Измеритель уровня с цифровой обработкой

[Leoniv]

Этот проект делался как замена штатному измерителю уровня катушечного магнитофона "Электроника-004". Но я подумал, что он может быть интересен и для других применений. Например, на его основе можно сделать автономный измеритель уровня в отдельном корпусе (разводку плат для такого варианта планирую сделать).

Измеритель построен на базе микроконтроллера STM32F100. Вся обработка сигнала производится в цифровом виде. Входные сигналы левого и правого каналов поступают на входные дифференциальные усилители, которые служат для организации балансного входа и сдвига уровня на половину шкалы АЦП. Дальше звуковой сигнал преобразуется в цифровой вид с чстотой дискретизации 96 кГц. Такая высокая частота позволяет обойтись без фильтра на входе АЦП, сам аналоговый тракт является таким фильтром. С помощью цифровых фильтров формируется время интеграции, время срабатывания, время обратного хода, время удержания и т.д. Вычисление результатов измерений производится с частотой 375 Гц. Подробное описание примененных алгоритмов можно найти на моем сайте.



Все постоянные времени можно задавать произвольно с помощью сервисной программы на компьютере. Параметры сохраняются в EEPROM. Всего сохраняется 4 набора параметров (пресетов), между которыми можно переключаться с помощью джамперов. Измеренные значения среднего и пикового уровней преобразуются в позиционный код с помощью таблицы, которая тоже задается из сервисной программы. Можно строить любые шкалы, назначая индивидуально каждому сегменту любой уровень в dB.



Позиционный код выводится на светодиодные шкалы, состоящие из 50 сегментов каждая. Светодиоды управляются статически, для этого использована цепочка регистров 74HC595. Это позволяет устранить помехи, которые свойственны динамической индикации, а также полностью избавиться от неприятного мерцания.



Конструктивно измеритель выполнен на двух печатных платах. На одной расположены линейки и регистры, на другой - микроконтроллер и входной услитель. Сверху на плату индикации надевается рассеиватель, на котором размещена шкала. Она снизу подсвечивается светодиодами. Шкала изготовлена фотовыводом, но можно использовать лазерную гравировку двухслойной пленки. Размеры и форма делались с прицелом на установку измерителя в "Электроника-004", но нет особых проблем развести платы по-другому.



Видео работы индикатора можно посмотреть тут. На видео показана работа с заданным для столбика временем интеграции 5 мс, временем срабатывания 100 мс, временем обратного хода 1700 мс. Для точки время интеграции равно нулю (true peak), время срабатывания 100 мс, время удержания 1000 мс, время обратного хода 600 мс. Эти параметры можно менять на свое усмотрение. По умолчанию заданы такие пресеты:

Пресет 1: столбики - квазипик 5 мс/1700 мс, точка - true peak
Пресет 2: столбики - квазипик 5 мс/1700 мс, точка - удержание максимумов
Пресет 3: штатный измеритель "Электроника-004"
Пресет 4: Dorrough 40-A2

На плате предусмотрены выходы ЦАП, что в теории позволяет использовать плату процессора для управления стрелочными приборами. Для них тоже будет работать задание шкалы, удержание пиков и т.д. Наверное, можно добавить и какие-то алгоритмы коррекции баллистики.

Скачать прошивку, сервисную программу, разводку плат (в том числе Gerber-файлы) можно на моем сайте.

[nvv957]

Fifan, Прямо данное устройство? Вы ни чего не перепутали?

[Leoniv]

Китайцы уже клонировали данное устройство и продают

У китайцев просто моргалка для красоты. А тут - измеритель.

[6c4c]

У китайцев просто моргалка для красоты. А тут - измеритель.

Есть и нормальные PPM
https://www.ebay.com/itm/30seg-87mm-...AAAOSwnXhceiTO

Размеры и форма делались с прицелом на установку измерителя в "Электроника-004", но нет особых проблем развести платы по-другому.

Стекло заказывали, или самодельное?
ПС
Шкалу ИМХО лучше сделать, как у настоящего PPM стандарта DIN (IEC 60268-10 Type I, DIN scale)
https://upload.wikimedia.org/wikiped...8-10_I_DIN.jpg
с линейным участком хотя бы от -5 до +5 дБ. Как в настоящем студийном индикаторе.

[Leoniv]

Стекло заказывали, или самодельное?

Имеете в виду защитное, которое вставляется в окно панели? Вырезал из дымчатого оргстекла (продается ан Ali) и фрезернул по контуру ступеньку. Можно и без ступеньки, оно все равно опирается на рамку рассеивателя.

Шкалу ИМХО лучше сделать, как у настоящего PPM стандарта DIN (IEC 60268-10 Type I, DIN scale)
https://upload.wikimedia.org/wikiped...8-10_I_DIN.jpg
с линейным участком хотя бы от -5 до +5 дБ. Как в настоящем студийном индикаторе.

Прелесть данного измерителя в том, что в сервисной программе каждый может сам создать для себя любую шкалу. Потом она сохраняется в EEPROM. Можно даже создать 4 разных шкалы, они будут переключаться джамперами на плате.

[6c4c]

Имеете в виду защитное

Я про трафарет. Это пленка под стеклом+светорассеивающая пленка?

[Leoniv]

Я про трафарет.

Трафарет можно сделать несколькими способами. У меня на фото это пленка, напечатанная фотовыводом, а под ней 2 мм молочное оргстекло. Второй вариант более доступный - делается лазерная гравировка на двухслойной пленке Rowmark LaserLIGHTS S61 (Черный/Белый). Для сегментов вырезаются сквозные отверстия или целые полоски. Основа пленки белая, она прекрасно работает как рассеиватель. На фото ниже первый и второй варианты:

[alexx_75]

Леонид, очень классная работа, респект..

[Leoniv]

Спасибо!

[chapai]

как идея - добавить растянутый вариант шкалы, по кнопке - как technics b965 и аналогичных. Кажется и в айве 9000.
сдвиг цифр подсветки - маску-колодцы на светодиоды подсвеченных цифр . А полоску с засечками - оставить.

[Leoniv]

как идея - добавить растянутый вариант шкалы, по кнопке - как technics b965 и аналогичных.

Практического смысла растяжка шкалы здесь не имеет, потому что вблизи нуля и так разрешение составляет 0.25 дБ. В деках растяжку делают из-за того, что индикатор там грубый, сегменты зажигаются как правило не по одиночке, а целыми группами.

Но при желании это можно сделать. Шкала для каждого из пресетов может быть своя, это реализовано. Для переключения подсветки можно использовать сигналы управления трафаретами, набор которых тоже можно задавать в пресетах. Остается лишь решить чисто конструктивный вопрос, как разделить подсветку шкалы на две части.

Для режима калибровки, где требуется оперировать с сигналами уровнем порядка -20 дБ, есть возможность сдвига нуля индикатора без изменения шага шкалы. Просто 0 дБ будет означать -20 дБ.

[chapai]

цифра на шкале решается ячейкой/тоннелем снизу, в промежутках между цифрами что есть сейчас + погасить текущие. риски - тоже внутри вместе с цифрой.
Полосы-постоянно подсвечиваются. То есть накладка на светодиоды в центре платы.
По сути zoom для удобства глаз. Тогда индикатор можно делать и мельче чем сейчас.
Но нужна физическая кнопка.

[Leoniv]

По сути zoom для удобства глаз.

Сделать это можно, но вряд ли нужно. И так разрешающая способность, можно сказать, излишняя. На практике уровень записи с этим индикатором выставлять даже более комфортно, чем на 965 с растяжкой шкалы.

[vic57]

Leoniv, ЗдОрово! Индикатор -мечта.

[maxssau]

Offтопик:

Не будет. Это слишком сложно и дорого, чтобы быть коммерчески успешным.

Не на али, так на соседних форумах.

В одно время было желание собрать или приобрести ПК Спектрум 48, и на одном из форумов попалась тема вроде черной метки веги, где обсуждалась подделка эмулятора магнитофона(!) на AVR. Вопрос - кому это нужно?! тем не менее успешно клонируют и продают. А самое смешное, что гневные вопросы и отзывы летят настоящему автору девайса.

[6c4c]

Такой бы сделать выносным, С XLR разъемами, со стандартными вх. уровнями. Получился бы отличный PPM по разумной стоимости.

[Leoniv]

Такой бы сделать выносным, С XLR разъемами, со стандартными вх. уровнями.

Нет никаких препятствий, вся информация в свободном доступе, включая исходники.

[Turbo_man]

Забавный текст тут попался :
"...Что касается индикатора, я совершенно не понимаю, по какой причине разгораются такие страсти. Зачем для бытовой деки хороший индикатор? Того, что в AZ7, вполне достаточно, чтобы выставить уровень записи с точностью в пару дБ. Остальное время индикатор просто для развлечения..."
И достаточно свежий.

[ditter]

Вся обработка сигнала производится в цифровом виде.

заранее прошу извинить (вижу что тема в разделе аналоговых источников), но очень интересно -
вроде бы у STM32 есть уже готовый блок I2S почему не рассматривали возможность обработки сигнала с этого входа ?

[Leoniv]

I2S почему не рассматривали возможность обработки сигнала с этого входа ?

А откуда в магнитофоне взять сигнал на этом входе? Ставить внешний кодек? Так это более громоздко, чем использовать встроенный АЦП.

[ditter]

Offтопик:

А откуда в магнитофоне взять сигнал на этом входе?

магнитофонов как источников на порядки меньше чем цифровых. вопрос был про расширение сферы применения конструкции.