Kapazitiver Killswitch für E-Gitarre – Schaltungsdesign & Entknacken

[René B. (rebid)]

Hallo zusammen,

ich plane derzeit die Entwicklung eines kapazitiven Killswitches 
(Mute-Schalter) für eine E-Gitarre. Das Ziel ist es, den klassischen 
mechanischen Taster durch eine unsichtbare Touch-Fläche (z. B. 
Kupferfolie unter dem Pickguard) zu ersetzen.Da die Gitarre ohnehin 
aktive Tonabnehmer besitzt, ist eine Stromversorgung (9V-Block) im 
Elektronikfach bereits vorhanden.Für den Prototypen habe ich mir 
folgendes Konzept überlegt:Sensorik: Auswertung über einen 
Standalone-Touch-IC (z. B. TTP223).Schaltung: Das Audiosignal soll bei 
Berührung auf Masse (GND) gezogen werden.Hierbei stehe ich vor zwei 
zentralen Herausforderungen, bei denen ich eure Expertise brauche:

Knackfreies Schalten: Ein hartes Kurzschließen des Signals führt 
bekanntlich zu unschönen Knackgeräuschen im Amp. Welche Methode ist 
hierfür im Audiobereich am elegantesten? Ich schwanke aktuell zwischen 
einem JFET (z. B. J112), einem CMOS-Schalter (CD4066) oder einem 
Optokoppler (z. B. H11F1 / PhotoMOS). Was hat das beste Audio-Verhalten 
(geringster THD / Rauschen im Zustand "offen")?

EMV & Störfestigkeit: Da kapazitive Sensoren empfindlich auf Netzbrummen 
reagieren und das E-Gitarren-Signal sehr hochohmig ist, mache ich mir 
Sorgen um Einstreuungen. Wie trenne ich die Sensorfläche und den 
Sensor-IC am besten galvanisch oder schaltungstechnisch vom Signalweg, 
um Brummschleifen zu verhindern?

Über Tipps, Schaltungsvorschläge oder Erfahrungen mit ähnlichen 
Audio-Mute-Schaltungen würde ich mich sehr freuen!

Viele Grüße,
René

[Christian S. (uhrenfreak)]

René B. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich plane derzeit die Entwicklung eines kapazitiven Killswitches

Ein interessantes Projekt, finde ich.

> (Mute-Schalter) für eine E-Gitarre. Das Ziel ist es, den klassischen
> mechanischen Taster durch eine unsichtbare Touch-Fläche (z. B.
> Kupferfolie unter dem Pickguard) zu ersetzen.Da die Gitarre ohnehin
> aktive Tonabnehmer besitzt, ist eine Stromversorgung (9V-Block) im
> Elektronikfach bereits vorhanden.Für den Prototypen habe ich mir
> folgendes Konzept überlegt:Sensorik: Auswertung über einen
> Standalone-Touch-IC (z. B. TTP223).Schaltung: Das Audiosignal soll bei
> Berührung auf Masse (GND) gezogen werden.Hierbei stehe ich vor zwei
> zentralen Herausforderungen, bei denen ich eure Expertise brauche:
>

> Knackfreies Schalten: Ein hartes Kurzschließen des Signals führt
> bekanntlich zu unschönen Knackgeräuschen im Amp. Welche Methode ist

Entstehen die Knackgeräusche vielleicht, weil dein Signal einen 
DC-Offset hat, den du mit kurzschließt?
Auch das Audio-Signal hat Nulldurchgänge, theoretisch könnte/müsste man 
genau dort schalten. Aber wenn ich es richtig verstehe, soll das Signal 
ja gerade hart und aggressiv klingen (staccato-artig, mit schnellem 
Attack in der Hüllkurve beim Loslassen des Knopfes).

> hierfür im Audiobereich am elegantesten? Ich schwanke aktuell zwischen
> einem JFET (z. B. J112), einem CMOS-Schalter (CD4066) oder einem
> Optokoppler (z. B. H11F1 / PhotoMOS). Was hat das beste Audio-Verhalten
> (geringster THD / Rauschen im Zustand "offen")?

Wahrscheinlich ließe sich aus allen drei Vorschlägen bei richtiger 
Beschaltung etwas machen. Es gab mal einen Artikel in der Elektor 4/89 
über die CD4066-Familie im Audiobereich.

> EMV & Störfestigkeit: Da kapazitive Sensoren empfindlich auf Netzbrummen

Wenn du nicht willst, dass sich der Killswitch von alleine betätigt, 
wäre es vielleicht gut, wenn die Sensorflächen-Auswertung so etwas wie 
einen Schmitt-Trigger mit Hysterese enthält.

Generell hängt das Einfangen von Rauschen und Brummen davon ab, wie du 
das ganze räumlich aufbaust und mit Strom versorgst. Müsste mit ein paar 
Überlegungen aber machbar sein.

Viele Grüße Christian

[Micha (e-nomo)]

René B. schrieb:
> Das Ziel ist es, den klassischen
> mechanischen Taster durch eine unsichtbare Touch-Fläche (z. B.
> Kupferfolie unter dem Pickguard) zu ersetzen.

Ich habe hier einige klassische E-Gitarren und davon hat keine einzige 
Gitarre einen "klassischen" mechanischen Taster. Vielleicht bin ich aber 
auch zu altmodisch.

René B. schrieb:
> Da die Gitarre ohnehin
> aktive Tonabnehmer besitzt, ist eine Stromversorgung (9V-Block) im
> Elektronikfach bereits vorhanden.

Hatte auch einmal eine aktive Strat Kopie zum Test. Nie wieder! Es gibt 
nichts schlimmeres als eine aktive Elektrogitarre. Wenn man sich auf 
einen 9V Block bei der Performance verlässt dann ist man verlassen.

Singlecoil, Humbucker oder Piezo haben sich je nach Anwendungszweck seit 
Ewigkeiten bewährt.

René B. schrieb:
> oder Erfahrungen mit ähnlichen
> Audio-Mute-Schaltungen würde ich mich sehr freuen!

Jeff Beck kann das alles mit dem Volumenregler und dem kleinen Finger 
sogar während des Spielens.  Song vorbei, Volume runter und Ruhe ist.

René B. schrieb:
> Da kapazitive Sensoren empfindlich auf Netzbrummen
> reagieren und das E-Gitarren-Signal sehr hochohmig ist, mache ich mir
> Sorgen um Einstreuungen.

Ein richtiger Rock'n Roll muss mit einer E Gitarre schnurren, brummen 
und knacken, sonst ist es kein Rock'n Roll!

Oha, vielleicht habe ich mich jetzt total unbeliebt gemacht... schäm und 
sorry... ;)

[René B. (rebid)]

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort! Der Hinweis mit dem 
DC-Offset war mir tatsächlich nicht bewusst. Ich werde mir das genauer 
ansehen, bevor ich mich auf einen bestimmten Schalter festlege. Auch den 
Schmitt-Trigger bzw. eine Hysterese halte ich für einen sehr guten 
Hinweis, damit der Touch-Sensor zuverlässig arbeitet. Im Moment bin ich 
noch in der Konzeptphase und versuche herauszufinden, welche 
Schaltmethode sich für Gitarrensignale am besten eignet. Danke auch für 
den Hinweis auf den Elektor-Artikel – den werde ich mir ansehen.

[Niklas G. (erlkoenig)]

Christian S. schrieb:
> Schmitt-Trigger mit Hysterese enthält.

Für komplexere Auswertung des Touchsignals wäre vielleicht ein 
Mikrocontroller mit integriertem Touch -Controller denkbar, dann kannst 
du das Touchsignal beliebig verrechnen und das natürlich auch flexibel 
anpassen.

[Karl B. (gustav)]

Probleme mit Knackgeräuschen hatte man früher besonders bei 
Tonbandgeräten. Zum Beispiel Umschaltung von Wiedergabe zu Aufnahme. Der 
EL3301 Kassettenrekorder ist da ein hervorragendes (Knack-)Beispiel 
dafür.

Um unerwünschte Umschaltgeräusche zu unterbinden, ist es nicht 
verwunderlich, dass Schaltungen zum Muting in die Studiotechnik Einzug 
gezogen haben. Die Variante mit dem J-FET findet man zum Beispiel im 
Schaltbild der B77.
Könnte als Vorlage dienen.

ciao
gustav

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Karl B. schrieb:
> Probleme mit Knackgeräuschen hatte man früher besonders bei
> Tonbandgeräten.

Überhautp nicht zu vergleichen und ist fern vom Thema.
@TE: Es wird nicht knacken, wenn kein DC auf dem Ausgang liegt und du 
die Gitarre stumm hälst. Ein JFET ist vermutlich am stromsparendsten, 
ein Optokoppler saugt die Batterie schnell leer.

Micha schrieb:
> Wenn man sich auf
> einen 9V Block bei der Performance verlässt dann ist man verlassen

Unsinn. Mein Gibson Bass hat auch von Hause aus einen 9V-Block und hat 
mich noch nie verlassen.

[Micha (e-nomo)]

Matthias S. schrieb:
> Micha schrieb:
>> Wenn man sich auf
>> einen 9V Block bei der Performance verlässt dann ist man verlassen
>
> Unsinn. Mein Gibson Bass hat auch von Hause aus einen 9V-Block und hat
> mich noch nie verlassen.

Ok, Du hast da sicher mehr Erfahrung. Ich verlasse mich halt lieber auf 
den "Generator" in dem Instrument. Ich will nicht OT werden. Ich sagte 
bereits "sorry". Sicher hat jeder User seine Präferenzen und ich bin da 
halt eher altmodisch. Bitte keinen Flamewar.

[Michael L. (nanu)]

Micha schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Micha schrieb:
>>> Wenn man sich auf
>>> einen 9V Block bei der Performance verlässt dann ist man verlassen
>>
>> Unsinn. Mein Gibson Bass hat auch von Hause aus einen 9V-Block und hat
>> mich noch nie verlassen.
>
> Ok, Du hast da sicher mehr Erfahrung. Ich verlasse mich halt lieber auf
> den "Generator" in dem Instrument.

Wenn die Batterie wirklich mal leer ist, legt man halt den Schalter auf 
""Generator" in dem Instrument" um.