leoniv (leoniv) wrote,
leoniv
leoniv

Category:
  • Music:

Свет далекой звезды



Самым главным недостатком проигрывателя Арктур-006 считаю отсутствие подсветки пластинки. Так называемого «Target Light». С остальными недостатками можно мириться, а этот портит нервы каждый раз, когда хочется выбрать другой трек. Так вышло, что проигрыватель стоит в довольно темном месте, а внешний светильник прикрепить некуда. Да и не хочется – светильник своим видом будет все портить. Хотелось, чтобы проигрыватель был самодостаточным.



В некоторых готовых аппаратах такая подсветка есть, но далеко не у всех. Скорее, она есть в аппаратах, которые пользуются спросом у DJ. Например, у проигрывателя Technics SL-1200, ставшего легендой, такая подсветка есть. Перед диском поднимается колонна, в которой смонтирована лампочка. Такое же решение применяется у похожих моделей проигрывателей Audio-Technica, Pioneer и других. Колонну можно спрятать, если она не нужна, но в целом такое решение не могу назвать эстетичным.



Внутри эта колонна имеет довольно сложное устройство из-за механизма опускания.



В менее легендарных проигрывателях, таких как Stanton, Numark и подобных, подсветка сделана проще. На верхней панели проигрывателя имеется разъем для лампочки подсветки.



Так сделано и в младших моделях Audio-Technica.



Сама лампочка распложена в маленьком цилиндрическом корпусе с разъемом на конце – конструкция весьма незатейливая.



Но опять же, особого изящества здесь нет. В каких-то древних проигрывателях, говорят, тоже была подсветка, причем более изящная. Пример приведен на заглавном фото поста, там перед диском установлена прозрачная призма. Но кроме подсветки пластинки, она светит во все стороны, да и выглядит несколько громоздко.

Самым изящным решением было бы размещение узла подсветки на тонарме, чтобы точечно подсвечивалась зону иглы и ближайшие окрестности. Именно такую подсветку я и попытался сделать.



Требовалось найти маленький, легкий, но эффективный светодиод. Почему-то SMD-светодиоды, которые продаются на рынке, все какие-то тусклые. Намного лучше горит светодиод, добытый из подсветки дисплея старого мобильного телефона. Светит он ярким белым, даже слегка синеватым светом. Чтобы сделать конструкцию максимально легкой, припаял светодиод на полоску гибкой печатной платы, которую приклеил к узкому латунному лепестку. Этому лепестку можно придать любую нужную форму. Лепесток вместе с платой поместил в термоусадку.



Всю эту конструкцию закрепил на тонарме с помощью штатного винта, которым крепится разъем головки.



Один из выводов сетодиода соединил с лепестком, имеющим контакт с металлической трубкой тонарма. Ко второму выводу подключил дополнительный провод, который пропустил через весь тонарм. Это не очень хорошо с точки зрения гибкости, но разница будет невелика, 5 проводов там, или 6.



По поводу помех на сигнальные провода беспокоиться вряд ли надо, так как подсветка обычно будет работать только при поднятом тонарме. Хотя ничего страшного не произойдет, если включить подсветку при опущенной игле. Для исключения наводок со стороны осветительного провода, зашунтировал его на землю конденсатором, который расположил в электрическом шкафу. Красный провод, который выходит из шкафа, как раз и есть этот осветительный провод.




Часть 2: зажечь светодиод.

Когда нечего делать, интерес к жизни приходится буквально выискивать по углам. Интереснее всего решать какие-то сложные задачи. Но сложные проекты, как правило, требуют финансовых вложений и возможны только в коллективе. Да и вообще, при повышении сложности работы количество интересного растет медленнее, чем количество неприятностей. Поэтому интересное приходится находить при решении простых домашних задач. Для этого решать их надо как можно более сложным способом. Взять, к примеру, задачу «зажечь светодиод». Казалось бы, что может быть проще. Подключили через резистор к порту микроконтроллера – и всё. Но и здесь при большом желании можно отыскать трудности.

Зажигать и гасить светодиод резко не очень красиво. Надо это делать плавно. Управлять этим делом будет микроконтроллер, поэтому первое, что приходит на ум, это ШИМ. Можно включать светодиод импульсно с разной скважностью. Наш глаз интегрирует световой поток, и это будет выглядеть как непрерывное свечение, но с разной яркостью. К счастью, есть повод отклонить такое простое решение – импульсный ток светодиода может стать причиной помех. Питать светодиод надо постоянным током, который нужно регулировать с помощью ШИМ.

Чтобы ШИМ превратить в регулируемое постоянное напряжение, можно сигнал проинтегрировать, например, с помощью RC-цепочки. Но регулируемое постоянное напряжение нам мало что дает. Для регулировки яркости светодиода надо менять протекающий через него ток. А напряжение на светодиоде при этом будет меняться совсем слабо. Например, для выбранного белого SMD-светодиода при изменении тока от 0.3 до 30 мА напряжение меняется всего от 2.7 до 3.3 В. Поэтому потребуется преобразователь напряжение-ток, причем для заземленной нагрузки.

Формировать с помощью ШИМ заданный ток приходилось и раньше. Например, при реализации выхода 4-20 мА в устройствах промышленной автоматизации. Для этого использовалась следующая схема:



Саму схему простой не назвать, она содержит довольно много компонентов. Но проектировать такую схему просто: ОУ являются практически идеальными «кирпичиками», поведение которых известно. Из таких «кирпичиков» можно строить схемы, практически не думая. Начинать думать приходится лишь тогда, когда приближаемся к предельным характеристикам ОУ, например, скорости нарастания, уровню искажений, напряжению смещения и т.д. А когда по всем параметрам имеется солидный запас, ОУ можно считать идеальными.

Намного сложнее проектировать схемы на дискретных компонентах. От них можно ждать чего угодно. В данном случае требуется сделать преобразование напряжения в ток. В первом приближении это может сделать один транзистор, в эмиттер которого включен резистор. Напряжение база-эмиттер приблизительно можно считать постоянным, а ток базы – нулевым. Поэтому ток коллектора будет пропорционален входному напряжению, а коэффициент пропорциональности задается эмиттерным резистором. Но такой генератор тока требует подключения нагрузки к источнику питания. В нашем случае нагрузка заземлена. Поэтому ток надо «отразить», для чего можно использовать токовое зеркало на двух транзисторах. Схема такого преобразователя напряжение-ток показана ниже:



Входное сопротивление схемы достаточно велико, что упрощает фильтрацию ШИМ. Базовый резистор в сотни кОм требует совсем небольшого конденсатора (порядка 0.1 мкФ) для сглаживания 8-битного ШИМ, частота которого составляет несколько десятков кГц.

При моделировании на вход схемы подавалось нарастающее в течение 5 мс напряжение от 0 до 3.3 В. Зеленый график – это реальный ток нагрузки. Синий график – идеальный ток нагрузки. Красный график сверху – напряжение на нагрузке. Как видно, линейность довольно хорошая, если не считать начального участка графика. Пока входное напряжение не достигнет примерно 0.65 В, входной транзистор закрыт, и ток нагрузки равен нулю.



Нелинейность начального участка графика можно значительно уменьшить, чуть усложнив схему. На вход можно добавить эмиттерный повторитель на p-n-p транзисторе, коллектор которого заземлен. Этот транзистор будет работать в линейном режиме даже при нулевом напряжении на базе. Такой прием используют в некоторых ОУ, которые при однополярном напряжении питания должны работать по входу от нуля (LM358, например).



У такой схемы нелинейность значительно меньше (желтый график).



Но сформировать для питания светодиода линейно меняющийся ток – это еще не решение задачи. При линейном изменении тока видимая яркость будет меняться очень нелинейно. При малой яркости изменение будет быстым, при большой – медленным. Это связано с тем, что характеристика нашего глаза существенно нелинейна, она близка к логарифмической. Чтобы получить видимое плавное изменение яркости, ШИМ надо менять по закону, напоминающему логарифмический. Как один из вариантов, можно сделать приращение значения ШИМ пропорциональным текущему значению. Коэффициент пропорциональности будет определять скорость процесса включения и выключения светодиода. Ниже приведен код функции, который реализует такой закон изменения ШИМ. Эта функция вызывается по системному таймеру с периодом 1 мс, возвращаемое ей значение загружается в ШИМ. Для проверки алгоритма я подключил светодиод через резистор к порту и подал на него нефильтрованный ШИМ. На практике подходящим является SLOPE = 200.

char Step_UpDn(bool up)
{
  static unsigned int Acc = 0;
  unsigned int Step = 1 + Acc / SLOPE;
  if(up)
  {
    if((MAX_UINT - Acc) > Step) Acc += Step;
      else Acc = MAX_UINT;
  }
  else
  {
    if(Acc > Step) Acc -= Step;
      else Acc = 0;
  }
  return(Acc >> 8);
}



Но и тут не обошлось без проблем. Оказывается, 8-битный ШИМ имеет недостаточное разрешение, чтобы вблизи нуля яркость менялось плавно. Когда приращение ШИМ уменьшается до единицы, дальше алгоритм начинает делать это приращение не на каждом шаге (так как не может обеспечить дробное приращение). Поэтому на начальном участке ШИМ меняется с пониженной частотой, что хорошо заметно. Наверное, 16-битный ШИМ решил бы проблему. Как еще один вариант, можно ввести некоторый нижний порог для ШИМ (например, 4), ниже которого всегда загружать 0. Тогда загораться светодиод будет чуть более резко, но это менее заметно, чем мерцания.

Следующий шаг – переход с сглаженному ШИМ и подключение светодиода через преобразователь напряжение-ток. И это тот случай, когда одна кривизна помогает убрать другую. Я выбрал первую схему, которая имеет нелинейность в начале характеристики. Одним из плюсов такой схемы является то, что она позволяет гарантированно выключить светодиод. Но самое главное, нелинейность в начале характеристики позволяет сделать плавным изменение яркости в самом начале процесса включения. Нелинейность схемы фактически расширяет динамический диапазон ШИМ в начале шкалы. Конечно, часть начального участка надо обрезать, что я сделал, ограничив минимальный код ШИМ значением 32. При этом коде светодиод еще выключен, а дальше он очень плавно включается.



Светодиод безумно красиво плавно загорается и гаснет. Тонарм сияет огнями, вид его очень праздничный.



Основная часть света отражается от пластинки под тем же углом, под которым падает. Если склониться низко-низко над пластинкой, треки хорошо видны. Но сверху не видно ничего. Я надеялся на рассеяние, но его здесь почти нет. Поэтому подсветка на тонарме – словно далекая звезда, такая же яркая, синяя и холодная, и точно так же ничего не освещает.

Tags: electronics, g-2021, vinyl, Арктур-006
Subscribe

  • Измеритель уровня V0.1

    Сделал первую версию прошивки нового измерителя уровня для магнитофона "Электроника-004". Все еще очень-очень сырое, но уже полоски как-то…

  • Sharp GF-777

    Попал тут ко мне Sharp GF-777. Без преувеличения можно сказать, что это легенда. Обладать таким аппаратом могли лишь избранные. Стоил он когда-то…

  • JVC TD-V662

    Когда просят посмотреть кассетную деку, говорят удивительные вещи. Что не могут найти мастера, который за это бы взялся. Но ведь аналоговая…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 44 comments

  • Измеритель уровня V0.1

    Сделал первую версию прошивки нового измерителя уровня для магнитофона "Электроника-004". Все еще очень-очень сырое, но уже полоски как-то…

  • Sharp GF-777

    Попал тут ко мне Sharp GF-777. Без преувеличения можно сказать, что это легенда. Обладать таким аппаратом могли лишь избранные. Стоил он когда-то…

  • JVC TD-V662

    Когда просят посмотреть кассетную деку, говорят удивительные вещи. Что не могут найти мастера, который за это бы взялся. Но ведь аналоговая…