3PDT switch looper bauen?
In der Abbildung sieht man einen Schaltplan für einen Looper für Gitarreneffekte. Der Plan kommt aus dem Internet und ich kenne mich eigentlich gut mit Technik aus, aber nicht was Audio angeht. Ich will die 3PDT switches durch Relais ersetzen, die ich mit einem Arduino steuere. Ich habe mit 2 Relais pro Effektgerät gerechnet, nicht mit 3. Kann ich die rechte Reihe des 3PDT switches einfach weglassen? Ich weiß nicht, ob sie nur für die LED da ist, oder auch für den Loop gebraucht wird.
Ich kenne mich wie gesagt mit Audio nicht so gut aus, kann mir das jemand erklären/beantworten?
1 Antwort
Es sieht so aus, als ob der dritte Umschalter (Wechsler) nur für die Anzeige-LED genutzt wird.
Schau mal hier:
.
Ein eleganter Vorschlag von mir: (CMOS Switch statt Relais)
Anstatt Stromfresser Relais zu nutzen, könnte man es mit analogen CMOS Schaltern eleganter lösen. Denn analoge CMOS Schalter sind sehr stromsparend, jedoch dafür muss man etwas Verständnis für Audiosignale und Koppel-Kondensatoren (ELKOS) haben.
Der CMOS Schalter (CMOS Switch) CD4053 beinhaltet einen dreifachen Umschalter (=3 mal Wechsler) für Audiosignale. Der kann dann auch die Anzeige LED schalten. Die großen Vorteile sind:
- verschleißfrei
- kein Knacken oder Klicken
- exaktes synchrones prellfreies Schalten per Digital-Pegel (Hi/Low bzw. 0 / 1) mehrere Umschalter gleichzeitig
- kaum Stromverbrauch (im Vergleich zu einer Relais-Spule)
- viel günstiger im Preis
- funktioniert mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen von 3V ... 15V
Nachteil: Kondensatoren ELKOS und Widerstände zum Entkoppeln von DC-Spannung sind zusätzlich erforderlich!
Günstiger als Relais:
https://www.reichelt.de/multi-demultiplexer-2-ch-3--15-v-dip-16-mos-4053-p12612.html
Hier eine englische Anleitung, was man beachten sollte (ELKOS und Widerstände):
http://www.geofex.com/article_folders/cd4053/cd4053.htm
Viel Erfolg!
Die vielen Schaltungen in der englischen Beschreibungen sind doch nur weitere mehre Vorschläge, wie man die Umschalter des CD4053 luxuriöse schalten bzw. ansteuern könnte. Mit z.B. 1 Taster mit jedem Drücken den Bypass EIN/AUS/EIN/AUS usw. .... schalten (das ist ein JK-FlipFlop Technik mit Tastenentprellung!). Du hast den Arduion! Oder doch nicht?
Du willst doch sowieso, ich zitiere dich
Ich will die 3PDT switches durch Relais ersetzen, die ich mit einem Arduino steuere.
Somit wird doch der Arduino die Umschalter mit einem Hi/Low (5V / 0V) schalten können.
Stelle dir vor der CD4053 ist ein Relais mit 3 Wechsler. Jeden dieser 3 Wechsler kannst du einzeln über die PINs (9,10,11) schalten. Schaltest du alle diese 3 PINs zusammen (9,10,11) so hast du genau eine Steuerleitung die diese 3 Wechsler umschalten kann.
Deine Relais haben auch Spulen, dort schaltest du dann auch mit einer Steuerleitung das/die Relais.
Wo ist da der Unterschied? Es gibt eine Steuerleitung, die du mit dem Arduino auf Hi(5V) oder Low(0V) ansteuern kannst.
Was ist Hi ? Es ist abhängig von der Betriebsspannung Ub:
Bei Ub mit 9V ist Hi = 6...9V und ist Low = 0...3V
Bei Ub mit 6V ist Hi = 4...6V und ist Low = 0...2V
Bei Ub mit 15V ist Hi = 10...15V und ist Low = 0...5V
Es ist immer 1/3-Schritte von Ub (Low = 0...33%. Hi = 66%....100%)
Du benötigst also für deine Zweck nur die Schaltung 2 von der englischen Beschreibung und dein Steuersignal vom Arduino um diese eine Steuerleitung zu steuern.
Die Frage zum Buffern hat nix mit dem Audiosignal zu tuen. Der Buffern ist ein Verstärker für den Low/Hi - Pegel für diese Steuerung. Denn ein CMOS-IC ist extrem stromsparend, es kann maximal 7-10mA an einem Logikausgang abgegeben. Soll es mehr Strom als 7mA sein (z.B. 20 mA für eine Anzeige LED) so benutzt oder baut man einfache Stromtreiber (z.B. mit 1 Transistor).
Aber wenn du nicht in der Lage bist eine LED und Vorwiderstand in einen Stromkreis so zu verschalten, dass diese leuchtet, dann solltest du in der Elektronik noch etwas mehr üben und lernen.
Viel Erfolg!
Erstmal frohes neues und danke!
Ich hab Angst, dass sich der Ton verändert deshalb habe ich davon abgesehen. Damit ich es richtig verstehe, das buffer verstärkt den Ausgang, also am Ende doch auch das Audiosignal, oder nicht? Und muss ich das Signal dann vorher abschwächen, um das CMOS nicht zu braten?
ich kann tatsächlich eine LED zum leichten bringen ;) ich hab es nicht geschafft ein CD74HC02E zum laufen zu bringen. Daraufhin hab ich es mit meinem Informatiklehrer versucht und er hat es auch nicht geschafft.
Aber ich versuche es mal. Kann ich die 2. Schaltung einfach so kopieren oder sollte ich was ändern?
Viele Grüße
Zur Klarstellung, damit das hier keine totale Enttäuschung wird:
Was sind denn überhaupt deine Erwartungen an diesen "3PDT switch looper".
Deine ursprüngliche Schaltung (in deiner Frage) beschreibt nur den 3-fachen Umschalter (=3 mal Bypass), es enthält keine Effekte (keine "FX Boards"). Für die Effekte musst du natürlich weitere Elektronik, Geräte oder Komponenten einsetzen.
So ist es auch mit der 2. Schaltung aus der englischen Anleitung. Auch dort ist ein Schaltplan für genau 1 Bypass. Wenn du 3 mal einen Bypass benötigst, so musst du natürlich auch 3 mal diese Schaltung aufbauen.
Was solltest du an der 2. Schaltung ändern?
Eigentlich nix ändern. Bis auf eine Anzeige-3mm LED für den Zustand des Bypass würde ich zusätzlich einbauen.
Also mit dem dritten noch unbenutzten CMOS-Schalter (Pin 3 und Pin 4) kannst du eine 3mm LED mit Vorwiderstand (ca. 4,7 KOhm) schalten. Der Pin 10 und Pin 11 (sind ja miteinander verbunden) es ist ja schon die "eine Steuerleitung" die den Effekt EIN und AUS - schalten kann. Somit kannst du auch Pin 9 zusätzlich an diese Steuerleitung anschließen (Pin 9, 10, 11 sind dann alle verbunden). Somit wird dir die 3mm LED den Effekt-Zustand anzeigen (LED aus = Bypass; LED an = Effekt).
Wenn du also 3 FX-Quellen schalten willst , so musst du natürlich 3 mal diese gesamte Schaltung bauen.
Signalpegel zu groß? Nein, niemals. Du benutzt doch maximal einen Pegel von +6dBu (1,55V) im professionellen Bereich. Im Hobbybereich max. 0dBm (0,775V). Diese kleinen Pegel kann ein CMOS Schalter locker schalten (Pegel bis zu fast Ub z.B. 9V sind schaltbar ). Also keine Sorge um die Größe des Pegels, das geht problemlos.
Und NEIN, der CMOS Schalter verstärkt nix und verändert auch nix am Signal. Er schaltet es nur um, wie ein Wechsler oder Umschalter in einem Relais. So wie das Signal einspeist, genau so kommt es auch heraus. Ich wiederhole es ist kein Verstärker und es ist auch kein FX-Gerät es ist ein Umschalter, sonst nix.
PS:
Ich finde es etwas seltsam, dass du diese Aussage von mir , und auch diese Umschaltung nicht so richtig verstehst. Und wiederholt nach Verstärker/Buffer oder Signalveränderung fragst. Ich bezweifle leider etwas deine angekündigtes technisches Verständnis.
PPS:
... CD74HC02E zum laufen zu bringen....
Das ist peinlich für einen Lehrer. Es sind doch nur 4 NOR-Gatter.
https://de.wikipedia.org/wiki/NOR-Gatter
Viel Erfolg!
Ich habe angekündigt, dass ich kein Verständnis für Audio habe. Ich würde von mir behaupten, dass ich mich verhältnismäßig gut mit Technik auskenne, aber ich muss zugeben, mir fehlt das physikalische Verständnis für Strom um alles praktisch umsetzen zu können. Logik Gatter und Schaltungen daraus verstehe ich in der Regel, aber ich bin hier um zu lernen.
Ganz konkret was mein Ziel ist: ich will für Gitarre ungefähr das bauen, ohne 5000€ auszugeben. Es geht darum, Effektgeräte zu steuern. Ich will 8 davon an meine Schaltung anschließen und einzeln entweder bypassen oder nicht. Allerdings will ich das digital steuern, damit ich nur einen Knopf drücken muss und damit gleichzeitig z.B. zwei Effekte aktivieren und eins deaktivieren kann, also etwas, was ich mit meinen Füßen nicht gleichzeitig kann. Dazu ist das gedacht. Wenn du sagst ich kann diese Schaltung benutzen, ohne dass sie den Klang der Gitarre verändert, glaube ich dir natürlich. Es war nur der Grund warum ich es am Anfang gemieden habe.
Das Problem ist, dass ich zum Beispiel ein booster pedal spiele. Laut Beschreibung kann es bis zu +20db lauter machen. Wäre das problematisch?
Ich habe einen Arduino Mega R3 mit dem ich das Ganze steuern will.
Ich weiß leider echt nicht wie Audio Signale auf elektronischer Ebene aussehen. Ungefähr, aber nicht genau. Ich will mit dem Projekt unter anderem lernen.
Wie gesagt will ich nicht manuell die einzelnen Effekte zuschalten, deshalb brauche ich die LED eigentlich nicht. Also nehme ich die 2. Schaltung genau wie sie ist und setze sie an die Stelle der Relais?
Und ja das mit den nor Gates ist etwas traurig. Es hat an dem Tag keiner geschafft und ich habe mir nochmal welche geholt und es hat immer noch nicht geklappt, obwohl ich es exakt nach Anleitungen gemacht habe. Ich weiß nicht was da los war.
beste Grüße!
Das Problem ist, dass ich zum Beispiel ein booster pedal spiele. Laut Beschreibung kann es bis zu +20db lauter machen. Wäre das problematisch?
+20dB ... : Nein, das ist kein Problem, denn du wirst niemals mehr als +6dBu (1,55V) über die Leitung zur Endstufe/Verstärker schicken, da dieser sonst vollkommen übersteuert wird. Der Booster mit +20dB wird wohl für Geräte mit MIC-Level und nicht für Line-Level benutzt werden. MIC-Level sind sehr kleine Pegel (Mikrofone, E-Gitarren haben MIC-Level), da macht ein +20dB Anhebung manchmal durchaus Sinn. Es werde aber dann sehr kleine MIC-Level Signale um +20dB angehoben.
Grundsätzlich sind diese Audiopegel niemals größer als die Betriebsspannung der Vorverstärkern bzw. Verstärker ... . Es wäre also totaler Quatsch, die Pegel größer als die Versorgungsspannung zu machen. Also keine Panik, CMOS-Schalter können das schalten. Ich schrieb doch schon... Pegel bis +Ub sind möglich.
Fazit:
OK, du kannst also die 2. Schaltung unverändert nachbauen (LED lasse dann weg).
Benutze IC-Sockel, damit du die ICs nicht direkt löten musst, dann ist der Austausch von (defekten) ICs viel angenehmer. Aber bei diesem großen Projekt wirst du bestimmt Platinen ätzen lassen, oder zumindest Lochrasterplatinen benutzen. Sonst wird die Freiluftverdrahtung der vielen Audiokabel ein undurchschaubares Kabelgewirre.
Ich hoffe du bekommst nicht so viele Störsignale in deine Unmengen von NF-Leitungen hinein. Thema Abschirmung nicht vernachlässigen! Du wirst ja hoffentlich abgeschirmte NF-Leitungen für die interne Verdrahtung benutzen.
Viel Erfolg!
Vielen Dank, ich habe die Relais schon gehabt, darum bau es erstmal damit, damit ich die software auch schon schreiben kann. In der Zeit warte ich auf die Chips, Vielen Dank!
Noch eine kleine Frage zum Schaltplan, sind das 47μF oder 2,2μF Kondensatoren?
Ich muss dir leider noch ein wichtigen Hinweis zu deiner Relais geben, sonst zerschießen dir die Relais-Spulen die Digitalausgänge ( I/O - Ausgang ).
Relais-Spulen müssen immer mit einer Freilaufdiode (z.B. 1N4148) ausgestattet werden. Denn eine Spule die digital "ausgeschaltet" wird, erzeugt immer eine sehr große "Induktionsspannung" (das ist Physik). Diese Induktionsspannung knallt dann in den digitalen Ausgang deiner Steuerung, und zerstört diesen digitalen Ausgang.
Um das Zerstören der Elektronik zu verhindern, wird parallel zur Relaisspule eine Diode (in Sperrrichtung) angeschlossen. Diese Diode schluckt die gefährliche Induktionsspannung und schützt somit den digitalen Ausgang vor Zerstörung.
PS:
Das Thema "galvanische Trennung", könnte dich beschäftigen. Denn wenn man mehrere verschiedene Schaltungen aus unterschiedlichen Audiogeräten zusammen schaltet, entstehen gerne störende "Brummschleifen".
Zitat: ".... Erdschleifen innerhalb von Audiogeräten entstehen durch unsachgemäßes Design...."
von https://de.wikipedia.org/wiki/Erdschleife
Um diesen Effekt zu vermeiden, werden die Geräte (z.B. Arduino und Audiosignal-Geräte) galvanische getrennt. Z.B. mit Optokoppler CNY17 könntest du deine Steuerleitung(en) von den Audiosignal-Geräten galvanisch trennen.
https://www.kollino.de/elektronik/optokoppler/
https://www.reichelt.de/optokoppler-dil-6-cny-17-3-vis-p217355.html
dann ist zumindest eine Brummschleife zwischen Arduino und Audiogerät ausgeschlossen.
Viel Erfolg!
Beide Werte sind erforderlich.
Der 47uF (1x) stabilisiert die Spannung Vr (ist 4,5 V, diese wird mit Spannungsteiler zwischen Masse und +9V gebildet). Vr ist typischerweise Ub/2 . Ich würde für den Spannungsteiler für Vr 2 mal 1 KOhm nutzen.
Die 2,2uF (4x) sind für die Einkoppelung und Auskoppelung der Audiosignale.
Viel Erfolg!
Flugzeugbauer bauen immer zuerst 1 Flugzeuge als Prototyp und prüfen ob es fliegt. Wenn der Prototyp fliegt, werden dann mehrere Flugzeuge gebaut.
In deinem Fall, baue erstmal 1 Bypass, und erst wenn dieser Bypass zufriedenstellend funktioniert, kannst du dann 16 oder mehr Bypässe bauen.
Viel Erfolg!
Könnte ich nicht auch theoretisch aus 3 Optokupplern einen Umschalter bauen? 2 davon benutze ich als ich sage mal Schalter wobei ich einen davon mit dem 3. kuppler oder einem einfachen transistor invertiere. Damit hätte ich doch auch eine Galvanische Trennung
Vorab die Grundlagen:
Was sind Audiosignale?
Du kennst hoffentlich Gleichspannung DC. Und auch Wechselspannung AC. Gleichspannung liefern Festspannungs-Netzteile oder Batterien (z.B. 9V-Blockbatterie). Bei Gleichspannung DC fließt der Strom nur in eine Richtung.
Hingegen bei Wechselspannung fließt der Strom (sinusförmig) im Wechsel hin und her in zwei Richtungen. Im Haus-Stromnetz mit der Frequenz 50Hz hin und her. Audiosignale ist Wechselspannung AC. Audiosignale (z.B. Musik) ist eine "Mischung" mehrere Wechselspannungen mit verschiedenen Frequenzen (Töne, typischerweise im hörbaren Bereich von 20Hz....20.000kHz). Diese Wechselspannung verursacht einen Stromfluss im Lautsprecher und bewegt die Lautsprecher-Membrane genau im Rhythmus der Töne dieser Wechselspannung (AC). Diesen Wechselstrommix nennt man NF-Signal (Niederfrequentes Signal im hörbaren Bereich).
Fazit: Audiosignale sind Wechselspannung mit verschiedenen Frequenzen als Mix.
Halbleiter (typischerweise Transistoren, Dioden, Thyristoren, ... ), wie das Wort "Halb" erahnen lässt, leiten den Strom nur halb, und das nur in eine Stromrichtung DC. Somit können Halbleiter in einfacher Form kein Wechselstrom AC übertragen. Somit baut man Kombinationen aus mehreren Halbleiter zusammen, wir nennen diese Kombination Elektronik (ein Audioverstärker, Audio-Endstufe, Equalizer, Mischer, ...). Es sind also mehrere Halbleiter geschickt auf einer Platine oder in einem Chip zusammengeschaltet. Deine FX-Boards oder der CMOS-Schalter 4053 ist so eine "geschickte Schaltung" die Wechselspannung NF-Signale verarbeiten kann.
Folglich:
Nein, Optokoppler können in dieser einfachen Weise keine NF-Audiosignale "schalten". Optokoppler können Ströme nur in eine Stromrichtung DC schalten.
Deswegen benutzt man ja CMOS-Schalter, die können DC-Spannungen und auch NF-Signale (=mehrerer AC-Spannungen als Mix) schalten und übertragen.
Der Optokoppler schaltet somit das Steuersignal (0V/5V), da es eine DC Spannung ist. AC oder NF-Signale kann ein Optokoppler NICHT lineare "schalten", dazu ist Elektronik (=komplexe Schaltungen) erforderlich.
Du merkst jetzt hoffentlich, warum komplett fertige Elektronik Geld kostet, und ein Nachbau eine quasi teure (viel Arbeitszeit + Entwicklung + Experimente) Neuentwicklung einer kompletten elektronischen Schaltung gleicht.
Baust du ein Smartphone oder PC-Mainboard auch selber? Nein, ich kaufe fertige Smartphones oder fertige Mainboards, da ich für einen Nachbau mehre Jahre Zeit benötigen würde.
Viel Erfolg!
Das war tatsächlich ein Denkfehler meinerseits, das hätte mir auffallen können. Es hätte gereicht, wenn du geschrieben hättest nein, Aufiosignale sind Wechselstrom und kann darum nicht von einer Diode übertragen werden. Ich hab eigentlich nicht so wenig Ahnung davon wie es gerade klingt, das ganze ist etwas peinlich für mich. Dankeschön!
Diese/deine Idee "mit Optokoppler Audiosignal zu übertragen", gibt es schon.
Stelle dir vor, wir bauen ein oder sogar mehrere Optokoppler zu einer komplexen elektronischen Schaltung zusammen. Und ermöglichen es mit geschickter Kombinationen von Bauelementen (=Elektronik mit IR-Diode, Fototransistor, Widerständen, Kondensatoren, uvm....) eine Schaltung zu bauen, die NF-Signale über eine Lichtstrecke zu übertragen.
Der Optokoppler überträgt es galvanische getrennt über ca. 1...3 mm. Super, wir haben eine galvanische Trennung erreicht, es kann keine Brummschleife entstehen, da es keine elektrische leitende Verbindung zwischen Audio-Sender und Audio-Empfänger gibt. Das ist der Traum, den viele Ton- und Audio-Freunde haben.
Diesen Traum und dessen Erfüllung gibt es, oft verbaut in hochwertigen Geräten.
Die galvanisch getrennte Stecke (wie 3mm im Optokoppler) kann mehrer Meter (oder sogar Kilometer) lang sein. Hier ist es erklärt:
https://de.wikipedia.org/wiki/TOSLINK
Wenn du das alles diskret nachbauen willst, wird's teurer als direkt ein fertiges Gerät du kaufen.
Viel Erfolg!
Ich glaube mir fehlen die physikalischen Kenntnisse um akkurat berechnen zu können, welche Widerstände, Kondensatoren oder schlichtweg Ströme ich brauche. Aber vielen Dank, du hast mir schon weiter geholfen. Ich bestelle heute die Teile. Darf ich dich fragen wenn ich noch Probleme habe?
Ich habe es mit dem 4053 nicht geschafft. Ich krieg es nicht hin ihn zum laufen zu bringen. Generell auf dem breadboard funktioniert es nicht. Kann ich diesen Chip benutzen? Laut reichelt kann ich damit Wechselspannung schalten und er ist galvanisch getrennt
Grundsätzliche Informationen von mir, sonst wird du mit deinem nächsten Versuch (LBA110) auch an den Grundlagen der elektronischen Signalverarbeitung (hier sogar nur simples analoges EIN/AUS-schalten) scheitern.
Der 4053 ist ein CMOS-Schalter.
Auch ein 4066 ist ein CMOS-Schalter (ähnlich dem 4053).
Auch der (teure) LBA110 beinhaltet CMOS-Schalter, und zusätzlich noch IR-Dioden zur galvanischen Trennung ermöglicht.
Die korrekte Ansteuerung dieser IR-Dioden, wird dich auch elektrotechnisch stark fordern.
Alle CMOS-ICs haben noch weitere PINs, die man richtig beschalten muss. Wenn man diese PINs nicht nutzen möchte, muss man diese trotzdem, gemäß Datenblatt, mit einem Potential (es gibt Hi=5V und Low=0V) beschalten, sonst schnappen die Störsignale "aus der Luft" auf, da CMOS sehr hochohmig ist. Hi ist z.B. das Plus der Batterie, und Low ist die Masse (=Minus der Batterie). Somit werden (müssen) diese nicht benötigt PIN logische richtig versorgt werden, entweder an (+) oder auf (-). Wann welcher dieser PINs wie beschaltet wird, steht im Datenblatt oder im Schaltplan (vgl. englische Schaltung PIN 8,7,6 mit Masse Vss verbunden).
CMOS-Bauteile benötigt eine sehr saubere Spannungsversorgung. D.h. ein Batterie oder falls ein Netzteil, dann mit störungsfreier DC Spannung. Diese Störungen (aus einfachen DC-Netzteilen) kann man mit einem Kondensator (z.B. 100nF oder größere) zwischen (+) und (-) nahe an den PINs für die Versorgungsspannung (Vdd und Vss) parallel verbauen.
Hier ein YouTube Video, das diese CMOS-Schalter (hier 4066) für Audiosignale technisch ausführliche erklärt und auch eine funktionierende Schaltung mit dem 4066 aufgebaut hat. Er hat für die Umschalttasten noch zusätzlich eine Bistabile-Kippstufe (zur Tastenentprellung) aufgebaut. Du hast eine Micro-Prozessor, der liefert bereits prellfreie Steuersignal. Tastenprellung? Das ist wenn ein Taster schaltete, dann springt der Taster mehrfach und schaltet somit mehrfach, und da der CMOS-Schalter sehr schnell ist (4053 schafft bis zu 1.000.000 Schaltvorgänge je Sekunde, wenn gefordert!). Der LBA110 schafft nur 300 Schaltvorgänge je Sekunde, ist für andere Zwecke optimiert (Hohe Trenn-Spannungen!).
Ob der LBA110 bei Audiosignal Verzerrungseffekte hat, muss man mal ausmessen (mit Oszilloskop möglich) ich weis es leider nicht.
Fazit:
Dir fehlen leider wichtige elektronisch Grundlagen (Bezugspunkte/Masse und Potentiale von Spannungen und Signale; Aus-Filterung von DC Spannungen mit Kondensatoren bei der Audiosignal-Verarbeitung; Mischung/Trennung/Auskoppeln von DC und AC Signalen per RC-Filter, Tiefpass, Hochpass, usw... ) die man über mehrere Jahre erlernen muss, das geht nicht mit 4-8 Wochen "google und YouTube".
Viel Erfolg!
Ich verstehe nicht ganz was im Zusammenhang mit Audio Elektronik ein Buffer ist. Könntest du mir das erklären?
Ich habe überlegt das ähnlich zu bauen. Allerdings habe ich schlechte Erfahrung mit Chips, oft funktionieren die irgendwie schlecht. Ich habe versucht einfache Sachen nach Tutorial aus einem Chip mit and gates zu bauen und es hat Null geklappt. Das und dass der Sound verändert wird will ich nicht, deshalb wollte ich den Stromkreis der steuert komplett von dem der den Klang macht trennen.