Hallo zusammen,
Ich möchte mir einen MIDI-Controller für mein Studio und den
Live-Einsatz bauen. So etwas gibt es natürlich bereits fertig zu kaufen,
aber ich möchte etwas mehr Flexibilität. Hier erst mal ein paar
Eckdaten, bevor ich meine Fragen stelle:
ATMega32
LCD-Display 20x2 an PortD2-7
4 Taster an PortB0-3 -> Menüführung
MIDI-IN und OUT an PortD0-1
8 Pedale an PortA über 6,3mm Stereo-Klinke extern angeschlossen ->
Analoge Eingänge
8 Taster an PortC über 6,3mm Mono-Klinke extern angeschlossen ->
Digitale Eingänge
SPI-Bus PortB4-7 inkl. Reset über 9Pol Sub-D Buchse herausgeführt ->
Update und Erweiterungen
Die Beschaltung des LCD-Displays, der MIDI-Ein- und Ausgänge und der
Taster für die Menüführung sind kein Problem. Ich habe jedoch noch ein
paar andere Baustellen:
1. An den analogen Eingängen an PortA verursachen die Klinkenbuchsen
bauartbedingt einen Kurzschluss beim Stecken. Wie kann ich den AVCC-Pfad
gegen Kurzschluss schützen?
2. Wie kann ich die Eingänge und den SPI/ISP-Bus vor Überspannung
schützen, ohne die Analogen Signale allzu sehr zu verfälschen?
Vielen Dank für die Mühe.
Frank
Frank schrieb:> 1. An den analogen Eingängen an PortA verursachen die Klinkenbuchsen> bauartbedingt einen Kurzschluss beim Stecken.
Nicht, wenn du die Spannung auf Tip legst und das Signal auf Ring. Aber
am besten legst du tatsächlich noch einen Widerstand in die Versorgung.
Wie gross der sein soll, entscheiden die Potis in deinen Pedalen. Wenn
es z.B. 10k Potis sind, wären für jedes Pedal 330-470 Ohm eine gute
Idee. Du kommst dann allerdings auch nicht mehr ganz auf Vollausschlag
des ADC.
Frank schrieb:> 2. Wie kann ich die Eingänge und den SPI/ISP-Bus vor Überspannung> schützen, ohne die Analogen Signale allzu sehr zu verfälschen?
In jeden Eingang legst du einen Serienwiderstand (1k-4k7), auch in die
Analogeingänge. Die Schutzdioden der I/O Ports im AVR sollten dann Über-
und Unterspannungen ableiten können, ohne Schaden zu nehmen. Es ist
vermutlich auch eine gute Tat, an jede Eingangsbuchse noch einen kleinen
C gegen Masse zu legen (4,7nF-22nF).
Die C's gehen natürlich nicht am ISP Anschluss. Hier kannst du kleine
Serienwiderstände nehmen, so etwa 220-470 Ohm.
Matthias Sch. schrieb:> Nicht, wenn du die Spannung auf Tip legst und das Signal auf Ring. Aber> am besten legst du tatsächlich noch einen Widerstand in die Versorgung.> Wie gross der sein soll, entscheiden die Potis in deinen Pedalen. Wenn> es z.B. 10k Potis sind, wären für jedes Pedal 330-470 Ohm eine gute> Idee. Du kommst dann allerdings auch nicht mehr ganz auf Vollausschlag> des ADC.
Bei den Pedalen werde ich sowieso mit Kalibrierung arbeiten müssen, da
die Potis in den Pedalen nicht den kompletten Weg laufen. Der
Vollausschlag sollte also nicht das Problem sein. Die Idee mit dem
Serienwiderstand zur Strombegrenzung ist eine sehr gute Idee. Könnte
eine Z.Diode noch hilfreich sein, oder würde die mir die Linearität der
Potis zu sehr verfälschen?
Die Belegung müsste ich morgen noch mal durchmessen, habe mein Ohmmeter
noch auf der Arbeit liegen und finde den Zettel grad nicht. Habe auch
leider im Netz keine Schaltpläne für das Pedal gefunden. Ist aber auch
kein Wunder, ist Hausmarke Thomann. Wär aber cool, wenns passen würde.
Matthias Sch. schrieb:> Es ist> vermutlich auch eine gute Tat, an jede Eingangsbuchse noch einen kleinen> C gegen Masse zu legen (4,7nF-22nF).
Wofür dieses? Die Entprellung der Taster erfolgt in Software und ich
glaube dann würde ich noch zusätzliche Latenzen in die Analoge
Verarbeitung bringen, oder?
Noch eine Frage: Angenommen ich lege mal im Dusel versehentlich ein
Audio-Signal an einen der Eingänge. Wie kann ich die vor negativer
Spannung schützen?
Frank schrieb:> Wofür dieses? Die Entprellung der Taster erfolgt in Software und ich> glaube dann würde ich noch zusätzliche Latenzen in die Analoge> Verarbeitung bringen, oder?
Nö, die Latenz ist da überhaupt kein Problem. Du vermeidest mit den
Kondensatoren Einstrahlungen von Telefonen und Funk und kappst
gleichzeitig Spannungsspitzen. Ausserdem, nur nebenbei, möchten Taster
gerne einen kleinen Strom, damit die Kontakte sauber bleiben. Auch
leicht bratzelnde Potis führen dann nicht gleich zu wilden Artefakten
des ADC.
Frank schrieb:> Noch eine Frage: Angenommen ich lege mal im Dusel versehentlich ein> Audio-Signal an einen der Eingänge. Wie kann ich die vor negativer> Spannung schützen?
Dagegen schützen die o.a. Serienwiderstände in allen Eingängen. Eine
etwaige negative Spannung und positive Überspannung bleibt dann in den
Schutzdioden des AVR hängen.
Super. Ich werde morgen gleich die Schaltpläne überarbeiten und ein
neues Platinendesign anfertigen. Das ganze landet dann hier als Artikel
sobald die Software fertig ist.
Vielen Dank.
Frank schrieb:> Wie kann ich den AVCC-Pfad> gegen Kurzschluss schützen?
Indem Du AVCC nicht nach außen führst.
Matthias Sch. schrieb:> In jeden Eingang legst du einen Serienwiderstand (1k-4k7), auch in die> Analogeingänge. Die Schutzdioden der I/O Ports im AVR sollten dann Über-> und Unterspannungen ableiten können, ohne Schaden zu nehmen.
Das reicht nicht. Die internen Schutzdioden sind zu schwach für ESD über
längere Kabel. Ich würde so vorgehen:
1
VCC
2
o
3
|
4
|
5
|
6
- 1N4148
7
^
8
Eingang Klinke |
9
___ | ___
10
o--------|___|---o----|___|---o------ AVR_ADC
11
| |
12
10k | 10k |
13
- ---
14
^ --- 1..10n
15
1N4148 | |
16
| |
17
| |
18
- -
Matthias Sch. schrieb:> Du kommst dann allerdings auch nicht mehr ganz auf Vollausschlag> des ADC.
Natürlich, wenn die Potis oben an VCC und unten an Masse gelegt werden,
kann der Schleifer trotzdem den vollen Betriebsspannungsbreich fahren.
100 Ohm in jede Versorgungsleitung reichen, um Kurzschlüsse zu
vermeiden. Wenn das Poti 100kOhm hat, ist kein nennenswerter
Spannungsabfall zu bemerken. Die Eingangsbeschaltung (siehe oben) ändert
daran auch nichts. AREF ist in dem Fall auf VCC zu legen bzw. zu
programmieren.
Knut Ballhause schrieb:> Matthias Sch. schrieb:>> Du kommst dann allerdings auch nicht mehr ganz auf Vollausschlag>> des ADC.>> Natürlich, wenn die Potis oben an VCC und unten an Masse gelegt werden,> kann der Schleifer trotzdem den vollen Betriebsspannungsbreich fahren.> 100 Ohm in jede Versorgungsleitung reichen, um Kurzschlüsse zu> vermeiden. Wenn das Poti 100kOhm hat, ist kein nennenswerter> Spannungsabfall zu bemerken. Die Eingangsbeschaltung (siehe oben) ändert> daran auch nichts. AREF ist in dem Fall auf VCC zu legen bzw. zu> programmieren.
Falsch gelesen. Es geht um die Strombegrenzung an den analogen
Controller Eingängen - Pedale z.B.
Ist auch schon über einen Monat her, aber der TE will Pedale auf die
Stereoklinken legen und gegen Überstrom bei etwaigen Kurzschlüssen
absichern. Die Potis werden also am oberen Ende nicht ganz auf VCC
liegen. Auch hat man oft keinen Einfluss auf den Widerstandwert, der im
Pedal verbaut ist, zumal das oft Spezialausführungen sind.
Matthias Sch. schrieb:> Ist auch schon über einen Monat her, aber der TE will Pedale auf die> Stereoklinken legen und gegen Überstrom bei etwaigen Kurzschlüssen> absichern. Die Potis werden also am oberen Ende nicht ganz auf VCC> liegen. Auch hat man oft keinen Einfluss auf den Widerstandwert, der im> Pedal verbaut ist, zumal das oft Spezialausführungen sind.
OK. Dann so. Überspannungen hat man trotzdem und davor muss man den
Controller schützen. Gerade auf der Bühne kann sich je nach
Fußbodenbelag durch das Umhergelaufe mit den Instrumenten schön Statik
aufbauen, die sich dann beim Betätigen des Pedals in dieses entladen
kann. Gegen Überstrom helfen besagte 100Ohm Widerstände, die sowohl in
den VCC- als auch in den Massezweig zu legen sind, da im Fehlerfall auch
von einer Pedalmasse zu einem anderen Potenzial Strom fließen kann.
