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チャタリング抑制方法

PICを使ったプレステボタンのＯＮ・ＯＦＦ制御

コンデンサマイクが叩かれたときに発生する信号をＴｒ増幅回路で増幅し、
プレステボタンをＯＮにする、という試作を実施しました。

しかしながら、うまいことバイアス電圧を調整しても、
マイクの信号の性質上、チャタリングは防げない気がしてきました。

チャタリングというのは、1回叩いただけなのに、2回も3回も叩かれたことになってしまう、
いわば信号の振動のことを言います。

まあ当然、マイクからの信号を増幅すると、いわば正弦波が出力されますが、
その出力が短時間でたくさん波打つために、何回かプレステボタンがＯＮ・ＯＦＦを繰り返しちゃうんですね。

叩いた瞬間の波形が、時間的に短時間で減衰してしまえばよいのでしょうが、そうならないようです。

本来ならば、マイクに振動を与えたときの波形をオシロスコープで観察すれば良いのですが、
そうもいかないですよね、、、、、機器持ってないですし。。

そこで、このチャタリングを消すために、ＰＩＣマイコンを使ってみましょう！！
せっかくライタ買ったから、使いたいんです、、、実際は。

単純に回路の説明をしますと、、、

まず、マイクの信号を増幅する回路の出力を、ＰＩＣの足につなげます。
増幅回路は、Ｂ級増幅ということにしましょう。

なぜならば、無信号のとき、Ｖｃｅが５Ｖ付近で安定しますから。

無信号の時にはＰＩＣの足には５Ｖ入力が入ることになり、
安定して「論理１」が入ることになりますね。

Ａ級増幅ですと、無信号時には２．５Ｖという、どっちつかずの信号をＰＩＣの足にかけるので、
ノイズによって、「１」になったり「０」になったりしてしまいそうです。

無信号時の動作点を、可変抵抗で移動できるように、設定しておけば微調整が可能で便利です。

この状態でパッドを叩くと、増幅回路の効果によりＩｂが増加した場合に限り、Ｖｃｅが大きく低下します。
振動は音情報ですから、必ずＩｂが増減します。つまりＩｂは減少もするが増加もする、ということです。
増加した瞬間には、Ｖｃｅが０に近づくわけですから、確実にＰＩＣには「論理０」が入力されることになります。

しかし、音は振動であるため、何度かＶｃｅが高い状態と低い状態を行ったりきたりするわけです。
なので、ＰＩＣの足には、チャタリングした信号が何回か加わるわけです。

そこで、ＰＩＣプログラミングによってソフト的にこのチャタリングを取り除こうということになるわけですね。

厳密にチャタリングを取り除くならば、Ｖｃｅをアナログ的に計測し、信号が波打って、かつ振幅が減衰する様子を観察する必要があります。
しかしこれでは、ＡＤコンバータつきのＰＩＣを使う必要が出てしまいます。

今回はできるだけ簡単に済ませたいので、振幅の減衰は見られません。
なので、時間的に論理１と論理０が入力される幅だけで、チャタリングを消しましょう。

例えば、こんな状態があったとします。

　ＰＩＣの端子にはずっと論理１が連続して掛けられており、ある瞬間に論理0に変化しました。
　１ｍ秒が経過し、次に論理1に変化しました。
　さらに1ｍ秒が経過し、論理0になり、
　そのさらに1ｍ秒が経過して、論理1になりました。
　それ以降はずっと、論理1のままです。

さて、、、これって、何回パッドが叩かれたと思いますか？

まとめると、　１→0→1→0→１　と変化したことになります。
パッドが叩かれると、論理１から０に変化する仕様なので、ここでは2回ほど叩かれたように見えます。

、、、が！！！！

1ｍ秒ってところに注目してください！！

１ｍ秒とは、１/1000秒ですね。この速さでパッドを連打できる人、いますか？？？
１秒間に１０００回ですよ。
高橋名人でも、１６回が限度です、、、

そう考えてみると、明らかに「チャタリング」と「連打」との違いが分かると思います。

しかーし！！

ＰＩＣを使わないでＴｒ２個で試した結果、１回叩くと２，３回叩いたことになってしまう現象がありました。
これって、チャタリングが相当長い時間、続いていることを示してない？？？

ってことで、おそらく、論理１と０とを遷移する閾値ってものが重要であると確信しております。

なので、まずはＰＩＣを用いずに、チャタリングしないようなバイアスと増幅率を、可変抵抗によって変えられる回路を作るのが先決ですね。

これでチャタリングが出てしまう場合には、ＰＩＣを使いましょう。

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