Hallo : ) ich stehe vor einer für mich derzeit noch nicht lösbaren Aufgabenstellung)) Ich möchte das Signal eines Audioverstärkers an den Boxenklemmen abgreifen und es mit einem µC untersuchen (Clippinganzeige...) Zum teil treten an den Ausgangsklemmen hohe Spannungen auf und um die mit dem ADC auswerten zu können, muss ich die Amplitude auf max 5v begrenzen, da für mich ja nur die Kurvenform und nicht der pegel interessant ist. Habt ihr Ideen? Grus Axel
Mit Spannungsteiler runterteilen und einen ADC entsprechend guter Auflösung benutzen. CDs können ja mit 16 bits auch eine gute Dynamik ermöglichen.
Gast
#1236388
Hallo, wenn du nur Signale bis 200Hz messen willst (kannst) musst du noch einen Tiefpassfilter einbauen. Nyquist und Shannon beachten!
Edit: der Verstärker begrenzt den bereich bis auf 200 hz ich habe ganz vergessen zu schreiben, das ich eigentlich vorhatte, Alles mit einem Atmega8 zumachen (Hab davon einige rumliegen) das mit dem Spannungsteiler habe ich auch überlegt, (aber leider hat der Atmega 8 nur max. 10Bit Auflösung) - Wenn ich die Schaltung dann für max. 200 Vp auslege , dann hätte ich eine Auflösung von ca. 0,2 Volt - eigentlich etwas zu wenig :S
Clipping findet doch nur im Bereich um die Betriebsspannung statt. Wieso interessiert dich dann der komplette Bereich von 5-200V? PS: Früher hat man sowas analog gemacht: Ein Differenzverstärker der das Eingangs mit dem Ausgangssignal vergleicht, und sobald die Abweichung zu groß wird, ist der Verstärker in der Begrenzung, überlastet oder defekt.
Ich möchte es im Car Hifi Bereich verwenden - Die Endstufen haben ja intern noch einen DC/DC Verstärker mit Spannungen an den Klemmen weit über 12 Volt (Leistungen über 1 Kw) Prinzipiell könnte man ja auch es so auswerten, wenn man weiss dass die maximale Ausgangsspannung z.b. xx Volt ist, wenn der Pegal 90 % von Ua max erreicht hat.. Allerdings müsste man das jedesmal bei jeder anderen endsufe neu justieren etc. Bezüglich der Ein- und Ausgangsspannung vergleichen: Tritt da nicht die Komplikation mit der Phasenverschiebung zwischen ein und ausgangssignal (falls vorhanden?) auf?
Axel Küger wrote:
> (Leistungen über 1 Kw)
Willst du dein Auto auf Lautsprecherantrieb umbauen?
SCNR.
Axel Küger wrote: > Prinzipiell könnte man ja auch es so auswerten, wenn man weiss dass die > maximale Ausgangsspannung z.b. xx Volt ist, wenn der Pegal 90 % von Ua > max erreicht hat.. Allerdings müsste man das jedesmal bei jeder anderen > endsufe neu justieren etc. Wie willst du eigentlich das Clipping erkennen? Oder hast du ein festes Testsignal (z.B. einen 1kHz Sinus) und prüfst auf Oberwellen? > Bezüglich der Ein- und Ausgangsspannung vergleichen: Tritt da nicht die > Komplikation mit der Phasenverschiebung zwischen ein und ausgangssignal > (falls vorhanden?) auf? Ja, spätestens wenn noch ein Tiefpassfilter oder ähnliches vorhanden ist. Ich dachte du möchtest das ganze fest in eine Endstufe einbauen, dann funktioniert das nämlich wunderbar. Die Endstufe selbst (ohne Vorverstärker mit Equalizer usw.) sollte zumindest keine Phasenverschiebung verursachen.
Jörg Wunsch wrote: > Axel Küger wrote: >> (Leistungen über 1 Kw) > > Willst du dein Auto auf Lautsprecherantrieb umbauen? > > SCNR. Naja, ich mach es eher für einen Bekannten der viel mit soetwas hantiert und Wettbewerbsmäßig sowas macht - db-drag ))) Könnte man die Oberwellen nicht mit einem Kondensator glätten oder wäre es das selbe als wenn ich den an einem PWM - Signal hänge (Zerstörung wegen des hohen Stromflusses?
So, ich habe mir jetzt nochmal den Kopf zerbrochen.. Um nichts Halbes zu machen, ist es wohl doch besser das Eingangs- sowie das Ausgangssignal zu vergleichen. So hab ich es mir gedacht: Da das Audiosignal von der HeadUnit ein breiteres Frequenzspektrum bestitzt als der Subwooferausgang, müssen die Frequenzen vom Eingangssignal herausgefiltert werden, die auch intern von der Endstufe herausgefiltert werden. Dazu wird das Eingangssignal über einen Spannungsfolger und anschließend über einen Bandpass 1. oder höherer Ordnung gefiltert. Nun muss manuell (bzw. automatisiert mittels µC) der Spannungsverstärkungsfaktor der Endstufe ermittelt werden und danach der Rückkopplungswiderstand (entweder mittels poti justieren oder diese Widerstands IC´s mittels µC Ansteuerung) der 2.OP Schaltung hinterm Spannungsfolger und dem Filter dimensioniert werden um das Ausgangssignal und Eingangssignal auf dem selben Spannungswert zu haben. Nun muss mittels r-l bzw. r - c Parallelschaltung der Phasenverschiebungswinkel der beiden Spannungen auf Null gebracht werden und dann kann der Komparator bzw. Adc vom Atmega seine Arbeit beginnen.. Kommt die Theorie ungefähr hin? Gruss Axel
Axel Küger wrote: > Nun muss manuell (bzw. automatisiert mittels µC) der > Spannungsverstärkungsfaktor der Endstufe ermittelt werden und danach der > Rückkopplungswiderstand (entweder mittels poti justieren oder diese > Widerstands IC´s mittels µC Ansteuerung) der 2.OP Schaltung hinterm > Spannungsfolger und dem Filter dimensioniert werden um das > Ausgangssignal und Eingangssignal auf dem selben Spannungswert zu haben. > Nun muss mittels r-l bzw. r - c Parallelschaltung der > Phasenverschiebungswinkel der beiden Spannungen auf Null gebracht werden > und dann kann der Komparator bzw. Adc vom Atmega seine Arbeit beginnen.. Theoretisch klingt das gut, praktisch ist es aber so nicht zu realisieren, denn je nachdem was alles an Filtern in der Endstufe ist, kann der Frequenzgang und die Phasenverschiebung sehr komplex sein. Die einzige Lösung die mir dazu einfallen würde, wäre ein DSP der den Frequenz und Phasengang der Endstufe vermisst und diese digital nachbildet. Anschließend vergleicht er das erwartete mit dem realen Signal und zeigt Clipping an. Eine andere, eventuell einfachere Lösung, währe der Vergleich des Frequenzsspektrums des Eingangs mit dem Ausgangssignal. Clipping bedeutet Verzerrungen, also Oberschwingungen (2x, 3x, 4x, 5x Frequenzen des Ursprungsspektrums).
Guten Morgen! oh ja, stimmt, es sind ja auch noch regler für "BassBosst" 0 - 12db etc an dem Verstärker.. Danke für die tips! Spontan würde mir nichts einfallen, wie ich das mit dem Oberwellen erfassen realieren sollte. Wie sieht es damit aus, wenn mann den Verstärkungsfaktor der Endstufe ermittelt, - dann zumindestens die Amplitudenhöhe vom Eingangssignal dem Ausgangssignal angleicht, und dann das Clipping detektiert, wenn die Amplitude vom Eingangssignal höher ist, als die von dem verstärkten Endstufenausgangssignal? Der Verstärkungsfakteor dürfte sich doch nicht verändern? http://noiasca.rothschopf.net/deutsch/stoerung_clipping_2.jpg z.B. Fall1: Up Eingang 0,5 Volt -> Up Ausgang 5 Volt (aha-also verstärkungsfakter von 10) Fall2: Nun wird lauter gemacht: Up Eingang 1,5 volt -> Up Ausgang 15 Volt (noch alles gut..) Fall3: Jetzt Überschreitet die Ausgangsamplitude aber die maximale Interne Spannung , von z.b. 20 Volt, der Endstufe: Up Eingang 2,2 Volt -> Up Ausgang 20 Volt (ALARM - Ausgangsamplitude hätte 2 Volt höher sein müssen!) Das gute bei der Benutzung von Ops wäre, das man tatsächlich einfach die maximal Ausgangsspannung mit einem Spannungsteile auf 5 Volt bringt, da der Differenzverstärker ja nicht das problem mit der Auflösung hat, wie der ADC. gruß Axel
Huhu! Jetzt habe ich mir nochmehr Gedanken gemacht habe eine für mich realisierbare Lösung gefunden, welche ich mal grob umschreibe: Die Einstellung der Gain Regler von der Head Unit und der Amp erfolgt mittels eines z.b. 60 Hz Dauertons. Signal von der Headunit: Der µc untersucht das Signal und stellt Abweichungen von einer optimalen Sinuskurve fest. Damit kann die maximale Lautstäke der Headunit ermittelt werden. Nachdem man nun sicher sein kann, dass überhaupt ein ordentliches Signal am Amp ankommt, ermittelt man den Verstärkungsfaktor der Amp und macht mit dem LS Signal das gleiche wie mit dem Signal von der Head Unit - bei den ersten Verzerrungen kennt man die Spannung der Amplitude, bei der das passiert. Nun misst man einfach ständig das Signal und wenn sich die Amplitude z.B. 90% dem Wert nähert, wo Verzerrungen auftreten, gibs ne Led die Aufleuchtet oder was auch immer...
Gast
#1238316
Warum prüft ihr nicht, ob der Ausgangstransistor in Sättigung geht, bzw. nahe an diese Herankommt? Das könnte durch Spannungsmessung über der C-E Strecke geschehen. ist diese kleiner zB 2V, dann gibts Clipping.. Wäre das ne Lösung?
Die Idee ist super! Dann würde man sich in der Tat den ganzen Amplituden Messkram vorher schenken, allerdings müsste man die Endstufe aufschrauben und damit wäre es wieder unhandlich
Axel Küger wrote: > Der µc untersucht das Signal und stellt Abweichungen von einer optimalen > Sinuskurve fest. Damit kann die maximale Lautstäke der Headunit > ermittelt werden. Letztendlich ist das nichts anderes als ein Klirrfaktormessgerät, nur eben im Zeit als im Frequenzbereich. Als µC würde sich dafür ein ARM oder ein dsPIC mit einem externen Audiocodec eignen. Mit diesem könnte man den Signalton auch erzeugen, so dass man sich sicher sein kann, dass das Signal möglichst verzerrungsfrei ist. Der µC könnte dann selbständig die Amplitude durchfahren und so den Maximalwert ermitteln. Das ganze würde ich aber dennoch im Frequenzbereich machen, also eine FFT des Ausgangssignal, und als Indikator das Verhältnis der Amplitude der 3x Signalfrequenz zu der Signalfrequenz messen. Im Idealfall sollte nur die Signalfrequenz rauskommen, erst wenn die Verzerrungen anfangen kommen die Oberschwingungen hinzu. Mit einem dsPIC sollte das ganze relativ einfach sein, da es die FFT schon fertig gibt. Der Vorteil davon ist, dass das ganze frequenzunabhängig ist. Die analoge Lösung wäre ein Bandpassfilter, das nur die Messfrequenz durchlässt. Jetzt müsste man nur die Amplitude (bzw. den Effektivwert) von dem gefilterten und dem Ausgangssignal messen und vergleichen. Das ganze ist dann allerdings auf eine Frequenz festgelegt.
Zu dem Analogen Teil habe ich noch eine Frage: Sind die Oberwellen in ihrer Amplitudenhöhe nicht so minimal, dass es schwer sein wird, diese zu detektieren? http://www.klaus-pohlig.de/taweb/amps/pa/main.htm#Clipping Die Lösung mit der FFT klingt Professionell, aber da müsste ich mich erstmal in die materie genau hineinarbeiten und dann noch entsprechende Hardware zum brennen etc,. kaufen.
Axel Küger wrote: > Zu dem Analogen Teil habe ich noch eine Frage: > > Sind die Oberwellen in ihrer Amplitudenhöhe nicht so minimal, dass es > schwer sein wird, diese zu detektieren? Im Anhang mal zwei Bilder von einem 1kHz Sinus: Oben komplett, unten minimal übersteuert (etwa 2% der Amplitude fehlen). Bei 3kHz sind es bereits -54dB. Der Formel auf dem Link nach sind das etwa 5% Verzerrung. -54dB sind etwa ein Faktor von 0,002, das sollte man selbst mit einer 16bit Fixedpoint FFT hinbekommen.
Angehängte Dateien:
-
clipping.gif
(78 KB)
Gast
#1241526
huhu! Wie gesagt, ich habe NULL Ahnung was diese Sachen betrifft. Aber letztendlich wird mir nix Anderes übrig bleiben. Ua Max fällt nähmlich auch ins Wasser da ich die starken Impedanzschwankungen des Laustprechers nicht berücksichtigt habe. Kannst du mir mal in groben Zügen das Prinzip erklären, wie das überhaupt von statten geht - vom der anliegenden Spannung bis zum µc oder was auch immer) Einfach sagen If Frequenz > 25000Hz then Portd.2 = 1 wird ja nicht funzen : ) thx gruß
Der Aufwand an Hardware ist vernachlässigbar. Im Prinzip reicht ein Spannungsteiler der die Pegel auf für den ADC niedrige Werte bringt. Der Rest geschieht digital. Falls ein PC auch eine Lösung ist, dann geht es sehr einfach: Es gibt etliche Programme die alles mögliche per Soundkarte messen, u.a. auch die Verzerrung, wie z.B. diese Sofwtare: http://www.sillanumsoft.org/
Gast
#1242260
Mit dem PC wäre ungünstig - die Anzeige soll mehr oder wenige eine Standalone Lösung sein. Was würde dagegen sprechen, einen extrem steilen aktiven Hochpass zubauen, der frequenzen ab z.b. 25 khz durchlässt. Dann bräuchte man am Ende des Passes einen OP als Komparator , bei deim ein Eingang direkt auf 0 V liegt, und der andere Eingang mit dem Ausgang des Hochpasses verbunden ist und mit einm Pulldown ebenfalls auf Null Volt liegt. Kommen jetzt hohe frequenzen durch dann....
Prinzipiell geht das. Das Problem an dieser Lösung ist, dass eine gewisse Verzerrung oder auch Rauschen immer da ist. Ein stärkeres Ausgangssignal würde daher immer zu einem ansprechen führen. Man muss das Signal daher irgendwie mit dem Ausgangssignal in Verhältnis setzen (so wie es mathematisch ja auch in der Formel in dem Link weiter oben gemacht wird).
Gast
#1242378
Also das man das Ausgangssignal der endstufe mit einem µC misst und auch dass Signal aus dem aktiven Hochpass und das ganze dann irgendwie per Software macht? Die Frage ist, wie stark ist soein Rauschen? Hat das die gleiche Frequenz wie die Oberwellen?
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