Spatz
20.01.2024, 13:22
Hallo allerseits,
auf der Suche nach einem Pegelsteller für Mehrkanal-Audio (in meinem Fall idealerweise acht Kanäle symmetrisch) musste ich feststellen, dass die üblichen Lösungen entweder unzureichend genau (Potentiometer), oder aber ziemlich teuer sind (PGA4311, drehbare Widerstandssteller). Und da wir hier ja gerne basteln, dachte ich mir, dass hier vielleicht auch eine Bastellösung der richtige Weg ist...
Vom Grundkonzept her möchte ich einen Pegelsteller aufbauen, der nach dem Prinzip hintereinander geschalteter Spannungsteiler arbeitet, wie bei dem hier von Holger Barske (https://holgerbarske.com/diy/the-pegelsteller/) (Weiß jemand, wo die restlichen Teile des Artikels hin sind?) . Für meinen Aufbau möchte ich aber auf die ganze aktive Elektronik verzichten, und das ganze komplett passiv aufbauen, dafür aber einfach um weitere Kanäle erweiterbar.
Die Grundidee ist dabei folgende: Auf eine Gewindestange (M6x1mm) werden in gleichmäßigen Abständen Kodierscheiben montiert (hierbei hilft die Gewindesteigung von 1mm für den mechanischen Aufbau), an die von beiden Seiten Platinen mit Pogo-Pins gepresst werden. Die Kodierscheiben sind dabei über die Gewindestange drehbar, die Platinen mit den Anschlüssen bleiben statisch. Die Kodierscheibe ist dabei so designt, dass für jeden Kanal ein Pogo-Pin immer Kontakt mit der Kodierscheibe hat, während die beiden anderen Pogo-Pins abwechselnd eine Verbindung mit dem mittleren Pogo-Pin herstellen können. Durch leichte Überlappungsbereiche lässt sich so auch gleich ein Make-before-break-Verhalten herstellen, was auch bei kritischen Pegelwechseln lauteres Ploppen verhindern dürfte.
Mit 10mm Abstandsbolzen zwischen den beiden äußeren Platinen, und einer 1mm Platine in der Mitte ergibt sich genügend Abstand, um auf beiden Seiten eine flache Mutter (3.2mm) und eine PTFE-Unterlegscheibe (1mm) unterzubringen. Die 5mm hohen Pogo-Pins werden dabei um 0.5mm eingepresst.
Da es mit 128 Schaltstellungen keine Mittelstellung gibt, und sich der Drehknopf so nicht auf exakt 12 Uhr stellen lässt (und wir ja alle wissen, was ein krummer Lautstärkewert an Zwangsneurosen auslösen kann), hatte ich entweder die Wahl, auf 127 Stellungen zu gehen, und somit auf den letzten Schritt Dämpfung zu verzichten, oder aber, und dafür habe ich mich entschieden, einen 129ten Schritt einzuführen: Auf der untersten Pegelstufe wird ein weiterer Spannungsteiler mit einer sehr sehr hohen Dämpfung (-100dB oder sowas) eingefügt, der quasi als Mute funktioniert, aber immer noch für eine konstante Eingangsimpedanz sorgt. Mit einem Drehwinkel von 2,5° pro Schritt ergibt sich so ein Drehbereich von 320°.
Als Platine sieht die Rohversion der Kodierscheibe dann so aus:
73048
Hier mal eine Erklärung der Ringe von außen nach innen:
Der äußerste Ring besteht nur aus Löchern. Der Pogo-Pin an dieser Position stellt keinen elektrischen Kontakt her, sondern dient nur dazu, dass die Kodierscheibe an den genau definierten Positionen einrasten kann. Das Loch für die Mute-Position ist minimal größer, so dass das Gefühl des Einrastens hier noch ein bisschen stärker sein sollte.
Die sieben darauf folgenden Ringe dienen der Kodierung der Lautstärke in binärer Weise.
Der achte Ring stellt die Mute-Schaltung dar, wie man sieht, wird hier erst in der äußersten Position der Kontakt gewechselt.
Der neunte, innerste Ring dient zur einfacheren Integration zusätzlicher Elektronik: Auf der einen Seite sind Kontakte, die Anfang und Ende des erlaubten Drehbereichs anzeigen. So könnte man z. B. einen Motor an die Achse anschließen, der dann automatisch an den jeweiligen Positionen stoppt, oder man nutzt die den Kontakt für das untere Ende, um ein Relais zu steuern, das z. B. die Endstufen aktiviert.
Auf der anderen Seite des innersten Rings sind die Kontakte wie bei einem handelsüblichen Drehencoder angeordnet, so dass ein Microcontroller auch die Zwischenschritte erfassen kann.
Die "Nase" an der oberen Seite dient dabei als Anschlag und stößt an den Endpositionen an die Abstandbolzen, kann aber auch dafür genutzt werden, um bei der Montage dafür zu sorgen, dass alle Kodierscheiben gleich ausgerichtet sind.
Bisher liegen aber alle Pogo-Pins auf einer Linie, und somit zu nah beieinander. Der nächste Schritt ist also, die Ringe untereinander so lange um 2,5° zu verschieben, dass für alle Pogo-Pins genug Platz auf den äußeren Platinen ist. Infolgedessen sieht das ganze nun sehr chaotisch aus:
73049
Hier sind die dazugehörigen äußeren Platinen:
73050
Die Platine, die auf der anderen Seite montiert wird, ist genau spiegelbildlich aufgebaut. Die äußeren Platinen sind 50x54mm groß. Als Widerstände können SMD0805, SMD1206 oder bedrahtete Widerstände verwendet werden.
Die gesamte Konstruktion für einen Kanal (Stereo oder Mono Symmetrisch) sieht dabei dann so aus (Gesamttiefe ohne Widerstände: 12mm):
73051
Durch passende Abstandsbolzen lassen sich dabei mehrere Module hintereinander montieren, so dass die Anzahl der geregelten Kanäle eigentlich nur durch die physischen Abmessungen begrenzt ist.
Wo könnten Probleme entstehen?
Zum einen sind Pogo-Pins natürlich nicht unbedingt als Schleifkontakte ausgelegt. Da die Kodierscheibe aber auch mit einer dickeren Goldbeschichtung gefertigt werden kann, und wir somit einen Gold-auf-Gold-Kontakt haben, denke ich, dass hier keine allzu großen Probleme entstehen sollten. Außerdem wird die Achse auch eher behutsam gedreht, für den DJ-Bereich ist das Ding natürlich nicht geeignet. Die Pogo-Pins mit der höchsten mechanischen Belastung dürften die sein, die als Raste dienen, aber diese haben absichtlich keine elektische Funktion.
Ein weiteres Problem könnte ein gewisse Wobbeligkeit der Spitzen der Pogo-Pins darstellen, aber diese sind eigentlich ausreichend eingedrückt, und hier kann man eventuell noch was über das Design der Kodierscheibe optimieren.
Ein weiteres Problem könnte das Drehgefühl sein. Vermutlich ist es sinnvoll, die Pogo-Pins für die Rast-Funktion bei einem mehrkanaligen Aufbau nicht bei allen Kanälen zu bestücken. Und vermutlich ist es auch sinnvoll, die Achse noch besser zu lagern. Eventuell ist das dann eine Aufgabe für den 3D-Drucker.
Was haltet ihr von diesem Konzept? Ist es einen Versuch wert, oder gibt es irgendetwas, dass ich übersehen habe?
MfG,
Spatz
auf der Suche nach einem Pegelsteller für Mehrkanal-Audio (in meinem Fall idealerweise acht Kanäle symmetrisch) musste ich feststellen, dass die üblichen Lösungen entweder unzureichend genau (Potentiometer), oder aber ziemlich teuer sind (PGA4311, drehbare Widerstandssteller). Und da wir hier ja gerne basteln, dachte ich mir, dass hier vielleicht auch eine Bastellösung der richtige Weg ist...
Vom Grundkonzept her möchte ich einen Pegelsteller aufbauen, der nach dem Prinzip hintereinander geschalteter Spannungsteiler arbeitet, wie bei dem hier von Holger Barske (https://holgerbarske.com/diy/the-pegelsteller/) (Weiß jemand, wo die restlichen Teile des Artikels hin sind?) . Für meinen Aufbau möchte ich aber auf die ganze aktive Elektronik verzichten, und das ganze komplett passiv aufbauen, dafür aber einfach um weitere Kanäle erweiterbar.
Die Grundidee ist dabei folgende: Auf eine Gewindestange (M6x1mm) werden in gleichmäßigen Abständen Kodierscheiben montiert (hierbei hilft die Gewindesteigung von 1mm für den mechanischen Aufbau), an die von beiden Seiten Platinen mit Pogo-Pins gepresst werden. Die Kodierscheiben sind dabei über die Gewindestange drehbar, die Platinen mit den Anschlüssen bleiben statisch. Die Kodierscheibe ist dabei so designt, dass für jeden Kanal ein Pogo-Pin immer Kontakt mit der Kodierscheibe hat, während die beiden anderen Pogo-Pins abwechselnd eine Verbindung mit dem mittleren Pogo-Pin herstellen können. Durch leichte Überlappungsbereiche lässt sich so auch gleich ein Make-before-break-Verhalten herstellen, was auch bei kritischen Pegelwechseln lauteres Ploppen verhindern dürfte.
Mit 10mm Abstandsbolzen zwischen den beiden äußeren Platinen, und einer 1mm Platine in der Mitte ergibt sich genügend Abstand, um auf beiden Seiten eine flache Mutter (3.2mm) und eine PTFE-Unterlegscheibe (1mm) unterzubringen. Die 5mm hohen Pogo-Pins werden dabei um 0.5mm eingepresst.
Da es mit 128 Schaltstellungen keine Mittelstellung gibt, und sich der Drehknopf so nicht auf exakt 12 Uhr stellen lässt (und wir ja alle wissen, was ein krummer Lautstärkewert an Zwangsneurosen auslösen kann), hatte ich entweder die Wahl, auf 127 Stellungen zu gehen, und somit auf den letzten Schritt Dämpfung zu verzichten, oder aber, und dafür habe ich mich entschieden, einen 129ten Schritt einzuführen: Auf der untersten Pegelstufe wird ein weiterer Spannungsteiler mit einer sehr sehr hohen Dämpfung (-100dB oder sowas) eingefügt, der quasi als Mute funktioniert, aber immer noch für eine konstante Eingangsimpedanz sorgt. Mit einem Drehwinkel von 2,5° pro Schritt ergibt sich so ein Drehbereich von 320°.
Als Platine sieht die Rohversion der Kodierscheibe dann so aus:
73048
Hier mal eine Erklärung der Ringe von außen nach innen:
Der äußerste Ring besteht nur aus Löchern. Der Pogo-Pin an dieser Position stellt keinen elektrischen Kontakt her, sondern dient nur dazu, dass die Kodierscheibe an den genau definierten Positionen einrasten kann. Das Loch für die Mute-Position ist minimal größer, so dass das Gefühl des Einrastens hier noch ein bisschen stärker sein sollte.
Die sieben darauf folgenden Ringe dienen der Kodierung der Lautstärke in binärer Weise.
Der achte Ring stellt die Mute-Schaltung dar, wie man sieht, wird hier erst in der äußersten Position der Kontakt gewechselt.
Der neunte, innerste Ring dient zur einfacheren Integration zusätzlicher Elektronik: Auf der einen Seite sind Kontakte, die Anfang und Ende des erlaubten Drehbereichs anzeigen. So könnte man z. B. einen Motor an die Achse anschließen, der dann automatisch an den jeweiligen Positionen stoppt, oder man nutzt die den Kontakt für das untere Ende, um ein Relais zu steuern, das z. B. die Endstufen aktiviert.
Auf der anderen Seite des innersten Rings sind die Kontakte wie bei einem handelsüblichen Drehencoder angeordnet, so dass ein Microcontroller auch die Zwischenschritte erfassen kann.
Die "Nase" an der oberen Seite dient dabei als Anschlag und stößt an den Endpositionen an die Abstandbolzen, kann aber auch dafür genutzt werden, um bei der Montage dafür zu sorgen, dass alle Kodierscheiben gleich ausgerichtet sind.
Bisher liegen aber alle Pogo-Pins auf einer Linie, und somit zu nah beieinander. Der nächste Schritt ist also, die Ringe untereinander so lange um 2,5° zu verschieben, dass für alle Pogo-Pins genug Platz auf den äußeren Platinen ist. Infolgedessen sieht das ganze nun sehr chaotisch aus:
73049
Hier sind die dazugehörigen äußeren Platinen:
73050
Die Platine, die auf der anderen Seite montiert wird, ist genau spiegelbildlich aufgebaut. Die äußeren Platinen sind 50x54mm groß. Als Widerstände können SMD0805, SMD1206 oder bedrahtete Widerstände verwendet werden.
Die gesamte Konstruktion für einen Kanal (Stereo oder Mono Symmetrisch) sieht dabei dann so aus (Gesamttiefe ohne Widerstände: 12mm):
73051
Durch passende Abstandsbolzen lassen sich dabei mehrere Module hintereinander montieren, so dass die Anzahl der geregelten Kanäle eigentlich nur durch die physischen Abmessungen begrenzt ist.
Wo könnten Probleme entstehen?
Zum einen sind Pogo-Pins natürlich nicht unbedingt als Schleifkontakte ausgelegt. Da die Kodierscheibe aber auch mit einer dickeren Goldbeschichtung gefertigt werden kann, und wir somit einen Gold-auf-Gold-Kontakt haben, denke ich, dass hier keine allzu großen Probleme entstehen sollten. Außerdem wird die Achse auch eher behutsam gedreht, für den DJ-Bereich ist das Ding natürlich nicht geeignet. Die Pogo-Pins mit der höchsten mechanischen Belastung dürften die sein, die als Raste dienen, aber diese haben absichtlich keine elektische Funktion.
Ein weiteres Problem könnte ein gewisse Wobbeligkeit der Spitzen der Pogo-Pins darstellen, aber diese sind eigentlich ausreichend eingedrückt, und hier kann man eventuell noch was über das Design der Kodierscheibe optimieren.
Ein weiteres Problem könnte das Drehgefühl sein. Vermutlich ist es sinnvoll, die Pogo-Pins für die Rast-Funktion bei einem mehrkanaligen Aufbau nicht bei allen Kanälen zu bestücken. Und vermutlich ist es auch sinnvoll, die Achse noch besser zu lagern. Eventuell ist das dann eine Aufgabe für den 3D-Drucker.
Was haltet ihr von diesem Konzept? Ist es einen Versuch wert, oder gibt es irgendetwas, dass ich übersehen habe?
MfG,
Spatz