Датчик ЭМОС........

[SashaNetrusov]

Обычно применяется пьезодатчик....
В случае ЗЯ пришла в голову такая мысль- использовать в качестве датчика закрытые наушники , располагаемые внутри ящика. Есть наушники с частотами воспроизведения чуть ли не от 10 Гц.
Динамик при своём движении создаёт внутри ЗЯ перепады давления. Оно (давление) вызывает соответствующее смещение диафрагмы наушников.На катушке наушников возникает напряжение........
Что скажите?

[L0ki]

идейка то была у меня простенькая,
примерно вот такая:
(561ЛН2,TL082,561КТ3)

[Nota Bene]

идейка то была у меня простенькая,

Гладко было на бумаге...
Тут я уже давал ссылку на одну из эхоконференций с обсуждением ЭМОС.

Решение оказалось простым - прямоугольный кусок стеклотекстолита, вклееный поперек (по диаметру каркаса) имеет нужную жесткость. Вторая пластина крепится к торцу керна магнитной системы и они составляют с первой элементарный емкостной датчик, в котором изменение емкости происходит при плоскопараллельном движении пластин. Ход - любой. Хоть три сантиметра... Hа фольге вырезается нужный профиль пластин - и вперед
Удачно, если по центру керна имеется канал для отвода воздуха из
подкупольного пространства. Тогда им удобно воспользоваться для
протаскивания коммуникаций к схемке, измеряющей емкость. Если нет - придется неподвижную пластину делать пассивной, а электронику цеплять на диффузор. В тот момент я уже делал емкостные головки звукоснимателя для грамзаписи
Поэтому слепить миниатюрный генератор для измерения емкости было не сложно. Грамм на 5 все это тянуло по весу...
Подвод и съем сигналов - при помощи гибких проводов, по аналогии с теми, которыми подводится сигнал к катушке...
Разумеется, конструкцию датчика имеет смысл улучшить - я перешел на дифференциальную схему - но это уж соображай по месту...

Это не считая того, что все-таки динамик придется курочить...

[L0ki]

Хм. зачем еще и электронику делать подвижной?
Две неподвижных параллельных пластинки между ними "гуляет" подвижная V-образная, и все. Т.е. почти как в обычном КПЕ.
Емкость изменяется пропорционально ходу, детектор синхронный, все линейно.
Все "куроченье" сводится к приклейке V-образного флажка из фольги или фольгированного стеклотекстолита.

P.S.
Для пущей линейности R9 C3, можно заменить интегратором.

Если же захочется обязательно диференциальный датчик, то imho тоже ничего сложного: подвижный элемент имеет форму ромба на стеклотекстолите, с одной стороны две площадки на стеклотекстолите на к-рые подводим прямоуголку в противофазе, а с другой стороны большая приемная площадка подключенная ко входу ОУ.

[L0ki]

Гладко было на бумаге...

угумс, не спорю

> .... дифференциальную схему .....

Вот тут мои идейки насчет именно дифференциального датчика:

[Nota Bene]

Вот тут мои идейки насчет именно дифференциального датчика

Теперь все это осталось затолкать в подколпачное пространство и обеспечить стабильность зазоров между пластинами....
Я не критикую, я просто размышляю
А вообще, правильность идей хорошо бы подкреплять натурным экспериментом...

[L0ki]

Теперь все это осталось затолкать в подколпачное пространство и обеспечить стабильность зазоров между пластинами....

А надо ли именно в подколпачное пространство?
Может колпачок нафиг и попрек катушки подвижную пластину вклеить, а неподвижные + схема (или её часть) на кронштейне перед дифрузором. При желании это можно потом достаточно красиво оформить
Что касается стабильности зазоров imho роли играть не должно, т.к. емкости включены последовательно и от гуляния подвижной пластины поперек зазора результатирующая емкость меняется не должна.

Я не критикую, я просто размышляю

Да критикуйте пожалуйста! Свежий взгляд со стороны он тем и хорош, что видит «грабли».

А вообще, правильность идей хорошо бы подкреплять натурным экспериментом...

Согласен, но прежде чем браться, неплохо бы посоветоваться с теми, кто уже делал ЭМОС, что я собственно и делаю здесь

[Bykov]

Вот тут мои идейки насчет именно дифференциального датчика:

При рассмотрении принципиальной схемы датчика у меня возник ряд вопросов.
1. Почему подвижная пластина имеет ромбовидную форму? Чем плоха, например, прямоугольная пластина?
2. Почему при движении подвижной пластины меняется емкость конденсаторов? Из курса физики известно, что если между обкладками конденсатора поместить тонкую проводящую поверхность, то емкость конденсатора не изменится. Обычно, для изменения емкости, между обкладками помещают диэлектрик с диэлектрической проницаемостью больше 1.
3. Зачем разделены выводы 3 и 4 датчика? Судя по приведенной схеме после усиления они все равно суммируются.
Хотелось бы увидеть более подробное описание принципа работы датчика. Мне кажется, что подвижный электрод надо к чемуто подключить или просто заземлить.

[L0ki]

1. Почему подвижная пластина имеет ромбовидную форму? Чем плоха, например, прямоугольная пластина?

Была мысль, что при такой форме должна сильнее изменятся емкость,
скажем на миллиметр смещения, площадь взаимодействующих поверхностей будет больше меняется чем при прямоугольной.

2. Почему при движении подвижной пластины меняется емкость конденсаторов? Из курса физики известно, что если между обкладками конденсатора поместить тонкую проводящую поверхность, то емкость конденсатора не изменится. Обычно, для изменения емкости, между обкладками помещают диэлектрик с диэлектрической проницаемостью больше 1.

Вот! вот они, и первые «грабли» («гладко было на бумаге»).
Вы правы, ступил я
Нарисовал новый вариант емкостного датчика.
Подвижная ромбовидная пластина двойная, вырезана на двухстороннем фольгированом стеклотекстолите.
Всех прошу критиковать, предлагать свои варианты

3. Зачем разделены выводы 3 и 4 датчика? Судя по приведенной схеме после усиления они все равно суммируются.
Хотелось бы увидеть более подробное описание принципа работы датчика.

По принципиальной схеме.
На элементах D1.1-D1.3 сделан генератор меандра. Частота – я думаю что килогерц 30-50 вполне подойдет.
На выводы 1 и 2 датчика меандр подается в [B]противофазе[B].
ОР1 и ОР2 – повторители с высоким входным сопротивлением.
Так как два сигнала на выводах 3 и 4 датчика в противофазе то в «нулевом» положении датчика (т.е. в покое) их сумма при равной амплитуде равна нулю.
Конденсаторами малой емкости С3 и С4 мы и выставляем именно «нуль» схемы.
Выводы 3 и 4 датчика разделены для того чтобы грубо выставив механический нуль датчика при его монтаже, потом можно было бы с помощью С3,С4 его выставить чисто электрическим способом.
При отклонении подвижного элемента от «механического нуля», на инвертирующем ОР3 входе появляется переменное напряжение пропорциональное изменению емкости. Его фаза 0 или 180градусов зависит от направления перемещения.
Далее сигнал усиливается ОР3.
ОР4 инвертирует фазу на 180 градусов.
На ключах (561КТ3) сделан синхронный амплитудный детектор. На ключи синхронно с входным сигналом подается коммутирующий сигнал. В результате такой детектор детектирует только полезный сигнал, любые наводки/помехи складываются на его выходе в противофазе и гасятся.
Полярность выходного напряжения зависит от направления отклонения датчика от механического «нуля».
Далее, из импульсов на выходе синхронного детектора, интегратором ОР5, получаем напряжение прямо пропорциональное величине перемещения подвижного элемента датчика.

Мне кажется, что подвижный электрод надо к чемуто подключить или просто заземлить.

Подключать к чему либо, ну очень не хочется т.к. это все лишние «болтающиеся» провода, а если без них можно обойтись, то нужно обойтись.

P.S.
2 Nota Bene
Ваши конструкции пъезодатчиков, как тот, что монтируется под колпачком, так и барометрический мне очень понравились!
Если с емкостным ничего не получится, то наверно буду делать как у вас.

[Nota Bene]

Несколько полезных советов будущим строителям ЭМОС на базе бародатчика
Поскольку предусилитель желательно поместить в герметичный экран вместе с пьезодатчиком, последующая переделка или модификация его будет весьма затруднительна. Поэтому, для того, чтобы сократить потери времени в будущем, предлагаю несколько вариантов предусилителей для "внутреннего" (ЭБОС) и "внешнего" (ЭАОС) применения.
Сначала для ЭБОС. Так как физически датчик реагирует на давление внутри АО, которое пропорционально смещению диффузора, для получения сигнала, пропорционального скорости перемещения диффузора, необходимо его продифференцировать. Для этого вполне подходит "Вариант универсального предусилителя ЭБОС".

Постоянная времени С11*R11 должна соответствовать частоте конца поршневого диапазона ДГ. Поскольку при реализации ЭБОС по скорости можно достичь весьма низких значений нижней граничной частоты АС, желательно (чтобы не перегружать динамик паразитными ИНЧ сигналами) сформировать заранее ее АЧХ на НЧ. Для этого вводим цепочку R3C3 которая производит дополнительный подъем АЧХ датчика на ИНЧ. При этом результирующая АЧХ системы по SPL получит соответствующий спад с аппроксимацией 1-го порядка (Q=0,5). Номиналы цепочки R3C3 выбраны таким образом, чтобы на частоте 18Гц получить спад 3Дб. Кроме прочего, эта цепь улучшает устойчивость всей системы на ИНЧ. Не принесет вреда (лишнего дополнительного фазового сдвига) введение С2 небольшого номинала. Это способствует снижению возможного ВЧ шума с датчика. Но увлекаться этим не стоит - можно получить такой фазовый сдвиг, что пострадает устойчивость системы на ВЧ. Получили "Адаптированный вариант предусилителя ЭБОС".
Теперь по ЭАОС. Установленный перед диффузором бародатчик начинает работать как простой микрофон. Но чувствительность его для этого применения оказывается маловата по сравнению с условиями работы внутри закрытого ящика. Поэтому желательно просто ввести внутрь экрана высокоомный масштабирующий усилитель - "Вариант универсального предусилителя".

Аналогично, с целью формирования АЧХ системы на НЧ может быть целесообразно ввести в него корректирующую цепь R4C3. Для уменьшения ВЧ шумов - С2. Это - "Вариант предусилителя для ЭАОС".
Ну, и конечно по цепям питания ОУ необходимо ппредусмотреть фильтрующие конденсаторы.
Главный принцип - не стараться запихнуть внутрь экрана максимум частотнозадающих цепей, влияние которых на устойчивость системы с ЭМОС вам малознакомо. Возможно с их отрицательным влиянием потом самим же придется бороться Удачи.

[Bykov]

площадь взаимодействующих поверхностей будет больше меняется чем при прямоугольной.

Да, но таким образом Вы вносите "линейную" нелинейность. Выходное напряжение будет пропорционально квадрату перемещения. При больших амплитудах, после прохождения максимального сечения ромба, будет падение чувствительности датчика.

Полярность выходного напряжения зависит от направления отклонения датчика от механического «нуля».

Получается, что после синхронного детектора напряжение уже пропорционально смешению подвижной пластины. Тогда на выходе интегратора OP5 напряжение бедет пропорционально пройденному пути. Так как на практике "абсолютного нуля" не существует, то без схемы "компенсации дрейфа нуля", на выходе интегратора будет +/-U питания.

[Александр К.]

Несколько полезных советов...
по ЭАОС

Очень хочется уменьшить входное сопротивление (10 meg ).

[L0ki]

Да, но таким образом Вы вносите "линейную" нелинейность. Выходное напряжение будет пропорционально квадрату перемещения. При больших амплитудах, после прохождения максимального сечения ромба, будет падение чувствительности датчика.

ОК, давайте сделаем подвижный элемент в виде прямоугольной пластины.
А вообще хотелось бы увидеть ваш вариант конструкции датчика.

Получается, что после синхронного детектора напряжение уже пропорционально смешению подвижной пластины. Тогда на выходе интегратора OP5 напряжение бедет пропорционально пройденному пути. Так как на практике "абсолютного нуля" не существует, то без схемы "компенсации дрейфа нуля", на выходе интегратора будет +/-U питания.

Вы правы, интегратор тут явно лишний. Со сглаживанием ВЧ пульсаций прекрасно справится банальная RC цепочка, как в самом первом варианте схемы (пост #521).

А теперь выскажу мнение по поводу именно дифференциальных наворотов в датчике - они imho совершенно ни к чему.
Для целей ЭМОС нас интересует скорость (ускорение) но отнюдь не прецизионное измерение абсолютного положения катушки.
Схема же выдает сигнал пропорционально величине перемещения, и ее сигнал мы в последствии будем дифференцировать.
Т.е. постоянная составляющая, присутствующая на выходе синхронного детектора отсекается.
Поэтому, как мне кажется, вполне достаточно самого первого варианта схемы (пост #521).

[Bykov]

А вообще хотелось бы увидеть ваш вариант конструкции датчика.

Мне понравилась идея компенсационного датчика давления, которая уже упоминалась здесь где-то на 10-15 странице.
Моя конструкция состоит из небольшого динамика герметично приклееного к небольшому объему (например, толстостенному стеклянному стакану подходящего размера) магнитной системой наружу. В окне корзины динамика монтируется датчик перемещения диффузора. Мне нравится оптический датчик, состоящий из непрозрачной шторки приклеенной к диффузору и оптической системы (например, из старой неработающей мышки). Сигнал с датчика усиливается, интегрируется и подается обратно на динамик в требуемой полярности, чтобы скомпенсировать перемещение диффузора от внешнего воздействия. В рабочем режиме диффузор динамика должен быть неподвижен. Выходом датчика является ток необходимый для компенсации.
IMHO, достоинством такого датчика является высокая линейность. В связи с тем, что диффузор датчика неподвижен, нас не волнует нелинейность жесткости подвеса, нелинейность BL, нелинейность оптической системы и т.п. Изменение сопротивления катушки при прогреве тоже не влияет, т.к. выходной величиной является ток. Единственное, что может повлиять - это изменение параметра BL при прогреве, но я о таком не слышал.

[L0ki]

Возвращаясь к недифференциальному емкостному датчику, imho можно попробовать такой простейший вариант:
С внутренней стороны диффузора приклеиваем кусочек алюминиевой фольги или металлизированной пленки, а напротив него, в отверстии корзины, находится пластинка стеклотекстолита с двумя площадками.
Чем он мне нравится - «курочение» динамика минимально.

2 Bykov
Ваш вариант тоже достаточно интересен,
Только вот imho напрашивается некоторая его модификация:
шторку вклеиваем поперек по диаметру в звуковую катушку датчика (вместо колпачка, если он есть),
оптическую систему монтируем внутри стакана напротив динамика
– там она будет недосягаема ни для пыли, ни для посторонних засветок.
Если использовать сдвоенный мышиный фотоприемник, а свет от светодиода пропускать например через отверстие в шторке, то получаем дифференциальный датчик.
Как вариант оптической системы можно сделать и вот так: спроецировать линзой (или использовать имеющуюся на светодиоде) световой поток так, чтобы шторка "в покое" перекрывала половину светового потока.
И самый простейший вариант оптической системы:
Поскольку у нас диффузор датчика (в принудительном порядке ) неподвижен, то мы можем просто смонтировать на нем светодиод (сделав к нему гибкую подводку), так чтобы его световой поток был перпендикулярен катушке датчика.

[dvm]

Спасибо за

Несколько полезных советов будущим строителям ЭМОС на базе бародатчика

Попробую и ЭБОС и ЭАОС. Только в ЭАОС подъем на ИНЧ делать не буду, чтобы не заставлять диффузор "хлопать" от воздействий на установленный снаружи датчик. По-моему лучше порезче ограничить ИНЧ по входному сигналу. Хватит ли постоянной времени (22к * 4,7 мкф )по входу оконечного усилителя мощности?
И все-таки преимущество бародатчика над емкостным (фото и т.п.) датчиком на диффузоре в том, что процесс преобразования движения диффузора в звуковое давление охвачен обратной связью. И динамик совсем не надо трогать.

[Nota Bene]

Только в ЭАОС подъем на ИНЧ делать не буду, чтобы не заставлять диффузор "хлопать" от воздействий на установленный снаружи датчик.

Дело в том, что подъем АЧХ в датчике на ИНЧ, наоборот, приведет к (запрограммированному) завалу АЧХ в системе по SPL , поскольку он находится в ООС. Но, конечно, при желании, все эти цепи коррекции можно будет расположить вне датчика.

Хватит ли постоянной времени (22к * 4,7 мкф )по входу оконечного усилителя мощности?

Да, должно быть достаточно.

[dvm]

Дело в том, что подъем АЧХ в датчике на ИНЧ, наоборот, приведет к (запрограммированному) завалу АЧХ в системе по SPL

То есть система сама любое движение диффузора будет "чувствовать" и гасить? Так я понял?

[Nota Bene]

То есть система сама любое движение диффузора будет "чувствовать" и гасить? Так я понял?

В ЭМОС выходное напряжение датчика сравнивается со входным и за счет обратной связи линеаризуется. Если предусилитель датчика имеет, например, подъем на ИНЧ, это значит, что его выходное напряжение будет достигнуто при меньшей амплитуде воздействия SPL на входе датчика (Ku там больше). Это равносильно спаду АЧХ всей системы, зеркальному АЧХ датчика.

[gross]

Это равносильно спаду АЧХ всей системы, зеркальному АЧХ датчика

Хорошо это вы придумали с коррекций АЧХ датчика. И петлевое усиление больше, то есть искажения меньше, и сразу корректируется АЧХ всей системы ЭМОС по НЧ.

[dvm]

У пьезодисков, которые я нашел ( D=43mm ), емкость равна 76нф и 80нф. Получается, что R1 (R11) для ЭАОС (#529) нужен примерно 1,8 МОм. Это ничего?