Емкостной датчик положения ЭМОС

[Ghirik]

Пару месяцев назад получил обнадеживающие результаты по дачтчику положения динамической головки. Отладил конструкцию, многократно применл (пока дома ).
Сейчас хочу пробовать производить, но не очень понимаю, надо это или нет. (Станут ли покупать?)
Датчик, представляет из себя плату, на которой смонтированы SMD компоненты, три в SO14 и одна в SO8 AD706. Вставляется плата в задний проход ДГ . Дополнительно, хочу предлагать плату согласования с усилителем, то же на AD706 три штучки, фильтры для подбора- регулировки и предкоррекци АЧХ и ФЧХ (организация ЭМОС).

Механизм работы датчика примерно такой, (пока схему не покажу)
банальное преобразовние заряд-напряжение, прецизионное, микроны.
Здержек нет, от процесса перемещения диффузора до сигнала на выходе платы датчика нет даже микросекунды. Преобразование происходит на частоте 10-20МГц - это как захочется. Есть вариант датчика с частотой преобразования 200 МГц, но он обходится в два раза дороже, наверное на 200МГц точность позиционирования меньше микрона (проверить не чем). Хотя и эта частота получена "от фонаря" сами компоненты позволяют работать на ГГЦ-ах, просто не было SMD-задающего генератора выше двухсот мегагерц, да и не надо.

Сигнал с датчика положения абсолютно точно описывает АЧХ и ФЧХ ситемы, в которой установлен динамик с датчиком, только с точностью до наоборот. Если в ЗЯ имеет место быть спад в НЧ области, то с датчика положения получается подъем с естественным отслеживанием фазы. При том, подъем в АЧХ датчика точно противопоставлен АЧХ системы ДГ-ЗЯ, а естественный здвиг фазы на индуктивной нагрузке нормально отрабатывает ОС с противоположной полярностью. В цепи ЭМОС для такого датчика необходима предкоррекция, которую и осуществляет маленькая платка согласования с усилителем.

Хотелось бы предложить самым активным и грамотным форумчанам провести тестирование этих датчиков, я вышлю бесплатно, главное требование бесплатного получения датчиков - тестирование за 1-2 недели после получения. Потому, как понимаю бесполезность одного экземпляра датчика, вышлю две штуки. Суть тестирования в снятии АЧХ и ФЧХ динамических головок установленных в закрытый ящик с обычным усилтелем, и сопоставление снятых графиков с ДГ с ЭМОС. Плюс снятие импульсных характеристик системы с ЭМОС.
Мной была получена глубина ЭМОС 40Дб в максимуме без напряга.
ДГ с датчиком положения фиксируется совершенно точно, при выставлении нуля, можно учесть неточность положения диффузора от производителя, и выставить ноль по реальному спаду индукции на краях экскурсии (ну, блин, завернул ). Одним словом, поймать реальный нуль. При подаче питания на систему с таким датчиком, диффузор встает куда его поставил настройщик с кривыми руками .

Отрабатывал варианты датчиков на динамических головках производства НОЭМА (если не МЫ, то кто их поддержит!?). Для 75ГДН31,32 есть разведеная печатка датчика, но она не подходит для других ДГ с низким положением защитного колпачка, есть для 400ГДН12, но она слишком широка для 75ГДН31,32. Для 75ГДН33 пока не хватает места, но... Сейчас ваяю универсальную, на этой неделе буду заказывать.

Стоимость деталей датчика около 180 рублей, плюс к этому стоимость печатки, стоимость монтажа... Продавать дешевле четырех-пяти соток вряд ли получится. Потому хочу узнать, будет ли кто покупать за такие деньги? Плюс плата согласования, схему выложу, но собирать самим, думаю, будет дороже, чем купить у меня.

Да, дополнительных гибких проводников к диффузору для моих датчиков не нужно, просто нужно вклеить пластинку из фольгированного стеклотекстолита в горло диффузора (отклейка колпачка). Датчик дифференциальный, прогрев феном не вызывает сколь нибудь заметных отклонений диффузора.

Ещё, в моей схеме согласования, глубина ЭМОС уменьшается с уменьшением амплитуды диффузора, что, мне думается, логично, потому как самые большие искажения имеют место быть при больших амплитудах, и проблема искажений на НЧ тесно связана с выходом ДГ из X-max и резонансным поведением подвеса, что ЭМОС успешно давит.
Короче, при хорошем запасе УМ (Пивей-800) с двумя головками 75ГДН31, при амплитуде диффузоров 1см получал ровную АЧХ до 15Гц при искажениях не более 0,5%. Вот и думайте, какая труба лучше? Войта или ..... И если фаза линейна, то что будет с ГВЗ?

Внесу все отладочные изменения в плату согласования и тогда выложу схему и графики прохождения сигнала фаза-ЧХ, подготовлю и выложу чертежи установки платы датчика, но это наверное на своей страничке.

Мыло: ghirik@rambler.ru

[gross]

Ghirik, спасибо за подробное объяснение. Конструкция меня заинтересовала. Дело в том, что я делал и использовал у себя датчики ЭМОС на основе моста, пьезодатчика и электродинамического датчика. Те или иные результаты получал со всеми датчиками, но часто сталкивался с проблемами, о которых спрашивал Вас. Например - с проблемой крепления датчика. У меня получалось, что на результирующей АЧХ были видны неравномерности, связанные с небольшими резонансами, возникающими из-за нежесткости крепления датчика.

[Nota Bene]

Ghirik, можно построить емкостной дифференциальный датчик с незаземленной подвижной частью.
Нужен только генератор с противофазными выходами На рисунке должно быть понятно. Справа - вид сверху. Как всегда - основная проблема - зазоры...

[GoFrenDiy™]

Блинн... Чета я не вьеду в Ваши рисунки... Надо бы глянуть на фотки данной конструкции!

А вообще к каким динамикам применительна данная система. В частности интересует, можно ли присобачить все это к АСАLab 3012.8? Как меняется конструкция динамика и схема усилителя? Сейчас ПОКА (питание и габариты поджимают...) планируется мостовая на ТДА7294 для НЧ головы... Возможна ли реализация ЭМОС?

[Ghirik]

С этого места нельзя ли поподробнее?

Не очень понял, что подробнее, подавление резонанса?

[Ghirik]

Ghirik, спасибо за подробное объяснение. Конструкция меня заинтересовала. Дело в том, что я делал и использовал у себя датчики ЭМОС на основе моста, пьезодатчика и электродинамического датчика. Те или иные результаты получал со всеми датчиками, но часто сталкивался с проблемами, о которых спрашивал Вас. Например - с проблемой крепления датчика. У меня получалось, что на результирующей АЧХ были видны неравномерности, связанные с небольшими резонансами, возникающими из-за нежесткости крепления датчика.

Продлема жесткости крепления действительно есть, я пробовал использовать стеклотекстолит толщиной 1мм, то-же получил тычки на АЧХ, 1,5мм выдает копию АЧХ снятого в ближнем поле на приличной амплитуде шумомером с диапазоном 140ДБ.

[Ghirik]

Ghirik, можно построить емкостной дифференциальный датчик с незаземленной подвижной частью.
Нужен только генератор с противофазными выходами На рисунке должно быть понятно. Справа - вид сверху. Как всегда - основная проблема - зазоры...

Да, рамочную конструкцию подвижки я рассматривал, немного по другому но суть та-же. Что то мне в этом не нравится, хочется получить всё в одной плоскости. Уже поднимали вопрос по рабочему ходу диффузора, потому наверное придется отказаться от дифференциальности, так проще, а параметры ни сколько не ухудшатся, а необходимый рабочий ход можно получать выдвигая на нужную величину плату датчика в подколпачковое пространство. Так и делаю сейчас, максимальный измеряемый ход будет 3см, а если у динамика меньше, то датчик меньше выдвинуть и компенсировать смещение в плате согласования. Нужна конструкция с минимальной стоимостью, и универсальная.

[ADDED=Ghirik]1133464921[/ADDED]
А вообще к каким динамикам применительна данная система.

Хочу сделать для любых ДГ, если дырка в магните больше или ровна 18мм, то можно устанавливать датчик. Проблема может возникнуть, если колпачек слишком маленький или вогнутый, тогда будет нужна специальная форма подвижной части.

[Ламер со стажем]

Offтопик:

если дырка в магните больше или ровна 18мм

Эх...кажется, у калужан в 12"-ах отверстие 17мм, но это нужно уточнить.

[randol]

планируется мостовая на ТДА7294 для НЧ головы... Возможна ли реализация ЭМОС?

это-ж саб, ему мощность нужна, сколько THD на 100-150вт выдаст тда?
Аж 10% чтоб не соврать, потому правильные сабы обычно на дискретке ваяют, ну нету доступных мощных чипов в продаже..
Стоит-ли заморачиваться ЭМОС в данном случае незнаю, есть подозрение что проще уж сделать дискретный усилок.

[GoFrenDiy™]

Offтопик:
Ламер со стажем, я с нетерпением жду результаты и Ваших экспериментов...

[ADDED=GoFrenDiy™]1133469374[/ADDED]

Offтопик:
randol, я же сказал - МОСТОВАЯ... выдает 150Вт на 8 ом! Сам мерял! А если делать на дискрете, то надо питание переделывать, место искать в усилке, шоб рассыпуху туда всунуть... а там помимо 2х каналов НЧ, еще обязаны влезть СЧ, ВЧ, Активные фильтра и тыловые каналы... Чета я чувствую, что снова прийдется переделывать много... Просто наверно остановлюсь пока на корректоре! А потом глядишь...

[ADDED=GoFrenDiy™]1133469423[/ADDED]
Вообще идея интересная!!!

[randol]

МОСТОВАЯ... выдает 150Вт на 8 ом!

off: да верю что выдает, вопрос при каком THD.

[Ghirik]

Offтопик:


Эх...кажется, у калужан в 12"-ах отверстие 17мм, но это нужно уточнить.

Уточнить надо бы побыстрее, в начале той недели буду заказывать печатки. Хотя, кому надо, может и обточить, содрать один миллиметр вполне реально, дорожки не будут задеты.

[Ghirik]

off: да верю что выдает, вопрос при каком THD.

Есть подозрение, что общий TND с ЭМОС станет значительно лучше.

[GoFrenDiy™]

Offтопик:

off: да верю что выдает, вопрос при каком THD.

не знаю... смотрел на осцилографе, как тока начиналась обрезаться вырхушка, так и делал скриншот - потом, а потом курсором смотрел размах.

[randol]

Есть подозрение, что общий TND с ЭМОС станет значительно лучше.

скорее всего да, просто ЭМОС вещь непростая и обычно ставят в довольно дорогую акустику, в этом случае сам УМ может стать самым слабым местом, 5-10% THD выправить будет трудновато...

[Amator]

С этого места нельзя ли поподробнее?

Не очень понял, что подробнее, подавление резонанса?

А я, в свою очередь, не очень понял, почему Вы считаете, что на частоте резонанса имеет место быть самое большое смещение подвижной системы. Если звуковое давление, развиваемое головкой, пропорционально ускорению её подвижной системы, то смещение должно увеличиваться в 4 раза на октаву вниз по частоте. То есть на частоте 15 Гц положение со смещением должно быть куда более серьезным, чем, скажем, на частоте резонанса головки в ЗЯ герцах так на 60.
Ведь в нескольких словах вся суть ЭМОС в том, чтобы заставить усилитель отдавать мощность с подъемом 12 дБ/октава для "раскачки" басовой головки и отдачей соответствующего SPL. То, что процесс минимизации искажений головки органично вписывается в частотную коррекцию УМЗЧ, просто является одним из плюсов применения ЭМОС.
Просто не совсем понятно, как Вы обеспечиваете гладкость АЧХ тракта УМЗЧ-головка по SPL, уменьшая глубину ЭМОС пропорционально уменьшению смещения головки.

[ADDED=Amator]1133693926[/ADDED]
И ещё вопрос, пока не забыл...
ЭМОС эффективна только в области работы НЧ-головки в поршневом режиме. Когда диффузор постепенно с ростом частоты "разваливается" на самостоятельно излучающие области вследствие общеизвестных причин, сигнал от датчика ЭМОС перестает сколь-нибудь достоверно отражать положение дел с SPL. Учитывая, что Вы говорите о глубине ЭМОС в 40 Дб, представляется интересным узнать, как ограничивается область действия ЭМОС на частотах, где "всё уже плохо"...
Ведь фильтр сигнала ЭМОС должен быть достаточно высокого порядка, , чтобы исключить выбег в "непоршневой диапазон" , и, соответственно, схема коррекции усиления УМЗЧ должна обеспечивать уменьшение усиления в этой области.

[Ghirik]

Всем привет. К Новому году началась гонка на работе, совсем нет времени, и заказ плат отложился по причине аврала. Может и к лучшему, потому что не очень мне нравится получившаяся плата датчика, надо бы над ней ещё поработать.

Amator: А я, в свою очередь, не очень понял, почему Вы считаете, что на частоте резонанса имеет место быть самое большое смещение подвижной системы.

Помоему, я такого не говорил. Но что-то в этом есть.
Я говорил об искажениях при выходе из X-max(большая амплитуда), и об искажениях, вызванных резонансным поведением ДГ.

Amator: Ведь в нескольких словах вся суть ЭМОС в том, чтобы заставить усилитель отдавать мощность с подъемом 12 дБ/октава для "раскачки" басовой головки и отдачей соответствующего SPL. То, что процесс минимизации искажений головки органично вписывается в частотную коррекцию УМЗЧ, просто является одним из плюсов применения ЭМОС.
Просто не совсем понятно, как Вы обеспечиваете гладкость АЧХ тракта УМЗЧ-головка по SPL, уменьшая глубину ЭМОС пропорционально уменьшению смещения головки.

ЭМОС эффективна только в области работы НЧ-головки в поршневом режиме. Когда диффузор постепенно с ростом частоты "разваливается" на самостоятельно излучающие области вследствие общеизвестных причин, сигнал от датчика ЭМОС перестает сколь-нибудь достоверно отражать положение дел с SPL. Учитывая, что Вы говорите о глубине ЭМОС в 40 Дб, представляется интересным узнать, как ограничивается область действия ЭМОС на частотах, где "всё уже плохо"...
Ведь фильтр сигнала ЭМОС должен быть достаточно высокого порядка, , чтобы исключить выбег в "непоршневой диапазон" , и, соответственно, схема коррекции усиления УМЗЧ должна обеспечивать уменьшение усиления в этой области.

Сигнал с датчика положения (ЗЯ) имеет горизонтальный участок, примерно от частоты резонанса ДГ в оформлении до инфраниза. Выше резонансной частоты головки имеет место быть спад около 12ДБ/октава, т.е. с частоты 60-100Гц уже имеется фильтр НЧ.
Я обеспечиваю глубину обратной связи не подавляя верх, а усиливая низ, я приводил прототип корректора. В петле ЭМОС амплитуда диффузора постоянна и равна амплитуде на частоте, где коэффициент петлевого усиления равен единице. Т.е. АЧХ системы с ЭМОС имеет чудненький спад, приблизительно второго порядка, в сторону НЧ, начиная с частоты "среза". Формирование необходимой АЧХ делает ещё один корректор, стоящий на входе всей системы, и не имеющий отношения к ЭМОС.
Такое построение мне видится вполне разумным, потому, как реализуется именно тот факт, что с увеличением амплитуды диффузора увеличивается глубина ЭМОС.

[Zotoff]

gross
<< ...Например - с проблемой крепления датчика. У меня получалось, что на результирующей АЧХ были видны неравномерности, связанные с небольшими резонансами, возникающими из-за нежесткости крепления датчика... >>

Если резонансы возникли из-за непрочного крепления - то это, к сожалению, недоработки конструкции датчика. Я, например, экспериментировал с датчиком-акселерометром и крепеж был прочный. Но все равно резонанс был! И как я выяснил, это был резонанс самого пъезоэлемента - но этот резонанс у меня был на частоте около 8 кГц, что, к счастью, было очень далеко от "рабочей" области ЭМОС...

Уважаемый Ghirik! А в Вашем датчике наблюдались ли какие-либо резонансные явления?


<< ...вся суть ЭМОС в том, чтобы заставить усилитель отдавать мощность с подъемом 12 дБ/октава... >>

Не только... Если динамик имеет высокую добротность, то это приведет к "горбу" на АЧХ, например на частотах 80-120 Гц. Система ЭМОС не только поднимает басы, там, где их не хватает, но и ослабляет "горбы" на АЧХ если таковые имеются. Я такое в своих экспериментах наблюдал...

[GoFrenDiy™]

Нарисуйте пожалуйста идею построения усилителя с ЭМОС, т.е. куда что там добавляется, идею установки датчика в динамик и как это все соединяется.

Ну или направьте на ресурс, где это наглядно разрисовано или описано.

[Nagema]

Во-во. Nota Bene - в студию. Чтоб, как автор шикарной компьютерной аудиосистемы-2.1 /два ИТУНА на сателлитах и и один ЭМОС на сабе, причем всё это основано на "помоечных" советских динамиках и собрано "на коленке", но звук элементарно перепрыгивает всё то, что выставлено в компьютерных магазинах/ - чтобы он навёл на ту древнюю статейку в "Радио" про ЭМОС. А то тут у меня образовалось штук десять-пятнадцать пьезо-звукоснимателей от проигрывателя III класса.

[Ghirik]

gross
Уважаемый Ghirik! А в Вашем датчике наблюдались ли какие-либо резонансные явления?

При использовании подвижной части из фольгированного стеклотекстолита 1,5мм, резонансов нет. Во всяком случае, в рабочей зоне датчика. Может в верху он и резонит, но как бы и наплевать.

Сегодня испытывал конструкцию датчика с компенсирующей обкладкой, линейность хорошая. Пробовал два варианта, как приложил, и вариант с расположением GND с другой стороны платы, а подвижкой рамочной. Так вот, рамочная подвижка сильно нетехнологична.