Пишем статью/FAQ по Э_ОС

[Nota Bene]

По форуму во многих местах разбросана информация по этой теме. Кроме того, она часто "замусорена" мелкими техническими деталями и оффтопиками. Предлагается совместными усилиями заинтересованных в конечном результате участников форума собрать и систематизировать эту информацию.

Для начала предлагается проект содержания этой ветки. Для обсуждения.

1. Замануха
2. Основные принципы. (последняя редакция 27 февраля 2008)
3. Разновидности Э_ОС

Рассмотрим подробнее, что же мы можем измерить у движущегося диффузора. Первое, что приходит в голову - его смещение относительно положения равновесия. Используя эту величину (выход OFFSET модели) в качестве сигнала обратной связи, мы получим ЭМОС по положению (смещению). Еще можно измерять моментальную скорость движения диффузора (выход VELOCITY) - и аналогично получить ЭМОС по скорости. Датчики, измеряющие ускорение (выход ACCEL), позволяют организовать ЭМОС по ускорению. А если учесть, что звуковое давление (SPL) на НЧ пропорционально ускорению движения диффузора вуфера, то сигнал обратной связи, полученный с микрофона, находящегося вблизи, также формирует ЭМОС по ускорению. Заметим, что А.Сырицо ввел термин ЭАОС (электроакустическая обратная связь) для такого подвида ЭМОС.
Деление на ЭМОС по положению, скорости, ускорению, несколько условно, так как эти физические величины связаны между собой математическими операциями дифференцирования/интегрирования. Например, скорость получается из смещения дифференцированием по времени, или же интегрированием ускорения по времени Но, постараемся все же придерживаться такой классификации разновидностей ЭМОС по наименованию регистрируемого физического параметра.

3.1. Э_ОС по ускорению (последняя редакция 5 марта 2008)
3.2. Э_ОС по скорости (последняя редакция 21 января 2008)
3.3. Э_ОС по положению (последняя редакция 21 января 2008)
4. Область и условия применения.
5. Мостовые схемы
6. Датчиковые схемы
6.1. ЭАОС
6.2. ЭМОС
6.3. ЭБОС
7. Практические конструкции
...
N. Вопросы унификации Э_ОС

Список литературы

По мере пополнения темы, содержание будет корректироваться, а разделы содержания будут пополняться ссылками на соответствующие посты. В общем, посмотрим, что из этого получится
Так как ftp сервер хотбокса перестал просто так отдавать фотки на показ, я сделал копию черновика FAQ тут - http://reanimator-h.narod.ru/faq_emos.htm

[Nagema]

Изгибание дискового пьезоэлемента под действием инерции движения диффузора - генерирует электрическое напряжение на электродах пьезоэлемента.

А чему это напряжение… конгруэнтно? ;)
Ускорению? Скорости? Перемещению?

В этом весь фишкарь вопроса, очевидно. Когда живой человеческий ум /типа моего, хехе/ это всё представит - дела пойдут на качественно-ином уровне, аhа.

ПОДВОПРОС: дисковый пьезоэлемент - он как прогибается-то? Серединой? То есть где выгоднее всего припаиваться для снятия потенциала? Я понимаю, что приблизительно пофиг где, но сама суть интересна.

[gross]

SPL пропорционально ускорению диффузора.
Изгиб диска - тоже пропорционален ускорению. А напряжение на обкладках - изгибу. Вот и получается, что напряжение пропорционально SPL. Но это без учета емкости диска. Если не напутал.

[Nagema]

Спрошу тогда еще две вещи:

1. Почему SPL /"sound pressure level"=звукового давления уровень"/ пропорционально именно ускорению излучателя? Барабанные перепонки устроены так, что они именно ускоряются, что ли, слушая звуки? Как это всё представить, для детского сада если объяснять?

2. Каким образом можно получить ЭМОС не по ускорению, а по скорости и перемещению, на этом же самом датчике? /понятно, что либо интегрировнием, либо дифференцированием - вы мне на пальцах объясните, ЧТО я должен сделать с электрическим напряжением, чтобы из НОРМАЛЬНОГО электричества, пропорционального ускорению - сделать какое-то НЕНОРМАЛЬНОЕ электричество, пропорциональное чему-то другому. Ну не понимаю я этой кухни и баста. Специально, сам - напрягать мозг не стану, ибо если вы мне это тут объясните - милионы благодарных читателей вам этого не забудут./

[gross]

сам - напрягать мозг не стану

А другие, значит, напрягите.

Добавлено через 1 минуту

получить ЭМОС не по ускорению, а по скорости и перемещению, на этом же самом датчике? /понятно, что либо интегрировнием, либо дифференцирова

Просто в этих теминах - это к Наилю. Мы тут с ним расходимся.

Тем не менее, поясню, что имею в виду. Сделать из любого датчика любой можно легко, поставив соответствующее число дифф. или интегр. каскадов. Но на мой взгляд, смысла в этом мало. Максимальная глубина ЭМОС получается по скорости и приводить нужно к ней. Остальные варианты могут иметь лишь познавательное, описательное, и т.д. значения. Но для практики это не нужно.

[Carbon]

Спрошу тогда еще две вещи:

1. Почему SPL /"sound pressure level"=звукового давления уровень"/ пропорционально именно ускорению излучателя?

Нагемыч, дружище, где ты этого набрался?
Если быть точнее, SPL пропорционален ускорению диффузора (здесь ты просек фишку), но только умноженному еще и на к.п.д. излучателя. А это две большие разницы.
С понижением частоты ниже резонансной ускорение диффузора еще есть (пока хватает экскурсии), а SPL уже дааавно нет.

[Nota Bene]

Схему, пожалуйста.

Цитата:

Цитата:
Сообщение от Nota Bene
... В этом случае фазовый сдвиг на резонансной частоте достигнет 90+90=180 градусов...

+90 - было у динамика, -90 добавляет интегратор.
Сколько в сумме?

АЧХ ДГ в ЗЯ ниже резонансной частоты - это наклонная прямая с крутизной +12дБ/окт. То есть фактически АЧХ двух последовательно соединеных дифференцирующих звеньев. Их ФЧХ - прямая на уровне +180 градусов. Выше по частоте после перехода через Fрез, АЧХ становится горизонтальной и, соответственно ФЧХ переходит в 0 градусов. На графиках мы видим ФЧХ проинвертированного сигнала с датчика, то есть для получения истинной ФЧХ надо к значениям фазы на графиках прибавить (или отнять 180 градусов). Так что 0 или 180 градусов - определяется наличием/отсутствием инвертора в тракте Нас же интересует вариант со 180 градусами - иначе вместо ООС получим ПОС...

При замыкании петли ЭМОС резонансная частота сдвигается?

У ДГ, как элемента петли ЭМОС резонансная частота никак не меняется, а система ЭМОС, естественно, будет иметь другую (более низкую) резонансную частоту.

То есть где выгоднее всего припаиваться для снятия потенциала? Я понимаю, что приблизительно пофиг где, но сама суть интересна.

Обкладки, нанесенные на пьезодиск - это проводники, или эквипотенциальные поверхности. Поэтому монопенисуально где припаиваться. Не с СВЧ же работаем

А напряжение на обкладках - изгибу. Вот и получается, что напряжение пропорционально SPL. Но это без учета емкости диска. Если не напутал.

Заряд, генерируемый на обкладках при изгибе пьезодиска, отнесенный к емкости образующегося конденсатора, как раз и определяет величину потенциала между обкладками Считаем, что входное сопротивление усилителя очень велико.

Как это всё представить, для детского сада если объяснять?

На таком уровне объяснение невозможно. По поводу НЕНОРМАЛЬНОГО электричества - может твое непонимание связано с тем, что ты не рассматриваешь их как ПРОЦЕССЫ? То есть протяженные во ВРЕМЕНИ явления. Дифференцирование (dU/dT) и интегрирование в электронике всегда производятся по ВРЕМЕНИ. Посмотри еще в и-нете про аналоговые вычислительные машины. Понятие Операционный Усилитель пришло оттуда.

милионы благодарных читателей вам этого не забудут./

Ну, это ты, конечно, загнул. Позже проясним.

Максимальная глубина ЭМОС получается по скорости и приводить нужно к ней.

В твоей терминологии

Если быть точнее, SPL пропорционален ускорению диффузора (здесь ты просек фишку), но только умноженному еще и на к.п.д. излучателя. А это две большие разницы.

Ну, нагнал туману... У Фурдуева ("Электроакустика", стр.183...186) это совсем иначе изложено. Ключевая фраза - "Если мы примем, что конус ведет себя как излучатель нулевого порядка, размеры которого невелики по сравнению с длиной волны, то активное сопротивление излучения должно возрастать с квадратом частоты..."

[gross]

Заряд, генерируемый на обкладках при изгибе пьезодиска, отнесенный к емкости образующегося конденсатора, как раз и определяет величину потенциала между обкладками

Заряд возникает не на обкладках, а на внутри диэлектрика. На поверхности диэлектрика возникает потенциал. А обкладки снимают этот потенциал. Емкость к этому прямого отношения не имеет.

Добавлено через 4 минуты

В твоей терминологии

У моей терминологии есть, хоть и хилая, но предпосылка. Если покажешь, где есть подтверждение твоей терминологии - я его рассмотрю серьезно. Пока что, поиском в гугле нашел пару патентов по автоматическому регулированию, так там все было описано в "моих" терминах - что регулируется, по тому и ОС.

[Nagema]

Offтопик:
Господа, я уверен, что на пальцах, для детского сада, объяснить всё-превсё - можно.

Недаром есть народная примета, что чем у человека понимание той или иной темы доскональнее, тем он легче может эту тему преподнести хоть для тинэйджера, хоть для полностью старенькго маразматика. :)

Другое дело, что мы либо этого иногда не очень хотим, либо устали, либо сонные в 2 часа ночи :), либо "мозг замылен" и кажется, что уже все всё поняли и лишь прикидываются дурачками. :)

Весело я побрюзжав - перейдём к рабочему дню, сэры. :) Обратите внимание на невнятный рус. яз., проистекающ. от моего франц. воспитателя в глубок. детств.
___
Мастер Gross, если я капризно один раз сказал, что думать НЕ намерен, то не надо дублировать разными "А другие, значит, напрягите :)" :) Либо напрягаете - либо нет. :) Но молча. :)

[Nota Bene]

Если покажешь, где есть подтверждение твоей терминологии - я его рассмотрю серьезно.

Уже показывал - в статье Беспалова и Пикерсгиля
Кстати, нашел неплохие лекции по САУ

я уверен, что на пальцах, для детского сада, объяснить всё-превсё - можно.

Не будь таким самонадеянным. Сам-то давно уж не в детском саду, а в дифференцирование и интегрирование не въезжаешь

[Nagema]

Offтопик:
В детском, в детском, уверяю. :)
У меня задержка в развитии - 20 лет. Навёрстывать оно можно, но иногда смешно и кособоко получается, извиняюсь заранее :)

differenza - это у нас в итальянском суть "разница". У вас в электронике - это когда конденсатор последовательно, индуктивность параллельно.
integro - это у нас в латыни суть "объединение". У вас в электронике это индуктивность последовательно сигналу, ёмкость - паралельно.

Это всё, что я вынес из школы либо приобрел из мегатонн случайных знаний, учитель.

Свидетельствои того, что я не шучу, является тот факт, что вчера в ночь я просидел часа 3, не понимая, почему на выходе операционника у меня то -18, то +18 Вольт. На четвертом часу до меня доперло, что на входе ОУ должна быть дифференцирующая цепочка "CR", а не просто одна-единственная "С". :)

Если ты сейчас ничег не понял из сказанного мной, то см. оранжевый абзац. :)

Offтопик:
Что-то настроение повышенное. Наверно, как и мастер gross, я чего-нибудь съел. Хотя, если быть точным, третий день ем один раз в сутки, вечером. Причем - фасоль. Тарелки по две. С луком и майонезом. Балдею просто. И не сказать, чтоб особо газовал с фасоли. Чаще пожрать нихрена не получается. Это всё от неорганизованности, я знаю.

[gross]

Уже показывал - в статье Беспалова и Пикерсгиля

Согласен, в этой статье терминология другая.

Кстати, нашел неплохие лекции по САУ

Почитал. У них как раз есть пример, похожий на наш. Но у них все немного иначе - у них на сравнивающий контур подается сигнал именно тот, по которому происходит регулирование. И датчик у них вырабатывает именно этот сигнал. Согласись, что в этом логика есть. Но ты ведь, регулируя всегда фактически скорость, на сравнивающий узел подаешь ЛЮБОЙ сигнал и называешь это тремя разными системами.

[Nota Bene]

на сравнивающий узел подаешь ЛЮБОЙ сигнал и называешь это тремя разными системами.

Да, во всех этих системах место расположения сравнивающего устройства различно Тут уже я давал картинку - https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...5&postcount=60 На сравнивающее устройство в этих системах подаются различные по физическому смыслу управляющие воздействия.
Почитай внимательнее в тех лекциях "5.3. Правила структурных преобразований САУ и определение передаточных функций сложных систем" про перенос точки отвода обратной связи.

[gross]

Почитал. Перенос есть, но нигде не написано, что теперь система регулирует другой параметр.

Я ведь не говорю, что у тебя что-то неправильно работает. Всего лишь не могу согласиться с различием в названии и тем, что регулируется.
Глава 9, рис.3 - там пример более конкретный - что регулируем, то и подается на сравнив. узел, по тому и датчик.

[EUGENE]

Привет!
Кое что на пальцах (если не правильно, скажите!!!)
Оговорюсь- для поршневого режима.
КПД динамика порядка 1%, поэтому на такую мелочь, как излучение звука, мы внимания не обращаем.
Нас интересует работа по обе строны от резонансного горба. А на разных сторонах динамик ведёт себя по разному.
Ниже резонанса сила F=B*L*I преодолевает сопротивление (упругости) подвеса. Достигает с ним "компромисного" состояния и это определяет положение диффузора (от напряжения или тока).
Выше резонанса поведение диффузора уже определяет масса подвижной системы. Кажется по 2-му закону Ньютона F=m*a (сила равна масса умноженная на ускорение). Получается, что в этом диапазоне уже получается ускорение диффузора (от напряжения).
Логично предположить, что в области резонанса (достаточно узкой) напряжение определяет "нечто среднее" между ними (скорость диффузора).

Ещё полезно вспомнить, что
если
x - смещение диффузора
то
x*(2*3,14*F) - скорость
x*(2*3,14*F)*(2*3,14*F) - ускорение
где
F - частота
умножить на частоту - продифференцировать
разделить - проинтегрировать

Комбинируя это всё в диапазоне частот, нужно получить устойчивую систему авторегулирования.

Где-то-так. Извините что сильно сумбурно.

С уважением и наилучшими пожеланиями.
С надеждой на исправления и уточнения
ES

[Nota Bene]

Глава 9, рис.3 - там пример более конкретный - что регулируем, то и подается на сравнив. узел, по тому и датчик.

Посмотрел. По картинке получается просто развернутый ПИД-регулятор , где по каждому из параметров поведения объекта регулирования можно независимо провести оптимизацию. Можно попробовать провести свертку этой функциональной схемы переносом точек суммирования... Интересно, что в результате получится?

Комбинируя это всё в диапазоне частот, нужно получить устойчивую систему авторегулирования.
Где-то-так. Извините что сильно сумбурно.

EUGENE, не обращай внимания Тут народ просто в трех соснах аукается. Выход будет, когда котлеты от мух отделим

Нас интересует работа по обе строны от резонансного горба.

Не надо так углубляться в частности. АЧХ/ФЧХ ГД в ЗЯ, в данном случае, полностью описывают поведение объекта регулирования в интересующей нас частотной области.

[Александр К.]

...На графиках мы видим ФЧХ проинвертированного сигнала с датчика, то есть для получения истинной ФЧХ надо к значениям фазы на графиках прибавить (или отнять 180 градусов)...

Я понял по другому .
На сумматор (X1) входной сигнал (C_INP) подан на неинвертирующий вход, а сигнал с усилителя датчика через C10 на инвертирующий.
По моему, ООС будет, если сигнал с датчика неинвертированный (?). Т.е. у Вас фаза датчика совпадает с фазой SPL.

Вопрос про "частичный" интегратор остался .
Схему можно?
Условие: f1<f2<f3; в полосе f1-f2 интегрирование,в полосе f2-f3 горизонтальная АЧХ.

[Nota Bene]

Т.е. у Вас фаза датчика совпадает с фазой SPL.

Давай уж на ты , а то в этой ветке уже все между собой давно знакомы.
Фазы-то совпадают, и поданы на различные входы ОУ(+-), так что они правильно вычитаются. ИМХО. Да и ФЧХ/АЧХ на картинке приведены без учета АЧХ/ФЧХ корректора.

Вопрос про "частичный" интегратор остался

Да вроде бы не должен был Я постарался охватить все случаи. Рассмотри диапазон частот от 50Гц до 1КГц и выше. Из схемы просто надо выкинуть R3 (если получится)

[Александр К.]

Давай уж на ты

Давай.

...Да вроде бы не должен был Я постарался охватить все случаи. Рассмотри диапазон частот от 50Гц до 1КГц и выше. Из схемы просто надо выкинуть R3 (если получится)

Я не понимаю, чем мешает R3 .
Лучше конкретную схему

Условие: f1<f2<f3; в полосе f1-f2 интегрирование,в полосе f2-f3 горизонтальная АЧХ.

Т.к. схемы я не дождался , то решил придумать её сам.

[Carbon]

Ну, это не все подойдет. С делать из квартиры демпфированное помещение или безэховую камеру - где тогда жить? Слушать вне помещения - тоже непонятно где. Мне нравится слушать у себя дома в обстановке уюта. Обстановка студии или комнаты "домашний кинотеатр" - это под большим вопросом, в смысле удобств. И отдельная комната для прослушивания тоже под вопросом. Это все неестественно для человека. Естественно - слушать музыку там, где живешь, ИМХО.

Конечно не подойдет.
Для жизни лучше подходит "живая" комната, а когда включаешь музыку она должна превращаться в безэховую камеру. Тогда только ЭАОС. Но мне почему-то кажется, что она Вам не нравится.

Добавлено через 41 минуту

Ну, нагнал туману... У Фурдуева ("Электроакустика", стр.183...186) это совсем иначе изложено. Ключевая фраза - "Если мы примем, что конус ведет себя как излучатель нулевого порядка, размеры которого невелики по сравнению с длиной волны, то активное сопротивление излучения должно возрастать с квадратом частоты..."

Nota Bene, по туману ты любому дашь фору Только одна эта "ключевая" фраза дорогОго стОит.
Согласен, одно и то же можно изложить по-разному. Только я не сторонник наукообразия.

Offтопик:
Этим накушались вдоволь в советские времена, а толку как не было, так и нет.

Добавлено через 9 минут

Offтопик:
Господа, я уверен, что на пальцах, для детского сада, объяснить всё-превсё - можно.
Недаром есть народная примета, что чем у человека понимание той или иной темы доскональнее, тем он легче может эту тему преподнести.

[Nota Bene]

а когда включаешь музыку она должна превращаться в безэховую камеру. Тогда только ЭАОС.

Помнишь перепевку одной известной песни? - "Фарш невозможно провернуть назад" Вот тут, ИМХО, как раз тот случай

по туману ты любому дашь фору

Спорно конечно , но если покопаться по разным статьям по ЭМОС, то все авторы о факте пропорциональности SPL ускорению диффузора говорят как-то уклончиво, употребляя фразы типа "как известно...", не объясняя физику процесса. А это ведь базис построения ЭМОС. На эту тему я уже бодался на хи-фи.ру с Greengo Gossamer*ом. Тогда я еще не добрался до Фурдуева А вот теперь Нагему (и не на пальцах) пытаюсь приобщить к знанию, раз у него такой непростой вопрос (как из колыханий бумажки звук получается) назрел