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ドライブレコーダーのノイズが原因で発生した地デジテレビの受信障害対策

アマゾンで売っていた格安のドラレコを取り付けて使っているのですが、地デジへ少し妨害が入っています。現象としては、フルセグの状態からワンセグ受信に変わる地域の範囲が広がっています。まあ、あまりテレビを見ている訳では無いのですが、残念な状態ではあります。配線にフェライトコアを入れて対策してみたものの、たいした効果は無い感じでした。

そんなことで諦めていたのですが、先日ひらめきました。この問題って、ひょっとしたら電源の DCDC コンバーターのノイズが原因かも知れません。

▼ドラレコの取り付け状態
ドラレコ
ドラレコの配線はフロントウィンドウの上の隙間に押し込んで、左の A ピラーを通して下に抜いています。地デジのアンテナは前後の窓に設置されているらしいのですが、ここにドラレコの配線が通ると、耳元にノイズ発生源があるようなものです。つまり、ドラレコの配線から発生するノイズが、地デジのアンテナに飛び込んで、妨害を受ける可能性が高くなります。

こういう現象の影響を少なくするために、配線にフェライトコアを入れる対策が良く紹介されています。うちのドラレコにも上の写真の右上に写っているようにフェライトコアを入れています。でもこれって、コモンモードのノイズには効果がありますが、ノーマルモード(線間モード)には効果はありません。つまり電源の線間に発生するノイズに対して効果は無いはずです。

ということで、まずは電源の電圧波形を見てみました。

▼電源ノイズ
電源ノイズ波形(対策前) 電源ノイズ波形(対策前)
これは電源の DC 5 Vを AC カップルで接続し。ノイズを拡大した写真です。P-P で100mV くらいのリップルがあり、その周波数は125kHz くらいです。これは DCDC コンバーターのノイズと考えられます。このノイズの周波数は地デジに比べるとかなり低いので、影響を与える可能性は少ないかも知れません。ただパワーはものすごくありそうです。

横軸を拡大したのが右の写真です。スイッチングに伴うスパイクが発生していて、P-Pで 250mVもあります。こんなノイズが乗った配線が地デジのアンテナのそばを通っていたら、影響を受けないはずはありません。ちなみにこのノイズは線間に発生しているので、フェライトコアに配線をくぐらせる対策、つまり同相モードのノイズ対策をいくらやっても効果はありません。

怪しい所が見つかったので、早速対策です。差動モードと書くと大げさですが、要は普通の電源のノイズ対策をやれば良い訳です。まずは電源アダプタの中を見てみます。

▼電源アダプタ
12V-5V DCDCコンバーター
シガーライター用の電源アダプタで、この中に降圧 DCDC コンバーターが入っています。なお、このアダプタは助手席足元のパネル内に隠しシガーソケットを置き、そこに差し込んで使っています。

▼シガーアダプタ内部
シガーソケット用5V電源

シガーソケット用5V電源 裏側
予想通り簡単な降圧 DCDCコンバーターが入っていました。出力には 220μFの電解コンと、たぶん0.1μF くらいのセラコンが入っていて、これが出力のフィルタになっていました。たぶんこれでは不十分ということなんでしょう。
この基板上にノイズフィルタを追加する手もありますが、頑張って小型に仕上げる必要も無いので、外付けフィルタで行くことにしました。

▼回路図
  電源フィルタ
図面にするほどのものではありませんが、LC の簡単なフィルタを入れることにしました。負荷電流は 0.5A くらい流れるので、インダクタの電流容量もそれに見合った物を使う必要があります。(と言ってもジャンクの部品箱にあった物です)

▼フィルタの配線
LCフィルタ
電解コンデンサだと劣化が怖いので、大容量のセラコンを使いました。

▼裏面
LCフィルタ
車載で使うので、はんだ付けは充分熱を加えて、丁寧に行いました。

▼効果
電源ノイズ波形(対策後)
125kHz のリップルは無くなりました。100mV くらいのスパイクが残っていますが、その頻度は格段に少なくなっています(横軸が5ms)。たぶんプログラムの動作に伴う消費電流の変化がこのノイズの原因だと思います。

▼フリスクのケースに入れる
ノイズフィルタをフリスクのケースに入れた
フィルター回路をフリスクのケースに入れ、内部で部品や配線が振動しないように、ホットボンドでしっかりと固定しました。

▼電源ノイズフィルタ取付完了
ドラレコと電源アダプタ、電源ノイズフィルタ
フィルターはこの写真のように、DCDC コンバーターを出た直後の配線に入れています。あとはこれを車に取り付ければ作業完了です。

◆まとめ
1.効果
使ってみると明らかにフルセグで受信出来る範囲が広くなっていたので、電源ノイズフィルタを入れた効果がありました。

追記:なお、全く効果が無かったというコメントもいただいているので、この対策は必ず効果があるものではありません。また、当方でしばらく使った経験でも、ドラレコOFFで地デジへの妨害が減ることがある(減る場所がある)ので、効果は完全では無さそうです。

ドラレコからの地デジへのノイズ対策として、フェライトコアを入れてコモンモードのノイズ対策を行う例を良く見掛けます。そういう対策をやっても効果が無い場合、この記事のように電源間の(ノーマルモードの)ノイズ対策をやると効果があるかも知れません。

2.配線の太さ(細さ)が気掛かり
今回フィルタを入れるために電源線を切ったので判ったのですが、このケーブルに使われている導線はものすごく細いものでした。線が細いと導体抵抗が大きくなり、電流変化があった時も電位変化も大きくなります。つまりケーブルからの輻射ノイズが増える訳で、地デジに影響を与えやすくなります。

この問題はちょっと違うアプローチで対策する必要があると思います。具体的には、もっと太い線を使うのが簡単です。でもそれだったら、いっそのこと同軸(シールド)ケーブルを使うと、差動モードのノイズが外部に輻射されなくなるので効果が大きいはずです。ちなみに、ノートPCなどの DC の電源線にはシールドケーブルが使われています。

今回入れたノイズフィルタで、効果が不十分だったらシールド線を使う事も考えた方が良いかも知れません。あと、今回は問題が無かったので対策していませんが、リアカメラの配線にもシールド線を使うと効果があると思います。

◆その他あれこれ
ドラレコが地デジの受信状態に与える影響について、気付いた点をもう少し書いておきます。
・リアカメラの影響の調査方法
ドラレコを取り付けると地デジの受信状態が悪くなったので、最初はリアカメラを疑いました。なにしろリアウィンドウにはテレビのアンテナが貼り付けられているので、もろに影響を受けそうな気がしました。

でも、色々調べた結果、リアカメラの影響は無い(無さそうな)ことが確認出来ました。実際は少しは影響があるのかも知れませんが、ダイバーシティアンテナになっているので、影響が見えないだけかも知れません。ちなみに、影響の有無の切り分けはは、リアカメラのコネクタを抜いてテレビの受信状態の変化を見れば判ります。

・ドラレコの電源ノイズの影響の調査方法
影響があるかどうかは、ドラレコの電源を切って、その時の地デジの受信状態の変化を見れば判ります。まあこれは当たり前の調査法です。ちなみにドラレコの電源を切っても DCDC コンバーターの出力ノイズが完全に消える訳ではありません。でも、無負荷状態だとノイズの発生量が格段に減るので、影響も少なくなります。

同じ理屈で、ドラレコの液晶の画面表示が消えている(消している)時に地デジん受信状態が改善されるようであれば、電源ノイズが影響している可能性があります。液晶画面表示を消せばその分だけ消費電流が減るので、電源ノイズの発生量も減るという理屈です。

追記:この記事の続報は、ドライブレコーダーの発生ノイズ調査、があります。
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リアカメラの消費電力は

ドラレコ搭載の身として興味深く拝読しました。

2月の記事を拝見しても、各ユニットの電源供給や信号伝達が把握できませんが、おそらく本体ユニット(前カメラ)に給電して、そこから信号線と電源線がリアカメラに出ているのだと思います。

ラジオペンチさんも言及されているノイズのパワーを考えると、撮像のほか表示や録画処理を担う本体ユニットの消費電力が殆どで、撮像だけのリアカメラへの電流は大きくはなさそうですね。放射ノイズもそのぶん軽微なんではないかと考えました。

当方のドラレコ(国内メーカーの中華製品)では、ノイズに気づいたことはありませんが、カーナビはワンセグ仕様だし、ほとんど見ることがないので当然かもしれません。

実は古いレーダーデテクタ(12V仕様)と並行配線になってるのを、フロントシールド上面まで12Vを引いて、そこに電圧コンバータを設けて二股にしようかと考えたりしています。ひょっとしたら、こういう方法もノイズ対策になるかもしれないですね。

ありがとうございました。

re:リアカメラの消費電力は

リアカメラは本体から4ピンのコネクタ(ミニジャックの4ピン)で接続されています。たぶん電源2本に信号が平衡伝送の2本じゃないだしょうか、違うかも。

このインターフェイスがどうなっているか興味があります。何らかの業界標準的なものが採用されているような気がします。

ドラレコに限らずUSBアダプタも

ドラレコのアダプタだけでなくて、USBの充電用アダプタも品質のわるいものは、リプルがひどくてノイズが派手にでています。

地デジへやラジオへの影響もあるのでこまったもんだと、

この辺の内容を、いただきます(..;)ぺこり 

re:ドラレコに限らずUSBアダプタも

そうですね、安物のDCDCコンバーターは思いっきり手抜きして作られているので、とんでもない性能のものが多いですよね。

フィルターを外付けするスペースがあるなら、この記事みたいな方法で対策するのが簡単だと思ます。

No title

ご無沙汰しています。
DC-DCコンバータはすごいノイズ発生源になってる場合がありますよね。対策したことなかったなあ。

明日、メーカフェアに行ってみる予定です。
ラジオペンチさんはいつ行かれますか?

JI1Vさん、おはようございます

ご無沙汰してます。

Make は初日の今日行く予定です。後日軽くレポの記事を書くと思います。

試してみました

初めまして、ラジオペンチさんのTV受信障害対策を見つけて、これこそ有効対策に違いないと感じた丸かです。よろしくお願いします。
私のドラレコは、ラジオペンチさんの20180824版よりも少し新しい20190419版ですが、取説等はほぼ同一品で、ドラレコONにすると、地デジはほぼ全CHがワンセグになります。
早速試してみました。
通販で、L(100μH/1200mA)とC(積層セラミック22μF/50V)を購入し、両方とも超小型だったため、電源アダプタ(プラグ)内に実装しました。結果はどうかと期待したのですが、まったく変化ありませんでした。(オシロがないため、波形観測はできません)
更に貴記事に従い、調べてみたところ、液晶画面表示をOFFにすると、明らかに改善することがわかりました。ドラレコなしで地デジ2本が、地デジ1本になり、表示ONの時より5~7割程度の改善です。
その他、リアカメラコネクタの着脱では変化なしでした。また、記事にはないことですが、厚手アルミホイルで電源コードやカメラ本体をきっちりすべて囲ってみても変化なしでした。
以上のように、LCフィルタ有無は無関係なのに、消費電流減少で改善が見られる概況ですが、更なる改善のために、何かラジオペンチさんからアドバイスがありましたら、ご教示をいただければ幸いです。配線を太く、シールド線に変更も試そうかと思っています。
よろしくお願いします。

re:試してみました

丸かさん、おはようございます。

詳しいレポートありがとうございます。フィルタの効果は無かったんですね、そういう情報はとても参考になります。記事中に、必ずしも効果があるものでは無いと追記しておきます。

この記事を書いた後で半月くらい使ってみた感想ですが、この対策をやっても、ドラレコ無しの状態と比べるとまだ妨害が残っているようです。そんなことで、追加対策を検討中です。次はたぶん電源の同軸ケーブル化をやりたいと思っています。

液晶画面ONで明らかに妨害が減る原因は何でしょうね。画面から輻射ノイズが出るのでその影響?あるいは電源ラインに乗るノイズのパターンが変わるので、地デジに与える影響が変わるのではないかなと思います。

地デジは強力なエラー訂正をやっているので、それがうまく行ってる時は良いのですが、破綻すると急にダメになるのだと思います。たぶんランダムノイズには強いけど、周期的なノイズには弱いはずです。そういう意味ではDCDCコンバーターから出る周期的なノイズは危険な気がしています。

あれこれ書きましたが、出来るだけ理論に基づいた対策をやりたいと考えています。

re2:試してみました

早速の返信をありがとうございました。
放射ノイズは、電源やリアカメラの各コードをTVアンテナや同配線に近づけても離しても変化なし、アルミホイルシールドの有無でも変化なしで、私の印象では影響は微小のように思えます。でもどこかから漏れ出しているのかも知れませんから断定はできませんが。

いずれにしろ、同軸化等をご検討予定とのこと、その結果の掲載を期待して待ちたいと思います。よろしくお願いします。

re3:試してみました

丸かさん、了解です。

暑くて車をいじる気がしないので、追加対策は少し後になりそうです。
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