Jak to się robi - stabilizacja obrotów

[amazarak]

Drodzy koledzy,

 

Krótko i na temat: w gramofonie "pływają" mi obroty (napęd paskowy), szczególnie przy 45rpm. Ponieważ od jakiegoś czasu przymierzam się do poważniejszego tuningu tegoż, pomyślałem że możnaby uwzględnić we wprowadzanych modyfikacjach nowy układ stabilizacji obrotów. Mam pewne pomysły, ale zapewne czytają to forum osoby bardziej doświadczone dlatego też pytam - jak to zrobić najlepiej?

 

Co mi jak dotąd powstało w głowie:

Po pierwsze do osiągnięcia są dwa cele:

1) Ustabilizowanie obrotów

2) Zapewnienie by 33 było równe 33 a 45 było równe 45 - czyli stabilizowanie prędkości na odpowiedniej wartości.

 

Rozwiązania które chodziły mi po głowie (przy czym podkreślam że nie orientuję się w tzw. state of art):

1) Rozwiązanie cyfrowe - sygnał częstotliwościowy pobierany w ten czy inny sposób z talerza (lub silnika) jest analizowany przez mikrokontroler. Najprostszy sposób - pomiar częstotliwości przez zliczanie impulsów o częstotliwości dużo wyższej bramkowanych badanym przebiegiem z talerza.

Zalety:

mając mikrokontroler można zrobić w zasadzie wszystko, jeśli zręcznie ominie się pułapki (warunki brzegowe itp). Ponadto można się pokusić o wykorzystanie mikrokontrolera do sterowania całą mechaniką gramofonu, dodanie bajerów w stylu wyświetlaczy, remote - pomysły można mnożyć.

Wady:

duża ilość elementów, wprowadzenie do gramofonu obwodów cyfrowych pracujących na wysokich częstotliwościach -> zakłocenia. Ogólnie IMHO to trochę jak przysłowiowe strzelanie do muchy z armaty.

 

2) Rozwiązania analogowe - głównie chodziły mi po głowie rozwiązania bazujące na układzach z rodziny LM 2907 (konwertery częstotliwość-napięcie).

a) wersja minimalistyczna - jeden układ 2907 konwertujący sygnał z talerza na napięcie, porównywane następnie z jakimś napięciem odniesienia i na podstawie różnicy sterowanie silnikiem. Generalnie jest to dokładnie tak jak mam teraz w Danielu, tylko że nie ma tam scalaka, tylko diody, kondenstaory i tranzystory, i tranzystory i tranzystory ...

Zalety:

większa stabilność pracy (pobożne zyczenie), mała liczba elementów (w tym mniejszenie ich ilości w stosunku do tego co jest obecnie), mało "inwazyjne"

Wady:

nie osiągamy celu nr. 2 - obroty są cały czas ustawiane "z ręki"

b) wersja z częstotliwością wzorcową - dwa układy 2907, jeden konwertujący sygnał z talerza, drugi z wzorcowego zegara. Dalej jak wyżej - porównanie napięć i sterowanie silnikiem. Problemy - konieczność konstrukcji stabilnego zegara oraz zapewnienie identycznych warunków konwersji częstotliwość-napięcie.

Zalety:

osiągamy oba cele, rozwiązanie w pełni analogowe

Wady:

bardziej skomplikowane od a).

 

Najlepszym rozwiązaniem mógłby być scalony komparator częstotliwości, ale póki co nic takiego nie udało mi się znaleźć - czy takie ktoś w ogóle produkuje?

 

Czekam zarówno na opinie o moich propozycjach jak i na inne pomysły.

Pozdrawiam

[andrzej analogowy]

Może nie na temat,bo bez zastosowania elektroniki , ale buduję właśnie stabilizator mechaniczny do gramofonu DIY.Układ 2 silniki DC napędzają wirującą masę ok 5 kg /walec o promieniu 55 mm /.Z koła pasowego umocowanego na osi walca napęd dwoma paskami na talerz z drewna,na którym leży talerz roboczy.Może tą drogą uda mi się osiągnąć ideał??Łożyskowanie talerza i masy wirującej na łożyskach podobnych do TERES AUDIO.Pozdrawiam i ciekaw jestem opinii innych, bardziej doświadczonych kolegów.

[Molibden]

No, na procku to całkiem prosto, tylko tzreba oprogramować i wystarczy kilka części. Zaklóceń nie bęzie bo zasila się to z osobnego źródła niż pre, a wkładka i tka proacuje pasyenie. Przy zegarze rzędu kilkuset kHz nie będzie dużo zakłoceń.

LM2907 to ciekawy ukałd i chyba w jego nocie apliakcyjnej jest jakiś ukald który będzie się nadawał, przynajmniej jako konwerter f/U.

[amazarak]

-> andrzej analogowy

Jak najbardziej na temat. Zapewnienie odpowiedniej bezwładności talerza itp to druga strona medalu. Niestety jako że mam zamiar przerabiać gotowy produkt, mam nieco ograniczone możliwości np. nie podniosę ramienia o kilka cm wyżej.

 

->Molibden

W nocie aplikacyjnej LM 2907 są gotowe schematy regulatorów prędkości obrotowych silników DC (bodajże rysunki 17-19). Jedyny cymes to zrobienie ustrojstwa dającego częstotliwość - w moim gramofonie współosiowo z silnikiem jest dziurkowany dysk przez który prześwituje dioda na fototranzystor. Tak sobie myślę że bardziej wiarygodnym rozwiązaniem byłoby pobieranie sygnału bezpośrednio z talerza? W nocie sugerują silnik z gotowymi odczepami do tachometru ale takiego raczej nie dostanę...

 

Trochę żartem: W nocie aplikacyjnej 2907 są też układy antypoślizgowe (ABS) - może panaceum na ewentualne poślizgi paska?

[PrzemekElektro]

amazarak:

W wentylatorach (takich od kompa) ma super element, który służy właśnie do sprawdzania położenia wirnika. Jest w nim halotron, wzmacniacz operacyjny i inne bajery, w efekcie na wyjściu są proste impulsy. Tylko wystarczy dokleić kilka magnesików do talerza i masz czujnik.

[Djeight]

Hmmm , nie wiem jak wygląda pasek w twoim gramofonie , jeżeli jest on gładki to mam pomysł żeby po prostu załozyć pasek zębaty , przecież w samochodach nie od dziś sterują takie rozrządem , zdaje mi sie żeby poprostu kółko przy tależu przerobić [zrobić zęby] i wyciąć zęby w pasku i mamy z głowy problem ze ślizgającym sie paskiem.

[Molibden]

>w moim

>gramofonie współosiowo z silnikiem jest dziurkowany dysk przez który prześwituje dioda na

>fototranzystor.

i top wystarczy. na wejsciu układu i tak jest komparator, kształt i pochodzenie impulsów nie ma znaczenia, i tak będą w fazie i o tej samej czestotliwości, tym bardziej interesuje cię częstotliowśc obrotów plyty/talerza a nie silnika (poslizg, przełożenie).

Silniki z cewką tachometru stosuje się w pralkach :D

[amazarak]

Silnik czy talerz - to jest właśnie dylemat. Silnik łatwiej bo część mechaniczną mam w zasadzie na gotowo. Natomiast pobieranie sygnału z talerza jest bardziej wiarygodne, z tym że wymagałoby nawiercenia otworów (och, zmniejszy się masa ... ;) ).

 

W każdym razie - zbudowałem prototyp układu regulującego na jednej kostce 2917N wzorując się na rys. 18 z noty aplikacyjnej i rezultaty są obiecujące. Trochę niejasne jest dla mnie jak dobierać R1, C1 i C2 - zawile to tłumaczą w datasheet. Będzie trzeba chyba dobierać trochę "na czuja".

[amazarak]

Kilka moich przemyśleń w temacie.

 

W międzyczasie usunąłem z gramofonu neonówkę robiącą za stroboskop świecący na ząbki na talerzu w celu ustawiania prędkości, ponieważ zamierzam również wyrzucić na zewnątrz transformator. Zaprojektowałem sobie zastępczy układ na LM555 który miał robić stroba z diody LED.

Wszystko pięknie ładnie, dioda sobie mryga, tyle że na pewno ze złą częstotliwością (na tyle złą że to słychać). Trochę mnie to zaskoczyło, bo elementy miałem dość dokładnie dobrane - rezystory precyzyjne 1% i kondensator tantalowy (to akurat nie wiem czy dobrze?) o pojemności dokładnie 0,47u (zmierzone miernikiem) wszystko dokładnie wyliczone według datasheet. Co prawda metodą prób i błędów dobrałem kondensator który mi mruga mniej więcej odpowiednio szybko - ale moje plany uzyskania tanim kosztem dokładnie 99Hz legły w gruzach - czy bazując na rezonatorach RC to jest w ogóle możliwe??

Czy jest prosty i tani sposób na uzyskanie stabilnej i dokładnej częstotliwości? Zacząłem zobie robić schemat bazujący na kwarcu, liczniku i komparatorach ale po kilku minutach stwierdziłem że to jest bez sensu - już łatwiej całe sterowanie gramofonem wrzucić w jeden procek.

Obawiam się że to samo może być z pomiarem częstotliwości przy pomocy LM2917 - wszystko weźmie w łeb przez nieidelaność elementów rc.

 

Wobec tego moje trochę naiwne pytanie - w jaki sposób uzyskać częstotliwość po pierwsze stabilną, a po drugie o dokładnej i dowolnej wartości (np 99Hz) - czy jest to możliwe tylko przy wykorzystaniu skomplikowanych układów zegarów (jak Jocko-clocko)?

 

Pozdrawiam

[Molibden]

Na układzie 555 uzyskasz bardzo dobrą stabilność jeśli użyjesz rezystorów metalizowanych, cermetowego potencjometru dostrojczego i kondensatora polistyrenowego (KS, KSF, MKSE) lub polipropylenowego (KP, MKP). Wszelkiego rodzaju elektrolity, w tym tantale się nie nadają (rozrzut pojemności 20% a KS 1%). Obliczenia dają i tka tylko przybliżoną wartość i warto miec możliwośc regulacji choćby o +/-10%.

Przy okazji możesz użyć napięcia stabilizowanego do zasialnia (7805 lub 7808, 09) - do gramofonu wystarczy.

Podejrzewam, ze wypełnienie przebiegu nie musi byc 50% - w związku z tym na tych kilku elementach układ będzie działał jak trzeba.

Częstotliwość trzeba albo zmierzyć jakimś miernikiem, albo wsamplować do komputera i określić jakims programem do obróbki dźwięku (np. Sound Forge ma moduł analizy spektralnej).

[uwe300]

Djeight, 10 Sie 2006, 16:32

 

>Hmmm , nie wiem jak wygląda pasek w twoim gramofonie , jeżeli jest on gładki to mam pomysł żeby po

>prostu załozyć pasek zębaty , przecież w samochodach nie od dziś sterują takie rozrządem , zdaje mi

>sie żeby poprostu kółko przy tależu przerobić [zrobić zęby] i wyciąć zęby w pasku i mamy z głowy

>problem ze ślizgającym sie paskiem.

 

 

to chyba wniesie wibracje

[uwe300]

a gdyby zaaplikowac do tego uklad z myszki optycznej? umiescic czujniuk przy krawedzi talerza

[amazarak]

-->Molibden

Właśnie nie wiedziałem jakich użyć kondensatorów. Jeśli chodzi o stabilizację napięcia to nawet sam na to wpadłem :>

Wypełnienie - ponieważ chodzi o stroba, specjalnie starałem się zrobić niesymetryczny przebieg. Udało mi się tak dobrać rezystory, żeby dioda świeciła przez ok. 1/10 cyklu. To pozwala na uzyskanie mniej rozmytego "obrazu" ząbków na talerzu. Tu nawet się udało, wygląda to bardzo ładnie - problem jest z uzyskaniem odpowiedniej częstotliwości. Co do pomiarów kartą dźwiękową - też o tym myślałem, ale jak już widziałem na oko że rezultat jest taki sobie to już się nie wysilałem żeby to w ten sposób sprawdzić. Chyba faktycznie spróbuję zrobić lepszy układ na precyzyjnych i regulowanych elementach - dzięki za rady w kwestii kondensatorów.

 

W kwestii kondów mam jeszcze jedno pytanie - jakiego rzędu wartości wchodzą w grę? W pierwotnej wersji miałem wspomnianego tantala 470nF. To wymagało rezystorów o wartościach 22K i 4.5K. Wiadomo - zmniejszę kond, będę musiał zwiększyć rezystory i vice-versa. Jakie wartości kondensatorów są sensowne w takim zastosowaniu? Bo wydaje mi się że np. zejście na poziom pikofaradów byłoby złym posunięciem.

 

-->uwe300

Ząbki nie wchodzą w grę. Z tym niby-ABS'em to miał być joke, chyba się nie udał do końca ;)

Co do układu z myszki - chyba nie trzeba aż tak kombinować. Są gotowe czujniki złożone z diody i fototranzystora. I moim zdaniem w tym zastosowaniu to powinno wystarczyć - analiza sygnału z czujnika od myszki jest dość skomplikowana i wymaga zdaje się procesora sygnałowego.

 

dziękuję za odpowiedzi i pozdrawiam

[jacekw]

w generatorach częstotliwości najlepsze są kondy mikowe, z wartosciami rzędu pikofaradów wśród nich nie ma problemu, mają najmniejsze whania pojemności względem temperatury

[Molibden]

Układ radzi sobie z rezystancjami rzędu kilkunastu Mohm i pojemnościami pikofaradowymi - minimalny czas impulsu to mikrosekundy. Ale najlepiej trzymaj się tych wartości jakie masz (ok 0.5 uF i 22k), wtedy pasożytnicze pojemności i R upływu w układzie będą pomijalne; wypełnienie zmieniasz stosunkiem rezystancji tych 2ch rezystorów. Możesz użyć np. R stały 22k, 2.2k i potencjometr 2.2k, kondensator 470nF. Do tego jakiś kondesator na nóżce 5 (np 1uF elektrolit lub MKT). Pojemności pikofaradowe są złym pomysłem, tak samo jak rezystory powyżej 100-200k, przy tej częstotliwości oczywiście raczej trzymaj się bliżej setk nF.

[Jaro_747]

>jacekw, 19 Sie 2006, 23:41

 

>w generatorach częstotliwości najlepsze są kondy mikowe, z wartosciami rzędu pikofaradów wśród nich

>nie ma problemu, mają najmniejsze whania pojemności względem temperatury

 

Też tak myślałem, ale ostatnio wyczytałem, że w niektórych egzemplarzach mikowych zdarza się zjawisko

skokowej zmiany pojemności (typu szumy wybuchowe). Najlepsze i najbezpieczniejsze będą jednak

styrofleksy. Są też tańsze od mikowych, i łatwiej dostać większe pojemności.

[Matthew]

znajde chwilę to rozbiorę mojego goldringa, ma jakiś prosty układzik stabilizujący obroty, zmianę z 33 na 45 robi się przekładając pasek na mniejsze lub większe kółko.

 

jak się przytrzyma talerz do czuć ze pompuje więcej prądu w silniczek natomiast jak się przyspiszy to hamuje...

 

porobie zdjęcia i zamieszczę może

[amazarak]

-->Molibden

Na nóżce 5 wstawiłem kondensator 10n, bo taka wartość była podana w datasheet (czy ktoś wie jak to się poprawnie nazywa po polsku?). Jaki jest wpływ jego pojemności na pracę układu?

 

-->Jaro_747

Szumy wybuchowe to brzmi niebezpiecznie ;) Będzie zatem styrofleks, ale rozumiem że chodzi o precyzyjny, tj. "czerwoną kostkę" a nie o "srebrną rurkę"?

 

-->Matthew

Byłbym bardzo wdzięczny. Jak sugeruje tytuł tematu, ciekaw jestem jak rozwiązana jest kwestia stabilizacji obrotów w urządzeniach komercyjnych.

 

Pozdrawiam

[Molibden]

Datasheet to karta informacyjna, katalogowa elementu.

Ta pojemność na nóżce 5 nie ma wpływu na pracę układu, filtruje wewnętrzne napięcie odniesienia (2/3Vcc).

"Srebrne rurki" - nie, natomiast większość kondensatorów foliowych ma kształt prostopadłościanów lub "plastikowych rurek", zalewanych hermetycznie od strony wyprowadzeń.

[amazarak]

Złożyłem stroba w wersji z regulacją i na kondzie mkse, podłączyłem ją też do kompa w celu dokonania pomiarów.

Wynik:

regulacja to w tym układzie rzecz niezbędna. Za pomoca potencjometru wieloobrotowego można dobrać długość okresu całkiem precyzyjnie.

Jeśli chodzi o stabilność generatora to zaobserwowałem pewne dziwne zjawisko. Otóż zaraz po uruchomieniu układu odnotowałem ragularne falowanie częstotliwości (nagrany plik wav można znaleźć tutaj:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) ). Myślałem, że to kwestia głównego kondensatora w obwodzie RC, więc wymieniłem go spowrotem na tantalowy - efekt częstotliwość stabilna. Zadowolony z siebie, przystąpiłem do regulacji układu, i tu niespodzianka - gdy podwyższałem częstotliwość drgań (żeby osiągnąć niezbędne 99Hz), oscylacje się pojawiły. Wróciłem więc do mkse, i dla niego również występował próg, powyżej którego oscylacje się pojawiały, a poniżej znikały. Działając trochę na oślep zwiększyłem pojemność na pinie 5. Spowodowało to, że próg ów się podniósł, tzn można było uzyskać stabilność dla wyższych częstotliwości.

 

Czy było wam znane to zjawisko? Skąd pojawiają się te oscylacje? Może masa mi pływała???

 

Może się przyda dla potomnych - pcb.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Molibden]

Może nie masa ale właśnie filtracja napięcia odniesienia na pinie 5 była za słaba - 10nF to za mało i większy kondensator to wyeliminował.

[Andrzej Stelmach]

Przymierzałem się kiedyś do czegoś takiego - paski jasne na spodzie TALERZA (ma stabilizować obroty talerza a nie silnika), opto (odbicia) -= sygnał zczytany, z drugiej strony generator kwarcowy (da się dobrać kwarce standardowe chyba jak pamiętam 5MHz i 6MHz - z tego wyjdzie ilość pasków na talerzu, można kombinować tak z paskami i kwarcami żeby dla 33,1/3 I 45 wyszła po podzieleniu na przerzutnikach liczba całkowita).

Dalej układ który polecił mi znajomy elektronik (ja jestem amator) stosowany w spektrometrach rentgenowskich (dawno temu ale prosty i skuteczny) - oba sygnały (kwarc i talerz) podawane są na liczniki 74193 na wejście "w górę" i "w dół" (oczywiście kwarc na "dół" a talerz na "góra"), 74193 ma wejścia "preset" - ustawienie liczby od której ma zliczać - ustawia się na 1/2 zakresu (czyli np. na 7) a do wyjść podłącza przetwornik c/a (zwykła drabinka R/2R wystarcza) i za nim układ różniczkujący (RC) żeby wygładzić skoki, silnki ustawia się na właściwe obroty jak na wyjściu licznika jest 7 - jak licznik policzy więcej niż 7 to znaczy, że talerz przyspieszył i trzeba przyhamować silnik i odwrotnie. Przy starcie wystarczy sprawdzać stan wyjścia "borrow" licznika - jak jest aktywny to talerz ma poniżej 1 i regulacja nie będzie działać - trzeba ją odłączyć i podać pełne nepięcie na silnik żeby się rozpędził. Aktywne wyjście "carry" oznacza, żetalerz się "rozbiegał" i coś jest źle i trzeba go zatrzymać.

Układ działa (w spektroskopie) pewnie i wystarczająco dokładnie i jest prosty (ale nie zrobiłem go - kupiłem odtwarzacz CD i z nim walczę).

Słyszałem też (ale żadnych szczegółów) o możliwości zrobiejia stabilizacji PLL na kości dekodera stereo - jest tam PLL na ok. 19KHz i kości są tanie.

 

Maiałem kiedyś (może jeszcze mam - musiałbym poszukać) jakąś ruską książeczkę z konstrukcjami amatorskimi - był tam układ cyfrowej stabilizacji obrotów do jakiegoś polskiego gramofonu - jak będzie ktoś zainteresowany to pogrzebię w piwnicy i jak znajdę to mogę przesłać skany.

[amazarak]

--> Andrzej Stelmach

Bardzo dziękuję, pomysł na 74193 jest rzeczywiście bardzo ciekawy. Na razie projektuję coś na LM2917 i chcę sprawdzić czy będzie działać stabilniej niż to co standardowo wbudowano w Daniela. Twój układ ma tę zaletę że zrealizowałby oba założone na wstępie cele.

 

Jeśli nie stanowiłoby to kłopotu, byłbym również wdzięczny za ów ruski schemat - im więcej pomysłów tym lepiej.

 

Pozdrawiam

[amazarak]

Chwilowo musiałem wstrzymać prace, bo zaczął się semestr i nie mam już tyle czasu... W dodatku przyjechały części od Petera, i zajmę się teraz czymś większym. Do tematu stabilizacji jeszcze wrócę na pewno. Na razie na pocieszenie zdjęcie mojego nowego stroba w akcji.

 

Pozdrawiam wszystkich

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )