Bygga en MIDI-blockflöjt?

[jesse]

Å, sjutton, det har jag missat. Jag saknar verkligen den funktionen på mega-processorerna. Men jag har inte orkat lusläsa databladen för varenda variant som existerar. 200x förstärkning verkar ju perfekt i det här sammanhanget. Synd att det var en Arduino då.

Du kopplar OP:n som en alldeles vanlig spänningsförstärkare, men eh.. nu blir jag lite osäker på den här kondensatorn.

Om du bygger en icke-inverterande förstärkare måste du kanske skippa den, för på minusingången lägger du då på en referensspänning med hjälp av spänningsdelaren (de två motstånden) som då får agera "jord", men den ska ju ha en resistiv återkoppling där också. Den kan bli förvrängd om man hänger på en kondensator där.

Om du kan acceptera negativ förstärkning så blir kopplingen enklare. Det är ju bara att vända på siffrorna i processorn sedan. Då kan du ha en kondensator på plus-ingången (där du skapar en virtuell "jord" med två motstånd mellan +5V och GND). Grundkopplingar för OP:


På OP:ns utgång kanske du ska ha ett lågpassfilter (RC-filter) för att plocka bort brus från signalen. (Det funkar även med en kondensator direkt på sensorns utgång.) Jag kan nämligen tänka mig att blåssensorn kan uppföra sig ganska busigt ( = brusigt).



Ett alternativ till den vanliga OP-förstärkaren är ju en instrumentförstärkare. Den ger ett oftast ett bättre resultat.

Det är ju bara blås-sensorn, så jag antar att du enbart behöver en sådan här känslig ingång?
Har du bestämt dig för hur du känner av fingrarna? Det var optisk spegling eller? Kräver det också en A/D-omvandlare eller hade du nån annan lösning på hur du läser av dem? Analoga ingångar går vanligtvis utmärkt att multiplexa (dvs. flera kanaler till en enda ingång på processorn) om det skulle fattas ingångar.

10kOhm, där ser man, då blir det att göra lite kompletterande beställningar som beräknat.

En AD-ingång funkar mycket bra även vid 20 eller tom 30 kΩ. Det blir inte bättre med en 10k pot. Skillnaden skulle vara någon LSB avvikelse i aboluta tal, men du upptäckte ju det själv.

[E85]

jesse: Fungerar verkligen det där? Jag tänker att det kanske är svårt att ställa in exakt rätt offset och så den inte driftar. Det borde vara bättre att kunna använda både out+ och out-, dvs använda en instrumentförstärkare (som differentialförstärkare). Fast jag har inte stenkoll på opampkopplingar kan jag meddela.

[jesse]

jaja, den har både + och - utgångar! Då blir det ju ännu enklare.
Man kan fortfarande använda OP med negativ förstärkning och använda minusutgången som referens (på + input på OP:n) . Det bör fungera hyfasat bra. Fast en instrumentförstärkare blir ju mer exakt. Särskilt om det skulle uppstå common-mode störningar så är instrumentförstärkaren att föredra. Man får ju försöka ha korta avstånd mellan sensor och OP, och se till att ledningarna går tätt tillsammans, gärna tvinnade.

Men jag är inte alls orolig för offset - det är lätt att kalibrera i processorn. Det är bara att sampla några värden när du inte blåser. Och ta medelvärdet och sätta som "noll". Sedan är det bara att subtrahera vid läsning och man får ett utvärde linjärt med trycket.

EDIT: jag har inte stenkoll heller. Men om det var jag så skulle jag testa med OP.

[wilhelm]

Tack igen för all hjälp!

Jag sitter nu och försöker smälta vad jag läst, och googlar detaljer som är oklara.

Det där med differntiell op amp verkar ju käckt, speciellt som min sensor jobbar på ett sådant sätt.

Jag hittade den här bilden http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hb ... r6.html#c2 som för mig ser ut att beskriva precis vad jag behöver. Jag har ju out+ och out- från sensorn.

Kan någon tipsa om en konkret komponent som skulle kunna passa mig? Mina försök att söka på ELFA gav som sagt inga resultat alls. Just nu är jag rätt inställd på att göra så mycket som möjligt med DIL-kretsar, då kan jag löda i lugn och ro på en monteringssockel och sedan bara plugga i kretsen när jag har fipplat klart. Billigt är bra.

Vad händer om out+ och out- blir ombytta? Det är ju inte helt otänkbart att det blir undertryck någon gång om man råkar andas in. Då skulle ju out- bli högre än out+ från sensorn. Men visst är op amp begränsade av vad de strömförsörjs med? Så om jag har +5V och 0V kan jag aldrig få ut mer än 5V eller mindre än 0V. Det vore ju bra att ha en sådan begränsning om inte annat så att jag inte riskerar att skada Arduinon eller något annat.

-

Något orelaterat. När jag gjorde försöken med reflexdetektorn fick jag ju rätt små variationer mellan övertäckt och öppen. Rimligen borde jag ju kunna använda op amp för dem också, även om jag bara får ut en spänning från dem. Då skulle jag slippa beroendet på externt ljus.

Men jag har tio reflexdetektorer, kan jag sätta op amp:en först efter min mux? Det skulle ju göra att jag slapp löda 9 op amp med kringelektronik. (Det gör iofs att jag måste dra en separat tråd för blåssensorn från flöjten till arduinon, eftersom de kommer att jobba med olika nivåer.)

[jesse]

Angående OP-kopplingen: Det är lite problematiskt med OP-kopplingar som har ett motstånd i serie med ingången - detta förutsätter nämligen att utgången från sensorn inte har någon stor utimpedans. Då kommer resultatet att förvrängas eller bli felaktigt eller inte fungera alls, om man inte tar med resistansen i sensorn i beräkningarna. Men det är bara att testa - gör en provuppkoppling med en "vanlig" OP, MCP6002 eller 6004 är ju bra experimentkretsar, och prova med lite olika varianter.

[wilhelm]

Op amp beställd och lite motstånd i olika storlek så jag skall kunna labba lite med det.

Ve min budget.

[Fransson]

Hej wilhelm och alla andra på forumet.

Angående budget...
Tycker jag att du bör flytta över lödkolv, förstoringsglaslampan och lödtenn (samt eventuellt några motstånd) på en annan budgetpost. Att skapa en arbetsplats med tillhörande verktyg, instrument och visst förbrukningsmaterial, bör ha en egen budget separat från eventuella projekt. Och vips! Projektet är tillbaks inom budget.

Och angående förbrukningsmaterial...
Om du ska fortsätta med elektronik experiment kan jag rekommendera en motståndssats från Kjell & Co. http://www.kjell.com/?item=36802&path=2 ... ,284000000

Sen förstärkning...
Tänkte bara slänga upp en skiss på hur man kan bygga en instrumentförstärkare med vanliga OP-Amp'ar. Ignorera motståndsvärdena, lägg dock märke till symmetrin. Motstånden i överkanten ska ha samma värde som motvarande motstånd i underkanten. Denna symmetri är extremt viktig för att upprätthålla god common mode undertryckning (CMRR).

Instrumentförstärkare.png

[wilhelm]

Jag får sätta mig ner och titta ordentligt på den där bilderna vid tillfälle. Förstod inte på rak arm hur det skulle funka.

Ang budgeten är den med inte så värst hård, egentligen. Jag fick en utbildningspremie från jobbet på 5000 efter att ha gått en utbildning och jag tänkte lägga den på något trevligt. Och jag har ju haft trevligt så målet är väl nått egentligen.

Jag tror att de stora banditerna är ljudmodulen som hastigt skrevs in i projektet trots att det redan fanns en synt hemma, och att jag har köpt dubbelt av så gott som allt, i den händelse att jag råkar pajja nått, så jag slipper vänta på nya prylar. Går allt bra har jag delar till 2-3 kompletta instrument. Oräknat Arduinon, men tjejen har lite planer på kommande projekt så det blir kanske fler sådana med tiden också.

[wilhelm]

I går kom operationsförstärkare och lite motstånd från ElectroKit (Schenker måste älska mig). Nu på kvällen gjorde jag första provuppkopplingen.

Testade först med 100ggr förstärkning, fick nedslående resultat. Testade med 1000ggr förstärkning, och fick nedslående resultat, bara en skillnad på 10 enheter i Arduinons AD-omvandling.

Var på väg att ge upp för kvällen när jag provade att suga istället för att blåsa. Och VIPS! ett utslag på 500 enheter. Någonting har blivit baklänges eller omvänt, men det borde vara lösbart bara jag sätter mig ner och tänker efter lite.

En klar känsla av att projektet går framåt.

[E85]

Du kan inte bara byta plats på out+ och out-?

[wilhelm]

Bytte pinne 2 och pinne 5 på blåssensorn, och det funkade.

[Fransson]

Hej wilhelm och alla andra på forumet.

Att som E85 föreslår, och byta plats på out+ och out-, byter i första hand riktning på förändringen hos Arduinon. Men efter som du har ojämna utslag (sug ger större utslag än blås) får du samtidigt det större utslaget på blås, vilket skulle hjälpa dig.
MEN... Det ojämna utslaget i sig är ett tecken på ett annat problem som du borde lösa. Inte minst för din egen skull, att förstå hur kretsen fungerar. Dessutom kan du då utnyttja ”suget” i programkoden till någon special funktion, till exempel byta oktav eller något annat roligt.

Felet kan eventuellt ligga i att 1MΩ motståndet på på opampens + ingång är anslutet med andra ändan till 0V. Den borde vara ansluten till halva matnings spänningen. Koppla 2 st 1kΩ motstånd i serie mellan +5V och 0V så får du halva matningsspänningen i mittpunkten.

Ett annat problem med din koppling är att den belastar tryckcensorn för mycket. Enligt databladet är den typiska bryggresistansen (Bridge resistance) ca 3,3kΩ och din differentialförstärkare belastar den med 1kΩ. Det vill säga du skulle behöva öka inresistansen i din differentialförstärkare. (Dessutom är är inresistansen osymmetrisk, 1kΩ på -in och 1,001MΩ på +in.) Detta (dessa två) problem löses väldigt enkelt genom att sätta två opampar kopplade som spänningsföljare (se jesses bild, uppe till vänster) mellan tryckcensorn och din differentialförstärkare.

Sen är det så att så höga förstärkningar som 1000 ggr i ett enda steg bruka bli svårkontrollerat. Komponent toleranser (både motståndens men mest opampens) spelar in allt för mycket för att det ska kunna repeteras tillsredställande mellan olika exemplar. Även temperaturen kommer att påverka förstärkningen. Lösningen är att fördela förstärkningen mellan två förstärkarsteg som förstärker ca 31,6 ggr per steg. Om du modifierar de två spänningsföljarna till två icke-inverterande förstärkare (se jesses bild, nere till höger) som förstärker ca 31,6 ggr och sedan ändrar förstärkningen i din differentialförstärkare till ca 31,6 ggr. Då har du kommit mycket nära den instrumentförstärkarekoppling som jag visade ovan. Genom att bara ”slå ihop” två motstånd till ett och ”hoppa över” två jordanslutningar blir de identiska.

[wilhelm]

För det första: Tack! Jag går inte runt och förväntar mig att folk skall sätta sig in i min problemställning till den grad som du och många andra gjort. Det är fantastiskt kul att få sådan respons. Jag länkar vilt och spånar fritt, den här tråden är lika mycket min anteckningsbok för projeket som något annat.

Ang att ha två 1kOhm mellan 0 och 5V för att få en referens. Min plan var att använda den här lösningen: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hb ... r6.html#c2 och sensorn ger ju två olika spänningar som jag kan ta skillnaden av. Borde inte det vara bättre än att bara använda "halva" sensorn och ha en fast referens?

Repeterbarhet mellan exemplar eller tidpunkter, är iofs kul. Men jag tror inte jag behöver det rent tekniskt, då jag kan "fuska" genom att kolla dagsformen i mjukvara.

Men vad gäller belastningen av trycksensorn så förstår jag inte riktigt vad som händer (Hela bygget är iofs trial'n'error så det är ju inte unikt för trycksensorn), riskerar jag att pajja något? Det vore ju en aning trist, de där trycksensorerna var ju inte helt gratis.

Bara för att dubbelkolla att jag har fattat ditt lösningsförslag rätt:

Av en opamp bygger jag en spänningsföljare för ena utgången på sensorn, och en annan bygger jag en spänningsföljade för den andra utgången på sensorn.

Utvärdena från de båda op amparna blir i sin tur indata till en tredje opamp som blir diffrential-förstärkare. Utdata från den kopplas i sin tur till arduinon. Rätt så? Eller skall den där kopplingen med 2 st 1kOhm-motstånd in här också någonstans?

Ett stort frågetecken för min del just nu är vad som händer med utdata från de första op amparna i kedjan, indata ligger ju på cirka 2,5V, och op ampen ger aldrig ifrån sig mer än 5V, visst? Så det blir svårt att få någon större förstärkning i första steget.
--

Nu när jag börjat nosa mer konkret på bygget inser jag att det blir en väldig massa komponenter även i ett "simpelt" instrument, min inledande plan att bara smältlimma allt på insidan av ett plaströr blir nog ett väldigt svåröverskådligt råttbo.

Jag har skaffat ett experimentkort på 100x80mm med en massa lödöar och förborrade hål i ett rutmönster. Om det går bra att såga i sådana skulle jag ju kunna kapa ner det i remsor med mitt multiverktyg och löda så mycket som möjligt där. Sedan limma de färdiga korten i flöjten.
"Flöjten" är inte en riktig flöjt som klyvs som jag först tänkte, utan det blir ett avloppsrör med en innerdiameter på 28mm. Först för att det var billigare, men nu passar det bra med all bråte som måste in för att det skall funka.


För att förbinda flöjten med kontrollådan är min nuvarande plan att använda nätverkssladd, 8-ledare och det finns att köpa färdiga. Smidigt om jag vill ha samma kontrollåda till flera instrument, bara att se till att de har samma signaler i ledarna. Jag har två honor, de skall bara lödas bort från kretskort först.

När jag googlade bortlödning såg jag att man kan använda en varmluftpistol, vilken tur att jag precis skaffat en sådan för att kunna krympa krympslang! Det blir mer och mer verktyg i projektet, men de kommer säkert till pass någon mer gång.

[E85]

Ang att ha två 1kOhm mellan 0 och 5V för att få en referens. Min plan var att använda den här lösningen: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hb ... r6.html#c2 och sensorn ger ju två olika spänningar som jag kan ta skillnaden av. Borde inte det vara bättre än att bara använda "halva" sensorn och ha en fast referens?

Om du använder kopplingen som Fransson visade över en instrumentförstärkare så använder du båda sidorna av resistorbryggan i din sensor. Den har som sagt flera fördelar bl.a att den har högre inimpedans och stabilare förstärkning. Det finns även färdiga instrumentförstärkare på elfa men dom kostar lite mer. Hittar dock ingen med single supply i hålmonterad kapsel. Annars är ett förslag att du köper en quad op-amp alltså en krets som har fyra op-ampar i samma kapsel för att spara plats (eftersom du behöver 3st DIP8 annars).

Det finns ingen risk att paja sensorn om du håller dig till 5V matning hur du än kopplar.

Rita ett riktigt schema över din koppling sen så är det lättare att läsa. Jobbigt att kolla upp pinout på kretsarna för att kunna följa... Skriver du in pinnummer i schemat så är det ändå enkelt att använda för att koppla upp kretsen.

[wilhelm]

Idag testade jag multiplexern. Det gick bra. Fast nu märkte jag att kapslarna till dem är dubbelt så breda som de jag pysslat med tidigare. Det kommer att bli lite trängre i röret än jag först tänkt, men jag måttade lite och det ser ut att funka.


Provmätte en 3meters TP-kabel också, och fick 2-3Ohm i resistans, då borde jag inte tappa så mycket på vägen mellan flöjten och kontrollådan.