[Doublecut]

Hallo miteinander,
hat eigentlich einer von euch schon mal in diese Richtung gedacht oder sogar gebaut?
Eigentlich müsste das doch - mit Erfahrung, die ich nicht habe - ganz einfach sein.
1-Ohm zwischen Kathode der Endröhre und die ist-Spannung in mV  ( = ist-Strom in mA) kann ausgelesen werden. Bei vorgegebener Soll-Spannung kann dann über PWM mit einem FET schrittweise, ausgehend von -Ubias_max, die Bias geregelt werden bis Usoll = Uist am Kathoden-R anliegt.
Oder hab ich einen Denkfehler?
Grüße, Robert

[es345 (†)]

Hallo Robert,

"gehen tut alles" 

Folgende Punkte sind aus meiner Sicht im Rahmen der Benutzerfreundlichkeit  für das Lastenheft wichtig:

- Eingabe des Zielwertes mit optischer Kontrolle und permanente Abspeicherung (Front oder Back)
- Sperre der Endstufenansteuerung beim automatischen Einstellvorgang.
- Indikator an Front über den Fortschritt des Einstellvorgangs. (onging, pass, fail)
- Freigabe der Ansteuerung bei "pass"
- Speichern der Biaswerte, damit beim nächsten Einschalten der Vorgang schneller geht
- Neujustierung auf Zielwerte im Betrieb (Spielpause) durch Taster (Front oder Back), Komfortfunktion

Dies ist, was mir auf Anhieb so einfällt, bestimmt nicht vollständig. Wie Du siehst, ist die Benutzeroberfläche entscheidend. Wenn Du mehrere Röhrentypen  behandeln willst, wird das Ganze noch etwas komplexer.

Gruss Hans- Georg

[SvR]

Salü,
Du musst die Spannung des Shunt-Widerstands noch Tiefpassfiltern um den Signalanteil weg zubekommen.
Das würde so aber auch nur bei Klasse A-Endstufen funktionieren, weil dort der Strom im Mittel dem Ruhestrom entspricht.
Bei Klasse B oder AB schwankt der mittlere Strom in Abhängigkeit von der Aussteuerung. Hier könnte man im µC ein Modell der Röhre ablegen, zusätzlich die Gitterwechselspannung messen und daraus versuchen vom mittleren Strom auf den Ruhestrom zurück zurechnen.
Aber der Aufwand lohnt sich doch eigentlich nur bei Röhren die stark driften!?
mfg Sven

PS: Ich würde die Spannung am Shunt-Widerstand mit einem OPamp noch verstärken um den Bereich des AD-Wandlers besser auszunutzen. Dazu noch Dioden zur Spannungsbegrenzung etc. Die PWM müsste man auch noch filtern, damit nichts davon auf das Gitter gelangt.

[KippeKiller]

Hi,

man könnte auch über SPI oder I2C ein digitales Potentiometer ansprechen, damit hätte man eine etwas ruhigeres und glattere Bias-Versorgung.
Solange man die Bias Einstellung nur in Spielpausen ohne Signal am Eingang misst ist das ein garnichtmal so umfangreiches Projekt, viele wichtige Punkte wurden schon genannt.

Viele Grüße Matze

[smid]

Hi, die Steuerspannung könnte man auch direkt aus dem Arduino über das Zusammenschalten mehrerer Digitalausgänge mit einem R2R-Netzwerk erzeugen. Das wäre, je nach Anzahl der verwendeten Ausgänge, einer pro Bit Genauigkeit, präziser als die, soweit ich mich erinnere, 0-256 die die PWMs haben. Und sieben müsste man das auch nicht, weil es ja saubere Gleichspannung ergibt.

VG
Andreas

[Doublecut]

Hallo Leute,
danke für die schnellen Anregungen, ein bischen hatte ich schon nachgedacht bevor ich die Frage gepostet hatte:

- Eingabe des Zielwertes mit optischer Kontrolle und permanente Abspeicherung (Front oder Back)

Der Zielwert wird hart codiert im Programm abgelegt

- Sperre der Endstufenansteuerung beim automatischen Einstellvorgang.

wenn das notwendig ist lasse ich ein Relais die beiden Vorstufensignale auf Ground ziehen und trenne den g1-Eingang der Endstufenröhren

- Indikator an Front über den Fortschritt des Einstellvorgangs. (onging, pass, fail)

als Indikatoren werde ich zwei dreifarbige LEDs verwenden, einmal mit Dauerlicht, einmal blinkend. Damit lassen sich 6 Betriebszustände abbilden

- Freigabe der Ansteuerung bei "pass"

klaro

- Speichern der Biaswerte, damit beim nächsten Einschalten der Vorgang schneller geht

da bin ich Anfänger, habe gelesen dass ein Neustart besser vom "sichersten" Wert aus geschieht

- Neujustierung auf Zielwerte im Betrieb (Spielpause) durch Taster (Front oder Back), Komfortfunktion

es  wird zwei Schalter geben, einer wählt den verwendeten Röhrentyp ( definiert damit Iksoll, im Programm als Variable hinterlegt. Der andere ist ein Taster, 1x Tasten: Trennung des Eingangssignals mit Relais, Hochfahren der Bias auf max, gelbe Front-LEDs blinkt. Gegebenenfalls lässt sich hier auch der Röhrentausch vornehmen.
nochmal tasten: Programmstart zum hochfahren ( eigentlich runterfahren) der Bias bis zum Zielpunkt, gelbe Front-LEDs Dauerlicht.
nach Erreichen und "einrasten des Zielpunktes: grüne LEDs leuchten 5 sec.

Du musst die Spannung des Shunt-Widerstands noch Tiefpassfiltern um den Signalanteil weg zubekommen.

Meinst Du mit Shunt-Widerstand den 1-Ohmer? Hier dachte ich eine simple SI-Diode parallel zu schalten um die Reste der Wechselspannung direkt auf Ground zu leiten.

Das würde so aber auch nur bei Klasse A-Endstufen funktionieren, weil dort der Strom im Mittel dem Ruhestrom entspricht.
Bei Klasse B oder AB schwankt der mittlere Strom in Abhängigkeit von der Aussteuerung. Hier könnte man im µC ein Modell der Röhre ablegen, zusätzlich die Gitterwechselspannung messen und daraus versuchen vom mittleren Strom auf den Ruhestrom zurück zurechnen.
Aber der Aufwand lohnt sich doch eigentlich nur bei Röhren die stark driften!?

sollte doch im Ruhebetrieb keine Rolle spielen, ich will den Abgleich nur temporär anstoßen, nicht dauerhaft lauf lassen. Wenn die Drift im laufenden Betrieb zu stark ( 3mA?) vom Sollwert abweicht, wird das über LED an der Front gemeldet und kann ich den Abgleich erneut vornehmen lassen.

PS: Ich würde die Spannung am Shunt-Widerstand mit einem OPamp noch verstärken um den Bereich des AD-Wandlers besser auszunutzen. Dazu noch Dioden zur Spannungsbegrenzung etc. Die PWM müsste man auch noch filtern, damit nichts davon auf das Gitter gelangt.

Daran hatte ich noch nicht gedacht, ein kleiner 2-fach-OP mit 10-facher Verstäkung, zusätzlichen Glättungs-Cs am Ausgang und ich habe am Messeingang 300 - 520 mV !! Coole Idee

man könnte auch über SPI oder I2C ein digitales Potentiometer ansprechen, damit hätte man eine etwas ruhigeres und glattere Bias-Versorgung.
Solange man die Bias Einstellung nur in Spielpausen ohne Signal am Eingang misst ist das ein garnichtmal so umfangreiches Projekt, viele wichtige Punkte wurden schon genannt.

Auch coole Idee, muß ich mal googeln, das kannt ich noch gar nicht

Hi, die Steuerspannung könnte man auch direkt aus dem Arduino über das Zusammenschalten mehrerer Digitalausgänge mit einem R2R-Netzwerk erzeugen. Das wäre, je nach Anzahl der verwendeten Ausgänge, einer pro Bit Genauigkeit, präziser als die, soweit ich mich erinnere, 0-256 die die PWMs haben. Und sieben müsste man das auch nicht, weil es ja saubere Gleichspannung ergibt.

noch mehr Anregungen, das Arduino-Buch ist gerade mit der Post gekommen, ich muß jetzt lesen


nochmals Danke Leute
Robert

[SvR]

Salü,

die Steuerspannung könnte man auch direkt aus dem Arduino über das Zusammenschalten mehrerer Digitalausgänge mit einem R2R-Netzwerk erzeugen. Das wäre, je nach Anzahl der verwendeten Ausgänge, einer pro Bit Genauigkeit, präziser als die, soweit ich mich erinnere, 0-256 die die PWMs haben. Und sieben müsste man das auch nicht, weil es ja saubere Gleichspannung ergibt.

Da die Widerstände Toleranzen haben, ist mit R2R aus Einzelwiderständen "nur" 6 bis 8 Bit machbar. Mit der Standard-Arduino-PWM-Lib erreicht man auch 8 Bit. Der Atmega32 (wie er beim Arduino Leonardo verbaut ist) hat laut Datenblatt bis 16Bit Auflösung bei manchen PWM-Kanälen. Da müsste man mal schauen ob man aus der Arduino-Umgebung da ran kommt oder ob man das Board mit den C-Tools von Atmel programmiert. Man müsste sich auch Gedanken machen, welche Auflösung man überhaupt benötigt. Will man eine Bias-Spannung von 0...-60V aufbauen, erreicht man mit 8Bit immerhin eine Stufung von ca 235mV. Mit 10Bit sind es ca. 60mV.
Die PWM-Idee finde ich gar nicht so verkehrt. Bei R2R-, Digitalpoti- oder DA-Wandler-Lösungen müsste man den Wert von klassisch 0...5V irgendwie noch invertieren und auf den benötigten Bias-Spannungsbereich verstärken. Die PWM könnte man auf einen MOS-Fet geben, der die vorhandene Bias-Spannung schaltet und das Ausgangssignal wird noch mit einem RC-Glied gefiltert. Der Aufwand wäre deutlich geringer.
mfg Sven

[SvR]

Salü,
Warum wollte ich den Bias den gesamten Betrieb über nachstellen? Mein Gedanke war dabei, dass der Arbeitspunkt aus zwei Gründen driften kann.
1. Alterung der Röhre: der Prozess geht (je nach alter der Röhre) langsam. Ist mit der Lösung "nur beim Einschalten regeln" durch aus  abzufangen.
2. Thermischer Drift der gesamten Schaltung: die Bauteilwerte ändern sich teilweise mit der Temerpatur. Würde man diesen Drift nur am Anfang ausregeln wollen, müsste den Verstärker einschalten und mit dem Spielen warten bis er sich auf eine feste Temperatur "eingeschwungen" hat. Wie lange dauert sowas aber? 10Min/30Min/60Min? Will man solange warten, bevor man mit dem Gitarre spielen begingt.
Worüber ich mir keine Gedanken gemacht habe ist die Frage welcher Drift überhaupt relevant ist?

[...]
Meinst Du mit Shunt-Widerstand den 1-Ohmer? Hier dachte ich eine simple SI-Diode parallel zu schalten um die Reste der Wechselspannung direkt auf Ground zu leiten.
[...]
sollte doch im Ruhebetrieb keine Rolle spielen, ich will den Abgleich nur temporär anstoßen, nicht dauerhaft lauf lassen. Wenn die Drift im laufenden Betrieb zu stark ( 3mA?) vom Sollwert abweicht, wird das über LED an der Front gemeldet und kann ich den Abgleich erneut vornehmen lassen.
[...]
Daran hatte ich noch nicht gedacht, ein kleiner 2-fach-OP mit 10-facher Verstäkung, zusätzlichen Glättungs-Cs am Ausgang und ich habe am Messeingang 300 - 520 mV !! Coole Idee

Ja den meine ich. Wenn dann zwei antiparallele Si-Dioden. Aber auch dann hätte man doch immer noch einen AC-Anteil von +/- 700mV auf dem Messsignal oder? Ein Tiefpass wirst du auf jedenfall benötigen.
Auch bei der LED hast du bei AB- oder B-Betrieb die gleiche Problematik.
Skalier das Signal doch gleich auf 0...5V (oder 0...3,3V je nach µC). Dann nutzt du den Bereich des AD-Wandlers bestmöglich aus.
mfg Sven

[Doublecut]

...Die PWM könnte man auf einen MOS-Fet geben, der die vorhandene Bias-Spannung schaltet und das Ausgangssignal wird noch mit einem RC-Glied gefiltert. Der Aufwand wäre deutlich geringer.

so hatte ich mir das auch gedacht. Die vorhandene Bias-Spannung wird bei ca. -45 Volt liegen, das hängt von den Röhren ab, die zum Einsatz kommen sollen. Da muss ich nochmal Datenblätter checken. Der FET liegt dann in der Bias-Linie und wird über den Arduino am Gate als regelbarer Widerstand angesteuert.

Warum wollte ich den Bias den gesamten Betrieb über nachstellen?

genau, der Einstellbereich wird sich vermutlich von -45V( 6l6-Familie) bis - 20V(EL34) erstrecken. Damit wäre ein Delta von 25 Volt zu regeln.

Mein Gedanke war dabei, dass der Arbeitspunkt aus zwei Gründen driften kann.
1. Alterung der Röhre: der Prozess geht (je nach alter der Röhre) langsam. Ist mit der Lösung "nur beim Einschalten regeln" durch aus  abzufangen.
2. Thermischer Drift der gesamten Schaltung: die Bauteilwerte ändern sich teilweise mit der Temerpatur. Würde man diesen Drift nur am Anfang ausregeln wollen, müsste den Verstärker einschalten und mit dem Spielen warten bis er sich auf eine feste Temperatur "eingeschwungen" hat. Wie lange dauert sowas aber? 10Min/30Min/60Min? Will man solange warten, bevor man mit dem Gitarre spielen begingt.
Worüber ich mir keine Gedanken gemacht habe ist die Frage welcher Drift überhaupt relevant ist?

Beim manuellen Einstellen der Bias geh ich ja in aller Regel auch nur einmal ran. Solls doch driften .
Wenn die Drift einen vorbestimmten Wert überschreitet bekomme ich ja eine Meldung an den Front-LEDs und kann einfach per Tastdruck nachjustieren

Ja den meine ich. Wenn dann zwei antiparallele Si-Dioden. Aber auch dann hätte man doch immer noch einen AC-Anteil von +/- 700mV auf dem Messsignal oder? Ein Tiefpass wirst du auf jedenfall benötigen.

wenn ich das Messsignal, wie vorgeschlagen hochverstärke und am Ausgang des OPs einen Glättungs-C (+R) einbaue, sollte das doch behoben sein, oder?

Auch bei der LED hast du bei AB- oder B-Betrieb die gleiche Problematik.

versteh ich nich

Skalier das Signal doch gleich auf 0...5V (oder 0...3,3V je nach µC). Dann nutzt du den Bereich des AD-Wandlers bestmöglich aus.

ja klar, Du hast recht, wenn schon denn schon ...
Muss ich eigentlich die 5-Volt-Grenze am analogen Eingang des Arduino auch berücksichtigen oder schluckt der auch mehr?

Grüße, Robert ( der sich über die rege Teilnahme ein Loch in den Bauch freut 

[SvR]

Salü,

Beim manuellen Einstellen der Bias geh ich ja in aller Regel auch nur einmal ran. Solls doch driften .
Wenn die Drift einen vorbestimmten Wert überschreitet bekomme ich ja eine Meldung an den Front-LEDs und kann einfach per Tastdruck nachjustieren

Beim manuellen Einstellen nehm ich das in Kauf. Dafür habe ich deutlich weniger Schaltungsaufwand. Bau ich die Shunt-Widerstände fest ein und mach sie mit Bananenbuchsen erreichbar, kann ich mit dem Multimeter wann ich will den Bias nach dem Einschalten überprüfen und bei Bedarf das Poti nachregeln. Bei neuen Röhren kontrolliere ich nach einigen Betriebsstunden den Bias durch aus.
Deine Schaltung ist deutlich aufwendiger. Wo ist aber der Nutzen, wenn ich sie nur in Spielpausen verwenden kann? Ob ich ne Taste drück oder am Poti dreh macht keinen Unterschied. Für mich wäre der Mehrwert einer solchen Schaltung, dass sie (bei entsprechender Auslegung) den Bias permanent überwacht und nachregelt, ohne das ich in irgendeiner Form tätig werden muss.

versteh ich nich

Deine LED soll dir während dem Betrieb anzeigen, wenn der Arbeitspunkt vom ursprünglichen Sollwert abweicht oder? Dann legst du eine Spielpause ein, drückst den Taster und der Bias wird nachgereglt.
Du hast aber bei AB- und B-Betrieb die gleiche Problematik. Der Mittelwert der Spannung am Shuntwiderstand entspricht nicht dme Ruhestrom, sondern hat auch noch eine von der Aussteuerung abhängige Komponente. Woher weiß dein µC jetzt, dass die Differenz zwischen Sollwert und Istwert von einem Drift verursacht wird und er die LED anschalten muss? Die Differenz könnte auch von der Aussteuerung verursacht werden.
Auch mit Übersteuerung der Endstufe muss deine Schaltung bei Gitarrenverstärkern klar kommen.
mfg Sven
mfg Sven

[SvR]

Salü,
Die Frage hatte ich übersehen:

Muss ich eigentlich die 5-Volt-Grenze am analogen Eingang des Arduino auch berücksichtigen oder schluckt der auch mehr?

Bei den µC die ich kenne, ist die maximale Versorgungsspannung des µC auch die Obergrenze des ADCs. Bei Verwendung einer externen Referenzsspannungsquelle kann sie auch tiefer liegen. Genau Angaben findest du dazu im Datenblatt des µC der auf deinem Arduino-Board verbaut ist.
mfg Sven

[Doublecut]

Salü,Beim manuellen Einstellen nehm ich das in Kauf. Dafür habe ich deutlich weniger Schaltungsaufwand. Bau ich die Shunt-Widerstände fest ein und mach sie mit Bananenbuchsen erreichbar, kann ich mit dem Multimeter wann ich will den Bias nach dem Einschalten überprüfen und bei Bedarf das Poti nachregeln. Bei neuen Röhren kontrolliere ich nach einigen Betriebsstunden den Bias durch aus.
Deine Schaltung ist deutlich aufwendiger. Wo ist aber der Nutzen, wenn ich sie nur in Spielpausen verwenden kann? Ob ich ne Taste drück oder am Poti dreh macht keinen Unterschied. Für mich wäre der Mehrwert einer solchen Schaltung, dass sie (bei entsprechender Auslegung) den Bias permanent überwacht und nachregelt, ohne das ich in irgendeiner Form tätig werden muss.Deine LED soll dir während dem Betrieb anzeigen, wenn der Arbeitspunkt vom ursprünglichen Sollwert abweicht oder? Dann legst du eine Spielpause ein, drückst den Taster und der Bias wird nachgereglt.

für einen HiFi-Amp mag ja die permanente Regelung Sinn machen, für einen Gitarrenamp sehe ich da keinen echten Mehrwehrt. Im Gegenteil finde ich das händische Anstoßen reizvoller ( reines Bauchgefühl)

Du hast aber bei AB- und B-Betrieb die gleiche Problematik. Der Mittelwert der Spannung am Shuntwiderstand entspricht nicht dme Ruhestrom, sondern hat auch noch eine von der Aussteuerung abhängige Komponente. Woher weiß dein µC jetzt, dass die Differenz zwischen Sollwert und Istwert von einem Drift verursacht wird und er die LED anschalten muss? Die Differenz könnte auch von der Aussteuerung verursacht werden.
Auch mit Übersteuerung der Endstufe muss deine Schaltung bei Gitarrenverstärkern klar kommen.

jetzt habe ich es verstanden, ich wollte eigentlich die reine "Beobachtung" ständig im Hintergrund laufen lassen. Wenn das jedoch meßtechnisch zu aufwendig wird lege ich die Abfragefunktion auch noch auf den Taster, der sowieso immer nur in Spielpausen genutzt wird.

Bei den µC die ich kenne, ist die maximale Versorgungsspannung des µC auch die Obergrenze des ADCs. Bei Verwendung einer externen Referenzsspannungsquelle kann sie auch tiefer liegen. Genau Angaben findest du dazu im Datenblatt des µC der auf deinem Arduino-Board verbaut ist.

hab ich auch verstanden, Danke, Robert

[Doublecut]

Ha,
in der ersten Begeisterung hatte ich ganz vergessen dass ich den Amp auch Powerscale und zwischen Beam- u. UL-Mode umschalte.
Damit kann ich das automatische Monitoring der Kathodenströme anhand eines fest eingestellten Zielwertes natürlich komplett vergessen.
Ich werde noch einen zweiten Analog-Input brauchen der die reduzierte Ub nach der PS-Einheit auswertet und die Bias im Verhältnis Ub-voll zu URK-1Ohm ( = Zielwert) mit Absenkung der Ub ebenfalls absenkt.
 
Das heißt :

1tes mal tasten: - Tonsignal von Endstufe trennen
                    - Powerscale voll auf, Bias mit Zielwert abgleichen
                    - wenn gut, grüne LEDs für 3 sec blinken
                    - wenn nicht gut, gelbe LEDs blinken 3 sec [wenn kein weiterer Tastendruck, dann]
                    -Powerscale wieder einschalten [ich kann weiterspielen]             

2tes mal tasten ( innerhalb der 3 sec.)
                     - Powerscale bleibt "off", die gelben LEDs blinken weiter
                     - Bias wird auf Höchstwert gefahren
                       [ ich kann Röhrentausch/Wechsel vornehmen]
                       [ Tausch = gleicher Röhrentyp; Wechsel = anderer Röhrentyp]
                       [ bei Wechsel neuen Zielwert über Drehschalter ( definierte unterschiedliche Spannungen an einem Analogeingang)]

3tes mal tasten  - neuer Einpegel-Vorgang, LEDs gelb auf Dauerlicht
                       - bei Zielwerterreichung
                       - Verhältnis zwischen Bias und Ub abspeichern
                       - Powerscale "on" 
                       - Bias anhand der tatsächlichen Ub anhand "Verhältnis" einregeln             
                       - LEDs grün Dauerlicht 5 sec.
                       - Vorstufensignal an Endstufeneingang durchschalten.

Allerdings muß ich jetzt jedoch immer den errechneten Zielwert Monitoren und einpegeln, sonst folgt die Bias nicht der gescalten Ub.

Stellt sich also die Frage wie ich diesen Wert erfasse.
Ich glaube fast dass dieses Brett zu dick für meine bescheidenen Verhältnisse ist
Grüße, Robert


                   

[SvR]

Salü,

Allerdings muß ich jetzt jedoch immer den errechneten Zielwert Monitoren und einpegeln, sonst folgt die Bias nicht der gescalten Ub.

Stellt sich also die Frage wie ich diesen Wert erfasse.

Zum Messen der Versorgungsspannung kannst du einen Spannungsteiler und einen AD-Wandler(-Eingang) hernehmen. Dazu noch Schutzdioden und evtl. einen OPamp als Impedanzwandler.
mfg Sven

[Doublecut]

So Leute,

ich hab mal ein wenig nachgedacht und das ist mein Ansatz für eine pwm-control.
Die Schaltung ist, im Prinzip, von Merlin, ich hab nur die Werte angepasst. Die Transistoren sind, bis auf den STX0560, Feld-, Wald- und Wiesentransistoren, die ich hier rumliegen habe. Den STX nehme ich weil er eine Uce von 600V erlaubt.
Der IRF9540N ist als p-channel-Mosfet das "Spiegelbild" eines "normalen" n-channel-Mosfets nur in "negativ"
Was sagen die Fachleute?
Grüße, Robert