Duben 2009

Digitální dozvukové zařízení Z. Hoška

14. dubna 2009 v 21:43 | Zdeněk Hošek |  Amatérské konstrukce

Digitální dozvukové zařízení

Pomocí tohoto zařízení lze vytvářet složitější efekty typu echo, hall,chorus nebo flanger.

Lze docilovat zpoždění zvuku až 1 sec a díky tomu, že jsou zabudované tři výstupy s různou délkou dozvuku lze zvuk různě cyklit a zpožděný zvuk různě přimíchávat do vstupu.
Zařízení pracuje na principu digitalizace analogového signálu pomocí převodníku A/D, zpoždění signálu ve zpožďovací lince tvořené pamětí typu RAM a zpětný převod signálu v
převodníku D/A na analogový. Součástí zařízení je dále modulační oscilátor, který zajišťuje rozmítání signálu a tím příslušné efekty. Zařízení pracuje na principu sigma delta modulace,
známé např. v telefonní technice tj. 1-bitový převod, kdy signál prochází postupně buňkami pamětí. Teorii nebudeme rozebírat, tu lze nalézt v literatuře, zastavím se jen u provedení
jednotlivých částí zařízení.
Vstupní obvod tvoří jednoduchý zesilovač tvořený operačním zesilovačem, signál dále
postupuje do převodníku A/D, který se skládá z napětím řízeného integrátoru, jehož řídící
napětí odvozené z číslicového signálu odpovídá obalové křivce původního nf signálu.
Zpoždění signálu se uskutečňuje v pamětích typu DRAM o kapacitě do 64 kB a to dvoufázovým adresováním paměti z čítače adres - řádků a sloupců, přečtením a uložením
informací a předáním k dalšímu zpracování. Signál dále postupuje na převodníky D/A pracující s opačným převodem signálu v podobném provedení jako vstupní. Součástí je dále
logika pamětí vytvářející adresaci a dvoufázové zadávání do paměti. Výstupní zesilovače
jsou opět tvořeny OZ. Dále zařízení obsahuje již zmíněný modulační oscilátor tvořený
opět OZ a dále napájecí zdroj. Stiskem přepínače memory je soustavně ve smyčce přehráván signál právě uložený do paměti a toto lze využít k zajímavým efektům.
Zařízení pochází z doby kdy tato technika nebyla běžně dostupná a získat tedy součástky
na stavbu a dokumentaci nebylo rozhodně jednoduché. Přesto že se u nás nebo v sousedních státech vyráběly, nebyly v obchodní síti dostupné. Jednalo se zejména o paměti, přesné OZ a některé multiplexery dodávané tehdy jen z Ruska. Velkým problémem byl OZ CA3080 pro který se muselo do Maďarska nebo přes známé z BRD. Cena obvodů nebyla též lidová. Přes tyto potíže se nakonec součástky podařilo sehnat a zařízení postavit. Byly postaveny dva prototypy, které byly dále průběžně upravovány. V původním zařízení byly použity 4 ks pamětí DRAM 4116 tj. o kapacitě 16 kB. Tomuto odpovídala i taktovací frekvence, která byla příliš nízká a tím byl zpožděný zvuk příliš " zašumělý ". Po mnoha pokusech byla proto taktovací frekvence zvýšena a paměti 4116 byly nahraženy pamětmi o kapacitě 64 kB. Došlo sice ke snížení šumu, tento je ve výsledném zvuku přesto znát. Pravděpodobná vada je tedy zřejmě v konstrukci převodníků, neboť v podobném zařízení s obdobně řešenými převodníky je zvuk absolutně čistý. Pro běžné používání je však kvalita dostačující.
Zařízení bylo vestavěno do konstrukce z hliníkových profilů, přední panel eloxován, popsán propisotem a přelakován. Diody LED indikují příslušné funkce, vývody jsou provedeny jack konektory. Součástky jsou umístěny na třech deskách s plošnými spoji, některé IO jsou umístěny v objímkách což usnadnilo výměnu při zkouškách a projevilo se zejména snížením šumu např. při výměně českých obvodů za zahraniční. Původní paměti 16 kB vyžadovaly tři napájecí napětí, po výměně za 64 kB stačí jen jedno nap. napětí.
Podobná konstrukce se objevila u nás v radioamatérském časopise v roce 1997, a byla testována v časopisu Muzikus. Z testu vyplývá že zařízení má podobné neduhy a tím je zvýšený šum. Pár konstrukcí lze nalézt v zahraniční literatuře, postupně bude ale problém sehnat součástky zejména paměti, neboť používané typy se nevyrábí a jsou velmi drahé.
Snahou konstruktéra bylo dále použít paměti o velikosti 256 kB , k tomuto ale již nedošlo.
Tyto paměti lze ale dnes snadno získat např.z vyřazených PC typu 286 apod.
Dnes jsou tato zařízení nahrazována speciálními obvody sdružujícími všechny
funkce, příkladem může být obvod PT2399 či podobné, které obsahují kompletní převodníky
a zpožďovací linku. Tento obvod je běžně dostupný a jsou známy i zdařilé konstrukce.
Představené zařízení je tedy dnes další připomínkou doby, jak se toto dalo řešit. Je zde patrná
složitost řešení jednotlivých obvodů proti dnešním konstrukcím. Mělo to ale zase své kouzlo,
kdy se daly osciloskopem sledovat poměry na jednotlivých místech a doslova laborovat s
jednotlivými součástkami. Toto je již dnes v záplavě jednoúčelových obvodů a mikroprocesorů bohužel pryč. Dozvukové zařízení bylo používáno v cestě signálu pro varhany , kytaru a zpěv, používalo se i ve smyčce mixážního pultu a velmi se osvědčilo. Na podobném principu je postaveno mnoho podobných zařízení té doby. V našich krajích se kromě typů západní provenience prodávalo dozvukové zařízení z Tesly AOS095 fungující
na trochu jiném principu a to s 8-mi bitovými převodníky MDAC08, dále se prodávalo zařízení z NDR Vermona DEG500 rovněž postavené na 1-bitovém převodu signálu. Toto je však již jen historie a tato zařízení jsou spíše vyhledávána znalci jako kousky do muzea hudebních nástrojů.

Technické údaje:
Rozměry: 370 x 180 x 50 mm
Hmotnost: cca 3 kg
Osazení polovodiči: 29 x IO, 8 x tranzistor, 8 x LED, 8 x dioda, 1 x stabilizátor napětí
Ostatní součástky: konstrukční prvky, přepínače, konektory, transformátor, potenciometry
Ovládání: vstupní citlivost, reg. zpětného signálu, 2 x reg. zpoždění s přepínáním, 3 x přepínač
výstupního zpožděného signálu, přepínač memory - smyčka dig. signálu, mix. reg.
vstup. a zpožděného signálu, modulace signálu - hloubka a rychlost, síť vypínač,
přepínač pamětí 64kB x 128 kB, vstupní a výstupní konektory 6,3 mm 3x Výrobce: amatérský výrobek
Konstrukce: Zdeněk Hošek
Dokumentace: těžko dostupná, upravená
Rok výroby: max. 1988
Dokumentačně zpracováno: 5.3.2009

Regulátor hlasitosti k elektronickým varhanám Z. Hoška

14. dubna 2009 v 21:32 | Zdeněk Hošek |  Amatérské konstrukce

Regulátor hlasitosti pro elektronické varhany

Toto zařízení je jistě nedílnou součástí každých elektronických varhan, neboť umožňuje
zajistit hráči dynamiku zvuku při hraní. Regulátory hlasitosti lze řešit různým způsobem.
Jednak zařazením jednoduchého potenciometru do cesty signálu a přes příslušný převod
zajistit přímý pohyb na kruhový. Nevýhodou potenciometrů je, že se po určité době vydřou
a objeví se chrastění. Dalším možným řešením je zařazení fotoodporu do cesty signálu.
Fotoodpor je soustavně osvětlován žárovkou. V cestě světelného toku je zařazena pohyblivá
přepážka, která může mít různý tvar a jejím otvíráním a zavíráním se snižuje či zvyšuje
odpor ve fotočlánku a tím se dosahuje regulace hlasitosti. Variantou tohoto řešení je, že
fotoodpor či jiný ovládací článek působí na regulační prvek ve varhanách ( může to být
např. proudově řízený operační zesilovač CA 3080 v cestě signálu ) a tím lze docílit
regulace hlasitosti bez rušivých vlivů potenciometru.
Tento princip byl použit i u této konstrukce, kdy žárovka 6V/50 mA osvětluje fotoodpor
typu TESLA WK… Přepážka je pevně spojená s pedálem a zajišťuje přerušování toku
světla podle sešlápnutí. Zpětný návrat obstarávají dvě pružiny. Dále jsou v pedálu namontovány tlačítka umožňující ovládat některé efekty ve varhanách, jako např. glisando,
havaj efekt, spouštět aut. bubeníka apod. Signál je do pedálu zaveden pomocí stíněných
kabelů přes konektor. Celá konstrukce je robustní vzhledem k tomu že někdy se na pedálu
stojí celou vahou.
Zařízení je dnes opět pouhou ukázkou toho jak řešili amatéři podobné konstrukce, které
nebyly běžně dostupné. Pedál byl používán k elektronickým varhanám jejichž popis bude
uveden a při hraní se velice osvědčil. Snad bude tato konstrukce inspirací pro jiné konstruktéry hudebních nástrojů.

Technické údaje:
Rozměry: 270 x 140 x 120 mm
Hmotnost: cca 3 kg
Osazení polovodiči: 1 x fotoodpor
Ostatní součástky: žárovka 6V/50 mA, mžiková tlačítka, nožový konektor
Ovládání: regulace hlasitosti plynulým stiskem pedálu
Výrobce: amatérský výrobek
Konstrukce: Zdeněk Hošek
Dokumentace: vlastní
Rok výroby: 1980
Dokumentačně zpracováno: 1.3.2009