Валкодер шаговый двигатель схема

В электромеханике одним из интересных моментов является то, что обычный двигатель постоянного тока может играть роль также генератора.

Вы можете использовать электричество для вращения вала или использовать вращающийся вал для выработки электроэнергии. На основе этого принципа можно сделать немало полезных вещей.

И в данном материале мы покажем, как использовать шаговый двигатель в качестве датчика.

Применение шагового мотора в качестве датчика имеет смысл. Если катушки в двигателе могут перемещать вал, то перемещение вала должно вызвать ток в катушках. Однако следует заметить, что при низких скоростях вы можете пропустить импульсы. Опять же, устройство не оптимизировано для этого типа операций.

В схеме используется дифференциальный усилитель на основе двух ОУ для считывания импульсов от катушки. Два операционных усилителя с двух катушек создают квадратурный сигнал, как обычный энкодер.

Когда вал поворачивается в одном направлении, один импульс будет следовать за другим. При вращении в другом направлении последовательность импульсов будет реверсирована.

Для проверки работоспособности концепции можно собрать схему из Arduino, двух двигателей и драйвера A4988.

• А можно с одним двигателем и светодиодным кольцом AdaFruit NeoPixel в качестве индикатора, как на видео ниже.
• В любом случае считывать импульсы с датчика/двигателя поможет следующий код:
• Предлагается использовать в качестве валкодера шаговый двигатель от старых 5-ти дюймовых дисководов.

Двигатель имеет две обмотки. При вращении вала на выводах этих обмоток будут появляться импульсы ,сдвинутые по фазе, которые можно усилить до уровня логической «1». Для этого предлагается схема , разработанная VK6BRO .

С подобным двигателем получается около 200 импульсов на оборот . Ненужную алюминиевую втулку с оси двигателя проще всего снять, предварительно слегка разогрев ее.

Вид печатной платы валкодера	Общий вид валкодера
Печатная плата размером 35х35 мм приклеивается к задней части двигателя.

1. Рисунок печатной платы в формате Sprint-Layout
2. Добавления от EW2CE
3. Валкодер из шаговика сначала не пошел, но после доработки схемы и подключении двух лишних проводов в противофазе все пошло отлично.

У двигателя 6 проводов:
Белый	1
Голубой	2
Красный	3
Желтый	4

И остаются 2 провода, черный и коричневый или в некоторых движках 2-черных.Их нужно подключить к 1 и 4 выводам в противофазе, тоесть так что бы движок начал вращаться с большем усилием.

На выходе схемы я поставил последовательно по резистору 4,7ком. Обязательно нужно поставить резисторы по 1 МОм в цепях обратной связи микросхемы LM358. После этих переделок все пошло отлично, даже на малых скоростях. Вобщем при любых манипуляциях валкодер сбоев не дает и не пропускает импульсы. Я думаю что все описал. У нас уже многие повторили с этими переделками, и во всех все получилось.

Рисунок печатной платы в формате Sprint-Layout

Вечный энкодер (валкодер) с устойчивыми положениями из шагового двигателя

Механический энкодер — вещь удобная в использовании, но он имеет некоторые досадные недостатки. В частности, контакты со временем изнашиваются и приходят в негодность, появляется дребезг. Оптические энкодеры гораздо надежнее, но они дороже, многие из них боятся пыли, и они редко встречаются в таком виде, в котором их удобно было бы использовать в радиотехнике.

Короче, когда я узнал о том, что шаговый двигатель можно использовать как энкодер, эта идея мне очень понравилась. Практически вечный энкодер! Замучить его невозможно: соберешь раз и можешь энкодить всю жизнь.

Содержание / Contents

↑ Шаговый двигатель и схема

Я разобрал несколько дисководов, везде двигатели были разные. Встречались на шлейфе, встречались с косой цветных проводов. На шлейфе общий провод — крайний. Всё остальное находится прозвонкой.

По сопротивлению понятно: с выхода на выход сопротивление вдвое больше, чем с выхода на общую точку. А можно даже не прозванивать.

Если открутить четыре винта, внутри коммутационная плата, на ней видно, где общий провод.

  Форма претензии по ремонту автомобиля

Исходная схема многократно встречается в Сети в вариациях. Я оттолкнулся от статьи Thomas (OZ2CPU) .

У неё есть достоинства, но есть и недостатки, об этом далее. Собрал пробный вариант в виде макета, и понял, что ничего не понял Для начала хотелось бы сразу видеть, в какую сторону происходит шаг. Схема выдавала квадратурный код, как и обычный энкодер. Этот код надо было каким-то образом превратить в мигание светодиода — «правый» или «левый».

Разработал и протестировал вот такую схему:

Кстати, эту схему на логике можно использовать и для обычного энкодера, я её и отрабатывал на нём.

Для сборки понадобятся 8 элементов «2И-НЕ», я использовал два чипа 74HC00.Элемент U2A, диод, конденсатор и U2B создают короткий импульс в момент положительного фронта. Элемент U6D, U4D и U2D — мультиплексор, который пересылает этот испульс либо на один, либо на другой светодиод.

Разумеется, этот же функционал можно сделать на единственном микроконтроллере, но это далеко не для всех доступно и удобно. Всё-таки элементы 2И-НЕ можно найти где угодно, в т. ч. советские (74хх00, К155ЛА3, К555ЛА3).

Последние два инвертора (U5D и U3D) можно выкинуть, ведь ничто нам не мешает подключить светодиоды не к земле, а к плюсу питания.

Если крепко пошевелить мозгом, схему можно было бы ещё упростить, но эту задачу оставляем на будущее.

Печатки нет, поскольку всё собиралось только на макетке.

↑ Недостатки схемы и их преодоление

↑ Видео в работе

Жалко, что видео не передает тактильные ощущения на валу!

↑ Итого

В целом работа энкодера меня устраивает. Крутить такую «ручку громкости» необычно приятно.Работа над устройством будет продолжена.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

???? Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать! Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

???? Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Тема: Валкодер из шагового двигателя

Собрал эту схемку http://ru3ga.qrz.ru/UZLY/encod.htm , работает великолепно, но перестраивает частоту через один импульс. Получилось примерно 100 импульсов вместо 200. Как сделать чтобы было 200.

Вот это дааааа. Читал форумы по этим темам, там столько людей собирало их, а никто не испытывал похоже. У одного меня проблема с ним что ли?

Проблема не с шаговым двигателем и схемой, а с ПРОГРАММОЙ!

А они разве не одинаковые. На входе синтеза формируется 10, 11, 01, 00. Это 4 щелчка двигателя. При этом происходит два шага наверх. Как можно получить два импульса за 1 щелчок.

Возмите упрощенную модель для оптовалкодера с оптюратором с четырьмя прорезями (Мальтийский крест). Это четыре «щелчка». За один оборот вы получите восемь изменеий состояния оптопары, а на двух фотоприемниках — шестнадцать.

Ну так с оптопарой понятно. У неё 2 фотоприёмника и 8 состояний. У шаговика 2 обмотки и . состояний. Я кстати разобрал двигатель и вывел все выводы обмоток отдельно. Получилось 2 пары обмоток совмещенных под 90 град. Можно ли включить 4 обмотки как нибудь. Я написал письмо RD3AY по поводу этой проблемы, но пока ответа нет.

С валкодером из шагового двигателя то же, что и с оптовалкодером. Посмотрите на схему, ссылку на которую Вы приводите ранее. И там и там на выходе два сигнала сдвинутые на 90 град. с цифровыми уровнями. Есть, правда, еще один нюанс. В валкодере из шагового двигателя Вы имеете именно ЩЕЛЧКИ — механическую фиксацию угла поворота.

Один щелчек, как мы выяснили, это два перехода. Т.е. сдвинуть валкодер только на один переход НЕ ПОЛУЧИТСЯ! Это можно сделать только используя оптический валкодер. Заодно отпадет надобность в операционниках, значительно снижается вес и габариты. Вот пример реализации валкодера из компьютерной мыши.

Такие валкодеры прменяются в моем DDS синтезаторе.

Да, но некоторые шаговички имеют функцию так называемую режым полушагов. и при этом как раз таки имеют место быть промежуточные числа, которые не воспринимаются PIC-ом трансивера. При поключении шаговика с двумя обмотками, но с 50-ю щелчками, всё ровно, переключает при каждом щелчке. это скорее дело в движке.

Тогда смотри сообщение номер три.

Изначально непонятно о чем идет речь? Что за конструкция? Какой контроллер? Кто писал программу? Есть ли возможность ее изменить? Если валкодер с формирователем исправно работает в статическом режиме (медленное вращение с контролем состояний по обоим каналам) то очевидно, что неувязки в управляемом устройстве.

  Тест драйв ниссан кашкай 2012 механика

Тема: Валкодер из шагового двигателя

Идея давно реализована. Лет 40 назад. Лучше взять на 400 Гц бесконтактный. Перестройку можно сделать плавную. Будет плавный синтезатор, как ГПД, но это будет настоящий синтезатор с опорной стабильностью.

Да, давно реализовано. От кварцевого генератора формируется 3 фазное напряжение с низкой частотой (можно при помощи 3-х dds) и подается на техфазную обмотку (чаше статорную).

С однофазной снимается напряжение с фазой, пропорциональной углу поворота ротора. Это напря жение по фазе сравнивается с напряжением одной из фаз и разность времен перехода через 0 заполняется кварцованной частотой.

Можно получить любое значение «импоборот».

• Это в системах с ЧПУ и других, где нужна обратная связь по положению.
• Но их в современных системах вытеснили оптические и магнитные енкодеры.

Стал вопрос повторить валкодер из шаговика потому как фирменный не купить, мышек с оптикой не найти они кончились. Шаговик был удачно куплен на барахолке. С него наружу торчит 5 выводов. Красный желтый белый синий и зеленый. Подозреваю что 4 обмотки соеденены звездой и имеют общий центральный вывод. давайте его определим. Насамом деле это не сложно.

1 Промеряем Оммическое сопротивление всех возможных сочетаний пар проводов. Для этого берем наугад первый и промеряем его со всеми остальными ( мы получим 4 пары). Затем второй и уже с первым не промеряем а только с оставшимися тремя( получаем 3 пары) Потом следующий и так до конца.

1. Мои результаты красный — желтый 164 Ом красный — зеленый 140 Ом красный — белый 264 Ом
2. красный синий 264 Ом.
3. желтый — зеленый 140 Ом желтый — белый 262 Ом
4. желтый — синий 262 Ом
5. зеленый — белый 140 Ом зеленый — синий 140 Ом
6. белый — синий 262 Ом.

Итак очевидно что Все пары которые имеют 140 Ом имеют зеленый вывод. это говорит о том что Зеленый это середина креста из 4х обмоток.

Схема формирователя импульсов с оригинальной статьи http://ru3ga.qrz.ru/UZLY/encod.htm Но с добавками-доделками. Резисторы в обратной цепи ОУ и резисторы в выходных цепях.

Полчаса упражнений с паяльником на макетке и о чудо синтезатор реагирует на поворот вала шаговика будь то резкое вращение будь то попытка провернуть вал настолько нежно чтобы схема не отреагировала. Но это невозможно.

Работает на все 100 %. Колво импульсов на оборот 100 штук. Это конструктивная особенность шаговика и с этим прийдется мириться.ю Незнаю плохо это или хорошо. у меня нет пока опыта работы с синтезатором.

Построю свой MiniYes раскажу.

Сага о абсолютном энкодере и шаговом двигателе

alexxy Загрузка

04.05.2019

15799

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

42

Давно я тут не писал постов про принтеры и электронику, но тут назрела тема использования абсолютного энкодера и попытке сделать вменяемое упралвение шаговым двигателем с рассчётом на точность позиционирования (не путать с повторяемостью).

В качестве подопытного было приобретено несколько разных магнитных энкодеров наподобие тех, что используются в таких проектах как mechaduino (или его китайская инкарнация как MSK Servo42) или же в системах стабилизации камер (внезапно там используются те же магнитные энкодеры). В итоге у меня оказалось два их от разных производителей:

• AS5048A с разрешением 12bit (если пересчитать в угол по нехитрой формуле 360/2**12 ~ 0.08789 градуса)
• TLE5012b с разрешением 15bit (опять же если пересчитать в угол то 360/2**15 ~ 0.01099 градуса)

В итоге я остановился на втором варианте, так как его разрешения хватает что бы легко ловить повороты даже для двигателя в 400 шагов на оборот при 32 микрошаге (а это получится примерно так 360/(400*32) ~ 0.028125 градуса), хотя это уже и экстремальный вариант.

На макетке была собрана конструкция из stm32f103c8t6 aka bluepill энкодера и драйвера шагового двигателя tmc2130 (взял то что было под руками). Всё это счастье было запрограммировано на довольно простые действия:

• stm32 имеет прерывания на трех пинах которые подключены к Step/Dir/Enable на плате управления принтером
• при получении сигналов на Step/Dir/Enable производится stm32 делает шаг через tmc2130
• после завершения шага (если успевает) считывает положение двигателя через энкодер tle5012b (на валу двигателя помещён магнит)
• stm32 печатает в UART инфу о количестве шагов, микрошаге, количесве оборотов и текущем угле поворота двигателя (энкодер таки абсолютный и умеет считать обороты)

Дальше у меня возникла идея проверить насколько точно шаговик встаёт по шагам. Для этого в управляющей плате принтера (которая тоже stm32 но пожирнее) были выставлены виртуальные 80 steps/mm для оси X (в принципе это значение стандартное для 20 зубой шпули для GT2) а драйвер двигателя был выставлен в 16 микрошаг (двигатель у меня 1.8 градуса, 200 шагов на оборот, и как следствия с 16 микрошагом каждый шаг соответсвует 360/(200*16) = 0.1125 градуса, запомним эту цифру). Я решил посмотреть как у нас зависит точность выставления угла поворота от скорости принтера (а как следствие и точность).

Как происходило тестирование:

• Был выбран набор скоростей: 10, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250 мм/с
• Для каждой скорости передвижение с X0 до X160 и обратно и ожидание в крайних положения по 2 секунды (это 4 оборота движка в одну строну и в другую) повторялось по 25 раз
• Данные с энкодера писались в лог (скриптик с сериал консоли всё писал в файлики)

В итоге получилось довольно занятная картинка: На картинке выше нарисована статистика собранная по каждой скорости в виде так называемого boxplot (прямоугольник это все значения которые были в измерениях и лежат в пределах одного стандартного отклонения, зеленая линия это среднее значение, оражевая линия это медиана). На картинке нарисовано отклонение от значения медианы для каждой измеренной точки для каждой скорости. Как её интерпретировать:

• На низких скоростях (до 50 мм/с), у нас повторяемость очень неплохая, на уровне погрешности измерения энкодера
• На скорости 75мм/с (а это у нас ~1.875 оборота в секунду) ошибка повторяемости позиционирования шаговика становится сравнимой с одним микрошагом
• На скоростях 100, 125, 150 и 200 мм/с у нас ошибка повторяемости позиционирования шаговика снова становится сравнимой с погрешностью датчика угла поворота (особенность драйвера tmc2130, для него это другой режим работы и он пытается делать точное позиционирование)
• А вот на скорости в 250мм/с система идёт в разнос и повторяемость падает до ~0.7 градусов (что примерно 7 шагов при дроблении 1/16, или если пересчитать в мм то это будет ~0.1 мм в среднем)

Но это если речь идёт о повторяемости а не о точности. А это разные понятия. Так что теперь поговрим про точность. Будем считать, как это далают прошивки большниства принтеров, что перемещение на один микрошаг у нас всегда одианково (в данном случае это 0.1125 градуса или 0.0125 мм если у нас 80 шагов на мм). Посмотрим насколько это так.

То что мы видим при скорости 10мм/с (да довольно медленно)

На картинках нарисовано чтение с датчика и счётчик шагов (данные датчика это синяя линия) а так же идеальные значения углов для данного номера шага (хе хе, довольно просто посчитать) а так же вертикальными черточками различия реально измеренного от идеального. Какие выводы можно сделать по этой картинке:

• Шаги у нас не равномерны (что в целом понятно, исходя из физики двигателя)
• Какие то шаги у нас почти точно попадают в идеальные значения углов поворота (но не все…, совсем не все…)
• Хотя точность позиционирования у нас не очень высокая, но повторяемость хорошая (синяя линия на картинке это статистика по 25 повторам

Теперь посмотрим что будет если шаговик пойдёт немного быстрее 25 мм/с

Картинка в целом не поменялась, но ошибка позиционирования возросла (разница между реальным и идеальным положением)

Теперь 50 мм/с

Видно что позиционирование стало ещё хуже…

Теперь 75 мм/с

Всё поплыло ещё дальше…

100 мм/с

Ошибка осталась на прежнем уровне (tmc2130 перешел в другой режим работы)

125мм/с

150 мм/с 200 мм/с и 250мм/с Как видим, с увеличением скорости ошибка позиционирования растёт… Что можно нарисовать примерно так… Картинка похожа на первую. Опять же зеленая линия это среднее. Оражневая медиана. Какие выводы можно сделать?

• Что приятно средняя ошибка позиционирования примерно 0. Что означает что шаговик с одинаковой вероятность как проскакивает положение, так и недоходит до него (по этому среднее и есть 0).
• А вот медиана уже становится большой. На уровне 0.5-0.8 градуса.
• Разброс ошибок довольно большой, он растёт с примерно 0.2 градусов при 10мм/с до 4 градусов при 250мм/с, что соответсвует разбросу хода от 0.02 до 0.5 мм (хе хе.. кто там хвастался что печатает на скорости 200+мм/с….?)
• Ещё замечу, что всё это измерялось на свободном шаговике без нагрузки. С нагрузкой будет все печальнее (и я это проверю в следующей части)

Что из всего этого следует?

Если хочется повышать качество печати, то надо слегка поменять подход к позиционирования шаговика в прошивках (позицоинирование у него не линейное, и это надо учитывать). По идее надо сделать умный closed-loop шаговик, которые будет в состоянии корректировать нелинейности при перемещении.

Продолжение следует…

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

42

РадиоКот :: Энкодер из шагового двигателя

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Статьи >

Теги статьи:

ЭнкодерИз желудей и спичекШаговый двигательДобавить тег

Энкодер из шагового двигателя.

Использование шаговых двигателей (ШД) в качестве энкодера по-прежнему остается привлекательным решением, т.к. промышленные энкодеры, при всех своих достоинствах, имеют существенные недостатки — цена и сложности при покупке единичных экземпляров.

Если контактные энкодеры еще с трудом можно приобрести, то цена бесконтактных энкодеров совершенно неподъемная. В моем случае исключалось применение контактного энкодера, т.к. не допускались пропуски и генерация паразитного (из-за дребезга) сигнала при вращении.

Мне не удалось получить удовлетворительных результатов при испытаниях контактных инкрементального и абсолютного энкодеров. Марки называть не буду.

В итоге, склонился к применению ШД от старого 5-дюймового дисковода. За основу взял https://ru3ga.qrz.ru/UZLY/encod.htm, но большое число элементов совсем не радовало.

В результате, схема была приведена к виду, показанному на Рис.1.

Для подавления паразитных колебаний у обоих каналов закорочена одна из полуобмоток, что обеспечило достаточное демпфирование, резко снизило скорость нарастания сигнала при больших скоростях вращения и позволило использовать ШД с внутренним соединением средних выводов обмоток. Также введен гистерезис порядка 50…100 мВ (зависит от напряжения питания 4…5В).

После изменений работа схемы при напряжении питания 5В меня устроила, но хотелось, чтобы она работала от 3В. Большое число элементов и сравнительно большой потребляемый ток, привели к схеме Рис.2.

Подключение обмоток двигателя осталось таким же, а в качестве формирователя сигнала использована микросхема HEF4069 (можно заменить CD4069, MC14069). Ввод схемы в линейную область сделан на одном инверторе, выход которого соединен с входом.

Такое соединение позволяет превратить инвертор в повторитель напряжения, примерно равного половине напряжения питания без использования дополнительного резистивного делителя. При 3В схема на LM358 отказалась работать из-за недостаточно хороших выходных уровней компаратора. Качество работы обеих схем при 5В питании получилось примерно одинаковое.

При монотонном пошаговом повороте вала двигателя наблюдалась четкая последовательность 2-битного кода Грея. Но! При смене направления вращения первый шаг нарушал эту последовательность.

Например:

Вращение по часовой	Вращение против часовой
00	11
01	10
11	00
10	01

Видно, что при смене направления происходило изменение состояния обоих каналов, что противоречило правилу кодирования. Последующие шаги соответствовали правильной последовательности нового направления. Эта особенность поведения ШД (смена состояния в обоих каналах) учитывалась программно. Для примера приведены ассемблерные программы обработки сигналов ШД в качестве энкодера для AVR и MSP430.

На Рис.3 приведены диаграммы сигналов, генерируемых ШД при включении обмоток в соответствии со схемами. Алгоритм обработки сигналов энкодера показан на двух нижних диаграммах Рис.3 -при поступлении прерывания от активного фронта канала А анализируется уровень и флаг требования прерывания канала B.

Если флаг установлен, что говорит о смене направления вращения, дополнительно анализируется состояние внутреннего рабочего флага, который сигнализирует о предыдущем направлении вращения и идет соответствующее изменение значения счетчика шагов.

Это сделано для исключения неоднозначности определения кодовой последовательности, возникающей при смене направления вращения. Если флаг сброшен, что говорит об отсутствии смены направления вращения, идет простое изменение значения счетчика шагов.

-совершенно аналогично идет обработка прерывания от активного фронта канала В. В итоге получается обработка каждого шага двигателя.

• Шаговый двигатель, в качестве энкодера, был встроен в конструкцию ленточной пилорамы для повышения точности изготовления пиломатериалов.
• Файлы: Прошивки для AVR и MSP430.
• Вопросы, как обычно, складываем тут.

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

ЭНКОДЕР +PIC16F628ADRO unit. Цифровая индикация положения на линейных энкодерахОчерки копателя кристаллов

Ideas 2 Design

Тут я попробую выкладывать не готовые конструкции, а и просто идеи. Как свои, так и своих друзей, как «воплощенные» так и «только идеи». Если кто раньше авторов идей воплотит это в жизнь (точнее в «железо»), или повторит — you are welcome, единственная просьба — сообщите что получилось Впрочем, если не воплотите но будут какие-то мысли по поводу здесь написанного — тоже напишите.

ИТУН из Зена

Класический вариант Зена Нельсона Пасса:

Огромным достоинством этой схемы, которое не поколебит даже наличие выходного конденсатора (который все-же, необходимо ставить электролит высокого качества и обязательно шунтировать его пленочным 10-40мкФ), является нечуствительность к источнику питания.

Происходит это благодаря тому, что последовательно с БП оказывается включенным источник тока V1 ( только в том случае, когда нагрузка подключена к минусу. Достаточно подключить ее к плюсу источника питания — и все достоинство пройдет).

Не портит качество усилителя даже наличие обратной связи по напряжению — глубина ООС достаточна для уменьшения искажений, и достаточно мала, и к тому-же охватывет всего один каскад, т.е. является «местной», чтобы пагубно влиять на звук.

В последнее время, большой популярностью пользуются усилители, построенные как источник тока (ИТУН), что связано с улучшением характеристик акустических систем, при их питании от усилителя, с высоким выходным сопротивлением. Очень легко превратить и классические Зен в ИТУН — для этого нужно всего-лишь вместо ООС по напряжению, ввести ООС по току — установив небольшой резистор в source основного мосфета.

При этом следует уделить особое внимание каскаду, стоящему перед выходным — поскольку в этой схеме отсутствует резистор R1, который уменьшает влияние входной емкости мосфета, этот каскад должен быть достаточно мощным, т.е.

быть с небольшим выходным сопротивлением и быть способным работать на емкостную нагрузку.

А теперь самое прикольное -если “холодный” конец нагрузки включить не на миус питания а в точку соединения сорса мосфета с резистором у него в сорсе, то получится интересная зависимость тока нагрузки от входного сигнала.

Дополнительная фильтрация в ЦАП

Хорошую идею, подал Дима Харций: использованный в моем фильтре для сабвуфера фильтр Бесселя 8 порядка, на переключаемых конденсаторах, можно попробовать применить для пост-фильтрации в ЦАП, что я ему на это только заметил — тактовую частоту необходимо выбрать весьма хитрым образом, и обязательно синхронную с тактовой частотой ЦАПа.

Валкодер — шаговый двигатель

Использование шагового двигателя в качестве валкодера не ново:

в интернете достаточно схем на эту тему. При практическом использовании, удобно завести одну фазу на обычный вход микроконтроллера, а вторую — на вход, генерирующий прерывание при изменении состояния.

При этом прерывание генерируется при любом изменении — как фронте так и срезе сигнала одной фазы, и в обработчике прерывания достаточно сравнить состояние двух фаз — если они одинаковые, то значит происходит вращение в одну сторону, если они разные — в другую.

Такой валкодер удобно использовать например как регулятор громкости с электронным управлением. (С другой стороны — многие, кто не признает электронных регуляторов, используют моторизированные регуляторы громкости, т.е.

обычный потенциометр, на одном валу с моторчиком — для возможности реализации дистанционного управления, в этом случае, при отсутствии готового ALPS или другого «моторизированного» регулятора, можно использовать как обычный моторчик постоянного тока, так и шаговый двигатель).

В первом случае, для электронной регулировки, возникает проблема индикации, поскольку валкодер не имеет ограничений на угол поворота — его вал свободно вращающийся. Как конкретно сделать индикацию — дело вкуса и предпочтений конструктор.

Это может быть светодиодный/ЖКИ индикатор, с отображением значения цифрами (в децибеллах или абстрактных величинах), линейный индикатор («полоска» и т.д.).

При наличии дистанционного управления, и использовании в качества валкодера шагового двигателя (например я использовал двигатели привода головок со старых 5″ дисководов) — можно сделать интересный вариант, когда двигатель используется и как валкодер, и как двигатель. Технически — это просто соединение схемы валкодера с ключами управления шаговиком:

Но есть один ньюанс — как Вы видите, выходы компараторов обьединены со входами ключей. Что это дает ? В большинстве микроконтроллеров, выводы могут быть запрограммированы как входы так и выходы, причем те выводы, который способны генерировать прерывание при изменении состояния, делаю.

т это в любом случае — что они работают как входы и изменяются внешним сигналом, что они работают как выходы, и управляются самим микроконтроллером. В данном случае, один из сигналов управления должен быть подключен к такому выводу.

В номальном состоянии, выводы запрограммированы как входы, и шаговый двигатель работает как валкодер, генерируя прерывания одной фазой, и обработчик прерывания проверяет состояние двух фаз как описано выше и выдает сигналы на индикацию и на сам регулятор громкости

Как только начинает работать дистанционное управление — микроконтроллер переводит выводы в состояние «выход», и управляет шаговиком как обычным шаговым двигателем. Передачи информации на индикацию и регулятор громкости при этом не требуется — ведь одна из фаз генерирует прерывание при своем изменении, а далее — см. выше!

Если на рукоятке имеются отчетливо видимые метки, то вращение рукоятки при регулировке громкости при помощи ДУ- производит неизгладимое впечатление на впервые это видящих 🙂

Допплеровский датчик ЭМОС

Тот-же пьезик, который применяют в качестве микрофонного датчика ЭМОС, что укреплен на пятаке динамика, только использовать его не как микрофон, а как излучатель, на него кварцованные килогерц 50, второй такой-же пьезик — над ним как микрофон. Как обрабатывать все это — понятно, например PLL на 4046.

Еще одна идея Дмитрия Харция, она посвящается любителям мультибитных ЦАП-ов.

Есть у них забота — сделать «правостороннее выравнивание» данных между S/PDIF-приемником (типа там CS84xx, работающим на выход в формате Left Justified) и собственно ЦАП-ом (множество мультибитников только Right Justified и понимают). И тулят туда всякие батареи регистров сдвиговых (правда, периодически им не хватает скорости выбраных чипов).

С другой стороны, есть чип AD1895 от Analog Devices, который они должны любить, а вместо этого ненавидят «лютой ненавистью» — там ведь слово ASRC (Asynchronous Sample Rate Converter) написано! Чем же может быть полезен чип сей? Да все просто — на его вход, сконфигурированный «славиком» подаются данные от CS84xx, работающего «мастером».

Выход AD1895 конфигурируем на работу в формате Right Justified (вот и преобразовали форматы), плюс формат Right Justified единственный позволяет ограничивать длинну выходного слова 16-ю битами (что собственно и делаем — вот и отключили «дишеринг»).

И еще «чудо» — AD1895 синхронизуем (хотите, кварцем, подключенным к ее соответсвующим ногам, хотите, внешним генератором: хоть ЭСЛ, хоть «трехточкой») частотой равной 44,1*256=11,2896 МГц — вот и нет преобразования частот — 44,1 въезжает — 44,1 выезжает! В итоге от AD1895 остается только FIFO-буфер, НО, синхронизующий выходные данные петлей своей внутренней ФАПЧ, ошибка которой не превышает 5 пс.! Да плюс преобразователь интерфейсов. Ну где еще такой джиттер найти? У CS84xx, например нормировано не более 200 пс…

Bi-wirering в Фолловере А.Чуффоли и подобных схемах.

Оригинальная функциональная схема Фолловера-99 Андреа Чуфолли показана ниже:

 

Она очень похожа на схему усилителя Зена (Нельсона Пасса), как будто «вверх ногами». На самом же деле, она весьма отличается по работе, но в даном случае — хотелось-бы остановится на одной возможности.

Как и для Зена, одним из недостатков Фолловера-99 считают наличие выходного конденсатора.

Я не отношусь к сторонникам такой уж «сильной критики» этого конденсатора, поскольку при использовании конденсаторов хорошего качества, работающих при сильной поляризации, да еще и набранных «бутербродом» (большой электролит+электролит поменьше+ пленочный конденсатор) — ничего пагубного со звуком не происходит. Но (!) в Фоловере есть возможность реализовать то, что нельзя реализовать в Зене из-за наличия резисторов обратной связи, стоящих после конденсатора (без изменений в схеме)

Основные проблемы с конденсатором — связаны с диэлектрической адсорбцией, влияющей на воспроизведение средних и высоких частот. Вместе с тем, в кроссоверах 2-х и 3-х полосных АС обязательно присутствуют конденсаторы, включенные последовательно.

Но ведь они оказываются включены последовательно и с выходным конденсатором Фоловера! Поэтому само напрашивается решение — перенести эти конденсаторы в усилитель, и заставить играть роль не только кроссоверных, но и разделительных конденсаторов. При этом, к большому электролитическому конденсатору С2 нужно подключать НЧ динамик, а СЧ/НЧ — через отдельный, гораздо меньший пленочный конденсатор С3, как показано на рисунке:

Таким образом и реализуется би-ваеринг, и снижается влияние электролита на СЧ и ВЧ, а в случае эксплуатации с имеющими полный кроссеверы АС (или однополосных) — можно просто замкнуть перемычкой разьемы НЧ и СЧ/ВЧ между собой, и исползовать все как было раньше.

А это — не столько идея, сколько пример «цифрового бреда» :

> Только тут есть маленькая деталь — разработчик полностью поменял идеологию работы со звуком

. > Ничего я не менял. В то время просто не было нужной элементной базы и технологий. Усилитель 70-х и 90-х — аналоговый, потому что тогда только так умели. Технология развивалась и в те годы, но ее уровень был недостаточен для революции в усилителестроении. Усилитель 2000-х будет цифровым, только сейчас уровень технологии подходит к требуемому для этого уровню. Пока еще цифровые усилители уступают аналоговым, но это дело времени. У меня пока эксплуатируется аналоговый усилитель, потому что сделать полностью цифровой усилитель приемлемого качества я пока не могу (могу только предварительный). Но вкладывать силы в дальнейшее развитие схемотехники усилителей класса AB на сегодняшний день нерационально. Вот этот труд точно пропадет даром. Раньше я слушал в основном компакт-кассеты, но когда появились компакт-диски, я перешел на них, так как они по всем параметрам лучше. Да, в кассетную деку вложено много труда, который пропадает. Но что Вы хотите предложить, чтобы он не пропал? Вернуться к компакт-кассетам? Не хочу. Я считаю, что свое дека отработала, труд не пропал полностью. К тому же, остался опыт, полученный при конструировании. Но вкладывать сегодня силы в разработку новой кассетной деки нерационально, если, конечно, не преследовать учебную цель.

> Весь опыт и знания мгновенно перечёркнуты абсолютно другими идеологиями

> Вот тут Вы не правы. Опыт никуда не делся. Другое дело, что для создания современной аудиотехники требуются дополнительные знания (в основном в области цифровой обработки сигналов), а некоторые знания из области аналоговой схемотехники могут не пригодиться.

> всё в этом мире пытаются квантовать

> И что в этом плохого? В результате получается более точное воспроизведение аналоговой величины, чем это было при использовании только аналоговых методов.

> даже то, что изначально аналоговое.

> Ну это еще вопрос. Мир имеет квантовую природу. Правда, квантовые свойства проявляются лишь в микромире. Есть примеры и более грубого квантования. Например, физиология слуха человека является дискретной как минимум в плане частотного разделения звуков. Кстати, процесс записи на магнитную ленту с высокочастотным подмагничиванием не является непрерывным, он квантован доменной структурой рабочего слоя ленты и дискретизирован частотой подмагничивания. Артефактов мы не замечаем только потому, что тракт записи-воспроизведения представляет собой хороший antialiasing фильтр.

> Скоро динамики начнут квантовать — диффузор будет передвигаться ступеньками и управляться процессором.

> Очень может быть. Цифровая ЭМОС позволила бы намного точнее контролировать положение диффузора.

LM1036 знаете? Полная дрянь, если ее по прямому назначению использовать

А если не по прямому?

Сдвигаем ей соответсующим образом частоты перегиба регулятора тембра НЧ и ВЧ, сам регулятор ВЧ ставим на макс. подавление. Оба канала включаем последовательно — для увеличения крутизны фильтров (т.е увеличиваем порядок фильтров вдвое).

Далее — регуляторы громкости и тембра НЧ выводим на переднюю панель, для оперативной регулировки. После ЛМ-ки — ставит еще дополнительный ФНЧ 2-го порядка, герц на 200 — чтобы дополнительно подфильтровать СЧ/ВЧ вместе с шумами самой ЛМ-ки.

Да, а собственно чего мы получили, догадались?

Какой-никакой фильтр для саба. Авось получится 🙂

P.S. Получился — смотри сабовый фильтры в Статьях.

Далее еще не оформлено