Як максимально використати потенціометр?
У багатьох точних конструкціях з низьким рівнем шуму це погана ідея, щоб навіть сигнал пройшов через передню панель. Отже, принаймні, керуючий елемент повинен просто видавати сигнал напруги, який керує підсилювачем / аттенюатором, керованим напругою. За допомогою потенціометричного джерела ви можете буферувати та фільтрувати низькі частоти пропускання керуючого сигналу, щоб зменшити ефекти випадання склоочисників.
імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab
Тут потенціометр подає посилання на напругу. Змінна стійкість склоочисника моделюється за допомогою Rw, яка може змінюватися на 9 порядків, але в основному "низька" і на порядок Ома. R2 підтримує постійний час понад 50 мс. Оскільки R2 >> R1, вплив R1 невеликий. С2 утворює фільтр низьких частот з R1 + R2, але також виконує функцію утримуючого конденсатора. U2 - це підсилювач, встановлений в неінвертованому режимі, так що його вхід має дуже високий опір. Вихід U2 йде на підсилювач, керований напругою.
C2 має бути тип низької витоку з NP0 або пластичним діелектриком, а U2 повинен мати ступінь введення FET або CMOS. Отже, не використовуйте 741 для U2, сподіваючись, що він буде працювати все так чудово - хоча він все одно буде працювати краще, ніж голий потенціометр.
Якщо провід від R1 до ланцюга довгий, можливо, вам знадобиться завантажувальний щит. Деякі експерименти необхідні для того, щоб забезпечити стабільність ланцюга, хоча, оскільки ємність екрана до сигналу додає позитивні відгуки до системи.
Це вже дає вам набагато ефективнішу схему, ніж використання потенціометра безпосередньо на сигналі. Навіть з досить короткою постійною тривалістю 50 мс, ви можете позбутися від тріскання навіть на найбільш смішних брудних потенціометрах. Ви завжди можете торгувати часом реакції на нечутливість до розтріскування.
Маршрутизація звуку на лицьових панелях - це звичайний кошмар EMI, і це часто не дешево зробити це правильно.
Коефіцієнт посилення напруги
Хороший ударний елемент, що керується напругою, може бути зроблений за допомогою фоторезистора, освітленого світлодіодом. Фоторезистори, якщо їх вибрати, можуть мати дуже низький коефіцієнт опору напруги і, таким чином, дуже низьке спотворення, безумовно, б'ючи більшість простих множинних схем на порядок і більше. Вони доступні у вигляді автономних підрозділів, відомих як Vactrols, від Excelitas . Застосовувати їх потрібно з обережністю, оскільки ви не хочете перевищувати приблизно 100 мВ у фоторезисторі, але в іншому випадку вони є надзвичайно потужними пристроями приблизно за 5 доларів кожен.
Існують гідні інтегровані підсилювачі, керовані напругою, такі як SSM2018, що купується в останній раз (на жаль) або новіші AD8338, THAT2181 тощо.
Як щодо прокатки контакту?
Якщо у вас ще є механічна миша, відкрийте її. Вийміть кульку і подивіться на валики. Вони незмінно будуть покриті загартованою доріжкою бруду. Ротаційний контакт - це не все, що може бути зламаним, якщо ви не можете контролювати навколишнє середовище досить добре. Розсувні контакти мають властивість самоочищення. Перекидання контактів у потенціометрі матиме прямо протилежну поведінку - вони забруднюються . Це була б дуже погана ідея.
Механічно є ще один аспект, який, здається, ви забули: контакт при коченні чудовий при концентрації напружень і потребує достатньо твердих поверхонь для запобігання зносу. Складно створити резистивний датчик малої потужності, де поверхня повинна взаємодіяти з металевою кулькою / валиком, маючи при цьому будь-яку тривалість корисної експлуатації.
Якщо ви дійсно не переймаєтесь потужністю ланцюга, ви платите за виготовлення резистивної доріжки у формі С із загартованої сталі. Подайте йому пару ампер, в імпульсах, використовуйте схему вибірки та утримування, щоб отримати амплітуду імпульсу, і ви налаштовані. Він працюватиме до тих пір, поки ви розміщуєте його в пилозахисному корпусі. Зауважте, що пилонепроникність зазвичай важче, ніж водонепроникне (!).
TL; DR: Котується контакт може бути найгіршим, що ви хотіли побачити в склоочиснику потенціометра.
Отже, які ще варіанти є?
Ви можете отримати сигнал з інших джерел. Всі вони працюють, перетворюючи кут вала в напругу, використовуючи різні методи. Я їх представляю не в певному порядку.
Безконтактні потенціометри
Припустимо, що ви починаєте з основного резистивного сліду потенціометра, подібного до С. Виберіть велику, щоб над нею було легко працювати. Відкрийте його. Зігніть склоочисник так, щоб він був піднятий вгору зі колії, але просто так трохи. Подайте трек сигналом змінного струму, скажімо, квадратна хвиля 1 МГц, а інший кінець доріжки до 0В. Склоочисник ємнісно пов'язаний з доріжкою і прийматиме сигнал, амплітуда якого пропорційна положенню на доріжці. Вам потрібно буде підправити його, щоб позбутися найгірших паразитарних ємностей, але працювати це буде. Ви можете використовувати послідовник FET або підсилювач для зменшення опору сигналу склоочисника, а потім використовувати синхронний демодулятор для перетворення амплітуди назад в базову смугу. Це може здатися фантастичним, але для такого простого датчика ви можете зробити це на деталі, які коштують пару доларів, взагалі нічого не потрібно.
Змінні трансформатори
Дуже точним і, можливо, надповерховим джерелом був би RVDT (поворотний кузен LVDT). Для одноразового проекту "суєти" було б приємним вибором - ці речі практично незнищенні, і, якщо пощастить, ви зможете їх дешево отримати із надлишку. Для регулювання гучності можна зробити дуже простий кондиціонер RVDT (схема така ж, як і для LVDT).
Змінні конденсатори
Іншим варіантом суєти стане старий, важкий, обертовий конденсатор. У кращих є пара кулькових підшипників. Подібно до RVDT, вони не мають інших контактних деталей, які зношуються. Помістіть конденсатор в мультивібраторний ланцюг, підключіть до ланцюга перетворювача напруги на частоту (примітки програми LT мають багато таких), і ви налаштовані.
Магнітні датчики
Значно нижчою вартістю буде датчик Холла. Припустимо, у вас на валу магнітно орієнтований магніт, а поруч із ним перетворювач Холла. Коли ви обертаєте вал, магнітний потік, що проходить через правильно розміщений датчик, буде змінюватися. Це хороше джерело керуючої напруги - це теж дешево для реалізації.
Оптичні датчики
Ви також можете мати оптичний датчик: надрукувати V-проміжок з XY, відображеним на полярні координати, на аркуші прозорої фольги. Встановити на вал. Покладіть пару світлодіодних фотодетекторів, щоб вона «бачила» через зазор. Умовлюйте фотоприймач (або транзистор, або діод) з підсилювачем.
Іншим оптичним варіантом, якому не потрібен V-проміжок, буде встановити нахилений диск на кінці вала, так що він не зовсім перпендикулярний осі вала. Потім використовуйте світловідбиваючий датчик (світлодіод + фотоприймач), щоб отримати безперервний сигнал, пропорційний куту.
Іншим оптичним варіантом є багатофазна картина, надрукована на циліндрі на валу, а використання декількох оптичних датчиків із підсумком їх виходів забезпечують вихід. Шаблон може виглядати наступним чином:
axial distance
^
| █████████
| ██████
| ███
|0---------360--> angle
Коли циліндр обертається над датчиками, їхні виходи поступово знижуються. Розумно виправляючи кількість сповіщувачів / смуг та відстань виявлення, ви можете подолати простий чорно-білий візерунок. Іноді це зробити простіше, ніж щось вигадливіше.
Штрих-кутові перетворювачі
Ще одним варіантом, досить розумним, якщо ви знаєте, як боротися з деформаторами, було б мати інтерфейс вала з довгою спіральною пружиною. Постукуйте по 4-х гвинтовому деформаційному мосту десь на пружині, чутливою віссю по довжині пружини, і ви отримаєте дуже приємний сигнал, пропорційний куту вала. Вам потрібно буде додати трохи тертя в механічну схему, щоб вал залишався поставленим, коли ви відпустите ручку.
Обривки
Ще одним варіантом, якщо ви хочете отримати фанк, було б мати змінний акустичний конденсатор. Нехай вал пройде через плоску тороїдальну коробку. Звичайно, він може мати прямокутний перетин. Зробіть радіальну щілину через внутрішню частину коробки і протягніть радіальну шпильку від вала через радіальну проріз. Прикріпіть весло, яке майже заповнює поперечний переріз коробки до кінця шпильки. У нульовій точці у вікні додайте перегородку та акустичний перетворювач. Приєднайте його до генератора, і у вас є електроакустичний перетворювач кута до періоду.
Наведене - це лише те, що я спробував, з певною мірою успіху, в якийсь момент життя. Існує майже нескінченна пропозиція інших ідей, якщо ви хочете повеселитися.