Перейти к содержанию

Усиление сигнала с балансного пьезодатчика


Рекомендуемые сообщения

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?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

1044118761_.GIF.38f93cf5ecdeb5fea77abceeedf64127.GIF

Возможно, датчики придется склеить по другому.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

Изменено пользователем czaerlag
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

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

 

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

"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.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Изменено пользователем czaerlag
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Изменено пользователем czaerlag
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

8 минут назад, Falconist сказал:

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

Никаких мыслей не возникает по этому поводу?

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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... :)

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 2 недели спустя...

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

Изменено пользователем czaerlag
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 1 месяц спустя...
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.

Изменено пользователем Zawinul
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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)

 

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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...

Изменено пользователем czaerlag
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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).

Изменено пользователем Zawinul
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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!

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 4 недели спустя...

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
×
×
  • Создать...