VU-Meter

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zucker
Inventar
#1 erstellt: 22. Sep 2004, 07:50
Der User @ Sanji hat folgenden Plan eingebracht.

Hallo,

Ich habe mir einen 6-Kanal Verstärker mit 8 TDA7294V gebaut (4x70W, 2x140W). Diese sind in einem alten Verstärkergehäuse untergebracht, welches 2 VU-Anzeigen (Drehspul) hat.

Nun möchte ich die 6 Kanäle in 2er-Gruppen teilen (1+2, 3+4, 5+6), wobei diese Paare jeweils so etwas wie ein Stereokanal sein sollen.

Ferner hab ich einen Wahlschalter integriert, über den nicht benötigte Verstärker in Stdby geschaltet werden können, so dass die Verlustleistung nicht so hoch ist.

Dieser Schalter hat 6 Stellungen, welche folgendermaßen belegt sind:



1: alle aus

2: 1+2 an

3: 3+4 an (dieses sind die beiden Brückenverstärker)

4: 5+6 an

5: 1,2,3,4 an

6: alle an



Nun zum Problem:

Ich möchte über die VU-Meter, jeweils auf die durch den Wahlschalter eingestellte max-Leistung skaliert, die Summe der Eingangssignale darstellen.

Ferner soll bei Überlast die Hintergrundbeleuchtung der VU-Meter von blau auf rot wechseln.



Dazu hab ich hier einen Plan gemacht.

Als erstes wird von allen Ausgangssignalen die Summe (gewichtet nach Brücken- und Nicht-Brückenleistung) gebildet. Bei den Brückenverstärkern soll jeweils der nach +Vcc ziehende Pol benutzt werden.

Diese Summe wird über den Wahlschalter mit den verschiedenen Spannungen skaliert, so dass immer max +15V bei Pmax an den Ausgängen an den VU-Metern anliegen.

Diese beiden Spannungen werden miteinander verODERt, so dass bei mehr als 12V an einem der beiden VU-Meter die Overload-Anzeige kommt (in Form eines Umschaltens der VU-Beleuchtung von blau auf rot).





Meine Frage:

Kann es so funktionieren?

Wie muss ich die Widerstände für die Summenbildung berechnen, da hier ja noch die Skalierungsspannung in die Summe eingerechnet werden muss?

Meine Formel lautet: -Ua = R_rück/R1_1*(U_verst1_max – Uskalier) + R_rück/R1_2*(U_verst2_max – Uskalier) + u.s.w.

wobei : Ua = Ucc für die OPVs (+/-15V)

Uverst_max ~ 40V da die Versorgungsspannung der TDA7294 +/-40V sind



Ist diese Formel richtig? macht es Sinn, die Verstärkerausgangsspannung noch auf max. 15V herunter zu teilen?

Der Plan


Vielen Dank im Voraus,
richi44
Hat sich gelöscht
#2 erstellt: 22. Sep 2004, 10:12
Es gibt da einiges zu beachten:
Die Leistung eines IC ist mit 70W berechnet, ich nehme an, an 4 Ohm.
Die Leistung einer Brücke ist 140W an 8 Ohm. Die Ausgangsspannung ist bei der Brücke pro Anschluss gleich gross wie bei einer einfachen Endstufe. Folglich sind die Widerstände für die Adition (R1.1 bis R2.3) alle gleich gross, da ja bei der Brücke nur EINE Endstufe gemessen wird.

Die Verstärkung der Gleichrichterschaltung errechnet sich aus dem Widerstandsverhältnis der Zuführung (R1.1 bis R2.3) und der Gegenkopplung R Rück.

Wenn wir mal die Spannung vergessen, die als Skalierspannung angegeben ist, funktioniert das Teil und liefert am Ausgang (aus einer negativen Halbwelle) eine positive Spannung.
Wenn wir aber am Noninvers eine feste positive Spannung anlegen, so ist diese mit einer Verstärkung von R Rück + Parallelschaltung von R1.1/1.2/1.3 zu dieser Parallelschaltung (sofern die Eingänge beispielsweise durch einen OpAmp, direktgekoppelt,an "Masse" liegen) am Ausgang vorhanden. Das ist sicher nicht das Gewünschte. Weiter gilt es zu beachten, dass der TL084 zwischen dem Invers und dem Noninvers antiparallele Dioden hat, damit die Spannungsdifferenz die Eingänge nicht beschädigen kann. Also ist es nichts damit, am Noninvers eine Spannung zuzuführen. Sie "drückt" am Invers wieder raus.

Die Idee wäre an und für sich nicht falsch mit der Kompensationsspannung, nur würde ich diese (wenn schon) in einer separaten, nachgeschalteten Stufe addieren.
Die Frage ist aber, was ich damit erreichen will und wie ich die Skala eiche. Die Skala könnte beispielsweise in % geeicht werden, also so, dass bei einer Endstufe unter Vollpower 100% angezeigt wird, genau wie bei 2 oder 3 Endstufen (bei 2 Endstufen, nur eine ausgesteuert, wäre die Anzeige logischerweise auf weniger als 100%). Oder es werden separate Skalen mit 70, 140, 210 und 280 Watt eingezeichnet, wobei durch den Vergleich mit einer Festspannung am Links-Anschlag je nach Spannung schon zig Watt abgegeben werden, die Anzeige aber beharrlich stehenbleibt. Das ist SICHER NICHT Dein Wunsch. Also vergiss mal die Festspannung.
Was möglich ist, das ist die Verstärkung des Gleichrichters umzuschalten, indem Du mit dem Wahlschalter den R Rück entsprechend veränderst.
Nur ist da der nächste Pferdefuss: Angenommen, eine Endstufe (von zweien) wird mit 70 W ausgesteuert, so hast Du einmal eine Spannung von 16,7V . Das ergäbe bei Deinen Widerständen (27/10k) eine Ausgangsspannung von etwa 6,2V effektiv (Peak 8,05V). Steuerst Du nun die zweite Endstufe mit dem selben Signal an, so addieren sich die Spannungen, sodass Du auf einen Peak-Ausgang von 16,1V kämst, was ja nicht möglich ist (lassen wir es mal so stehen, die R können ja angepasst werden).
Dummerweise ergibt eine solche Addition die doppelte Spannung, was eigentlich einer vierfachen Leistung entsprechen würde. Folglich zeigt unsere Skala entweder bei nur einer (der beiden eingeschalteten) Endstufe zuwenig, oder bei zwei ausgesteuerten Endstufen zuviel an.

Und es kommt noch besser. Die Anzeige könnte stimmen, wenn
zwei völlig unterschiedliche Signale anliegen. Wenn aber zwei identische, aber gegenphasige Signale anliegen, heben sich diese auf (keine Anzeige mehr), obwohl beide Endstufen losbrüllen.

Da gibt es nur folgende Lösung:
Pro Ausgangssignal eine Gleichrichterstufe, also 6 Stück total. (Die Gleichrichterstufen sollten mittels eines Kondensators eine reine Gleichspannung erzeugen und nicht nur eine pulsierende)
Jeder Ausgang wird zur Überlastanzeige über jeweils eine Diode verodert und der LED-Beleuchtung zugeführt (diese Schaltung muss auch noch modifiziert werden).
Über Widerstände werden die einzelnen Spannungen in einer Summierungsstufe (Invers-Eingang) addiert, wobei der R Rück DIESER Stufe der Verstärker-Anzahl entsprechend umgeschaltet wird. Jetzt spielt die Phase der Eingangssignale keine Rolle mehr. Was aber bleibt, ist die Tatsache, dass sich die Gleichspannungen linear addieren und nicht über die Wurzel. Das bedeutet, dass die Skala alles andere als linear ist und bei ein, zwei oder drei Endstufen jeweils im Teillastbereich abweichen. Man müsste also pro Instrument drei Skalen einzeichnen. Und selbst dann stimmen die Anzeigen noch nicht, denn ob eine Endstufe mit 70W läuft und die anderen nicht, oder ob drei Endstufen zusammen 70W liefern, ergibt eine unterschiedliche Anzeige.

Der langen Rede kurzer Sinn: So wie geplant und gezeichnet geht gar nichts, mit meinen Modifikationen ist eine Anzeige (100% Punkt ist definiert) möglich, aber bitte ohne Skaleneinteilung, die stimmt nicht und eine Unzahl von strichen und dergleichen verwirrt mehr.
Ich würde auch noch eine Überlastanzeigt einbauen, die sagt, welche Endstufe am übersteuern ist (6 getrennte LED)

Schlaf nochmals über das ganze Kapitel und wenn Du eine Idee hast, melde Dich wieder
Gruss
Richi
Sanji
Ist häufiger hier
#3 erstellt: 23. Sep 2004, 20:06
Hi. Meinje, den Plan haste ja nach allen Regeln der Kunst zerrissen

Ich geh mal chronologisch vor
Die Summe ist ja gerade deshalb gewichtet, weil aus allen Endstufen die selben Spannungen kommen, aber die der Brücke eben doppelte Leistung bedeutet. D.h. wenn am aus dem 140W- Verstärker 40V rauskommen, dann soll das beim VU-Meter auch den doppelten Ausschlag geben, mal eine lineare Skala angenommen. Deshalb wollte ich die Brückenspannung doppelt so stark bewerten lassen.
Aber ich seh grad den Blödsinn: Das, was ich anfangs doppelt einrechne, reduzier ich hinterher über den Rückkoppelwiderstand wieder um die Hälfte %)

Dass das mit der Gleichspannung nicht funktioniert, hab ich inzwischen auch bemerkt, hab noch einen Nichtinvertierenden OPV spendiert, dessen Verstärkung umgeschaltet wird über den Rückkoppelwiderstand, der an Masse liegt. Ich schätze so meintest du das, gelle? So hat man zwar einen zusätzlichen OPV aber dafür kann man mit einem Widerstand beide Kanäle beeinflussen.

Das mit den Skalen: Ich wollte die Skalen nicht auf's Watt genau eichen, sondern wirklich nur 0%- 0 Ausschlag, 100%- Vollausschlag. Wie sie sich dazwischen verhält ist nicht soo wichtig, da ich eh selten vor dem VU-Meter sitze und mir die Ausschläge in Watt anschaue Zumal man zwischen 110W und 140 eh kaum noch nen Unterschied hört.
Es soll also mehr zur optischen Freude sein, da das wie gesagt ein altes Verstärkergehäuse ist, und ich diese schönen VU-Meter nicht ungenutzt lassen wollte.

Außerdem hab ich deinen Rat umgesetzt, alle Eingänge zuerst über eine Diode und einen Kondensator, der nach Masse geht, zu schleusen, damit die Spikes etwas geglättet werden und nur die negativen Halbwellen durchkommen. Entladen werden diese Kondensatoren ja dann jeweils über den R1_x, oder?
Das behebt dann hoffentlich auch das lästige Problem, dass die VU-Meter bei kurzen, aber heftigen Spikes sich nicht bewegen, aber die LEDs schon munter blinkern.

So, das war's glaub ich soweit, nun warte ich auf neue Anregungen und danke schonmal für die ersten Kommentare!

(@zucker: ich hab einen neuen Plan, den ich aber mangels Web-Space nicht hochladen kann, kann ich den wieder an dich schicken?)

Grüße,
Sanji
richi44
Hat sich gelöscht
#4 erstellt: 24. Sep 2004, 10:01
Hallo Sanji,
wenn Du mir Deine E-Mail-Adresse gibst, kann ich Dir den Schaltplan zusenden mit all den Änderungen, die nötig sind.
Gruss
Richi
zucker
Inventar
#5 erstellt: 24. Sep 2004, 10:36


(@zucker: ich hab einen neuen Plan, den ich aber mangels Web-Space nicht hochladen kann, kann ich den wieder an dich schicken?)


Das geht, der alte Plan wird dann aber gelöscht. Auch unser Speicherplatz ist begrenzt.
Sanji
Ist häufiger hier
#6 erstellt: 24. Sep 2004, 12:44
Ja klar, kein Ding, wir wollen ja nicht, dass hier nur Müll lagert. Wenn der neue Plan besser ist, warum nicht.
Ich warte aber erstmal auf den Plan von Richi, ok?

Vielen Dank schonmal,
Sanji
zucker
Inventar
#7 erstellt: 27. Sep 2004, 08:25
Hallo,

Hier gibt es den überarbeiteten Plan zum VU-Meter.

Der alte Plan aus dem 1. Beitrag ist damit ungültig und nicht mehr Verfügbar.
Sanji
Ist häufiger hier
#8 erstellt: 27. Sep 2004, 12:06
Vielen Dank an Zucker für die Bereitstellung!

Jetzt ist dank Richis rat- und tatkräftiger Unterstützung eine neue Version der Schaltung fertig, die Mängel sind beseitigt.

So wie sie jetzt ist, sollte sie besser funktionieren, vielleicht kann sie ja dem Einen oder Anderen helfen, der Ähnliches vorhat.

Hier die Beschreibung:

Eingangs werden aus dem Signal von den Verstärkern kommend über D1-D6 die positiven Halbwellen ausgefiltert. Die negativen werden aufsummiert und invertiert (IC1A,B).

Über die Tiefpassschaltung wird das Signal etwas geglättet und ein zu schnelles Abfallen stärkerer Peaks verhindert, so dass die Instrumente Zeit haben, auch großen kurzen Impulsen zu folgen.

Danach wird über IC1C,D und die Relais eine Skalierung der Signale auf die Anzahl der aktiven Verstärker vorgenommen, so dass bei 2 aktiven Verstärkern genauso Vollausschlag bei 100% Leistung ist, wie bei 4 oder 6 Verstärkern.

Nach dieser Skalierung wird parallel zu den beiden Instrumenten die Vu-Meter- Spannung genutzt, um die Überlast-Anzeige zu steuern. Hierzu werden beide Signale verODERt und auf einen Komparator geleitet, der ab einem bestimmten VU-Meter- Pegel (an R_OL1 einstellbar, wenn man hierfür ein 10k-Poti einsetzt) die Beleuchtung der VU-Meter von blau auf rot umschaltet.

Noch ein Hinweis: Diese Schaltung ist nicht dafür gedacht, auf's dB oder Watt genau den Ausgangspegel / die -leistung zu bestimmen, sondern nur auf ein paar Prozent genau die Pegel abzuschätzen. Da man ohnehin den Unterschied zwischen 600 und 800W kaum wahrnimmt und bei beatlastiger Musik die Intrumente eh nur zappeln (und wer hört schon Beethovens "Für Elise" bei 800W im Wohnzimmer? ;o) ist dieses Manko durchaus vertretbar.

Also dann, schöne Woche und bis bald!



Sanji
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