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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Aussteueranzeige / VU-Meter


Autor: Andy (Gast)
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Hallo

Ich würde gerne mal eine Aussteueranzeige bauen, die ich an einen
Lineausgang der Stereoanlage anschließen kann. Ich habe mir das einfach
vorgestellt, indem ich das Signal über einen Transistor verstärke und
dann an den ADC eines AVR einlese, aber das klappt nicht.
Ich habe also folgende Probleme:

1. Wie bekomme ich das Signal in den µC?
2. Reicht es die ADC Werte in bestimmten Zeitabschnitten einzulesen und
an einem Leuchtband auszugeben?

Danke für eure Hilfe

Autor: Rahul (Gast)
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[OT]
LM3915... für die Anzeige...
[/OT]

1. Operationsverstärker...
2. Mittelwertbilden

Autor: Dirk Schlage (Gast)
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Witzigerweise habe ich momentan fast dasselbe vor.
Bei mir ist es ein anderer Typ von Eingang, ein Mikrofon.
Ich habe es mit einem viertel LM324 nach der Application Note AVR335
gemacht, wie gesagt, für ein Elektret-Mikrofon. Deine Pegel sind sicher
anders. Bei der Software bin ich jetzt mit mir übereingekommen, dass ich
einen Mittelwert über die letzten 256 Samples bilde und dann das Maximum
der Differenzen von diesem Mittelwert in einem Durchgang darstelle.

Aber da ist noch jede Menge Finetuning nötig, evtl. sollte ich auch in
einem definierten Raster samplen. Muß ich mit der doppelten im Signal
vorkommenden Frequenz samplen? Wie macht man das mit dem gleitenden
Durchschnitt richtig? Fragen, Fragen, Fragen.

ciao
   Dirk

Autor: harry (Gast)
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hi,
wenn man an die aussteuerungsanzeigen 'von früher' nachbilden will
muss man folgendes berücksichtigen: der rote bereich fing immer da an,
wo
a) ein aufzeichnungsband in die magnetische sättigung geht oder
b) ein verstärker mit seiner amplitude nahe an die versorgungsspannung
kommtoder
c) die nadel einer schneidemaschine für master-schallplatten per signal
weiter auslenken müsste, als sie kann.
es gibt sicherlich noch mehr beispiele, aber in jedem fall wurde
überwacht, dass die maxima der auftretenden spannungen einen
festgelegten wert nicht übersteigen.
diese maxima sind im regelfall im bassbereich anzutreffen, der bass
benötigt grössere spannungen zur auslenkung als mittel oder hochtöner.
die abtastfrequenz muss demnach nicht (ausser z.b. bei funkverstärkern,
da gelten natürlich andere spielreglen) die maximale nutzfrequenz
betragen, sie darf durchaus niedriger liegen, es schadet aber nicht
wenn sie höher ist. wenn mit einem adc gemessen wird hat man neben
vielen werten auch die 'peaks' die maximalen spitzen einer zu
messenden spannung (die heutzutage als leistung PMPO oder so'n kruscht
angegeben werden, das führt dazu, dass ein autoverstärker mit 2000 watt
leistung angegeben wird wo die lichtmaschine doch nur 800 watt hergibt,
seid gewiss, ein solches teil würde bei solchen leistungen schlicht im
rauchpilz untergehen)
du kannst jetzt deine peaks darstellen, numerisch oder als balken.
zur gleitenden mittelwertbildung: wir nehmen z.b. 10 werte, die nach
und nach eingelesen werden. bei jedem lesewert wird 1/10 teil
abgezogen, der neue wert wird dazuaddiert, hatt also nur eine relevanz
von 10% des gesamtwertes. das wird als endlosschleife ausgeführt, so
hat man immer einen gleitenden mittelwert. allerdings mit einem (zu
vernachlässigenden) schönheitsfehler: der mittelwert erreicht unter
ungünstigen rundungsbedingungen niemals den maxwert, auch wenn dieser
konstant ansteht.
das alles bitte nur als anregung auf die MÖGLICHE vorgehensweise
verstehen, es gibt sicher noch andere methoden.
gruss, harry
p.s. zeigerinstrumente sind elend lahme teile, magische augen
(anzeigeröhren) taugen für peakmeter, prozessoren taugen für alles.

Autor: Andy (Gast)
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Hallo

Das ist ja schon mal eine ganze Menge nützlicher Informationen. Das mit
den Applicationnotes muss ich mir einmal ansehen, denn die Verbindung
zum µC ist momentan noch mein größtes Problem.

Noch eine andere Frage, geht das Mitelwertbilden vielleicht auch
irgendwie mit einfacher Hardware zum Beispiel mit einem kleinen
Kondensator, der über einen Widerstand entladen wird und mit der
Spannung des Signals geladen wird. So müsste ich doch durch den
Wiederstand eine Entladungszeit wählen können und die Spannung am
Kondesnator würde einem Mittelwert der gesagten Zeit entsprechen. Oder
ist das totaler Schwachsinn?

Andy

Autor: emil (Gast)
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doch, das ist kein schwachsinn, genauso wird's gemacht :-)

mittelwertbildung in µC ist sehr elegant, aber eben nicht so
verbreitet;

ich hab's mehrmals mit einem "halbwellengleichrichter" (hässliches
wort!) gemacht, wie das hier:

http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/op_HW_recit...

vorteil ist, dass du normale dioden mit 0.7v durchlassspannung (noch
ein hässliches wort) verwenden darfst und auch signale unter 0.7v
richtig "gleichrichtest"; nachteil ist, dass su eben eine hälfte und
nicht die ganze welle gleichrichtest, das reicht aber in der regel
schon;

danach soll eben ein elko mit serien- und parallelwiderstand
angeschlossen werden; man kann natürlich die zeitkonstanten genau
berechnen; so Pi*Daumen... 1µF Elko, 10k seriell, 82k parallel zu elko,
das ergibt schönes bild...

danach darfst du eben ruhig mit µC auswerten, balken machen usw., das
funktioniert dann garantiert.

aber das mit der mittelwertbildung in µC ist auch sehr interessant,
dadurch erspart man sich eben op, elko, 2 dioden, 4 widerstände...

würde mich freuen, wenn du deine erfahrungen damit hier kommentieren
kannst

Autor: Andy (Gast)
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Hallo

Ich habe jetzt mal eine ähnlcihe Schaltung woe die obige aufgebaut,
aber bin noch nicht wirklich begeistert von dem Ergebnis. Die Anzeige
ist trotz geringem Kondensator sehr träge.

Noch eine andere Frage, wie sieht das dan eigentlich mit der Auswertung
am ADC aus, soll ich die linear oder logeritmisch machen?

@emil
den OP kann ich mir doch mit dem Mittelwertbilden im µC auch nicht
sparen, da ich doch das Signal verstärken muss um die Stereoanlage
nicht zu sehr zu belasten, oder?

Andy

Autor: Benedikt (Gast)
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Ich habe mir gestern sowas mit einem 8535 aufgebaut und muss sagen, dass
Ding ist einfach nur spitze ! Der Dynamikbereich ist so groß, dass man
auf den 32 LEDs wirklich fast über den gesamten Bereich was erkennen
kann, da ich mit 10bit abtaste, per Sofware den Spitzenwert berechne,
daraus die Wurzel ziehe und das Ergebnis auf den 2x 32 LEDs anzeige.

Autor: Dirk Schlage (Gast)
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@Benedikt:
Würde es dir etwas ausmachen deine Ergebnisse zu veröffentlichen?

ciao
  Dirk

Autor: Benedikt (Gast)
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Hier noch eine kurze Beschreibung und ein paar Bilder:
http://mitglied.lycos.de/bk4/AVRvu.htm

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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Ich habe in meiner Diplomarbeit eine Pegelmessung mit einem TL074
gemacht. So eine Schaltung wird auch in teuren Beschallungspulten
verwendet. Hier kann man direkt am ADC den Mittelwert ablesen.
Man sollte dann nur noch - da Pegelanzeigen im Regelfall ja in dB
gebaut werden - irgendwo in der Software logarithmisieren.

Gruß
KMT

Autor: Benedikt (Gast)
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@Kai Markus Tegtmeier

Ich bezweifle, dass dies der Mittelwert ist, denn der ist bei einem
normalen Audiosignal gleich 0 ! Was du erzeugst nennt sich
Gleichrichtwert...
Ist aber für eine Aussteuerungsanzeige nicht nur der Spitzenwert
interessant ?
Ich hatte am Anfang auch den Mittelwert verwendet, aber es gab keinen
wirklich gut erkennbaren Zusammenhang zwischen Anzeige und Musik...

So wie ich das erkennen konnte, verwendet auch z.B. die Anzeige in
Cooledit den Spitzenwert: Wenn ich nur zu 0,01% der Werte auf Maximum
setze, ist die Anzeige auch auf Maximum.

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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@Benedikt:

Du hast natürlich recht, hier wird der Gleichrichtwert gebildet;
da war ich wohl in der Terminologie etwas unvorsichtig.
Allerdings ist bei einem "normalen" (was ist normal?) Audiosignal
der Mittelwert nicht unbedingt 0; das wäre nur bei einem
gleichwertfreien Audiosignal (z.B. einem idealen Sinus um die Nulllinie
herum) der Fall.

Spitzenwertgleichrichter verwendet man häufig bei Digitalanwendungen,
um Übersteuerungen der Wandler zu vermeiden. Die "normalen" VU-Meter
z.B. sind aber mitnichten Spitzenwertinstrumente, sondern relativ
träge. Aus diesem Grunde wird häufig für diese Anzeigen ein 6dB-Vorlauf
eingestellt, damit auch Spitzensignale nicht die angeschlossene Hardware
übersteuern.

Auch im Studiobereich hat man mit diesen unterschiedlichen Meßverfahren
bei der Aussteuerung zu kämpfen. Ich hatte einmal den Fall, daß bei
einem 1kHz-Sinus die Pegelanzeige vom Computerprogramm und einem
eingemessenen RTW-Aussteuerungsmesser 100% übereinstimmten,
bei "normalen" Musiksignalen aber um bis zu 6dB differierten...

Hier finden sich noch ein paar Informationen zu diesem Thema:

http://sound.westhost.com/project55.htm

mfG
KMT

Autor: Benedikt (Gast)
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@Kai Markus Tegtmeier

Bei einem Audiosignal hat man eigentlich immer einen Mittelwert von 0,
da ansonsten die Lautsprecher ziemlich schnell in Rauch aufgehen...

Die Verwendung von Spitzen oder Mittelwert ist natürlich vom Zweck
abhängig. Wird eigentlich auch der Effektivwert verwendet ?
Der müsste ja neben dem Spitzenwert vor allem bei Endstufen auch
wichtig.

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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Der Effektivwert wird soweit ich weiß nicht verwendet. Man dimensioniert
ja grundsätzlich seine Endstufen so, daß die bei Nennschallpegel nicht
in die Begrenzung gehen, und die Leistungsaufnahme kümmert bei
Veranstaltungen nicht wirklich jemand (außer natürlich, daß ein
ausreichend starker Stromanschluß zur Verfügung steht).

VU-Meter werden halt dann eingesetzt, wenn es darum geht, die
"Lautstärke" (was ist das?) eines Signals zu beurteilen. Hier zeigt
sich allerdings der Pferdefuß: daß zwischen tatsächlich empfundener
Lautstärke (Lautheit) und Pegel riesige Unterschiede bestehen können.
Peak Program Meter (PPM) werden dazu benutzt, um Übersteuerungen von
angeschlossenen Geräten zu verhindern. Gerade in der Digitaltechnik ist
das sehr wichtig, weil die Wandler sehr schnell sehr hart in die
Begrenzung gehen, anders als z.B. ein analoges Tonbandgerät.

Ich habe mit dem "Mittelwert" eines Audiosignals die Erfahrung
gemacht, daß er sicherlich hinreichend genau bei 0 liegt, daß aber
direkt aufeinanderfolgende positive und negative Halbwelle nicht
unbedingt zu 100% identisch sein müssen. Die Schaltung, die ich
vorgestellt hatte, ignoriert allerdings diese Tatsache und wertet nur
eine Halbwelle aus. Es gibt auch das Modell für beide Halbwellen; das
ist aber natürlich schaltungsaufwendiger. Ich denke mal, die Entwickler
von Midas werden sich schon etwas dabei gedacht haben, als sie eine
Halbwelle einfach unter den Tisch fallen ließen.

Gruß
Kai Markus

Autor: Andy (Gast)
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Hallo

Ich hatte in letzter Zeit noch eine "kleine" Zusatzidee. Ich brauche
die Aussteueranzeige um mein Aunahmegerät (MP3) nicht zu übersteuern
und da dachte ich, wenn ich schon einen µC verwende, müsste es doch ein
leichtes sein, dass der µC automatisch die Lautstärke so regelt, dass
sie nie in den roten Bereich kommt, oder? Mein Problem ist nur wie.
Würde es mit einem Optokoppler funktionieren, der mit einem PWM
geregelt wird und das NF Signal somit entsprechend abschwächt.

Andy

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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Die Schaltung, die Du meinst, nennt man in der Studiotechnik
Kompressor bzw. Limiter. Ich bin mir nicht sicher, ob das
mit einem einfachen Optokoppler zu bewerkstelligen ist, oder ob
das Verzerrungen im Signal verursacht durch die nichtlineare Dioden-
kennlinie. Früher wurde das tatsächlich mit einer Lampe und
einem LDR gemacht, heute gibt es da ICs, sog. VCAs (Voltage Controlled
Amplifier) für. Die Firma THAT stellt so was her, und ich glaube,
bei www.symetrix.com gibt es auch Schaltpläne von professionellen
Geräten.

mfG
Kai Markus

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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Sorry, meinte natürlich www.symetrixaudio.com

Autor: DerMax (Gast)
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Oder auch ein LM1972 von National
http://www.national.com/search/search.cgi/main?key...

allerdings musst du dir dafür auch noch nen cleveren algorithmus
ausdenken der das signal schnell genug dämpft wenns zu groß wird aber
nicht zu schnell wieder laut macht, wenn eine leise Stelle kommt.

Autor: emil (Gast)
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zum thema audio-compressor:

ich empfehle NE572, ist sehr leicht erhältlich und angenehm zum
spielen; kostet bei reichelt nur noch 3 eur.

Autor: Georg Andritschek (Gast)
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Hallo Benedict
Sie haben mich fasziniert.Ich bin ein aelterer Verfahrenstehnicshe 
dipl.ing.
aber seit 1969 in Music und HIFI ver.....
Natürlich möchte ich auch an menie LP so was haben.Kann mann sowas 
irgendwo fertig oder als Bausatz kaufen.
Schöne Grüsse aus Budapest
Onkel Georg

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Guckt mal hier, das gab´s schon mal:

Beitrag "AVR Audiopegel messen"

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