Beräknings fråga. (Reläpotentiometer)

[cosmox]

Hej,

Jag hittade en intressant artikel på EDN's hemsida för ett tag sedan som jag ser många möjliga applikationer för. En potentiometer uppbyggd av reläer. Men jag har lite svårt att förstå hur de menar att den ska dimensioneras.

EDN's artikel

Exempel:
Om R-total = 100K vad får resistorerna i steget för värden?
Ska jag tänka så här?
R-tot = 100k
R1 = R-tot/2^1 = 100K/2^1 = 100K/2 = 50K
R2 = R-tot/2^2 = 100K/2^2 = 100K/4 = 25K
R3 = R-tot/2^3 = 100K/2^3 = 100K/8 = 12.5K
R4 = R-tot/2^4 = 100K/2^4 = 100K/16 = 6.25K
R5 = R-tot/2^5 = 100K/2^5 = 100K/32 = 3.125K
osv...

[cosmox]

Jag besvarar min egen fråga.

Ja, det är så det ska vara. Funkar finfint

[cosmox]

Är det någon som har en aning om hur man gör en logaritmisk version av en sån här?

[Icecap]

Det är väl bara att räkna ut de värden som en logaritmisk kurva ville ge. Sånt rent omedelbart skulle jag tro att det blir lite besvärligt då funktionen ju är att man "byter sida" på motstånden medelst relän och det fungerar OK så länge det är samma storlek motstånd (Rtot är den samma) men logaritmisk kräver, som jag ser det, lite nyvaken) olika värden.

[cosmox]

Jag misstänkte att det inte var enkelt.

Jag gjorde hur som helst ett test med dämpkretsen som jag använde i CRM-projektet som bas. Den är ju logaritmisk så jag tänkte att man kanske kunde rita om den på något vis. Jag ritade upp den i Spice och stegade igenom alla 64 lägen samt antecknade spänningen. Detta borde jag gjort från början för nu hittade jag ett fel som jag trodde berodde på att jag använt fel värden på några resistorer. Felet yttrade sig som ett "hopp" och är markerat i tabellen med pilar.

Kod: Markera allt

00: 11.7 mV
01: 12.8 mV
02: 14.1 mV
03: 15.1 mV
04: 17.5 mV
05: 18.8 mV
06: 20.3 mV
07: 21.5 mV
08: 28.3 mV <---
09: 30.5 mV
10: 33.2 mV
11: 35.3 mV
12: 39.9 mV
13: 42.1 mV
14: 44.6 mV
15: 46.0 mV
16: 73.6 mV <---
17: 79.8 mV
18: 87.8 mV
19: 94.2 mV
20: 109  mV
21: 116  mV 
22: 126  mV
23: 132  mV 
24: 172  mV
25: 184  mV
26: 199  mV
27: 209  mV 
28: 233  mV <---
29: 243  mV
30: 253  mV
31: 257  mV
32: 468  mV <---
33: 508  mV
34: 560  mV
35: 602  mV
36: 697  mV
37: 747  mV
38: 810  mV
39: 855  mV
40: 1.13 V <---
41: 1.21 V
42: 1.32 V
43: 1.40 V
44: 1.59 V
45: 1.68 V
46: 1.77 V
47: 1.83 V
48: 2.93 V <---
49: 3.18 V
50: 3.49 V
51: 3.75 V
52: 4.32 V
53: 4.62 V
54: 4.98 V
55: 5.24 V
56: 6.81 V <---
57: 7.28 V
58: 7.84 V
59: 8.23 V
60: 9.15 V
61: 9.49 V
62: 9.87 V
63: 10.0 V

Schema

Jag ska labba lite med detta och se om jag kan hitta något sätt att räkna om resistornäten.

Förslag motages gladeligen.

[cosmox]

Nu har jag lyckats få till något som liknar en logaritmisk skala. Men det är några "bumps" i den som jag inte riktigt vet hur jag ska få bukt med.





Resistorvärdena i näten är:

R1, R2 50K
R3, R4 3.125K
R5, R6 25K
R7, R8 6.25K
R9, R10 12.5K
R11, R12, 12.5K
R13, R14 6.25K
R15, R16 25K
R17, R18 3.125K
R19, R20 50K

[psynoise]

Funderar lite på hur exponenten borde se ut för en audiopotentiometer. Vrider man upp dubbla volymen borde effekten öka med 10 gånger (10 dB) då vi uppfattar en ökning av 10 gångers SPL som dubbla volymen. Vi ändrar endast spänningen, vilket ger

P = V^2/R

P/Pr = V^2/Vr^2 = 10 =>

V/Vr = sqrt(P/Pr) = sqrt(10) roten ur 10

Vilket säger att exponenten borde vara sqrt(10)^n. Stämmer detta eller är jag helt ute och cyklar?

[cosmox]

Jag kanske var lite otydlig i mina förra inlägg. Det är inte en potentiometer för ljud jag försöker åstadkomma utan snarare en "vanlig" logaritmisk potentiometer. Samma sak som i EDN artikeln fast log. Det har hänt några gånger att man velat bygga något och kört fast på just krångliga potentiometrar (tex SSL 82E202, en stereo EQ där man behöver sextett pot...). En annan anledning är ju att det är väldigt enkelt att kontrollera dessa relästyrda potentiometrar, spara inställningar och automatisera.

En linjär potentiometer var inga problem och fungerar bra. Loggen är värre.

[cosmox]

Nu har jag fått till en bättre kurva, problemet ligger nu i att Rtot är ca 96k istället för 100k. Kanske inte en total katastrof men ändå irriterande. En annan sak jag upptäckte när jag satt och labbade var att man kan ändra bågen på kurvan mha en resistor istället för linken mellan de mittersta resistorerna och pottens ena terminal (i detta fallet + på batteriet). Ju lägre värde desto linjärare blir kurvan.

Men jag börjar tröttna lite på detta nu. Det måste finnas ett "riktigt sätt" att lösa detta på. Jag har postat på några andra forum också och hoppas på att någon kan peka en i rätt riktning.

[babbage]

Om du inte är ute efter exakt en logaritmiskt "potentiometer" utan snarare att generellt att med elektronik skapa logaritmer så finns alternativet att bygga en logaritmisk spänningskonverterare. Det går att göra med 3st OP-förstärkare, ett matchat transistorpar (exponentialfunktion) och lite motstånd. Man får antagligen en mkt bättre logaritmiskt överföringsfunktion men å andra sidan så måste man se till att man har spänningsmatning till OP-förstärkarna och att inspänningarna håller rätt nivåer.

Det finns även sätt att utnyttja transistorers egenskaper. Om man kopplar ihop basen och kollektorn så blir Uce logaritmisk relativt strömmen man driver genom transistorn. Återkoppla en OP med denna så får du en logaritmisk förstärkare.

[HUGGBÄVERN]

Kan du inte plocka fram en sajt på nätet där det finns kalkylator for stegade logaritmiska potentiometrar, dra fram en serie och ..... och ...... anpassa efter relälopplingen. Det kanske är en omväg att gå via spänningar och strömmar.

[psynoise]

babbages föreslag med signalbehandling kan vara bra men har nackdelen att potentiometern kräver fler bitar för samma skala, dvs man kommer att hoppa över värden när man ändå ändrar styrsignalen logaritmiskt. Dock är väl ingången till denna potentiometer digital där varje bit går till ett relä. Logaritmeseringen kan man då göra digitalt.

[Icecap]

Det finns faktisk ett sätt att göra det på: annat kopplingssätt!

Om man utgår ifrån att man skapar en logaritmisk kedja och sedan växlar mittuttaget kan man få precis den profil på motståndskedjan man vill. Kruxet är att det kan komma att gå åt en del fler reläer.

Men en sak jag undrar: varför lösa detta med reläer? Är det så höga spänningar att det inte fungerar med CMOS eller liknande?

[HUGGBÄVERN]

Är det ljudkretsar är det en fördel att använda reläer för halvledarlösningar, av kvalitetsskäl.

Har du tittat på min optiska lösning då?

[psynoise]

Räknade lite på kopplingen och fick fram:



Sen plotade jag potentiometervärden i matlab enligt:

Kod: Markera allt

function [Rx] = resistans_ab(n,a)

% n = antal bitar
% a = konstant (2 för linjär)

B = dec2bin(0:(2^n-1))=='1';    % sanningstabell

Rtot = 1;

n = [1:n];
R = Rtot./a.^n;

Rx = B*R';
end

t.ex

Kod: Markera allt

>> plot(resistans_ab(5,2))

Det jag fick fram är att kopplingen inte alls fungerar till logaritmiskskala, tyvärr blir det nog att koppla som Icecap föreslog. Man kan ju alltid kolla i datablad för digitalapotentiometerar för att se hur de har löst det.