Простой догчейзер

[FAKIR]

Зато какой простор для творчества.

Если догчейзер на микросхеме 1211еу1 (c небольшой девиацией) решает все проблемы, то стоит ли усложнять схему?

Есть принцип разумной сложности (достаточности).

В этом случае я привожу пример. Оконное стекло устраивает своей прозрачностью? Можно сделать ещё прозрачнее, но стоить оно будет в 3 раза дороже. Спрашивается, а нужно ли это?

Есть много других тем, куда можно приложить свой творческий потенциал.

Но это моё сугубо личное мнение и я не навязываю его другим.

[muravei_]

нужен свой генератор для каждого излучателя.

И они "расползутся " по фазе , и подавят друг друга .

будет меняться от времени и температуры.

В моем случае , они будут синхронизироваться и постоянно подстраиваться.

[Andrey_B]

FAKIR, усложнение только при написании ПО (которое в общем в радость). Зато в варианте с 1211еу1, при повторении устройства вместо простой прошивки потребуется:
- настройка генератора 1211еу1 под резонансную частоту.
- изготовление и настройка отдельного генератора для девиации.
- изготовление отдельного DC-DC.

Кроме того, решение с МК будет дополнительно иметь:
- аппаратное ограничение длительности импульса ШИМ (при неизменной частоте несущей) по току через ключи.
- автоподстройку частоты под резонанс.
- питание непосредственно от 1 банки Li-Ion аккумулятора (если ключи логик-левел).
- меньшее количество деталей.

Но оба этих решения требуют подбора излучателей, а это мне очень не нравится. Так что, вариант с индивидуальным генератором на каждый излучатель более предпочтителен, пока поломаю голову над ним. Кстати в этом решении вполне возможно обойтись без МК. Если ничего не выйдет, то вернусь к варианту с общим генератором на МК.

Кстати, самое первое, сложное и несколько избыточное решение всё таки тоже имеет право на жизнь, но в стационарной конфигурации, с большим количеством излучателей. Ключи там можно поставить очень мощные, никакие дополнительные элементы настройки к излучателям не нужны. Можно легко модулировать сигнал любым мыслимым способом (шум, ЧМ, АМ, любой формы огибающей). Чем не УЗ-подавитель микрофонов ?

И они "расползутся " по фазе , и подавят друг друга .

Не подавят, как не давят друг друга два рядом расположенных динамика, воспроизводящие разный сигнал. Да, "монохроматизма" не будет, но общий уровень будет выше.

В моем случае , они будут синхронизироваться и постоянно подстраиваться.

Это понятно, но подстройка будет не под резонанс каждого излучателя. а под "среднюю температуру по больнице".
Вообще я не знаю, на сколько падает эффективность излучателя при неточной настройке частоты, может терпимо. Хотя FAKIR утверждает, что надо их подбирать.

[muravei_]

как не давят друг друга два рядом расположенных динамика,

Очень даже давят.

[FAKIR]

Очень даже давят.

Если фазы отличаются, то будут биения от максимуиа сигнала до минимума - фактически 100% модуляция.

Добавлено after 3 minutes 44 seconds:

- настройка генератора 1211еу1 под резонансную частоту.
- изготовление и настройка отдельного генератора для девиации.
- изготовление отдельного DC-DC.

Настройка генератора - крутнуть многооборотный потенциометр на пламя свечи или измеритель УЗ акусб. давления.

Отдельный нч генератор на логике (какая настройка) - детская схема, а DC-DC китайских сколь угодно в продаже и они нужны в любых вариантах изготовления догчейзеров.

Добавлено after 2 minutes:

питание непосредственно от 1 банки Li-Ion аккумулятора (если ключи логик-левел).
- меньшее количество деталей.

У всех вариантах от одной банки...

Меньшее количество деталей - сомневаюсь.

А ещё прошивка ... Не все р-любители это могут сделать.

Добавлено after 4 minutes 50 seconds:

Хотя FAKIR утверждает, что надо их подбирать.

Параметры излучателей отличаются как по частоте, так и по добротности.

Если не подбирать, то одни будут загружены на 100%, а другие всего на 50%. Как повезёт.

[Andrey_B]

muravei_, тогда другой пример, клаксоны в автомобилях. Как правило всегда двухтональные. Чтоб лучше слышно было. В случае излучателей, тоже будут разные частоты, конечно не так далеко друг от друга, как в клаксоне.

FAKIR писал(а):

Отдельный нч генератор на логике (какая настройка)

Отдельная микросхема с обвязкой. Настройка глубины девиации, ведь диапазон будет не 10...30 кГц ? В идеале от самой нижней частоты резонанса, в четвёрке излучателей, до самой верхней.

FAKIR писал(а):

они нужны в любых вариантах изготовления догчейзеров.

В варианте с МК не нужен. Ключи и так откроются, МК работает от 2В.

FAKIR писал(а):

Меньшее количество деталей - сомневаюсь.

Если вариант с индивидуальными генераторами не получится, тогда и проверим.

[FAKIR]

Отдельная микросхема с обвязкой. Настройка глубины девиации, ведь диапазон будет не 10...30 кГц ? В идеале от самой нижней частоты резонанса, в четвёрке излучателей, до самой верхней.

Даже при грубом подборе излучателей девиация нужна всего на - 4 кгц, больше не нужна. Для этого подаётся 3В пилы или треугольника и никакой подстройки. Генератор нч на тл1 - это клапан R и C и резистор на модуляцию. Можно и NE555.

Преобразователь нужен в любом варианте исполнения, если питать от одной банки.

Добавлено after 4 minutes 38 seconds:

В варианте с МК не нужен. Ключи и так откроются, МК работает от 2В.

Нужна стабильная мощность догчейзера, поэтому и стабильное питание оконечных каскадов. Так что DC-DC обязателен.

Вот пример исполнения нужной девиации. https://radiokot.ru/circuit/digital/security/42/

[Andrey_B]

FAKIR писал(а):

Нужна стабильная мощность догчейзера, поэтому и стабильное питание оконечных каскадов. Так что DC-DC обязателен.

Схема должна обеспечивать расчётную мощность при самом низком допустимом напряжении питания. А при высоком напряжении, мощность ограничится с помощью обратной связи по току:

По входу S в МК есть компаратор, который при превышении расчетного тока (падение на Rcs) на каждом такте, будет укорачивать время нахождения ключей в открытом состоянии. Так что DC-DC не нужен.

[FAKIR]

Схема должна обеспечивать расчётную мощность при самом низком допустимом напряжении питания.

Я правильно понял, что питаться догчейзер будет от одной банки аккумулятора и никаких преобразователей?

Ну вот, и падение напряжения на Rc и без драйверов... Потери на выходных усилителях, а в моей схеме усмотрели конденсаторы, которые прямо сильно снижают КПД и это так критично и главный недостаток...

Кстати, их можно и не ставить, так как сами пьезоизлучатели имеют емкостной характер.

И токоограничивающий резистор тоже можно не ставить, так как преобразователем можно подобрать нужный токовый режим. В мощных устройствах я их не ставлю.

Последний раз редактировалось FAKIR Сб дек 18, 2021 19:43:36, всего редактировалось 2 раз(а).

[Andrey_B]

FAKIR, да, если у меня не получится годного варианта с индивидуальным генератором на каждый излучатель.

[FAKIR]

если у меня не получится годного варианта с индивидуальным генератором на каждый излучатель.

Это неоправданная сложность.

[Andrey_B]

FAKIR писал(а):

Ну вот, и падение напряжения на Rc и без драйверов...

Да, это потери, что поделать. Сопротивление резистора ориентировочно 0.2-1 Ом, порог срабатывания (падение на резисторе) будет в районе 70-150 мВ. На фоне питания всего 3.6В это значительно, но не смертельно, можно скомпенсировать коэффициентом трансформации трансформатора.

Это неоправданная сложность.

Да, пока элегантного решения не находится. Нарушения обратной связи через акустический канал микрофона, либо не даст завестись генерации, либо (при другой конфигурации) просто распахнёт ключ навсегда. А обход этих сложностей - это лишние компоненты.

[Andrey_B]

Что-то в голову ничего оптимальней сравнительно высоковольтного ОУ, для индивидуального генератора на каждый излучатель, не идет. ОУ (30р в чип-дипе), 4 транзистора, микрофон, на каждый излучатель. Общий DC-DC 3.6В->42В, отдельным модулем или самодельный на MC34063. Осталось купить ОУ, смакетировать и подобрать номиналы обвязки, чтоб оно устойчиво стартовало и генерило.


Была ещё идея с четырьмя каналами на двух L6204, но там по простому не получается. Может у кого есть ещё идеи ?

[FAKIR]

Что-то в голову ничего оптимальней сравнительно высоковольтного ОУ, для индивидуального генератора на каждый излучатель,

А если сюда поставить 4 подобранных излучателя по резонансной частоте?

[Andrey_B]

FAKIR, можно конечно. Но задача максимум именно разные излучатели применить. В этом случае схема заведётся на частоте резонанса того излучателя, к которому будет прислонен микрофон. Что с КПД такой схемы тоже ещё не понятно.

Есть ещё идейка вместо ОУ с повторителями, применить высоковольтную микросхему УНЧ в мостовом включении, например TDA1521A (42V):

Только не ясно, сможет ли она завестись на 25 кГц.

[muravei_]

Несколько оффтоп.
Евреи придумали https://chudo.tech/2021/11/29/nevidimye-naushniki/ .

Устройство, во-первых, следит на положением пользователя при помощи камеры и набора других сенсоров, а, во-вторых, как-то по-особому модулирует музыку с помощью ультразвука. В результате слышит её только тот, на кого настроена трансляция — даже если он перемещается.

Видео , там бесполезное , чисто реклама.
Идея - модулировать ультразвук - инфразвуком . Собачки будут испытывать дискомфорт от первого и ужас от второго!
И интересно : как меняется направленность?

[FAKIR]

Идея - модулировать ультразвук - инфразвуком

Пробовал - это НЕ работает.

Делал 2 уз частоты с разностью в несколько Гц...

Догчейзеры часто модулируют низкой звуковой частотой, но эффекта от этого не заметно.

А передавать звук с помощью УЗ направленно - это уже не новость, но реализовать не просто.

Добавлено after 30 minutes 29 seconds:

И интересно : как меняется направленность?

Принцип такой же, как и у антенных фазированных решётках. Синхронный сдвиг по фазе всех излучателей.

[Andrey_B]

В общем поэкспериментировал со схемой на ОУ, и вообще с обратной связью через микрофон. Идея негодная, чёткий сигнала с микрофона, расположенного позади излучателя получить проблематично. Выходной каскад на ОУ имеет очень низкий КПД.

Попутно, в поисках решения попалась на глаза такая схема, умножитель напряжения для питания пьезоизлучателя. Переработал ее под дифференциальный выход с раскачкой от драйверов (всё таки нормальный повышающий преобразователь 3.5В->15В сделать на много проще, чем 3.5В->40В):


Проверил, сигнал вроде выдает какой надо, но какой-то осмысленной мощности с неё получить не удалось. Может кому ещё для чего сгодится.

В конце концов вернулся к МК. Младший из серии STM32, управляет четырьмя каналами. Каждый канал работает на единственный излучатель, поэтому в выходном каскаде удалось отделаться мелкой рассыпухой. С помощью алгоритма DDS решил проблему плавной (мелкий шаг) перестройки частоты каждого канала. Джиттер фронтов конечно присутствует, но для данного применения это не критично.

Точку резонанса хотел определять по максимуму току потребления выходного каскада, но эксперименты показали, что в мостовой схеме без индуктивных элементов точка резонанса совершенно не выражена. Разницы между моими 4мя излучателями я не увидел (может повезло?). Однако в схеме с трансформатором резонанс очень четко отслеживался, мощность ощутимо падала даже при небольшой расстройке.

В общем для себя сделал вывод, что с мостовым выходным каскадом, подбирать излучатели не нужно, максимум - частоту подстроить по пламени свечи. Поэтому решил сделать один выход для всех излучателей. МК соответственно, совсем мелкий, PIC на 8 ног. В его функциях будет формирование сигнала для раскачки выходного каскада с деттаймом, подстройка частоты, возможно небольшая девиация, управление ключом стробоскопа.

Повышайка будет из двух частей. Первая, 3.5V->12V, модуль с алиэкспресса (40руб), на котором присутствует ещё и зарядка с microUSB. Вторая, 12V->42В, на дешёвой MC34063.

Накидаю схему, плату, как изготовят, займусь прошивкой.

[FAKIR]

В общем для себя сделал вывод, что с мостовым выходным каскадом, подбирать излучатели не нужно,

Учитывать надо не только резонанс излучателя, но и его активность.

По этой причине, если без подбора, то одни излучатели будут работать на полную мощь, а другие всего на 60-70%.


Поэтому излучатели сортируют как по резонансу, так и по их активности (добротности).

[Andrey_B]

FAKIR, что ещё за активность ? По даташиту есть параметр "Максимальное напряжение пик-пик", я его и обеспечиваю.