Вариант ЭМОС - ЭООС

[bondar100]

Не пинайте, если что - просто тихо перенесите ветку в "для начинающих".

Итак, ЭООС - электро оптическая обратная связь.

Когда-то я сконструировал систему для измерения формы поверхности поского кремневого диска из которых делают чипы. Так вот, эту систему можно применять и для регистрации движения диффузора диманической головки. Чувствительность прибора на уровне на уровне десятков мкм смещения поверхности, быстродействие определяется быстродействием ОУ.

В прикрепленном файле схематическое решение. Лазерный луч падает на поверхность, отражается от нее, и падает в позиционно чувствительный датчик, который анализирует текущее положение поверхности. Величина ЭДС датчика есть функция от координаты поверхности, на которую падал луч лазера. Именно координаты поверхности, а не ее скорости или ускорения.
ЭДС меняется в диапазоне примерно 0-1 Вольт, т.е. это вполне заметные величины.


На динамик придется наклеить маленькое легкое зеркальце из кусочка CD-диска, размером примерно около 1х4 см в зависимости от угла падения луча, и максимального хода диффузора. Но такое увеличение массы диффузора не должно сказаться на качестве, если само положение диффузора мы сможем контролировать с точностью нескольких микрон.
По крайней мере для НЧ-звена точности позиционирования за глаза должно хватить.

К сожалению, я не нашел материалы на форуме про такое устройство. Возможно искал не по тем ключевым словам. Так, что если что, извините.

В моем понимании, сравнение величины ЭДС от такого датчика с эталонным сигналом от музыкального источника должно исключить влияние всех промежуточных звеньев на достоверность звука.
Т.е. движение диффузора будет повторять форму первоначального сигнала.
Будет влиять акустическое оформление. ИМХО в этом случае лучше будет система ОЯ, забитый козьей шерстью, чтобы звуковое излучение от тыльной стороны динамической головки там и погибал.

Уровень шума такой системы в основном определяется тем, что динамическая головка движется от внешних звуков. Но правильно настроеная система должна эти изменения компенсировать. Т.е. если подойти и нажать пальцем на диффузор - он должен ответить тем же, ведь сравнение с входным сигналом выявит несанкционированное отклонение положения диффузора.



Я буду благодарен, за высказанные мнения, если эта тема вообще заслуживает внимания уважаемого комьюнити.
А также, если кто-то мне подскажет, как правильно организовать сравнение сигнала от датчика с входным сигналом от источника?
Возможно ли эту ЭДС прямо завести на ОС в УМ (например на инвертированный вход диф.каскада), но как-то так, чтобы он не возбуждался?
Может, сделать комбинированную ОС? По ВЧ - обычную ООС, а по сч/нч - через ЭООС?

Спасибо.

[mixxxxxer]

я из ядерной физики вышел

Если из МИФИ, то однокашник. Приветствую, если чё..

Отличие в том, что с помощью этого датчика возможно реализовать не ЗЯ, а ОЯ с заполнением козьими шерстью (моя мечта). Интуитивно я фантазирую, что отдача от динамика будет красивее, свободнее что ли.

ОЯ - в общепринятом смысле слова - диполь в щите.. У него своя специфика.. Думается, если я правильно догадываюсь, вы имели в виду не ОЯ, а монополь в условиях бесконечного щита.. Т.е. "козья шерсть" в ЗЯ призвана у вас играть роль бесконечного акустического демпфера, не оказывающего влияния на Fрез..

Все это частности, не оказывающие существенного влияния на работу Э_ОС.. Суть в том, что при проектировании ЭМОС-системы мы должны основываться на монопольном характере излучения (акустическое оформление - дин в ЗЯ), только у которого существует прямо пропорциональная зависимость зв давления и ускорения диффузора, а не на дипольном или каком-либо из резонансных (ФИ и пр.) акустических оформлениях, у которых АЧХ по звук давлению зависит от ускорения/скорости/смещения диффузора динамика существенно иначе..

Далее, суть и предназначение (целевая функция) Э_ОС - снижение линейных и нелинейных искажений НЧ-звена ниже уровня психоакустической заметности.. Таковая на НЧ декларируется (в соответствии со многими источниками) на уровне ~1%.

Что мы имеем в распоряжении как самодельщики? Средненькие дины, дающие на НЧ, например, ~10% нелинейных искажений на требуемом уровне звукового давления. Возьмем датчик Э_ОС, дающий нам там же, например, ~1% искажений. В "сумме" КНИ = 1.1*1.01=1.111, т.е. искажения порядка тех, что имеем от дина, т.е. линейность датчика при таких условиях не существенна при некоторой достаточной глубине ОС.. Какова должна быть эта глубина? Она должна быть порядка 20 dB, т.е 10 раз, чтобы мы достигли нашей цели, т.е. вышли на уровень 1% нелин искажений.. Помимо этого, мы существенно (как вниз так и вверх) расширяем частотный диапазон работы НЧ звена без линейных (амплитудных и фазовых) искажений, что, в соответствии с общеизвестной статьей NotaBene, обеспечивает нам нужную "резвость" НЧ диапазона (безотносительно и независимо от статических и динамических параметров НЧ головки и при условии достаточного запаса неискаженной мощности от усилителя, питающего НЧ звено)..

Таким образом, требования к линейности датчика определяются:
1. Параметрами НЧ головки.
2. Требованиями к лин и нелин искажениям по звук давлению.

Отсюда и пляшем.. Если у вас светодиод и пластинка стоят 112 руб, а пьезоизлучатель, служащий основой для датчика ЭМОС - ~30 руб., их достижимая линейность примерно одинакова, а усилия по самостоятельному изготовлению явно в пользу пьезо-датчика, то ответ, при прочих равных, думаю, очевиден.. Хотя и абс не критичен, при таких затратах..

Тем не менее у ЭМОС по скорости, ускорению и положению есть важные различия и вполне возможно, что не все так уж безусловно в пользу датчика ускорения.. Но лучше вам самому про это почитать/подумать..

[gross]

ОЯ с заполнением козьими шерстью

Это т.н. кардиоид, если пользоваться модной терминологией. Хотя саму эту идею выдвигали очень давно. Типа, поглощающий материал должен "рассеять" или "поглотить" заднее излучение. На деле поглощения не происходит, и АКЗ все равно присутствует. На счет "свободнее" звучать (по субъективным ощущениям) - зависит от степени заполнения демпфирующим материалом и его близости к диффузору. Если много и близко к диффузору, то очень "несвободно", по крайней мере у меня так получалось в свое время (очень давно).
Я бы все-таки проводил эти эксперименты отдельно - ЭМОС с фотодатчиком и оформление, а-ля кардиоид. Для чистоты эксперимента, исключительно. И они, вообще говоря, мало связаны по конечным целям.

[bondar100]

mixxxxxer, как ни странно, Ваш язык мне очень понятен. Может, секрет в том, что я тоже из МИФИ? Выпуск 95 года - Вы постарше будете. Спасибо, что уделили столько внимания на разъяснения.
Я все-таки сделаю макет, хотя бы чтобы не бросать это на уровне разговора. Попробую хотя бы получить синусоиду с датчика. Увы, модными программами не владею, поэтому определить КНИ не смогу.

Средненькие дины, дающие на НЧ, например, ~10% нелинейных искажений на требуемом уровне звукового давления. Возьмем датчик Э_ОС, дающий нам там же, например, ~1% искажений. В "сумме" КНИ = 1.1*1.01=1.111

Почему Вы перемножаете? Ведь наличие датчика должно снижать КНИ от дина? Т.е. такое умножение должно быть, если бы устройства )датчик и Дин) не влияли бы друг на друга через ООС. Или я вообще запутался?
Я то думал, чем точнее датчик контролирует диффузор, тем меньше мы можем сделать КНИ на выходе всей системы Дин+датчик+ОС?

И они, вообще говоря, мало связаны по конечным целям.

Мне казалось, что ЗЯ нагружает мотор Дина на низах, из-за затрат на сжатие/разрежения воздуха внутри ЗЯ. Я понимаю, что я совсем мало обучен в этой теме.
Странно. что ветку не перенесли в "для начинающих".

[mixxxxxer]

Почему Вы перемножаете? Ведь наличие датчика должно снижать КНИ от дина? Или я вообще запутался?

Просто я оценивал нелинейность системы дин+датчик до замыкания ОС..

Я то думал, чем точнее датчик контролирует диффузор, тем меньше мы можем сделать КНИ на выходе всей системы Дин+датчик+ОС?

Так и есть.. Но определять результат все же будет глубина ОС..

Offтопик:

Может, секрет в том, что я тоже из МИФИ?

[gross]

Мне казалось, что ЗЯ нагружает мотор Дина на низах, из-за затрат на сжатие/разрежения воздуха внутри ЗЯ.

Да, такое есть, но это только один момент. Что есть эти затраты в общей корзине проблем - вот вопрос. Мне кажется, лучше брать ситуацию в целом, и идти от конечной цели - что мы хотим получить в итоге. А отсюда уже подходить к локальным проблемам и уже решать, чем можно пожертвовать, а что очень важно.

[Viktor S]

Последняя идея - датчик прямо на диффузоре.

Вырисовывается очень интересная конструкция датчика:
На диффузор крепим только шторку с клиновыми просветами, а по обе стороны от неё крепим на раме динамика фото и светодиод. Такой датчик не будет иметь собственных резонансов
Завтра нарисую эскизик.

[bondar100]

а диффузор крепим только шторку с клиновыми просветами, а по обе стороны от неё крепим на раме динамика фото и светодиод.

Да, я уже думал об этом.

1. Здесь надо учитывать, что светодиод излучает в телесный угол.
В случае, если плоскость шторки будет не строго параллельно оси движения диффузора, то мы получим, что поток на окне фотодиода будет определяться не только смещением вдоль оси смещения диффузора, но и плавающим расстоянием до светодиода.
Не полная параллельность движения будет давать систематическую ошибку сигнала.
2. Кроме в этом случае в задачу будет входить также и равномерность излучения светодиода по телесному углу. Если равномерность не будет обеспечена, будет возникать систематическая ошибка показаний датчика. Например, для линзовых с.д. по центру излучение может быть разреженным.
Как я понимаю, равномерность излучения св. д. по телесному углу производители не обсуждают.

Возможно значения этих ошибок будут лежать гораздо ниже требуемых величин точности показаний датчика. А возможно и нет.

[flipper]

Например, вид печатных плат, которые предложил мне в этой ветке ув. NotaBene, пост #17, на меня наводит только ужас. Не представляю, как я такое могу сделать... из праха земного...

Ну вы даете, физик ядерщик! Уж платы то осилите, их тут школьники лепят с помощью утюга и лазерного принтера
Уж что что

[Viktor S]

Здесь надо учитывать...

Конечно нужно пробовать, только тогда станет ясно что к чему. Можно попробовать получше сфокусировать пучок. Можно применить прецизионный лазерный ИК-диод SV5637-001, он с линзой, к нему есть согласованные по длине волны и углу приёмники - фотодиод и фототранзистор.

[bondar100]

Сегодня делал первые испытания. Я остался доволен.
И первое осложнение - разрешение принтера.
Несмотря на мои амбициозные заявления принтер наклонную линию клина рисует мелкими ступеньками.
Если кто-то будет пробовать делать клиновую решетку сразу предупреждаю - клинья надо делать не из равнобедренных треугольников, а из прямоугольных:



Это снижает влияние ступенек от печати наклонной линии треугольника - так они не с двух сторон, а с одной, и поэтому в 2 раза чаще при сохранении градиента светопропускания.
Чтобы снизить влияние принтера надо чертить крупные клинья, но так, чтобы луч интегрировал несколько клиньев.
Пятно на решетке надо делать крупным, в диаметре покрывающим 3-4 клина.

Viktor S, Вы похоже правы. Сегодня, когда я подержал все в руках, и получил синусоиду на осциллографе от датчика, у меня родилось ощущение, что Вы предложили наиболее жизнеспособный вариант - оптическая пара, и дрожащий клиновый листочек между ними.

Я печатал на офисной белой бумаге, при диаметре пятна 5 мм ИМХО неоднородности целлюлозы интегрируются. Ну, можно и на лавсане распечатать.

Offтопик:

flipper, в свое время я покрывал дорожки лаком для ногтей и травил в сульфате железа. Вот я и пришел в ужас, представляя как эти дорожки рисую розовым лаком.

[Nota Bene]

Конечно нужно пробовать, только тогда станет ясно что к чему.

Подброшу идейку насчет дифференциального оптодатчика: один светодиод (лазер), два фотоприемника, косой оптический клин (возможно по density) - один засвечивается, другой затеняется, и наоборот. Тут уж и до емкостного датчика недалеко

[bondar100]

косой оптический клин

В смысле призма?
Или это?

[Nota Bene]

Или это?

Да. Правда контрастность нужную вряд ли можно будет получить.

[bondar100]

Да. Правда контрастность нужную вряд ли можно будет получить.

В такой штуке трудно проверить линейность полученного градиента, в отличие как раз от клиньев, где линейность видна глазом (глазами).

[anatol0]

Тут уж и до емкостного датчика недалеко

Я, некоторое время назад, всерьёз рассматривал изготовление ёмкостного датчика по схеме, как в ЭПУ Щербака, статья в "Радио" была.

косой оптический клин (возможно по density) - один засвечивается, другой затеняется, и наоборот

Лучше 2 клина навстречу друг другу и 2 приёмника. Кроме того, можно один приёмник с синхронным детектированием, так как частоты низкие.

[Viktor S]

Тут уж и до емкостного датчика недалеко

NB, ты так построил фразу, что как бы емкостной датчик это сильно хорошо/лучше? Объясни пожалуйста, что имел в виду.
Емкостной, скорее всего, будет собирать наводки, даже при дифференциальной схеме, что-то да пролезет из-за неидеальности конструкции. Антена.

[Nota Bene]

Объясни пожалуйста, что имел в виду.

Как-то на форуме это обсуждалось - Емкостной датчик положения ЭМОС
И не обязательно все это в керн МС засовывать.

[Viktor S]

не обязательно все это в керн МС засовывать

Конечно.

[Carbon]

А что если прожечь "клинья" на самой пластинке от DVD и снимать сигнал на отражение?

[bondar100]

А что если прожечь "клинья" на самой пластинке от DVD и снимать сигнал на отражение?

Да, так тоже можно. Но мне кажется, прожигать сложнее, чем просто наклеить маску.
И еще, все-таки от такого зеркала будет требоваться точное крепление к диффузору, чтобы плоскость зеркала была параллельна оси движения диффузора. Иначе отраженный луч будет прыгать по фотодиоду в такт музыке.
ИМХО пока самый технологичный датчик (легко изготавливаемый) предложил Viktor S.




Несмотря на теоретические недостатки, его практическая точность может оказаться выше, чем необходима на НЧ.
Вот на следующей неделе закуплю фото диодов (у меня их нет) и продолжу.