Analogowy miernik VU

[r1212]

Właśnie kończę budowę wzmacniacza i postanowiłem, że zastosuje analogowe wskaźniki VU. Po poszukiwaniach znalazłem w sieci kilka schematów (większość to prosty układy wykorzystujące nieliniową charakterystykę diody lub złącza B-E). Chciałby jedna mieć coś porządniejszego, więc na podstawie książki Feszczuka "Wzmacniacze elektroakustyczne" zrobiłem schemat takiego analogowego wskaźnika (zrobiłem, tzn, przerysowałem i wprowadziłem drobne modyfikacje, arkusz kalkulacyjny to moja praca).

Krótki opis

- na wejściu dzielnik 1:10 (maksymalne napięcie wejściowe ok. 90V, 500W na 8 Ohm)

- pierwszy OP + diody - prostownik

- drugi OP - sumator )na wyjściu polaryzacja ujemna

- trzeci OP - detektor szczytowy

- czwarty OP - układ logarytmujący

na wyjściu rezystor który należy dobrać tak, żeby uzyskać pełne wychylenie posiadanego wskaźnika przy napięciu 9V.

Rezystory R2-R8 można obliczyć indywidualnie (arkusz kalkulacyjny, w który wpisujemy moc maksymalną i rezystancję kolumn). Ponieważ rezystory musza być dobrane dość dokładnie dlatego szeregowo połączyłem drugie rezystory R2a-R8a które w sumie dadzą wymaganą wartość. Przez to każdy może obliczyć sobie wskaźnik przystosowany do swojego wzmacniacza.

 

Oczekuję informacji o samym pomyśle jak i merytorycznych uwag do schematy i arkusza.

 

Pytanie brzmi, czy było by zainteresowanie takim uniwersalnym projektem. Czy jest ktoś , kto podjął by się zaprojektowania płytki (myślę, że na płytce powinien od razu znaleźć się prosty zasilacz +/- 15V na LM7815/7915.

Ja nie jestem zbyt biegły w KiCad'zie chociaż po całym dniu kiedyś już popełniłem płytkę pod zasilacz do projektu Hiraga. Wiem , że na forum są ludzie, którzy projekt takiej płytki robią z zamkniętymi oczami.

 

Jeśli projekt warty zainteresowania - to bym prosił o pomoc.

 

Tutaj znajduje się arkusz kalkulacyjny do obliczeń rezystorów w układzie logarytmującym.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

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

Tutaj schemat w KiCad

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

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

 

Przepraszam za wielkość pliku jpg - nie wiedziałem że to takie duże, lepiej się ogląda w pdf.

 

PS. nie umiem usunąć wysłanego pliku, da się to zrobić bo w trybie edycji postu nie znalazłem.

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 )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) Edytowane 11 Listopada 2011 przez r1212

[Gość Cadam]

PS. nie umiem usunąć wysłanego pliku, da się to zrobić bo w trybie edycji postu nie znalazłem.

Możesz wejść w "Ustawienia" -> "Załączniki" i usunąć

 

W Elektronice dla Wszystkich 12/2010 w cyklu "Elektronika dla początkujących czyli wyprawy na oślą łączkę" jest trochę informacji o wskaźnikach wysterowania.

Edytowane 11 Listopada 2011 przez Cadam

[r1212]

Możesz wejść w "Ustawienia" -> "Załączniki" i usunąć

 

W Elektronice dla Wszystkich 12/2010 w cyklu "Elektronika dla początkujących czyli wyprawy na oślą łączkę" jest trochę informacji o wskaźnikach wysterowania.

Znam ten artykuł.W nim jest opisany m.in. prostownik który wykorzystałem na wejściu mojego schematu. Ale w tym projekcie najważniejszy jest układ logarytmujący - ostatni blok, który pozwala uzyskać ruch wskaźnika przy małych głośnościach.

[stern]

W dawnych czasach, kiedy robiono rzeczy porządnie, prawdziwy miernik VU musiał spełniać ustanowione dla niego standardy. Najbardziej znanym był standard BBC. Jednym z wymogów była odpowiednia balistyka. Miernik taki wysterowany do 99%pełnej skali, powinien osiągać 99% w dokładnie 300ms, z przerzutem nie mniejszym niż 1% i nie większym niż 1,5%. W środku skali wypadała wartość -3dB, skrajne prawe położenie to +3dB. Czas powrotu też był określony, nie pamiętam w tej chwili jaki. Miało to wszystko na celu jak najlepsze dostosowanie mierników do obsługującego je człowieka.

[r1212]

Bardzo ciekawe uwagi dotyczące skali - niestety jestem dzisiaj zarobiony - ale postaram się w ciągu najbliższych dni zobaczyć, jak moje założenia rozłożenia wartości na skali mają się do tego co kolega pisze. Co to czasu reakcji, szybkości narastania i powrotu sygnałów, też intensywnie doczytuję w tym temacie :).

Wiem,że to "duperelkowy układ", ale jak już się za to wziąłem, to chciał bym zrobić coś pożytecznego (a zarazem uniwersalnego) do końca.

PS.

Czy kolega może wie czy, czy dB w tego typu wskaźnikach były przyporządkowanie napięciu czy mocy. Bo to trochę różne wartości.

Edytowane 14 Listopada 2011 przez r1212

[r1212]

Takie coś spłodziłem, chyba niezbyt eleganckie i za duże, ale to pierwsza próba ogarnięcia tematu

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 )

[miant]

Może przydadzą się informacje zawarte w tym artykule, obawiam się układ scalony jest już nieosiągalny.

 

A tu jeszcze płytka

[stern]

Czy kolega może wie czy, czy dB w tego typu wskaźnikach były przyporządkowanie napięciu czy mocy. Bo to trochę różne wartości.

VU mierzyły napięcie. 0dBu-0,775V. Balistyka tych mierników była dostosowana do tego co człowiek postrzega jako głośność. Z powodu długiego czasu reakcji nie były w stanie prawidłowo pokazać szczytów, stąd często równolegle stosowane były mierniki PPM. W załączniku skale różnych standardów mierników profesjonalnych.

 

a

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 )

[r1212]

@miant - bardzo ciekawy artykuł - to prawie profesjonalny przyrząd pomiarowy True RMS, przyda się pewnie troszkę informacji. thx

@stern - tak myślałem, teraz mam pewność -10dB napięcia na wejściu, a na skali -20dB czyli moc.

0,775V - to był wzorzec napięcia w torze audio i pewnie dlatego - a swoją droga nie wiem dlaczego własnie tyle, bo z 1V ppm sinus to 0,707V i kiedyś się spotkałem z takim napięciem odniesienia jako 0dB (niestety nie pamiętam gdzie)

 

No to chyba pójdę drogą

- skala VU (mierniki PPM raczej służyły w magnetofonach do łapania szczytów i przesterowań)

- dodatkowy przełącznik x0,01 czyli - 20db

- w pozycji x1 na środku skali 0dB - 100W

- w pozycji x0,01 na środku skali na 0dB - 1W

Przy spokojnym słuchaniu chciałbym jednak, żeby coś się poruszało, a 1W to już sporo :) a przy końcu skali to będzie dużo więcej.

Czekam na płytkę stykową, złoże na pająku i zrobię jakieś pomiary. Zobaczymy na ile praktyka pokryje się z teorią.

Edytowane 16 Listopada 2011 przez r1212

[loszmi]

Podlinkuje poprzedni temat, może sie przyda ;-)

 

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 )

[r1212]

No to następny etap prac za mną. Zrobiłem na pająku sam układ logarytmujący,żeby sprawdzić czy warto się męczyć z płytką i z całym tym układem.

Wg. mojego arkusza obliczeniowego wyszły następujące wartości rezystorów - (100W na 6Ohm) - kolumna 1 obliczenia - kolumna 2 realnie zamontowane

R2 101,6k...99,1k

R3 48,6k....46k

R4 20k......21,8k

R5 13k......11,6k

R6 167,5k...165k

R7 47,6k....47,6k

R8 26,9k....26,7k

Zdjąłem charakterystykę przejściową i przy dość marnym dobraniu rezystorów (miałem 5%) wyszło na to że układ działa i nie odbiega zbytnio od wyliczeń teoretycznych.

To mnie raczej zmobilizuje do dalszych prac na płytką.

 

Działa mniej więcej tak, (prostowanie na 1 diodzie i kondensator 1uF - najwyraźniej za mały, bo troszkę za ostro wraca wskazówka).

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

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

 

PS. Muzyka strasznie bębni, chyba od tego ze aparat stał bezpośrednio na blacie.

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 ) Edytowane 3 Grudnia 2011 przez r1212

[kw]

Planujesz zamówienie płytek w zakładzie czy robisz sam?

[Bardini]

~r1212

 

Polecam sprawdzony układ, z przełączaniem VU/PPM:

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

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

 

Sprawdzałem układ z 1N4148 zamiast OA91. Nie zauważyłem widocznych

zmian, przynajmniej na moich VU.

PCB testowa, dlatego mogę się podzielić publicznie.

 

Beardini

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 )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

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

[Bardini]

...publicznie plikami .brd i .sch.

[r1212]

~r1212

 

Polecam sprawdzony układ, z przełączaniem VU/PPM:

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

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

 

Sprawdzałem układ z 1N4148 zamiast OA91. Nie zauważyłem widocznych

zmian, przynajmniej na moich VU.

PCB testowa, dlatego mogę się podzielić publicznie.

 

Beardini

A mierzyłeś może charakterystykę przejściową, jak wygląda odpowiedź układu na narastające napięcie wejściowe.

 

Planujesz zamówienie płytek w zakładzie czy robisz sam?

Raczej będę zamawiał, ale jeszcze chwilkę poeksperymentuje z tym układem. Musze pomierzyć jak się zachowuje przy podaniu na wejście sinusa, bo może jednak uprościć układ do części logarytmującej i biernego prostownika w postaci diody i kondensatora. Jak już mam to złożone to troszkę się pobawię.

Celem jest osiągniecie zamierzonego efektu wizualnego + w miarę przyzwoity pomiar mocy wyjsciowej. Wiem że układ pierwotny jest zaawansowany, ale jak by się udało to osiągnąć prościej to czemu nie.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) Edytowane 4 Grudnia 2011 przez r1212

[r1212]

Dzisiaj troszkę pogrzebałem i nie jest najgorzej, ale jeszcze jutro muszę pomieszać rezystorami w części logarytmującej. Początek jest słaby, ale z trudem akceptowalny, koniec niestety się trochę rozjechał - na +5dB zamiast 3W mam 14W. Ostatni kawałek charakterystyki do poprawy. TO nie ma być jakiś super precyzyjny miernik mocy, ale jeszcze trosze spróbuje poprawić.

 

Pomiary

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 ) Edytowane 5 Grudnia 2011 przez r1212

[r1212]

Po rezygnacji z prostownika dwu połówkowego (zostawiłem tylko 2 ostatnie moduły tj. prostownik i cześć logarytmującą) osiągnąłem satysfakcjonujący efekt wizualny. Miernik poważnie się uprościł, a ma jedną cechę na której mi zależało - pracuje już od bardzo małych poziomów głośności.

Jutro zamieszczę schemat z wartościami elementów. Dzisiaj tylko pomiary i skala wskaźnika.

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 )

[kw]

No wykres ładny. A można jakiś filmik z pracy wskaźnika?

[r1212]

Zrobię tylko najpierw muszę spróbować jakoś zmienić skalę w posiadanych wskaźnikach - bo mam tylko w dB ale od typowych VU - nijak nie przystająca do tego co zrobiłem :)

[r1212]

Działa wg. takiego schematu

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 )

[Savagee]

Ciekawe jakby się sprawował taki układzik z lat 70 ;)

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 )

[r1212]

Oj, tego nie podejmuje się zrobić na pająku :)

[r1212]

No wykres ładny. A można jakiś filmik z pracy wskaźnika?

[kw]

Dzięki. Czy żeby go trochę spowolnić wystarczy zwiększyć C5?

[r1212]

Dzięki. Czy żeby go trochę spowolnić wystarczy zwiększyć C5?

tak, ale próbowałem 22uF i 47uF dla mnie było za wolno

[r1212]

No to powoli kończę ten projekt.

Układ zmontowany na płytce testowej, pomierzony, płytka zaprojektowana pójdzie do robienia prototypu.

Założenia - uniwersalny wskaźnik VU (liniowy) lub mocy (logarytmiczny)

3 wersje montażu w zależności jakie zasilanie posiadamy w urządzeniu

- zasilanie +/- 15V - nie montujemy transformatora oraz elementów zasilacza i stabilizatorów, zasilanie podajemy na K1

- zasilanie stałe +/- 17-25V - nie montujemy transformatora, mostka i kondensatorów C7 i C8, zasilanie podajemy na K2, na K1 mamy +/- 15 do dodatkowego wykorzystania

- zasilanie zmienne 230V - montujemy wszystkie elementy, podłączamy zasilanie do P2, na K2 mamy stałe +/- 21V a na K1 mamy +/- 15V do dodatkowego wykorzystania

 

UWAGA: nie można przekroczyć wielkości poboru prądu - przy transformatorze 2.5W max. prąd to ok. 80mA. Ok. 10mA pobiera układ wskaźnika więc na inne wykorzystanie pozostaje nam o. 60-70mA. nie za dużo ale powinno wystarczyć np. do selektora wejść, czy podświetlenia wskaźnika.

 

R26=R25 - dobieramy tak, żeby przy podaniu 9V na szeregowo połączony wskaźnik i rezystor uzyskać 100% wychylenia wskaźnika (u mnie np. to 20k)

 

Wersja VU - wzmocnienie liniowe

- nie instalujemy w kanale lewym elementów układu logarytmującego - rezystorów R9,R10,R11,R17,R18,R19 oraz diod D3,D4,D5 i analogicznie w kanale prawym

Wersja wskaźnik mocy - montujemy wszystkie elementy.

 

Na wejściu układu dzielnik napięcia - przy elementach jak na schemacie 1:10 - zakresy 1W i 10W. Oczywiście dzielnik możemy zmieniać wg. potrzeb zmieniając rezystory R1 i R3

 

Łączówka P1 (Wejścia)

- 1 - wejście 1:1 kanał prawy

- 2 - wejście 1:10 kanał prawy

- 3 - masa

- 4 - wejście 1:1 kanał lewy

- 5 - wejście 1:10 kanał lewy

 

Skalowanie układu: w zależności od podłączanych głośników

podajemy na wejście 1:1 sygnał sinus (odpowiada 1W mocy skutecznej)

dla 4Ohm - Vpp 5,68V

dla 6Ohm - Vpp 6,95V

dla 8Ohm - Vpp 8,03V

jeżeli mamy wskaźnik VU - ustawiamy 0db przy pomocy RV1 dla kanału lewego i RV2 dla kanału prawego

jeżeli mamy wskaźnik mocy - ustawiamy na wyjściu 7V - w tym miejscu skali mamy 100% mocy - w naszym przypadku 1W (moja skala w załączniku)

 

Bardzo proszę o uwagi co do konstrukcji.

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 ) Edytowane 21 Grudnia 2011 przez r1212

[Robertinus]

Śledzę, bo układ ciekawy.

Fajnie by było mieć możliwość rozłamania płytki pomiędzy rzędami rezystorów a stabilizatorami, albo przynajmniej - może nawet lepiej - kawałek płytki z trafem pozwalający się odłamać.

Myślę, że to technicznie mało eleganckie by każdy moduł w urządzeniu miał swoje trafo, więc ja np. wolę jedno trafo, skrajnie dwa z kilkoma odczepami, niż zestaw w którym zdalne sterowanie ma trafo, końcówki mają trafo wskaźniki trafo i układ zabezpieczeń ma swoje, oddzielne trafo.

Co do zdalnego sterowania to jeszcze rozumiem, układ na czuwaniu zasilany przez kilku watowe trafo jak najbardziej ma sens.

[r1212]

Tak właśnie chcę zrobić w układzie docelowym - na razie na prototypie dałem spokój, aczkolwiek przygotowałem się do tego i miedzy zasilaczem a samym wskaźnikiem tylko 3 ścieżki zasilania.

Trzeba się będzie jeszcze troszkę pobawić w przesuwanie elementów, bo żeby płytkę odłamywać muszę znaleźć miejsce na kolejne otwory mocujące.

Na razie totalny brak czasu - do końca roku jestem zajechany - wiec oddaje na prototyp. Jak wszystko elegancko zadziała, to zajmę się ostatecznym dopieszczeniem płytki.

[r1212]

Powolutku brnę do przodu - jeden kanał przerobiłem.

Pytanie: jak w KiCad'zie - na której warstwie i czym oznacza się frezowanie do ew. odłamania płytki - na razie zaznaczyłem na warstwie krawędziowej, ale nie wiem czy tak ma być.

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 ) Edytowane 25 Grudnia 2011 przez r1212

[r1212]

przyszedł prototyp, troszkę opisałem i spróbuję złożyć

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 )