とりあえず使える早押し機を作る

クイズ研究会で必要になる早押し機を、最低限の手間と費用と機能のバランスで作ることを目指します。

※当ブログは、群馬大学OB、群馬クイズ愛好家の岡田隼人が執筆しています。

※本稿で一例として挙げた各部品の金額は店舗の値付けにより前後したり、製品そのものが後継と置き換わったり廃盤となる可能性があります。特に、執筆時点で消費税が8%だった項目(ほぼ全てですが)は、2019/10/01以降は値上げされているものとお考えください。

※これまで当Blog執筆のために作成した早押し機を譲渡/貸与させて頂いた方向けに、使い方や注意点をまとめました。こちらの記事に進み、PDFを参照ください。

2020/02/20 (考察)正誤判定用BOXをちゃんとしたケースに入れる」を追加
解答者用ボタンにちゃんとしたケースを使う」について、「横からの視認性を優先」を理由に、推奨作成方法の変更の旨を追記
2020/01/30 (オプション5)本体と○×音を一つの容器にまとめる(その2)」を追加
2020/01/14 取説っぽいもの」を追加
2019/12/14 (オプション4-4)スピーカーを内蔵する」を追加
これに関連して「音声をステレオで出力」を一旦取り下げ(スイッチ機能を優先)
2019/11/14 (考察)本体をちゃんとしたケースに入れる」に、複数の大きさの比較を追記
(考察)ICチップが壊れたときは」を追加
2019/11/10 (考察)本体をちゃんとしたケースに入れる
(考察)複数の本体を接続する方法(S端子ケーブル)」を追加
2019/10/14 (考察)複数の本体を接続する方法(ケーブル)」を追加 (2019/11/07追記)
2019/08/04 音声をステレオで出力」に、注意点を追記
本体-判定boxの接続をステレオケーブル1本にする」に、RCAとの変換ケーブルを使用するやり方を追記。
2019/07/17 「HA-808」(新)についても、4セット分の引き取りのお申し出があったため、譲渡記事を取り下げます。ありがとうございました。
2019/05/31 「HA-804B」(旧)は2セット分の引き取りのお申し出があったため、譲渡記事を取り下げます。
2019/05/24 複数の引き取りのお申し出があったため、「HA-808」(新)の譲渡記事を再掲。
2019/05/20 譲渡記事のうち、「HA-808」(新)の方を一旦取り下げていますが、「HA-804B」(旧)の申込テンプレに「新/旧」を残したままだったためこれを修正
2019/05/14 本体-判定boxの接続をステレオケーブル1本にする「音声をステレオで出力」を追加。
解答者用ボタンにちゃんとしたケースを使う」を関連エントリに追記。
2019/05/08 考察を兼ねて更に1セット作成した結果、104名の同時押しが(多分)可能になったので、「HA-808」セットの方の譲渡記事は一旦取り下げ、筆者の手元に残すこととします。
([HA-804B]の方は引き続き譲渡先を募集します)
2019/03/14 100均のではない、ちゃんとしたケースを使うとしたら?という考察
2019/02/19 小ネタとして、特殊ボタンの作り方を記述(真似しない方が良いです)
2019/02/14 筆者の手元にある剰余分の早押し機の譲渡について記述
[HA-804B](旧)のものが12人分×2セット、[HA-808]のものが16人分×4セットになります。
※手元に無くなるまで、更新履歴の直下に配置します。
2019/02/13 リセット/順位切替の信号は、正誤判定ユニットへ別々のケーブル(RCA赤白)で繋ぐことを想定していましたが、繋ぎ方に気をつければステレオケーブル1本で済む可能性に気付いたため「オプション2:3着判定に対応する」へ追記。
(実際に作成して試すことはしていません)
2019/02/10 (考察)として、4枚超の接続を実験

※なお、真似して作成し、実際のクイズの場でやってみるのは、様々な(そもそも保証外、出費が大きい、ゲームバランス的に悪い、スタッフ側の判定の難しさ等々の)理由でお勧めしません。
2019/02/09 本稿では音声出力をモノラルジャックで作成しています。そのため、ステレオスピーカーに繋ぐと当然ながら左右どちらか(おそらく左)しか鳴らないのですが、100均で売っているステレオスピーカーの一部では「そもそも音が出ない」ということがあることが分かりましたので「リスト」の項に追記しました。
 筆者が試してみた例:
  ×:ダイソー「耳元キューブスピーカー」
  ○:セリア「MultimediaSpeaker」
2019/01/18
  • において、連結用のRCA(赤白)の繋ぎ方を変更しました。
    作成済の方が変更する必要はありませんが、該当ページの注意書きを必ずご覧ください。
    • 繋ぎ方の違うもの同士を繋ごうとすると、確実に壊れます。同じく「このブログを見て作ったから」というので他の人の物と連結して使用とする場合、作成時期とこの連結用RCAの繋ぎ方には十二分に注意してください。
  • LEDの付け方と視認性についての考察を別立てで追記
2018/12/10

2018/12/15
各所に改善点を随時追記
  • LED接続やリセット用端子にもピンヘッダーを使用してみる例(組立手順)
  • ケースの滑り止め用にクッションゴムを使用する
  • アンプキットの電力と発熱について
…等々

本体とボタン端子/正誤判定ユニットを繋ぐのに想定していた3.5mmステレオミニケーブルへのリンクが、誤って2mの延長ケーブル(210円)へのリンク、および金額計算になっていました。申し訳ありません。両端がオスーオスの3m(180円)で計算し直しています。
018/12/10 オプション4/5について、一応の記述を完了
(やろうとして結局やらない方が良い結論のものばかりになりましたが)
2018/11/24 改善点を挙げていく」以降、「音の大きさ」「電源の数」について随時追記開始

「揃えるものと金額の目安」のうち、
 「5.正誤判定」…選択肢⑤の購入して試してみた結果を追記
 「4.解答者用ボタン」…紹介した定電流LEDのmin電圧について一応追記
2018/08/11 ④【HA-808】本体の組み立て (LEDとボタン用のコードを接続)」において、「ボタン端子の左右を間違えないように」という点を改めて強調しました。
2018/07/26 筆者の手元にある剰余分早押し機の譲渡については、新旧共に引き取っていただけました。ありがとうございました。
2018/06/28 「揃えるものと金額の目安」のまとめ方を以下のように変更
  旧:「3.早押し機本体とボタン」「4.LED」
  新:「3.早押し機本体」「4.解答者用ボタン」
2018/06/21
  • 正誤判定用の押しボタンの型番紹介に【フジソク 8R2021】【ミヤマ電器 DS-193】を追加。
  • 正誤判定用ボックスの作成について、○×ピンポンブーを分解して基板を取り出して使う方法を追加
2018/06/16 (オプション2)3着判定に対応させる」の中で、順位判定の切替用ボタンを金額リストに計上していなかったため追加。
2018/06/14 3.5mmミニモノラルジャックの例示品を差替

3.5mmミニモノラルジャック(パネル取り付け型)について、足が3つの製品(抜き差しで回路の切り替わりが図れるもの)を記載していましたが、スピーカーのステレオ端子を差した場合に音が出るものと出ないものがあることが判りました。


そのため、各記事内での例示品について、こちらのような足が2つのものに差し替えています。もし既に該当記事を見て購入されている方、申し訳ありませんでした。
なお、上記の場合は非絶縁型から絶縁型に変わっているため、「先にケースに固定してから、ケーブルを繋いでハンダ付けする」ように手順も前後しますのでご注意ください。

2018/06/01 一通り完成までの記事を脱稿・公開

タカチ製のケースに本体(サイドパネルが取り外せるPFシリーズ)、解答者用ボタン(ネジ止め不要のSWシリーズ)を収める考察をしてきましたが、そうなると「正誤判定用BOXも…」という流れになりますよね。

スピーカーを内蔵し、スイッチ機能付きのモノラルジャックを使う(=ある程度薄い)ことを考えると、解答者用ボタンと同じくSWシリーズから、「SW-85」「SW-100」「SW-125」の3つで試してみました。

すると、適当に「○×音源本体」「アンプ」「スピーカー」を内蔵した上でボタンを付けると、高さが足りずに蓋が閉まらない…という事態に陥ることが判りました(過去完了型)。
oxケース比較1
一番左の基盤は音源の「PU-2307」とアンプの「MA-739」、
ケースは左から「SW-85」「SW-100」「SW-125」になります。
(小さいのは解答者用ボタンに使用したSW-65)
oxケース比較3
「SW-85」の底面を開いてその上に基盤を乗せています。

更に「PU-2307」のUSB端子部分に双極双投ボタンの「フジソク8R2021」を乗せて高さの目安にしてみました。
 ※ピンヘッダとジャンパワイヤを使用する場合、USB端子より高さはより多く必要です。
 ※「MA-739」はケース側面に取り付ける前提で無理矢理横向きにして収めています。

また、「SW-100」は高さが他の2つより低いので、ボタンとの干渉は発生しやすいことが判ります。

これを避けるには
  • 重ならないようにミリ単位でパーツ配置を設計して頑張る
  • ○×音源本体をPU-2307ではなく○×ピンポンブーにする
  • アンプでの音量調節を諦める
  • 幅の広いサイズのものを使い、基盤を置くエリアとボタンを付けるエリアをズラす
といった対応が考えられます。
正誤判定機
正誤判定機2
「SW-100」をひとつダメにした後、「SW-125」に入れ直してみたのが左の写真です。

 ※ちなみにこれで使っているボリュームは「音量最小でスイッチオフ機能も兼ねる」タイプの物で、これによりスイッチを付けるスペースを一つ分減らすことが出来ますが、せっかくアンプに付属しているボリュームを無駄にするうえ、品薄で非常に手に入りにくいため、(電気街を探し回ったり、何日も入荷を待つぐらいなら…という意味で)お勧めしません。

上記の対応のうち「○×ピンポンブーを使う」「アンプを諦める」など、内蔵する基盤を減らす、あるいは小さい物に変えるなら「SW-85」でもいけそうです。

(前述の通り、「SW-100」は高さが若干低くなるため、基盤とボタンの干渉が発生しやすくなります)

また、上記は基盤側の配置でスペース問題を解決しようとしていますが、逆アプローチで「1着判定しか考えないので、ボタンを○×2つだけにする」という風に割りきるなら、ボタン分の高さを考えなくて済むスペースが増える…という考え方もあるかもしれません。

なお、「無理矢理押し込む」という対策(?)は、予期せぬショートによる故障という結果が目に見えていますので止めておきましょう。


しかしこうやって考えていくと、100均のこのケース、高さ的にはちょうどよかったんですねぇ。
DSC_0006
そういえば、この100均のケースは「基盤とジャックをケースの内部に入れ、ボタンを付けた蓋を上からかぶせる」形になります。
対して、ちゃんとしたケースの方は、外れるのは蓋ではなく底面のため、「底面に基盤を取り付け、ボタンとジャックをセットしたケースをかぶせる」形になります。

もし、前者の方が作業がし易いということであれば、ひっくり返した形で、底面ではなく蓋として使ってしまうのもアリかと思います。
(SWシリーズはよくよく見ると台形になっているので、逆にすると上の方が大きくなりますが、それほど気にする必要は無い程度です)


正誤判定機3
そんなわけで、実は上で触れた選択肢は一通り試してありまして…
上の写真、左から
  • 100均のケース (PU-2307、ボリュームあり)
  • SW-85 (PU-2307、ボリューム無し)
  • SW-85 (○×ピンポンブー、ボリュームあり)
  • SW-100 (PU-2307、ボリュームあり、相当ギリギリ、上下逆)
  • SW-125 (PU-2307、ボリュームあり)
になります。


また、【PU-2307で○を連打すると「プツッ」というノイズが入る】という件ですが、色々試した結果、どうも「アンプへ、スピーカーラインの片方とグラウンドを使」い、出力を「DAC for Extra」、かつ「1:ワンショット 再入力可」で再入力したときにノイズが入るようです。

(出力を通常通り「スピーカ」にした場合は、どの動作選択でも音の鳴り終わりに同様のノイズが入る)

「PU-2307」と「アンプでのボリューム調整」を同時に使う以上は「この程度は気にしない」か、「連打しない系の正解音に変更する」かになりますが、さて…。

※本稿はいつも以上にとっちらかって長々と記述していますが、筆者が制作するとき(何をどこに繋ぐか)のメモとして残しているようなものですのでご容赦ください。

※あと、先に書いておきますが、色々やってみて、結局結論は変わらず「おとなしく別々に作った方がいいね」です…。


故障リスクの低減のため、本体同士を繋ぐケーブルのことを色々考えてきましたが、「本体(6~12V)と正誤判定(3or5V)でACアダプタを間違える」という要因もあります。

ということで、こちらで一度考えて「やっぱり別々の方がいいな」と考えた「本体と○×音をひとつの容器にまとめる」方法ですが、ちゃんとしたケースを使うことで堅牢性の部分はクリアできそうなので、もう一度やってみることにします。

配置
さて、そのケースはPF20-6-13を使うことにすると、上の写真のような感じの配置になります。
かなりギリギリですので、余裕を持ってPF24-6-17にした方がいいかもしれません。
左上KA-064○×音出力用に電圧を12V⇒5Vに下げる
 ※○×ピンポンブーなら3V
右上HA-808早押し機本体
左下MA-2380KIT
左の音を押した音、右の音を○×音として出力(逆でも良い)
右下PU-2307○×音の出力 (○×ピンポンブーでも可)

中身20191223233831

左の方(制作途中)は普通の大きさのスピーカーを2つ付けようとしたため、スペースがを圧迫して色々と無理が出てきていまして…。右の方(左とは別の完成品)のように小さなスピーカーにしておいた方がいいかもしれません。

 ※とはいったものの、特に音程の高い正解の「ピンポン」音はちょっと音量を上げただけですぐ音割れしてしまうような…。

そのスピーカーですが、こちらで触れたように「内蔵スピーカーと外部出力を切り替える」ことにしたいとなると、スイッチ付きステレオジャックを使うことになります。
スイッチ付きステレオジャック_表スイッチ付きステレオジャック_表2スイッチ付きステレオジャック_裏


ケーブルを挿すとバネで離れたところが内蔵スピーカー(写真中のSP)の(+)へ、ずっと繋がっている方がアンプからの(+)に接続します。いずれも(-)は共通のため、スリーブに4本のコードを繋ぐことになるので、ショートしたりしないよう作業には注意が必要です。
 ※これなら、繋ぐのは内蔵スピーカーだけにして「大きな音が必要なときはスタンドに取り付けたマイクで集音する」という割り切りもアリかとは思います。そういえば、スイッチ機能の無い、普通のステレオジャックだけで繋いだときはそこまでポップノイズは気にならなかったような…。


正解音には他にも問題があり、使用したステレオアンプキット(のICチップの)の特性上なのか、PU-2307側の問題なのかは不明ですが、マニュアルのP28にある「外部パワーアンプへの繋ぎ方」にある通りの抵抗を入れた場合、音の鳴り終わりに「ポッ」というノイズが入っているように聞こえます。(誤答音でも入っているっぽいが、音がフェードしない分気にならない)。

同ページのマニュアル記載には反しますが、出力の設定を「DAC for ExtAMP」に変えると鳴り終わりのポップノイズは消えるのですが、代わりに○を連打した際にノイズが入るという…(こんな感じ)。

回避方法を現在考慮中ですが、×の時には発生しないことを考えると「低い音程のピンポン音を作る」とか「正解音自体を少しだけ長めに(=音自体をピンポン、ではなくピポピポピポンみたいに)作り、動作モードを【②ワンショット 再入力不可】にして連打させない」といった対策が考えれます。


また、スペースを節約するため、このようなに2つの音を同時に上げ下げできるボリュームを使う手もあるのですが、「押した音」と「○×音」のデフォルトが同じぐらいの音量でなければアンバランスになってしまいます。

これを回避するにはPU-2307に録音する元ネタのwavファイルを作成する際、「押した音」と同じぐらいになるような音量に調節しておき、書き込み時に「音量」の設定を「オリジナル」に合わせる必要があります。(普通/大きめだと書込時にソフト側で音量を調整してしまう)

この手間を考えると素直にボリュームを2つ取り付けて、それぞれで調整した方がいいかもしれません。

なお、「○×ピンポンブー」を使う場合、音量は「押した音」とはかなり異なるため、おとなしくボリューム2つの路線でいきましょう。


さて、○×音も本体と同じケースから出すようにしたということは、その○×音を出すためのボタンと、本体から離れて正誤判定するためのレリーズのことも考えないといけません。

このとき、「早押し機本体」と「○×音」は別の基盤で、しかも使用する電圧はかなり違いますから、グラウンド(-)を全て共有しようとすると確実に壊れますので注意が必要です。。
赤白黄 例えば、(「使わない」「16人分=本体2枚を収めた」等の理由で端から1着表示のみとして順位切替を考えないようなら、単純に「正解」「誤答」「リセット」の3つの信号をRCA(赤白黄)で繋ぐことが考えられます。
ステレオ2本 順位判定を使うようであれば、こちらで触れたように「リセット/順位切替」を1つのステレオにまとめたうえで、「正解/誤答」用にもう一つ作り、計2本のステレオケーブルでレリーズに繋ぐという手もあります。(見栄えは悪いですが、「故障時などにこれまで作成した正誤判定機を流用できる」「ケーブルの入手が容易」といったメリットもあります)

と、ここまで来るとせっかくなので「何か1本のケーブルでやりとりできるモノはないか」と探してみると、S端子ケーブル以上に入手は厳しいですが、一応ありました。
1996年にUSB規格が発表され、2年後に発表された1.1あたりからキーボードやマウスに使われる前、これら入力機器の接続に使われていたPS/2規格のコネクタです。
ミニdin6p_表ミニdin6p_裏
というわけで、裏側から見て、どのケーブルを繋ぐか、(自分の中で)決めておいて、S端子の時と同様、2.0mmのジャンパワイヤを挿して使用する方法も検討したいと思います。

もっとも、コネクタはあっても、ケーブル(それもオス-オス)の入手性がS端子以上に悪いという点からしてお勧めはできませんが…。


余談ですが、「S端子ケーブルと似ているな」と思う方もいるでしょうが、似ているというより、同じ「DIN」(ドイツの工業規格)のコネクタのミニ版で、ミニ4ピンが映像用途でS端子として、ミニ6ピンの物がこのPS/2規格ということになります。

ついでに、密閉した容器にネジ止めしてしまうため、廃熱のためファンも取り付けておきます。
…と、ここまで試しにやってみましたが、「作業が非常に煩雑」「レリーズ用ケーブルの問題」「正解音の問題」等々があり、結論としては、「HA-808を使用する場合、やっぱり正誤判定器は別々にしとこう」ということで…。

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