Jump to content

Усиление сигнала с балансного пьезодатчика


Recommended Posts

Добрый день.
Занимаюсь изготовлением акустических музыкальных инструментов -- гусли, арфы, мелодические ударные; до гитар пока не добрался, но шансы есть.
Соответственно, остро стоит вопрос подзвучки -- желательно, чтобы качественно и недорого. Опыт в электронике минимальный (могу собрать несложное устройство по схеме), но вот взялся исследовать вопрос с изготовлением пьезодатчиков...

Собрал балансный датчик из двух пьезоизлучателей звука: соединил их последовательно, склеил друг с другом и сделал отвод от точки склейки. Уровень сигнала получился более чем достаточный; звук передаёт, по моему впечатлению, вполне точно (при условии коррекции АЧХ). При подключении на вход пульта 5-метровым шнуром уровень наводок едва превышает уровень собственного шума пульта. Но -- стандартная проблема: из-за малой внутренней ёмкости датчика завал в нижней части спектра. Пассивный RC-фильтр помогает, но, конечно, это не есть решение задачи.

IMG_2020-05-06_001402.thumb.jpg.698ee8719b06514e22387ca3b698b7a3.jpg IMG_2020-05-06_001555.thumb.jpg.8da04e1211608a1d99ae1e2dadec2e8c.jpg IMG_2020-05-06_001507.thumb.jpg.52a5dac9ca83b547d2b389278716b3f9.jpg

Изучая опыт старших товарищей, нашёл простую до гениальности схему предусилителя, описанную @Falconist (ссылка).
Но эта схема предназначена для работы с одиночным пьезоэлементом, а мне не хочется отказываться от двойного, т.к. это позволяет размещать усилитель в корпусе инструмента на некотором расстоянии от датчика. Однако, моей квалификации категорически не хватает, чтобы модифицировать схему -- сохранить принцип её работы и простоту, но добавить второй канал усиления в противофазу к первому. Прошу помощи специалистов!

Кроме того, вопрос. Может быть существуют способы согласования таких датчиков с низкоомными входами пультов без использования активной электроники? Как уже говорилось, помехозащищённость получилась вроде бы совсем неплохая, осталось "выпрямить" гиперболу в АЧХ. Или такое  в принципе невозможно?

Link to comment
Share on other sites

Пульт фантомным питанием хоть снабжен? А то все советы будут до лампочки.

1044118761_.GIF.38f93cf5ecdeb5fea77abceeedf64127.GIF

Возможно, датчики придется склеить по другому.

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

Снабжён, разумеется.
То, что Вы предлагаете -- это другое решение. За него -- спасибо отдельное, непременно соберу и опробую.
Но всё-таки хотелось бы балансный вариант вот этой схемы, с питанием от батарейки.
Дело в том, что музыканты не всегда имеют под рукой пульт и сеть на 220В, а в комбик, работающий от аккумулятора, XLR не втыкается, как правило.
1300861875_3V.gif.7b9b7ce7d6277c514388b81355b1869e.gif

Edited by czaerlag
Link to comment
Share on other sites

Приглашаем на вебинар «Необычное в обычном. Сравнительный анализ современных решений Recom» (27.01.2022)

Приглашаем 27/01/2022 всех желающих посетить вебинар, посвященный двум наиболее растущим сегментам интегрированных источников питания – AC/DC малой мощности (1-20Вт) и сегменту решений PoL без изоляции. На вебинаре рассмотрим проблему выбора AC/DC в бюджетном сегменте и концепцию тестирования ускоренного старения, проведем сравнительный анализ подходов к интеграции AC/DC модулей. Сделаем обзор решений концепции POL с доисторических времен до современных технологий и средств для разработки и тестирования.

Подробнее

Нет в данной схеме никакого баланса и быть не может. Она с "плавающим" питанием. А две половинки разорванной купюры целую не составят.

 

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

LI/PR2 – надежные и недорогие ИП от MORNSUN на DIN-рейку

Компания Mornsun выпустила три серии источников питания с креплением на DIN-рейку в форм-факторе Home Automation на популярные значения выходной мощности 30, 60 и 100 Вт (серии LI30-20/PR2, LI60-20/PR2, LI100-20/PR2). Эти источники питания относятся ко второму поколению продукции (R2) и характеризуются высокой надежностью и хорошей стоимостью.

Подробнее

Именно так, два датчика для помехозащищённости -- наклеенные друг на друга и, таким образом, выдающие на выход приблизительно одинаковые кривые в противофазе. А выход усилителя как раз нужен монофонический, небалансный.

Link to comment
Share on other sites

Стандарт LoRaWAN и его использование в России с контроллерами STM32WL

Стандарт сетевого уровня LoRaWAN технологии LoRa одобрен для применения в России и отвечает требованиям региональных сетевых операторов. Компания STMicroelectronics выпустила линейку беспроводных однокристальных контроллеров серии STM32WL c поддержкой модуляции LoRa. Серия STM32WL имеет цифровые и аналоговые периферийные устройства для приложений, требующих высокой энергоэффективности и возможностей связи на достаточно большие расстояния, подходя для широкого спектра промышленных и потребительских приложений.

Подробнее

"Масло масляное". Если выход небалансный, то глубоко пофиг, сколько датчиков на входе.

Весь цимес двух датчиков - именно в приведенной мною выше схеме, когда синфазная помеха "рубится" на корню и остается только противофазный сигнал по кабелю хоть 100-метровой длины.

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

Разработка преобразователей на основе карбид-кремниевых приборов с помощью симулятора SpeedFit 2.0

Компания Wolfspeed разработала бесплатный онлайн симулятор SpeedFit 2.0, позволяющий разработчикам быстро и всесторонне оценить параметры основных процессов, происходящих в силовой части импульсных преобразователей электрической энергии, и сравнить между собой различные варианты реализации поставленного технического задания.

Подробнее

Вы говорите о кабеле от инструмента к пульту. А есть ещё кабель внутри инструмента -- от датчика к предусилителю. Если предусилитель ещё можно расположить непосредственно на датчике, то уж батарейный отсек -- никак нельзя, и тогда возникает опасность наводок на шину питания. Это, к сожалению, реальная проблема: прикасаешься к струнам, или даже водишь рукой над декой инструмента -- и очень слышно, как система фонит на разные лады, в зависимости от положения руки.

Небалансный выход, если там амплитуда хотя бы в полвольта, -- уже имеет огромный смысл: наводки по сравнению с сигналом достаточно малы. А вот от датчика к предусилителю -- милливольты, и там нужен балансный сигнал.

Edited by czaerlag
Link to comment
Share on other sites

Вот именно поэтому от данной схемы я и отказался и разработал ту, что описана у меня в блоге. Она вообще не требует своего собственного питания. Кабель к пульту - и всё. Образец записи в блоге гитары приаттачен.

Я где-то с полгода назад одному человеку почти закончил делать десяток таких звукоснимателей, но он куда-то исчез и они так и валяются у меня в загашниках, не законченные.

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

Либо -- эту проблему решает балансный датчик. Он демонстрирует хорошую помехозащищённость даже вообще без предусиления. Единственный вопрос -- как выровнять АЧХ. Можно и совсем без предусилителя, если для этой цели в принципе возможно применить какую-нибудь пассивную схему.

Edited by czaerlag
Link to comment
Share on other sites

Пассивную - вряд ли. Будет дробовый шум от высокоомного резистора.

Дерзайте...

P.S. И я резко сомневаюсь, что Ваш датчик истинно дифференциальный. Скорее всего, работает на неконгруэнтности АЧХ датчиков, когда бОльшая часть действительно синфазного сигнала взаимно уничтожается. Потому и завал АЧХ по низам наблюдается.

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

Хорошо, ещё раз большое спасибо.
Верно я понимаю, что BC847B можно заменить на КТ3102Б?
Нет ни умений, ни инструментов для сборки SMD-компонентов.

Link to comment
Share on other sites

8 минут назад, Falconist сказал:

десяток таких звукоснимателей... валяются у меня в загашниках, не законченные

Никаких мыслей не возникает по этому поводу?

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

6 минут назад, Falconist сказал:

И я резко сомневаюсь, что Ваш датчик истинно дифференциальный

У меня нет средств это понять, кроме ушей, к сожалению. Но я пробовал слушать его, отключая по одной фазе. На мой субъективный слух, характер звука полностью (или почти полностью) сохраняется, а громкость уменьшается как раз примерно вдвое. Т.е., наверняка он НЕ истинно дифференциальный (всё-таки, два кристалла имеют немного разное положение и по-разному колеблются, да и наверняка они не идентичны по свойствам), но -- довольно близко к тому.
 

3 минуты назад, Falconist сказал:

Никаких мыслей не возникает по этому поводу?

Возникает только одна: спросить, сколько Вы за них хотите. Сами излучатели у меня в достатке, а вот несколько собранных SMD-плат я с удовольствием приобрёл бы. Но этот вопрос будет иметь смысл в тот момент, когда у меня появится заказ на инструмент с подзвучкой. Будем работать в этом направлении... :)

Link to comment
Share on other sites

  • 2 weeks later...

Собрал на КТ3102Б, поставил на свою гитару.
Работает прекрасно! Уровень наводок минимальный; звук мне субъективно нравится даже больше, чем тот, что долетает до ушей по воздуху.
Проблема с коэффициентом усиления: он слишком велик для балансного датчика. Придётся менять на КТ3102А -- думаю, так будет как раз в меру.

Снова -- большое спасибо! :)

IMG_2020-05-17_102411.jpg IMG_2020-05-17_102441.jpg IMG_2020-05-17_111214.jpg

Edited by czaerlag
Link to comment
Share on other sites

Не будет. Коэффициент усиления транзисторов и самой СХЕМЫ между собой не связаны. В коллекторах резисторы стоят?

Я тут срочно завершил испытательный усилитель с фантомом: https://forum.cxem.net/index.php?/topic/217124-наши-руки-не-для-скуки-в-самоизоляции/&do=findComment&comment=3341384

Апробирую и настрою платки - вышлю.

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

Более эффективно увеличение номинала эмиттерного резистора. Но тоже без фанатизма.

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

В итоге получилось R1 = 27 кОм. Оно и понятно, поскольку амплитуда со сдвоенного датчика вдвое больше.
236611283_2.gif.579f8de52dc15cc05ab18825c8ecc8e6.gif

IMG_2020-05-17_102411.thumb.jpg.f26e9cb8a764e27ac60d53cb683ece59.jpg IMG_2020-05-17_102441.thumb.jpg.a6a3526b3d1959188b020a4276de0c39.jpg

А вот пример звука. Записывал одновременно с датчика и с микрофона Shure SM58 через многоканальный пульт M-Audio NRV-10, поэтому различий в исполнении быть не может. Звук никак не обрабатывал, только отрегулировал уровень -- с микрофона даже с максимальным усилением получается заметно тише.

Балансный пьезодатчик.mp3

Микрофон Shure SM58.mp3

Link to comment
Share on other sites

  • 1 month later...
08.05.2020 в 21:23, Falconist сказал:

Нет в данной схеме никакого баланса и быть не может. Она с "плавающим" питанием. А две половинки разорванной купюры целую не составят.

Это дифференциальный усилитель. Да, не канонический. В этой схеме Кус дифференциального сигнала (=полезного сигнала) достаточно большой, а Кус синфазного сигнала (по сути, наводок /помех) = 1. Поэтому, ослабление синфазного сигнала равно Кус. А это и есть то основное свойство, ради которого и затевалось балансное соединение в музыкальной /студийной аппаратуре. Поэтому, в смысле подавления (точнее, не усиления) синф. сигнала, эту схему можно назвать балансным усилителем. Разумеется, существуют диф усилители с Кус_синф_сигнала значительно меньше 1, но при такой простоте схемы лучшего и не пожелать.

Но основное не это, а то, что обе эти схемы малопригодны для правильной тембральной передачи. Дело в том, что пьезодатчик - это чистая ёмкость, навскидку - 1 нФ (сильно зависит от размеров, типа и т.п.). Теперь представьте эквивалентную схему: генератор сигнала -- делитель: верхнее плечо - ёмкость, нижнее - низкое входное сопротивление каскада на биполярном транзисторе. А т.к. ёмкостное сопротивление (верхнее плечо делителя) растёт с понижением частоты, то получается частотно-зависимый делитель сигнала датчика. Как результат, чем ниже частота, тем слабее сигнал - нехватка НЧ. Это первое.

Второе. Пьезодатчик на звуковых частотах имеет очень высокий импеданс (см. зависимость ёмк. сопротивления от частоты), а это означает, что биполярный вход будет генерировать большой шум. Причина в том, что БТ имеют большой шумовой ток, который, протекая по высокому R источника сигнала, создаёт большое напряжение шума.

Мораль проста: для пьезодатчика требуется входной каскад на полевом транзисторе. Во-первых, у него громадное входное R, а во-вторых, у него мизерный ток шума.

Edited by Zawinul
Link to comment
Share on other sites

2 часа назад, Zawinul сказал:

навскидку - 1 нФ...

...шиш к носу. По замерам - 20 (пьезопищалка)...

1044189907_.jpg.afc1454f8d228a1363a9deab781afb5f.jpg

...60 нФ (половинка ЗП-1).

Цитата

Одни люди поют, что знают. Другие - знают, что поют.
(© проф. В.Я.Фищенко)

 

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Link to comment
Share on other sites

2 часа назад, Zawinul сказал:

обе эти схемы малопригодны для правильной тембральной передачи

По итогам экспериментов -- увы, это так.
Схема на КТ315 с 4-мя резисторами даёт неприемлемую АЧХ: верхняя часть спектра задрана до неприличия, низов -- почти нет. Дифференциальная схема заметно лучше -- её уже возможно скорректировать эквалайзером и получить нечто приличное, но она тоже выдаёт весьма характерный "пьезовый" звук. А вот на полевом транзисторе мне пока ничего путного сделать не удалось. Продолжаю работать и, скорее всего, буду просить помощи зала. Собственная квалификация плещется около нуля... :(

P.S. Экспериментировал пока только с китайскими пьезопищалками диаметром 35 мм. ЗП-1 только что купил -- вполне возможно, они покажут несколько иной результат. Но вряд ли принципиально иной :) 

P.P.S. А вот усилитель, описанный [здесь], оказался хорош на диво. Кривая АЧХ входного каскада пьезодатчика отлично микшируется с горбатой АЧХ электретного микрофона, и вместе они подают большие надежды! )) Осталось только довести до ума -- чем и занимаюсь...

Edited by czaerlag
Link to comment
Share on other sites

1 час назад, Falconist сказал:

...шиш к носу. По замерам - 20 (пьезопищалка)...

И что? Тут дело в характере импеданса. Посмотрите ёмкостное R [в звуковой полосе] своего пьезика и сравните с R_вх усилителя. Прикиньте неравномерность АЧХ - помните, я писал о f-зависимом делителе? Для тембрально ровной передачи необходимо, чтобы импеданс датчика был на пол-порядка... на порядок меньше R_вх  усилителя, что в данном случае вообще не выполняется.  Читайте, ТС написал то, что я и предсказывал:

Цитата

По итогам экспериментов -- увы, это так.
Схема на КТ315 с 4-мя резисторами даёт неприемлемую АЧХ: верхняя часть спектра задрана до неприличия, низов -- почти нет. Дифференциальная схема заметно лучше -- её уже возможно скорректировать эквалайзером и получить нечто приличное, но она тоже выдаёт весьма характерный "пьезовый" звук.

Ещё раз: с пьезиками лучше работают полевые тр-ры. Плюс, в данном случае, шум будет меньше. Можете почитать ХиХ, там исчерпывающая информация о том, с какими источниками что лучше выбрать для получения лучшего С/Ш - БТ или ПТ. В данном применении БТ - это или от бедности, или от "валяются в тумбочке, понавыпаивал дофига", а других резонов нет.

Цитата

А вот на полевом транзисторе мне пока ничего путного сделать не удалось. Продолжаю работать и, скорее всего, буду просить помощи зала. Собственная квалификация плещется около нуля...

Поможем, не проблема. Надумаете делать, напишите какие ПТ у вас есть, напр. питания, R_нагрузки (во что включать будете).

Edited by Zawinul
Link to comment
Share on other sites

20.06.2020 в 23:09, Zawinul сказал:

Поможем, не проблема.

Благодарю за доброе пожелание -- кажется, оно сработало ))
Входной каскад на полевике удалось сделать, и он выдаёт очень правильный тембр.
Тем не менее, остаётся кучка вопросов -- если прокомментируете [эту тему], будет огромное спасибо!

Link to comment
Share on other sites

  • 4 weeks later...

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...
 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.
  • Сообщения

    • да движок скорее с гироскутера, больно параметры похожи.
    • Это в самом тяжёлом случае. Если радиосеть рабочая, и обслуживаемая, то ТС это мультиметром "увидит". А при наличии каких-либо проблем ремонтник, взобравшийся на крышу скорее всего тупо обрежет подключение. Дотошные и принципиальные редко когда попадаются. По себе знаю, тоже приходилось срезать провода с крыш, правда коаксиалы от спутниковых антенн, когда стучат другим жителям по окнам. Обрезал, скинул, с земли дёрнул: где порвалось, там и порвалось, да и чёрт с ним. Чёт ещё никто не прибежал предъявлять претензии по поводу срезанных мной кабелей 
    • Странно этот всё, шаговый движок из асинхронника что ли сделали, или синхронный из асинхронного? И вы хотите раскрутить его допустим до 160 об.мин и остановить в нужном и точном  положении? Если точно,тогда придётся энкодером дополнять схему. Он вообще у вас крутится после модернизации? и интересно на какое он напряжение? Странно это в разделе для начинающих.   
    • Может вам в раздел работа? сюда..
    • ... и ждать штрафа (в лучшем случае) от радиоузла. Оно вам не принадлежит. Не в коня корм...
    • Ещё раз повторяю: много где видел обрезанные и порванные на чердаках провода от радиосети. По факту остаются тупо висящие провода с крыши на крышу. Остаётся только подключиться. А уж коли есть доступ на крышу, то скинуть коаксиал к себе в окно, чтобы не в общем стояке,  дело не хитрое, и не дорогое. Всё равно человек ради интереса задумывается. А, уж коли ТС 10 лет занимается электроникой, то наверное и сам может догадаться мультиметром проверить сопротивление проводов между собой, и на заземление крыши. Вопрос наличия такой радиосети и доступа на крышу остаётся на усмотрение топикстартера.
  • Similar Content

    • By POLI ROBSON
      Набор для сборки ПУ Дугласа Селфа, комплект кроме неполярных электролитов, детали выс. качества, перем. Резисторы не китай. Прошу прощения за скучное фото, но комплект не маленький и если есть интерес пишите и спрашивайте. В комплекте 14 шт. Ne5532 и 4

      Цена 4700
    • By POLI ROBSON
      Продам набор для сборки ПУ темброблока на трех ОУ и стабилизированного БП для него. Данное устройство собиралось мною не однократно и показало себя положительно. Подходит для любого УМЗЧ. Детали в наборе качественные и оригинальные. Переменные резисторы Alpha, постоянные резисторы фирменные 1%, конденсаторы полипропилен Panasonic, Ero, Wima, электролиты Nippon, Nichicon, Rubicon, керамика АVX. ОУ AD8022 - 3 шт., всё видно на фото. Обращайтесь если нужны подробности. Цена набора (ПУ и БП) 3300 руб. Доставка в цену не входит. Отправлю любой службой доставки. В наличии 3 набора. Материал
      https://www.komitart.ru/page,1,2,856-proekt-predvaritelnogo-usilitelya-na-ne5532-s-regulirovkoy-nch-i-vch.html





    • By chelitsy
      Добрый день! Хотел проконсультироваться и возможно получить ответ по работе предусилителя сабвуфера.
      Устройство работает, но не полностью. При подачи сигнала на часть входов, сабвуфер не работает.
      Схема предусилителя не сложная, находится во вложении.
      Визуально все в рабочем состоянии. При подачи питания все корректно.
      Полагаю, что вышел из строя элемент, находящийся в цепи после "тюльпана" и до "клемника" но откуда начинать искать не могу даже предположить.
      А может вообще не там ищу.
      Буду признателен за любой совет и помощь.

    • By Владимир Лесников
      У меня появилась потребность в предусилителе для электретных микрофонов, который даёт ему питание и усиливает сигнал до нормального уровня. Я нашёл несколько схем. Принцип: На микрофон подаётся питание через резистор, после отсеявшееся конденсатором уравнивают к средней точке двумя резисторами и усиливают с помощью ОУ. Питаются такие от 9v батарейки или БП. Однако у меня есть трансформатор 2x12v, свободное место и желание сделать хорошее питание. Для начала я решил сделать двух полярное питание для ОУ, я убрал 2 резистора, что сводили сигнал с средней точке и добавил блок питания. Переменный резистор я взял большой и вынес его на переднюю панель, для регулировки усиления. Далее т.к. такие схемы под 9V с резистором на микрофон в 4700 Ом, я пересчитал под 12V, так чтобы на микрофоне было тоже напряжение. В итоге я поставил резистор на 10 кОм. Всё делал в EasyEda их же JLCPCB планирую заказать. По идее всё должно работать и по качеству лучше как минимум из-за питания. Если есть ошибки по схеме или неточности, напишите. Жду оценку, советы и предложения.






    • Guest Владимир
      By Guest Владимир
      Доброго времени суток. Подскажите пожалуйста можно ли подключить трансляционный усилитель мощности Apart MA200, к микрофону Shure Sm7b в качестве предусилителя. Встроенные предусилители в микшерный пульт Yamaha AG 06, приходится выкручивать почти на максимум. На записи в OBS голос слышно тихо. Но для связи в Discord хватает. Просто есть возможность приобрести б/у APart MA200. Заранее благодарю.
×
×
  • Create New...