Forstærkning af rheostat i e-trommepedal

[Trondster]

Hej,

Første post her på forumet. Jeg er en software-udvikler med lidt basis-kendskab til elektronik fra gymnasiet og et par små hobbyprojekter.

Jeg har et e-trommesæt, som jeg allerede har modificeret lidt.
Jeg har en Alesis Dm10 trommemodul, men ønsker at benytte en Roland V-11 hihat-kontroller.



Denne kontroller benytter piezo (og switch)-sensorer for at detektere slag på hihat-cymbalen, samt en bevægelig del på hihat-basen, der lader til at være koblet til et potentiometer (eller rettere sagt en rheostat).
Trommemodulen skal kunne detektere slag på hihatcymbalen, samt hvor meget jeg presser pedalen ned. I det jeg hæver og sænker cymbalen ved at bevæge pedalen, så bevæges et lille rør i basen, som så ændrer modstanden der måles via kabelet, der er koblet i basen. (Der er også et eget kabel koblet til hihat-cymbalen.)

Slag på selve hihat-cymbalen giver et lidt for "hot" signal til min modul. Det har jeg trivielt løst med en ekstra 100kOhm resistor koblet i seriel på cymbal-kabelet - så dette er ikke længere et problem.

Det, der derimod er et problem, er hihat-basen. Hihat-basen (eller "pedalen") fungerer som et potentiometer (eller rettere sagt en rheostat) - der er en variabel modstand, på  ~40kOhm modstand når pedalen er åben, og nul modstand når pedalen er helt lukket. Dette skal så modulen detektere - trommemodulen har formodentlig en modstandsmåler, der detekterer modstand på kabelet til pedalen.
Problemet her er, at min trommemodul er gearet for lidt højere modstande end hihat'en er - modulen klarer ikke skelne på modstande under ~2kOhm, og er gearet for at detektere en modstand mellem ~ 2-100kOhm.

Og så mit spørgsmål:
Er der muligt at lave en lille kreds jeg kan koble ind på kabelet mellem modulen og hihat-pedalen, der "forstærker" modstanden fra pedalen? Gerne så modstanden bliver ca x2 - så pedalen (stadig væk) giver 0 kOhm når den er presset ned, men at den giver en modstand på 80kOhm, og ikke 40kOhm, når den er åben?

Modulen kan til en vis grad konfigureres så den fungerer alligevel (jeg kan kalibrere de målte grænseværdier for åben og lukket pedal), men jeg antager, at det vil fungere markant bedre, hvis jeg kunne "forstærke" modstanden som hihat-pedalen leverer.

At mindske intervallet som rheostaten leverer (fx til 0-20kOhm) er trivielt - så kunne jeg bare koblet en modstand i parallel med pedalen. Men - hvordan øge spændet i modstandsintervallet?
At "flytte" intervallet (fx fra 0-40kOhm til 40-80kOhm) vil ligeledes være trivielt - så er det bare at koble en modstand i seriel med pedalen. Og - det har hjulpet markant at koble en 2kOhms modstand i seriel - så kan trommemodulen skelne lidt bedre på de "første" bevægelser i pedalen. Men - jeg mistænker at det kunne blive meget bedre hvis pedalen kunne levere lidt mere spændvidde i sit signal.


Trommemodulen har forøvrigt en 9V strømforsyning, men det er (måske lidt uvanligt) 9V vekselstrøm - ikke jævnstrøm.


Så - har nogen af Jer et bud på, hvordan jeg kan "forstærke" modstanden modulen læser fra min pedal?
Jeg vil om muligt helst løse dette ved at koble noget mellem pedalen og modulen - jeg ønsker om muligt ikke at åbne og modificere inde i hihat'en.

Er der en simpel kreds jeg kan lave og koble på? Skal denne kreds i så fald have en ekstra strømforsyning?


Håber, at I kan hjælpe mig.

[gerd]

Hej Trond,


P1 er dit potentiometer med 0..40kOhm.
Hvis du vil have 0..80kOhm, du har brug for en ekstra potentiometer P2 det hat den samme modstand. Hvis P1 har 33kOhm, P2 skal også har 33kOhm.

P1 og P2 er en spændingsdeler. På punkt A er det halve af spændingen end på punkt B.
-> Reguler P2 således, at spændingen på A er halvt så stor som på B.


Tag en mosfet transistor (T1) i stedet for P2 og en opamp det måle spændingen på A og  regulere T1 således at du har spændingen ..B/2.


 ..B/2 er genereret fra B med en spændingsfølger og en spændingsdeler. R1 = 50kOhm R2 = 50kOhm.

Du kan også tage en modstand af R1 = 58kOhm og R2 = 40kOhm så du har 0..98kOhm i stedet af 0..80kOhm.


Tilslut nu en 2k modstand (R3) og du vil have 2kOhm .. 100kOhm.

[Jeg har ikke prøvet det  ]
gerd

[Trondster]

Takker for hurtigt svar!

Helt korrekt forstået - jeg skal have lige som et "automatisk" potentiometer P2, der hele tiden har den samme spænding som P1 i din tegning.


For at lave det du skriver skal jeg altså have 2x opamps (er det lige meget hvad for en?), en MOSFET transistor (igen - lige meget hvad for en? Det er jo ikke lige nogen effekt-transistor jeg har brug for her..) og noget at montere det på.

Modstande, loddeudstyr og dåse at montere det i har jeg.


Kontrolspørgsmål: Har det noget at sige, hvordan min trommemodul måler modstanden? Kan der være nogen polaritet-problematik angående hvordan den måler modstanden? Spesielt hvis den skulle være vekselstrøm? Eller er det lige meget og/eller misforståelse fra min side?

[gerd]

Hej Trond,

For at lave det du skriver skal jeg altså have 2x opamps (er det lige meget hvad for en?), en MOSFET transistor (igen - lige meget hvad for en? Det er jo ikke lige nogen effekt-transistor jeg har brug for her..)

Ja. Tage en LM358 og en BS170, så du har brug for kun ET 9V batteri. Du har også brug for en kondensator med ca. 100nF.

og noget at montere det på.

Ja. Her er et forslag:

Kontrolspørgsmål: Har det noget at sige, hvordan min trommemodul måler modstanden? Kan der være nogen polaritet-problematik angående hvordan den måler modstanden? Spesielt hvis den skulle være vekselstrøm? Eller er det lige meget og/eller misforståelse fra min side?

Det er korrekt. Det virker ikke med vekselstrøm. Kan du kontrollere dette? Kan du måle spændingen over dit potentiometer ?
Den skal være mellem 0.1V og 6V.

Min laptop er død (eller er ved at dø) . Så jeg har ingen software til simulering det i denne uge.

gerd

[gerd]

Hej Trond,

Her er en simulation med LTSpice:


Du kan se:

Jeg har en 33k modstand.
10μA målestrøm og en spænding af 660.51mV -> modstand er 66.051k.
Det kan virke.

gerd

[Trondster]

Hmm - men kan ikke R1 og R2 (eller R3 og R4 i dit seneste skema) hellere være større modstande, 1MOhm eller sådant noget, og så behøver jeg ikke Opamp #2? Eller?


Edit: Har installeret LTspice - skal lege lidt selv.

Og - der kan godt være hurtige ændringer i pedalen - skulle der som du skrev en kondensator til, så der ikke går noget i selvsving?

[gerd]

Hej Trond,

Hmm - men kan ikke R1 og R2 (eller R3 og R4 i dit seneste skema) hellere være større modstande, 1MOhm eller sådant noget, og så behøver jeg ikke Opamp #2? Eller?

Ja, det gør også. Men en LM358 har 2 Opamps.

Har installeret LTspice

Her er min ASC file.

skulle der som du skrev en kondensator til, så der ikke går noget i selvsving?

Ja. Mellem + og -.
Men ikke i simulation. Kun i virkeligheden.

gerd

[Trondster]

Jeg foretog et par målinger på ledningerne fra trommemodulet - og det lader heldigvis til at være jævnstrøm - jeg målte 3.63V spænding på kabelet.

Jeg drejede et 100k potmeter til forskellige indstillinger, målte modstanden, koblede potmeteret til trommemodulet, og målte så spændingen over potmeteret:
Uden noget koblet til: 3.63V (0A)
98 kOhm: 1.39V (14μA)
49 kOhm: 0.85V (17μA)
6.5kOhm: 0.12V (18μA)
1.7kOhm: 0.03V (18μA)

Så - spændingen skulle være helt i skabet. ..Ikke?


Er der nogen måde at simulere (hurtige) ændringer i spændingen på potmeteret, så jeg kan se om noget går i selvsving? Et hurtigt tryk på pedalen kan sagtens gå fra 0 til 40kOhm og tilbage igen på - tjah - 0,2s?

Og - lige præcis hvor henne "mellem + og -" skal kondensatoren kobles til?


Og - takker for helt fantastisk hjælp!

[gerd]

Hej Trond,

Så - spændingen skulle være helt i skabet. ..Ikke?

Ja. Det ser godt ud !

Er der nogen måde at simulere (hurtige) ændringer i spændingen på potmeteret, så jeg kan se om noget går i selvsving? Et hurtigt tryk på pedalen kan sagtens gå fra 0 til 40kOhm og tilbage igen på - tjah - 0,2s?

Ja. det gør:
Ændre 33k til {R}
Tag en ny Spice Directive: EDIT-> Spice Directive
.step param R 1R 40k 1k (modstand fra 1R til 40k , 1k steps).
SIMULATE -> Edit simulation command -> DC op pnt.

Og - lige præcis hvor henne "mellem + og -" skal kondensatoren kobles til?

Mellem ben 4 og 8. Det er blå kondensatoren:

Der er nu også en 2k modstand i serie.

gerd

[Trondster]

Hej,

Tak for rigtig god forklaring - har bestilt komponenter, og ser frem til at gå i gang med at lodde.

Men - et par nybegynderspørgsmål:
- Skal banerne kuttes under opamp'en?
- Jeg kan se, at minus fra batteriet er koblet sammen med "ud" under den variable modstand (min trommepedal). Kan dette betyde noget for målingerne når mit trommemodul skal måle modstanden, eller er det elementær elektronik at det ikke har noget at sige på grund af at + på batteriet kun er koblet sammen med ind på opamp'en?

Har også planer om at koble en to-faset on/on bryder ind, så den i den ene position kobler batteriet til, og i den anden position kortslutter transistoren - så jeg kan slukke for forstærkningen og samtidig bypasse hele kredsen.


Edit: Og - er der nogen pegepind på, hvor lang batterilevetiden vil være? Er det muligt at lægge en lysdiode ind, der bruger meget lidt strøm, der kan give en indikation på, om der stadig væk er batteri tilbage?
Eller - hvis effekten af at der er for lidt batteri er, at der ikke slippes strøm igennem MOSFET-transistoren, så er det egentlig lige meget.


Mange tak!
Trond

[gerd]

Hej Trond,

- Skal banerne kuttes under opamp'en?

ja, her er billedet uden opamp'en:

Jeg kan se, at minus fra batteriet

Ja ,det er ikke noget problem: "på grund af at + på batteriet kun er koblet sammen med ind på opamp'en"

Og - er der nogen pegepind på, hvor lang batterilevetiden vil være?

Opamp'en kræver omkring 500 μA. Spændingsdeleren ca. 15μA.
En 9V batteri har ca. 500mAh.
Det betyder, at du har omkring 1000 (500mAh/515μA) timer tid.
1000h = 500 koncerter eller 10000 Songs

gerd

[Trondster]

Mange, mange tak!

Har loddet det sammen, og det hele ser ud til at fungere lige som det skal. Whohoo! 

Jeg fandt ellers ud (efter lidt mere nøjagtige målinger af pedalerne), at jeg nok skal have 3x og ikke 2x forstærkning. Derfor ændrede jeg de to modstande fra 2x 50kΩ til 100kΩ + 47kΩ.

Og - det fungerer helt top! Vel - i alle fald når jeg måler modstanden. Skal undersøge, om det også gør at pedalen fungerer bedre med trommemodulet - har endnu ikke testet.
Den ganger op med *3.2, ser det ud til - uden den sidste modstanden på 2kΩ måler jeg at 4.7kΩ bliver 15kΩ, 10kΩ bliver 32kΩ og 22kΩ bliver 70. Så - dette er lige hvad jeg skal have.


Ellers - hvad er den nemmeste måde at koble ledninger til de pins jeg har loddet på? Lodde ledningerne fast i dem, bruge en slags kabelsko, eller hvad? Måske vil en sådan en fungere?


Sjovt at lodde - første stykke kreds jeg lodder i det hele taget, med undtag af nogle meget, meget simple lodninger af et par ledninger. Kan se, at det måske ville været nemmere med en endnu mindre spids på loddekolben. Og/eller mere træning. Men - der er ingen kortslutninger, og alle komponenter fungerer som de skal.


Edit: Den fungerer også fint med trommepedalen - nu er der meget mere spænd i værdierne. Der er en lille forbedring med brug af trommemodulet - det bliver lige det lille ekstra. Nu skal jeg bare få monteret det hele i en lille plastikdåse.