と信号線を整理したのでその分再生品質が向上しています。ゴチャゴチャした配線を整理すると音質が変わるのはよく経験する事です。

 

6.最後に

スイッチ類は触る頻度が高いので、気に入ったモノだと愛着がわいてきます。DIYだとなおさらです。

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switching-unit-manual-v1 (PDF file)

 




この記事は2011-12-06に更新しています。初稿に加えた重要な変更箇所は赤で記載。

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