Э_ОС - набираемся опыта, вопросы и ответы по существу дела.

[Nota Bene]

В связи с закрытием долгоживущей темы "ЭМОС/ЭБОС. Вторая серия" прошу обсуждение вопросов реализации Э_ОС производить тут.
В личке у меня нет времени отвечать на частные вопросы. А тут, надеюсь, всем "миром" как-нибудь разберемся. Желательно, чтобы вопросы были конкретными Тогда и ответы будут более конструктивными.

Наиль

[subsonic]

Идея оптической ОС накрыла и не отпускает меня.

Оптопара TCRT5000 (цена - 1доллар за 10шт) манит, но:
- выходной сигнал лишь в идеале пропорционален 1/(R*R)
- из-за постоянного смещения Uвых (в точке равновесия диффузора) линеаризация хар-ки затруднена
- выходной сигнал НЕ строго подчиняется закону 1/(R*R), что усложняет линеаризацию
- необходим идеальный матовый экран для отражения (присутствие "зеркальной" составляющей при отражении добавляет сложностей при линеаризации)

Характеристика Uвых в зависимости от положения диффузора
http://images.vfl.ru/ii/1547730877/1...24991577_m.jpg
Расстояние СД-ФД Хо=30мм, dX=+-16мм.

Но самая большая неприятность - несимметрия выходного сигнала.

Проверка математики в симуляторе
http://images.vfl.ru/ii/1547731473/9...24991776_m.jpg
Реализовано преобразование U - 1/(U*U), затем обратное преобразование.
Операции умножение и квадратный корень условно легко реализуются на аналоговых перемножителях (например AD623 или К525ПС1).

С делением всё сложнее (ссылка)
http://images.vfl.ru/ii/1547732331/f...24991981_m.jpg
Потребуется ведро логарифмических усилителей, ОУ и т.д.

Понятно, что полноценная реализация преобразования 1/(U*U) трудновыполнима.
Даже на этапе симуляции AD623 начал глючить. ФЗ, какие сюрпризы всплывут при работе с живыми микросхемами.
Словом, тупик.

Экран между элементами оптопары можно сделать в виде призмы переменного сечения и соответственно переменной светопроницаемостью (например от полуматового до молочно белого).

[Maxim_Sed]

subsonic,
призмы, линзы, элементы переменной оптической плотности - всё это сложно для расчётов
и ещё сложней для реализации
это не наш метод (с)

Взвесив все за и против идеи, изложенной выше, пришлось от неё отказаться.
Поэтому была просчитана 2-я концепция.
Главное условие - симметричный выходной сигнал в зависимости от смещения диффузора. А с нелинейностью как-нибудь разберусь.

Эскиз для динамика 10" (всё в примерном масштабе)


Прямоугольник синего цвета - СД, прямоугольники жёлтого цвета - пара ФД.
Смещение СД - параллельно оси расположения пары ФД, смещение симметричное плюс-минус 16мм от положения равновесия (т.е. обесточенной катушки динамика).

Упрощённая схема получения выходного сигнала с двух ФД

U1, U2 - преобразователи I-U, U3 - сумматор

Важное условие: СД должен быть без всякой оптики. Тогда диаграмма направленности СД соответствует рисунку

Такое распределение светового потока подчиняется закону cos(a) (см. уравнение окружности в полярных координатах).

Т.о. несложно рассчитать выходной сигнал системы для трёх точек смещения диффузора (0мм, 8мм и 16мм соответственно)

Скрытый текст

расчёт для 1-го эскиза

tg(a) = 16/60
L1=L2= sqrt( 16^2 + 60^2 ) = 62.097
cos(a) = 60/62.097 = 0.9662

I1 и I2 - ток кз фотодиодов ФД1 и ФД2 соответственно

I1=I2 = K/(L1^2) * cos(a)
K - константа (для удобства расчётов принимается К=60^2=3600)

тогда
I1=I2= 60^2/(L1^2) cos(a)
с учётом того, что 60/L1 - это cos(a), получается I1=I2= (cos(a))^3

понятно, что для 1-го случая, когда СД расположен симметрично относительно фотодиодов, разность токов (I1-I2)=0

аналогично рассчитываются значения для 2-го и 3-го эскизов

[свернуть]

Что получилось:
dX=0 Y=0
dX=8mm Y=0,1735
dX=16mm Y=0,31305
отклонение от линейности в точке dX=8mm составляет +0,0542 (т.е. 5,42%)

Зависимость Y(dX) графически выглядит так

Рассчитал еще пару точек:
dX=4mm Y=0,0891
dX=12mm Y=0,2492

Отклонение от линейной хар-ки (нормированное)


пост будет дополняться и\или исправляться...

[mr-marlen]

Maxim_Sed, с датчиком в виде пьезика или "заткнутого микрофона" будет намного проще.
Собственно с микрофоном перед динамиком скорее всего выйдет только для случая ограниченного применения ЭАОС до частоты 100...250Гц.
Почему я так думаю на примере 10":
1) На АЧХ в ближнем поле есть резонанс ящика 330Гц, в дальнем поле он около 0,5дБ.
2) На АЧХ в ближнем поле есть сильный провал между 1_2кГц, в реальности его нет - это сумма давлений от равноудаленных частей диффузора, которая складывается в противофазе.
3) Выше 1,5кГц АЧХ в дальнем поле отличается от АЧХ в ближнем.

[Maxim_Sed]

с датчиком в виде пьезика или "заткнутого микрофона" будет намного проще

это всё разновидности акселерометра
не айс

"заткнутый микрофон" - в сад

[mr-marlen]

Maxim_Sed, ловля перемещения диффузора где-то с торца даст более адекватный результат?
Если уж и делать оптическую схему, то контролировать смещение катушки у места примыкания колпачка к диффузору или вообще снимать колпак и городить оптику внутри катушки у керна.
Или ты считаешь, что середина диффузора колеблется также как и катушка? До определенной частоты это так, ну а после .

[Maxim_Sed]

ловля перемещения диффузора где-то с торца даст более адекватный результат?

предполагается, что диффузор и катушка перемещаются как единое целое

не понял фразу "где-то с торца"
рисунок можно увидеть?

[mr-marlen]

предполагается, что диффузор и катушка перемещаются как единое целое

Предполагай, но не выше 400Гц.

не понял фразу "где-то с торца"
рисунок можно увидеть?

Да твой же рисунок из 962 поста. Уже если пулять, то в точку примыкания ЦШ к катушке, но там ЦЩ будет мешать. Чем не подходит мышиный сенсор с размещением на керне (внутри катушки динамика) и снятием перемещения катушки у зазора? Мне кажется это будет более оптимальной схемой оптической ОС.

[Maxim_Sed]

Предполагай, но не выше 400Гц.

мне этого достаточно

Мне кажется это будет более оптимальной схемой оптической ОС.

нарисуй
со слов не представляю

[Andrey Orloff]

или "заткнутого микрофона" будет намного проще.

mr-marlen, ну не работает заткнутый микрофон, я вот тут приклеил на 15ГД-11а МЕМС-микрофон ISC-40300, нормально так всё работает, (только сей МЕМС инвертирующий и полярность подключения динамика надо менять). Потом липучкой ему дырочку заткнул, весь сигнал и сдулся... Смотри в этом сообщении первый график, там внизу синий - именно сигнал с заткнутого микрофона, он был тогда приклеен мордой вниз, в месте соединения пыльника с дифузором. Так вот этот сигнал на 30дБ меньше, чем аналогичный сигнал с микрофона, оно нам надо, шумы и помехи насасывать???? Не, я понимаю, если делать прошный саб киловатт этак на 5..10, может оно и стельнёт, но в домашке, имхо, такая кастрация по чувствительности уж слишком.

И ещё: съем звукового давления микрофоном в ближнем поле считаю самым правильным, там в петле ООС сидит практически всё, что вырабатывает по давлению динамик, сидят все нелинейности и неравномерности. Если "читать" только перемещение дифузора путём ЭМОС или ОЭОС (оптико-электрическая ОС), то потеряем часть параметров и характеристик динамика (точнее, не "увидим").

[mr-marlen]

Так вот этот сигнал на 30дБ меньше, чем аналогичный сигнал с микрофона, оно нам надо, шумы и помехи насасывать????

Я пока не делал оценку по шумам. Если будет более 70дБ при понижении уровня на 30дБ, то какая мне нафиг разница какой уровень?
Меня больше волнуют КНИ, а не чувствительность.
Если микрофон не даёт адекватного уровня шума - останется пьезик. Но ЭАОС тоже оценю в симуляторе, до 150Гц пойдет.

о чувствительности уж слишком.

Почему у Вас на графиках сигнал зеленого цвета (акустический) - ровная линия, а красный и синий с кучей изломов?

[Andrey Orloff]

Почему у Вас на графиках сигнал зеленого цвета (акустический) - ровная линия, а красный и синий с кучей изломов?

Не знаю, если честно, смутно уже помню про те измерения.. Но что помню точно, что были три разных микрофона, но одного типа (панасоник WM-034CY). Синий и розовый - сняты от одного и того же предусилителя (выполненного на транзисторах U1-U5, как тут #844).
Зеленый - сигнал снят в 3...4 см от дифузора (в другой точке пространства) отдельным измерительным микрофоном (тоже WM-034CY, но оформлен в корпусе) и через другой предусилитель (который уже на ОУ с интегратором). АЧХ у них уже заметно отличается (особенно там, где "ломается" дифузор 25ГД-26Б).
Все три микрофона с перерезанными дорожками, 3-х проводная схема подключения..
Есть свои плюсы и минусы, когда микрофон закреплен перед дифузором на некотором расстоянии. По памяти: так например, итоговый Кг по давлению получается меньше, чем если крепить микрофон системы ЭАОС на дифузор. Но и максимальная полоса действия ЭАОС получается больше, если использован вариант крепления микрофона к дифузору..

[mr-marlen]

Если строить ЭАОС как полноценное НЧ звено, то чуть выше привел как минимум 1 проблему - провал АЧХ из-за противофазной суммы удаленных от точки съема частей диффузора. ЭАОС заровняет его, а в дальнем поле получим пик на этой частоте.
Резонанс (стоячая волна) в яшике ЭАОС скорее всего не помешает, длина волны еще низкая.
Поэтому датчик на торце катушки мне симпатизирует больше. Но проверю скорее всего не скоро, т.к. снова подвалило работы.

[Maxim_Sed]

Ещё одна шизофреническая идея реализации оптической ОС.
Эскиз

Перемещение диффузора вызывает перемещение точки от лазерного луча на линейке фотоприёмника, выходной сигнал от которого - линейный.

В данном случае используется лазерный светодиод, плоское зеркало, приклеенное к диффузору, и позиционно-чувствительный детектор Hamamatsu S3932

Внешне S3932 выглядит примерно вот так


Собственно, всё в этой идее неплохо, кроме цены сенсора S3932: более 100 баксов (https://www.rlocman.ru/comp/shop.html?q=S3932)

[overfloweth]

Я не уверен, что диффузор в зазоре совершает только продольные колебания. Мне кажется его может колбасить и поперёк и крутильно.

[nikolayms]

не уверен, что диффузор в зазоре совершает только продольные колебания

Перемещение диффузора вызывает перемещение точки от лазерного луча на линейке фотоприёмника, выходной сигнал от которого - линейный.

Будет паразитный сигнал попоречной волны от катушки к подвесу. Надо такой датчик прямо на катушку ставить.

[mr-marlen]

Кажется ошибкой грузить АЧХ+ФЧХ с длинным окном. По идее то, что увидит микрофон - 0.3 ms, поэтому 0.3...0.4мс и нужно грузить в характеристику ГД, охватываемую Э_ОС.
Дальше только ос известно что будет, резонанс ящика и противофазная сумма - после нескольких мс, а значит все они вне петли и по идее будут расценены как ошибка.

[Andrey Orloff]

mr-marlen, я тут на 15ГД-11а поэкспериментировал с расположением микрофон-МЕМС на дифузоре и перед, мерил гармоники. Сравнил с вариантом вообще без ЭАОС с запиткой динамика от ИНУН Ку=+21 (LM3886FT).

Краткое резюме:
ЭАОС нормально работает до 200Гц, выше вариант без ЭАОС по гармоникам вдвое лучше!

С ЭАОС:
вариант с микрофоном на дифузоре лучше, чем вариант с креплением микрофона перед дифузором. Особенно заметно вверху диапазона работы ЭАОС (700...1000Гц).
Но это все для недо-динамика 15Гд-11а.

В планах промерить с МЕМС-микрофоном на дифузоре и перед ним такие динамики, как Eminence Alpha-15A и сканы-спики 18W8542.

[Игорь Гапонов]

Получается, что до 200Гц без разницы летает мик или нет?

[Andrey Orloff]

Пока впечатление, что с "летающим" чуток получше. А может это уже погрешность измерений... надо на НЧ-динамиках это проверять.
Первоначально было наоборот, показалось, что если микрофон перед диффузором, то в плане Кг получше..

[Maxim_Sed]

В планах промерить с МЕМС-микрофоном на дифузоре

таким?