Датчик ЭМОС........

[SashaNetrusov]

Обычно применяется пьезодатчик....
В случае ЗЯ пришла в голову такая мысль- использовать в качестве датчика закрытые наушники , располагаемые внутри ящика. Есть наушники с частотами воспроизведения чуть ли не от 10 Гц.
Динамик при своём движении создаёт внутри ЗЯ перепады давления. Оно (давление) вызывает соответствующее смещение диафрагмы наушников.На катушке наушников возникает напряжение........
Что скажите?

[Fenyx]

мож сколхозить че-та?

Забыл я как такой датчик называется, да ладно - суть не в этом. В общем его используют в газовой хроматографии - для определения состава газовых смесей. Там через проволочку пропускается газ, прошедший через колонку, а теплоемкость газов разная - вот и получается график температур проволочки. Устройство простое - платиновая или вольфрамовая проволочка. Только я не думаю, что у нее будет достаточное быстродействие - в книжке по хроматографии писалось, что быстродействие у нее не самое большое. И это в условиях, когда изменения состава смеси происходят за секунды! А десятки-сотни герц? Сомневаюсь..

[Гоша]

Датчик с проволочками называется термоанемометр. Работать правильно не будет, поскольку звуковая волна распространяется БЕЗ переноса вещества (воздуха). А принцип термоанемометра основан на отводе тепла от измерителя потоком вещества.
Хотя, если имеется связь между давлением и теплопроводностью - тогда да. Только очень медленно.

[Nota Bene]

Наконец-то дошли руки до пьезо- баро- датчика. Итак, исходные компоненты - пьезо диск (Ф18мм), корпус от электролитического конденсатора, как было предложено Fenix*ом, отрезок коаксиального провода, с припаянным держателем/заземлителем.

Собираем все это вместе, склеиваем, герметизируем.

Должен сказать, что место ввода кабеля внутрь корпуса можно было выбрать и поудобнее - в центре донышка корпуса. Но это не принципиально.
Помещаем датчик внутрь корпуса (ЗЯ - внутренние размеры 340х340х275мм, 30л.) сабвуфера. Головка - 30ГД2Б (75ГДН1-4). Для этого был временно задействован имеющийся саб с ЭМОС, на базе пьезодатчика акселерометра, закрепленного на диффузоре. Сигнал с этого датчика может быть использован для сравнительного анализа. Петля ЭМОС была разорвана, сигнал с генератора (розовый шум) подавался непосредственно на вход усилителя мощности (ИТУН). Сигналы с датчиков снимались через повторители напряжения на ОУ с полевым входом. Измерения в спектралабе (Real Transfer Function) проводились относительно сигнала генератора по двухканальной схеме.

График красного цвета - сигнал c акселерометра (ускорение движения диффузора). Как видно из графика, поршневой диапазон заканчивается на частоте 600Гц.
График синего цвета - сигнал с нашего бародатчика, расположенного около фронтальной панели, вблизи от диффузора. Прекрасно виден основной "стояк" внутри корпуса на частоте 600Гц.
График сиреневого цвета - тот же сигнал, но датчик расположен в центре корпуса АС, за магнитом динамика. "Стояк" гораздо меньше выражен.
График голубого цвета получен при расположении датчика по центру одной из боковых сторон. Основной "стояк" практически не выражен, зато более отчетливо видны другие моды стоячих волн внутри корпуса. Фазовый график относится к этому графику. Любители могут при желании поанализировать их параметры. Поскольку все эти эффекты находятся вне рабочего диапазона петли ЭМОС, нас это не должно особо волновать.
Временная задержка сигнала с бародатчика получилась порядка 0,6 mS.
На следующей картинке -

желтый график отображает сигнал с бародатчика при расположении по центру одной из боковых сторон относительно сигнала с акселерометра. Прекрасно видно, что это практически прямая, а ее наклон составляет -12Дб/окт, и это означает, что сигнал с бародатчика - аналог перемещения диффузора (в поршневом режиме), или двойной интеграл от ускорения диффузора. Физический смысл - давление в ЗЯ - линейная функция положения диффузора.
Для получения сигнала регулирования в петле ЭМОС, пропорционального ускорению диффузора (звуковому давлению), необходима частотная коррекция. Первое дифференцирование можно получить нагрузив пьезодатчик на низкое входное сопротивление усилительного каскада. При емкости пьезоэлемента 12,5Нф входное сопротивление 12К образует дифцепочку с частотой перегиба в 1КГц. Получили сигнал, пропорциональный скорости движения диффузора. Далее цепь ООС в предусилителе/корректоре дает нужный ход частотной характеристики, производя дифференцирование сигнала в диапазоне частот 20...1000Гц. Синий график - скорректированный сигнал с выхода такого корректора. Его схема -

На частотах ниже 20Гц выходной сигнал пропорционален скорости движения диффузора, что требуется для обеспечения устойчивости в петле ЭМОС на ИНЧ.
Вопросы? Какие параметры датчика еще интересуют? Может что упустил? Советы?
Буду информировать по мере продвижения проекта

[gross]

Вопрос есть. Почему желтая кривая (на втором рисунке) так отличается от остальных?
Что означают слова ...относительно сигнала с акселерометра... во фразе:

расположении по центру одной из боковых сторон относительно сигнала с акселерометра

Это сигнал с бародатчика при работающей ЭМОС с датчика ускорения?

Если так, то еще вопрос. На первой картинке виден небольшой завал с бародатчика ниже резонанса. Это очевидно объясняется неполной герметичностью, (суммарной, как ящика, так и датчика), как при полной герметичности в некорректированном ящике с бародатчика должна была бы быть горизонтальная линия снизу и до резонанса, и наклон 12 дб/октава выше резонанса. Так?

[anatol0]

Наиль, можно поподробнее о типе пьезодатчика. И ещё, как я понял, с нерабочей стороны пьезодатчика находится герметичный объём конденсатора. Не требуется ли заполнение корпуса для депфирования? Просится предусилитель туда же.

[Nota Bene]

Почему желтая кривая (на втором рисунке) так отличается от остальных?

Поскольку

Измерения в спектралабе (Real Transfer Function) проводились относительно сигнала генератора по двухканальной схеме

а в этом случае, как специально оговаривалось, в качестве сигнала в опорном канале использовался сигнал не с выхода генератора "розового шума", а с выхода датчика ускорения (красный график). Хотелось сравнить отличия в сигналах этих двух типов датчиков.

Это сигнал с бародатчика при работающей ЭМОС с датчика ускорения?

Петля ЭМОС пока вообще не замыкалась, ведь на этой стадии мы исследуем свойства бародатчика.

На первой картинке виден небольшой завал с бародатчика ниже резонанса. Это очевидно объясняется неполной герметичностью, (суммарной, как ящика, так и датчика), как при полной герметичности в некорректированном ящике с бародатчика должна была бы быть горизонтальная линия снизу и до резонанса, и наклон 12 дб/октава выше резонанса. Так?

Так. Во-первых, поскольку задняя крышка саба штатно не была загерметизирована (приходилось ее часто снимать, для переустановки бародатчика), на частотах ниже резонанса компрессионный режим работы АС мог быть нарушен. Во-вторых, так как в бародатчике пьезопластина вклеена в корпус, а не зафиксирована жестко, это соединение обладает эластичностью, и при ИНЧ воздействиях начинают "гулять" уже края пьезопластины, что эквивалентно изменению внутреннего объема датчика (как бы натеканию извне/той же негерметичности). Косвенно это подтверждается тем, что при увеличении амплитуды воздействия (уровня "розового шума), АЧХ бародатчика на ИНЧ начинает еще больше заваливаться. Похоже пластину пьезодатчика желательно устанавливать пайкой по периметру - и жесткость увеличится, и герметизация будет лучше.

И ещё, как я понял, с нерабочей стороны пьезодатчика находится герметичный объём конденсатора. Не требуется ли заполнение корпуса для депфирования? Просится предусилитель туда же.

Насчет демпфирования - не думаю. Слишком маленький объем. А вот пластину пьезодатчика наверное надо как-то покрыть каким-то вибропоглощающим материалом. Вечером сниму АЧХ импеданса этого датчика - можно будет делать какие-то выводы.
P.S. Во тут я уже проводил подобные измерения другого бародатчика (импровизация) в другой АС - https://forum.vegalab.ru/showthread....&postcount=144

[gross]

Теперь понял, спасибо, Nota Bene
Кажется, заразили на эксперимент. Вариант без переделки головки улыбается. Вопрос - где берете такие пьезоэлементы?

[EUGENE]

Привет

...и это означает, что сигнал с бародатчика - аналог перемещения диффузора (в поршневом режиме), или двойной интеграл от ускорения диффузора. Физический смысл - давление в ЗЯ - линейная функция положения диффузора....

Прочитал и всё что приходит в голову: слова одого сказочного персонажа
ВАЙ-ВАХ!!!
Просто в восторге!

Offтопик:
Аж слюнки потекли

.
Ещё немного и откажусь от ФИ (врядли конечно, но уже кажется возможным).

Вопросы? Какие параметры датчика еще интересуют? Может что упустил? Советы?
Буду информировать по мере продвижения проекта

А нет ли у тебя (совершенно случайно) снятых графиков фазы излучения (с датчика ЭМОС) при питании от ИТУН-чика в диапазоне +- 2...3 октавы (особенно минус) от частоты резонанса динамика и без оформления?

С уважением и восхищением
ES

P.S. В качестве корпуса датчика может быть использовать деревянный брусок с высверленным в нём отверстием подходящего диаметра?

[Nota Bene]

Наиль, можно поподробнее о типе пьезодатчика

Вопрос - где берете такие пьезоэлементы?

Я заказывал в Платане - HPA22D (пьезоизлучатель звуковой 22мм) -
http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.p...A22D2210B.html
Разбирается легко. Хотя, желательно иметь пьезопластинку большего диаметра - получается выше чувствительность. Обязательное условие - латунная подложка. Наверное, можно подыскать альтернативу. Навскидку, например, звонковые пьезоэлементы для стационарных телефонов, электронных часов.

Добавлено через 18 минут

Привет

Привет

А нет ли у тебя (совершенно случайно) снятых графиков фазы излучения (с датчика ЭМОС) при питании от ИТУН-чика в диапазоне +- 2...3 октавы (особенно минус) от частоты резонанса динамика и без оформления?

В оформлении типа ЗЯ - вот -

(взято из статьи про "ЭМОС в низкочастотном звене АС" - http://www.reanimator-h.narod.ru/emos.html - такое ощущение, что она мимо тебя пролетела ) Без акустического оформления, посмотрю дома, не помню, может и есть. Но особой разницы, ИМХО, быть не должно.

В качестве корпуса датчика может быть использовать деревянный брусок с высверленным в нём отверстием подходящего диаметра?

Крайне необходима электрическая экранировка Дерево отпадает. А, потом, этот бародатчик также требуется виброизолировать от корпуса АС...

[EUGENE]

Большое спасибо

взято из статьи про "ЭМОС в низкочастотном звене АС"

Я забыл про неё. А сечас зарождается очередная мысль...
Это начало 4-го раздела? "4. Озадачиваемся проблемами" (ИТУН?) Что это за прыжок +-180? Не пойму физику процесса...

Крайне необходима электрическая экранировка Дерево отпадает. А, потом, этот бародатчик также требуется виброизолировать от корпуса АС...

Дерево даст жесткость
Можно оббить жестью от кофейной банки. И если вынести усилитель поближе к датчику и сделать низкоомный выход.
Интересный материал дли виброизоляции - подложка для ламинированых полов. Больше всего напоминает поролон из целофана. Бывает 3, 4, 5 мм толщиной.

С уважением
ES

[Nota Bene]

Что это за прыжок +-180? Не пойму физику процесса...

Нет там никакого прыжка. Считай, что график - гладкий (не имеет разрывов). То есть то, что ниже 20Гц по частоте просто имеет фазовый сдвиг более +180 градусов (прыжок +-180 = 360 градусов = полный оборот ) Так уж "спектралаб" отображает...

Интересный материал дли виброизоляции

Я просто обернул датчик сантиметровым слоем ваты и подвесил его в АС в бинте-сеточке. Хотя, конечно, возможны и другие варианты.
--------------------------
Вот дома нашел один график АЧХ и ФЧХ с датчика ускорения для 10ГД30Е на ИТУН*е -

Ниже 6 Гц - графики недостоверны.
--------------------------
Снял АЧХ (желтый график) и ФЧХ импеданса пьезодатчика, примененного в бародатчике (резистор в 4К последовательно с генератором, сигнал снимается с выводов пьезоэлемента). Резонансные частоты обозначены. Мешать не должны. Голубой график (давление в АС) - для сравнительного анализа. Оставил с прошлых измерений.

[EUGENE]

Привет

Вот дома нашел один график АЧХ и ФЧХ с датчика ускорения для 10ГД30Е на ИТУН*е -

Сказать СПАСИБО за него это очень мало. Большущее спасибо!!!
Поясню зачем всё это мне надо
Была такая статья в Радио №10 1989г.
Жбанов В. О фазовых характеристиках громкоговорителей
см.например http://www.musicar.ru/page/utility-i...n/info/13.html
вполне возможно что она есть и на этом сайте
и в ней картинка

И из этой статьи пытаюсь себе представить какой характеристикой должна обладать ЭМОС. Но там ИНУН и только выше резонанса.
А общая идея такая (упомяну и прописные истины, но так будет понятнее ход моих мыслей)
По динамику без оформления
По катушке потёк ток и вызвал силу, которая её начала двигать
этой силе противостоит упругость подвеса, его демпфирующие свойства, инерция, определяемая массой подвижной системы, и совсем немножко воздух.
Если ток стал меньше, то подвес возвращает систему в сторону состояния покоя.
Получается что чем меньше влияние реакции воздуха, тем линейнее система. Отсюда и набегает КПД стремящийся к нулю.
У компресиооных динамиков гибкость подвеса больше гибкости воздуха в ЗЯ.
Вот и хочется подобрать (доработать) динамик с большой гибкостью, малыми потерями (на демпфирование, которое для снижение добротности) и лёгким диффузором.
Засунуть его в ФИ, настроенный ниже рабочего диапазона частот. Не ЗЯ потому, что эквивалентный объём динамика может быть сотни литров, а хочется что-то маленькое (до 20 литров)
И доверить ЭМОС следить за его положением. Естественно ИТУН и подавление резонансных колебаний помимо ЭМОС.
Очень приблизительно: отвестие в керне нагрузить на отдельный объём и там установить датчик давления. Проблем в реализации конечно будет много.

С уважением и благодарностью
ES

[Nota Bene]

Засунуть его в ФИ, настроенный ниже рабочего диапазона частот. Не ЗЯ потому, что эквивалентный объём динамика может быть сотни литров, а хочется что-то маленькое (до 20 литров)

Мысль я понял, но, ИМХО, когда вы применяете ЭМОС, о параметрах ТС можно вспоминать только при разговоре о КПД АС, все основные акустические параметры определяет уже электроника...
И на первое место выходят другие параметры: максимальное объемное смещение, рассеиваимая мощность, жесткость диффузора, качество подвеса, минимум призвуков и д.т, то есть все то, что определяет мах SPL и отличия сигнала с датчика ЭМОС от того звукового давления, которое мы воспринимаем.
Конечно, все это касается только рабочего диапазона ЭМОС.

Очень приблизительно: отвестие в керне нагрузить на отдельный объём и там установить датчик давления. Проблем в реализации конечно будет много.

Проблемы начнутся с того, что это будет отличный резонатор Гельмгольца
Я тут подумал над несколько другой конструкцией бародатчика - берется отрезок металлической трубки, и с двух торцов герметично закрепляются пьезопластинки, электрически включенные параллельно. Плюсы - увеличенная чувствительность, увеличенная виброустойчивость, поскольку воздействие давления на датчики - синфазно, а вибрации - противофазно.
Еще одну экзотическую конструкцию корпуса датчика можно соорудить из латунной гильзы от 23-мм автоматической авиационной пушки

[TheLivingOne]

Прошу прощения, что с ламерским рылом в калашный ряд!
Но у меня после прочтения сего возник вопрос - а почему не увеличить длину катушки так, чтобы её было несколько см между центровочной шайбой и диффузором, и туда не разместить магнит и обмотку, чтобы снимать индуцируемый ток? Это будет система с лучшей чувствительностью и меньшей задержкой, чем микрофон. Динамик придётся сильно модифицировать, конечно. Более простая переделка, можно впереди диффузора соорудить подобное устройство, убрать колпачок, статор с магнитом закрепить на керне, а катушку с обмоткой приклеить к подвижке, вывести подводы сзади так же, как у звуковой катушки, и вуаля. Всю систему можно прикрыть "обтекателем", хоть подвижным, хоть неподвижным.

[gross]

а почему не увеличить длину катушки так, чтобы её было несколько см между центровочной шайбой и диффузором, и туда не разместить магнит и обмотку, чтобы снимать индуцируемый ток?

"Вуаля" с ходу, так, не получится. На измерительной катушке будет сильно индуцироваться наводка с основной. Я делал в свое время нечто типа "дифференциального" датчика. Были две катушки рядом с противоположным направлением витков и соответствующей магнитной системой, от которой сигнал с катушек идет в фазе. Все равно проблем много, например с линейностью этой системы - она должна быть намного лучше той, что у динамика. Словом, когда начнете делать в железе - увидите, что не все так просто. Хотя сама идея конечно здравая.

берется отрезок металлической трубки, и с двух торцов герметично закрепляются пьезопластинки, электрически включенные параллельно.

Хорошее решение. Еще и давление будет из двух точек снимать - тоже плюс, более равномерно будет.

[EUGENE]

Здравствуй Наиль

Мысль я понял, но, ИМХО, когда вы применяете ЭМОС, о параметрах ТС можно вспоминать только при разговоре о КПД АС...

Это совершенно верно. При проектировании пытаюсь себе представлять последовательность происходящих физических процессов. О ТС я вообще не говорю. Это подход для массового производства.
Т.к. ИТУНю, то на резонансе (и только на нём) делаю отрицательное выходное сопротивление. Тогда можно сэкономить глубину ЭМОС для других более полезных дел.
О датчике: я думал о возможности использовать маленький динамик в ЗЯ, точнее его корзину и диффузор, между которыми закрепить пьезоэлемент. Должна быть чувствительность повыше.

Двухсторонний датчик мне тоже нравится.

Offтопик:
Когда-то издевался над проигрывателем Аккорд-стерео с пьезо головкой. Под тонармом поставил истоковый повторитель на какомто 2П103 с напряжением отсечки больше 5В. на истоке выставил 3В. Затвор через последовательно соединённые несколько МОм и 100кОм. И в эту точку с истока конденсатор около 1мкФ (следящее смещение). Низкие конечно появились, но, как ни странно, стали намного лучше средние. Это я к тому, что может лучше не нагружать пьезоэлемент.

Проблемы начнутся с того, что это будет отличный резонатор Гельмгольца

И негерметичности вокруг катушки...
Такой вопрос (что-то я не соображу) а если бародатчик поставить поближе к диффузору для НЕ Закр.Ящ. будет ли дифференцирование?
С уважением
ES

[Nota Bene]

Хорошее решение. Еще и давление будет из двух точек снимать - тоже плюс, более равномерно будет

Собираюсь попробовать. Можно будет сравнить с предыдущими результатами.

на резонансе (и только на нём) делаю отрицательное выходное сопротивление. Тогда можно сэкономить глубину ЭМОС для других более полезных дел

Неверное заключение по ЭМОС. Электрическое демпфирование просто снижает КПД на резонансе, а уменьшение глубины ЭМОС на частоте резонанса ничего не дает в плане повышения качества. ИМХО, даже наоборот. Из-за тепловых процессов в звуковой катушке при демпфировании за счет отрицательного выходного сопротивления происходит параметрическая модуляция с вытекающими последствиями. При ЭМОС, вообще-то говоря, неважен тип драйверного каскада, так как все это находится внутри петли ООС, но есть нюансы

а если бародатчик поставить поближе к диффузору для НЕ Закр.Ящ. будет ли дифференцирование?

Конечно. Он будет работать как обычный микрофон, фиксирующий обычное звуковое давление. Смотри кривую "man" (давление) на картинке (из поста https://forum.vegalab.ru/showthread....&postcount=144 )
Вложение 9345

Еще и давление будет из двух точек снимать - тоже плюс, более равномерно будет.

Встречный вопрос - пока теоретически - тогда как лучше ориентировать такой датчик относительно стоячей волны? Изобарически (поперек), или вдоль стоячей волны? Интересно, что потом эксперимент покажет?

[devisangela]

Привет всем!
Очень интересные эксперименты. Но я не пойму вот чего: есть ли фазовый сдвиг между смещением диффузора и сигналом датчика? Ведь существует конечное время передачи давления от диффузора до датчика?

[gross]

как лучше ориентировать такой датчик относительно стоячей волны? Изобарически (поперек), или вдоль стоячей волны? Интересно, что потом эксперимент покажет?

Не простой вопрос. Мне кажется, что сам ящик для рабты с таким датчиком должен иметь по возможности близкие размеры сторон, ну не куб, но может 1 : 1.2 : 1,4, чтобы поменьше нюансов с давлением было. Может быть что-то вроде шара нужно, не знаю. Датчик я бы, чисто интуитивно, поначалу пробовал закрепить - ось трубы перпендикулярно оси головки, недалеко за головкой. И постарался бы подвесить на чем-то помягче, чтобы действительно вибрации передавались поменьше. Хотя, по замерам может быть и нужно как-то по другому - например, может вдоль оси головки, или на боковой/задней стенке.
А как по эксперименту получается, две дифф. цепи в усилителе не увеличивают сильно уровень шумов/помех ?

[Nota Bene]

есть ли фазовый сдвиг между смещением диффузора и сигналом датчика? Ведь существует конечное время передачи давления от диффузора до датчика?

Конечно. я уже писал об этом.

Временная задержка сигнала с бародатчика получилась порядка 0,6 mS

Говорить о фазе вообще, без привязки к конкретной частоте, некорректно. Для анализа запаса устойчивости ЭМОС, лучше пользоваться универсальным параметром временной задержки. 0.6mS - конечно, не фонтан, но попробовать реализовать петлю ЭМОС вполне возможно ИМХО.

не куб, но может 1 : 1.2 : 1,4, чтобы поменьше нюансов с давлением было.

Глубина х ширина х высота? Ведь получается что, чем меньше глубина ящика, тем выше по частоте основной "стояк" - дальше от рабочего диапазона ЭМОС.

ось трубы перпендикулярно оси головки

Я тоже так думаю. Но для полноты картины, все равно, нужно, как минимум, два замера с различной ориентацией датчика.

А как по эксперименту получается, две дифф. цепи в усилителе не увеличивают сильно уровень шумов/помех ?

По замерам - увеличивают, это и из графиков видно. Насколько это критично - не знаю пока. Тут прослеживаются две концепции - одна уже была озвучена - первое дифференцирование на низком входом сопротивлении предусилителя/корректора, а вторая концепция - сигнал с датчика, как есть (то есть без первого дифференцирования, уменьшающего уровень полезного сигнала) подвергнуть двойному активному дифференцированию. Плюсы первого - простота, возможность использования малошумящих биполярных ОУ, поскольку входная цепь становится относительно низкоомной. Плюсы второго - работа с большим уровнем сигнала, минусы - сигнал с датчика должен приниматься высокоомным усилителем - повышенный шум полевиков и увеличенный уровень наводок, усложнение схемы. В общем, надо делать оба варианта и сравнивать...