Uniwersalny komputer pokładowy do wzmacniacza lampowego

[gsmok]

Witam
Tu i uwdzie pojawiają się konstrukcje oparte na mikrokontrolerach wspomagające pomiar parametrów wzmacniacza lampowego lub umożliwiające sterowanie niektórymi jego funkcjami. Najczęściej są to układy wielokanałowego pomiaru prądów lamp końcowych, układy zdalnego sterowania, sekwencery procesu włączania wzmacniacza itp.

Ponieważ szykują mi się miesiące, gdy przez dłuższe okresy czasu nie będę miał bezpośredniego dostępu do "sprzętu lampowego", a równocześnie będę miał dostęp do komputera, postanowiłem popracować nad wykonaniem wspomnianego w tytule uniwersalnego sterownika do wzmacniacza lampowego. Chciałbym jednak zerwać ze stosowaniem prostego mikrokontrolera z ograniczonym zestawem możliwych do zrealizowania funkcji na rzecz czegoś bardziej rozbudowanego i zrealizować coś w stylu maksymalistycznym.

Wstępnie pomyślałem, aby sterownik był wykonany w postaci mikrokontrolera współpracującego z elementami pomiarowymi i wykonawczymi oraz wyświetlaczem TFT do wizualizacji wyników pomiarów i panelem dotykowym do wprowadzania poleceń. Taki moduł byłby przystosowany do zamontowania na panelu czołowym wzmacniacza.

Założenia:

1. Programowana sekwencja włączenia i wyłączenia wzmacniacza.

2. Pomiar prądu do czterech (ośmiu) lamp końcowych z sygnalizacją i ewentualnym automatycznym wyłączeniemn wzmacniacza w przypadku, gdy wartość prądu monitorowanej lampy nie zawiera się w zadanym przedziale.

3. Sukcesywny zapis wartości prądów lamp w pamięci (na karcie SD) w postaci histogramu (historii czasowej) z możliwością wyświetlania przebiegu zmian wartości prądu na wbudowanym wyświetlaczu. To by umożliwiło śleczenie procesu "starzenia" się lamp.

4. Przełączanie wejść za pomocą panelu dotykowego.

5. Funkcja oscyloskopu/analizatora do monitorowania sygnału na aktywnym wejściu oraz na wyjściu wzmacniacza. To by umożliwiło wykonanie wskaźników wysterowania w różnej postaci z analizą widma w czasie rzeczywistym włącznie. Użytkownik mógły sobie wybrać sposób prezentacji sygnału (cyfrowy, analogowy itd).

6. Układ generatora sygnału testowego (prostokąt/sinus) umożliwiającego podanie zsyntezowanego sygnału na wybrane wejście i obserwację sygnału na wyjściu wzmacniacza. To by umożliwiło wizualizację charakterystyki amplitudowej/fazowej wzmacniacza, oszacowanie współczynnika zniekształceń itd.

Macie pomysł, jakie inne przydatne funkcje można by jeszcze zaimpelentowac w takim sterowniku?

[Piotr]

Założenia ogromne, powodzenia!

Z moich propozycji dodam wyłączanie przy braku sygnału na wejściu przez pewien czas.

Przy takim potężnym układzie liczącym można by też sterować prądem spoczynkowym lampy dostosowując go do chwilowej wartości wysterowania. W ten sposób można by uzyskać dwukrotnie większą moc w klasie A z danej lampy, co w konfiguracji SE pozwoliłoby na niezłe szaleństwo z rodzaju 30W z jednej 300B

[gsmok]

Dzięki za dobre słowo. Jestem mile zaskoczony, bo spodziewałem się raczej uśmiechu politowania i wyrazów zwątpienia co do podjęcia takiego projektu.

Dopisuję Twoje sugestie do zestawu potencjalnych funkcji sterownika. Uważam, że na etapie maksymalistycznych założeń warto rozważyć wszystkie możliwości. Może wśród nich pojawią się zarówno proste ale bardzo funkcjonalne możliwości tak jak wspomniane przejście do stanu uśpienia wzmacniacza przy braku sygnału jak również niestandardowe i zaskakujące rozwiązania - np. to ze sterowaniem prądem spoczynkowym .

Temat traktuję zarówno "rozrywkowo" - zestaw potencjalnych funkcji może być praktycznie nieograniczony - wręcz fantazyjny, jak i bardzo "poważnie" - zanim napisałem ten post podjąłem już szereg czynności aby cała ta zabawa nie polegała wyłącznie na teoretyzowaniu.

Zrobiłem rozeznanie dotyczące platformy rozwojowej, którą wykorzystam do pracy. Ze względów finansowych na początku skorzystam z chyba najtańszego zestawu ewaluacyjnego jakim jest zestaw o nazwie STM32F4 Discovery. Wcześniej już zrobiłem parę opracowań korzystając z jego młodszego brata STM32 Value line discovery.

Zestaw STM32F4 wyposażony jest w mikrokontroler STM32F407VGT, a więc w mikrokontroler 32-bitowy o naprawdę sporych możliwościach (docelowo chcę wykorzystać układ STM32F427 o większej pamięci). Na płytce ewaluacyjnej jest umieszczony programator, więc nie poniosę dodatkowych kosztów związanych z jego zakupem.

Oprogramowanie będę pisał korzstając z:

1. Środowiska Keil uVision (MDK ARM) w wersji ewaluacyjnej. Ma ona ograniczenie do 32KB, ale przy opracowywaniu różnych funkcji sterownika niezależnie to ograniczenie nie powinno być uciążliwe.

2. Środowiska opartego o darmowy zestaw narzędzi programistycznych (Eclipse, OpenOCD, Linario) - udało mi się je po dłuższych bojach zestawić i uruchomić ze wspomnianą płytką ewaluacyjną. Będę z niego korzystał w momencie, gdy pojawi się ograniczenie pamięci środowiska Keil uVision.

O "postępach" (jeśli takowe będą) i "problemach" (te pojawią się na pewno) bedę się starał sukcesywnie informowac w tym wątku.

[Jado]

Chyba warto dodać obsługę sterowania za pomocą pilota IR. Chyba, że to jest "oczywista oczywistość"

[gsmok]

No tak - opcja zdalnego sterowania jest tak oczywista, że rzeczywiście zapomniałem o tym napisać Dziękuję za zwrócenie na to uwagi.

[djivo]

Chyba warto dodać obsługę sterowania za pomocą pilota IR. Chyba, że to jest "oczywista oczywistość"

Oj jak już to za pomocą androida którego już nie długo każdy sprzęt będzie posiadał i każdy domownik.
Bo jeśli potrzeba sterować pilotem kupię obojętnie jaki preamp Yamahy i bez potrzeby budowy mamy regulację z pilota.
Za przyzwoite pieniądze i przyzwoite parametry.

[Jado]

Djivo - no, ale tu z definicji nie chodzi o gotowca przecież

[gsmok]

Jest faktem oczywistym, że planowane funkcje sterownika nie są odkrywcze i można je znaleźć w różnego rodzaju urządzeniach. Ja chcę je skomasować w jednym sterowniku dedykowanym do wzmacniacza lampowego.

Dzisiaj z samego rana dotarł do mnie kupiony na Allegro wyświetlacz ze zintegrowanym panelem dotykowym. To najprostszy i chyba najtańszy model wyświetlacza o oznaczeniu HY-32C. Widać go na załączonych fotkach.

hy_32c_1.jpg

hy_32c_2.jpg

Wybrałem ten wyświetlacz z dwóch powodów: cena i dobra dokumentacja wraz z dostępnymi przykładami jego inicjowania. W ten weekend zajmę się połączeniem wyświetlacza z płytką STM32F4 Discovery.

[Waldemar D.]

Moja propozycja jest z tych prościutkich a niewymienionych. Warto rejestrować efektywny czas pracy wzmacniacza. W okresie długofalowym można by było ustalać rzeczywistą żywotność lamp.

[Romekd]

Witam.
Świetny pomysł z tym procesorem i ekranem we wzmacniaczu. Funkcje zaproponowane przez Kolegów Piotra i Waldemara również bardzo przydatne. Pomiar i kontrola parametrów lamp w czasie, z zapisem tychże parametrów do pamięci może pozwalać na ocenę trwałości lamp różnych producentów. Samoczynne wyłączanie się wzmacniacza w kilka minut po zaniku sygnału, celem oszczędzania lamp i ograniczenia niepotrzebnego zużycia prądu również stanowiłoby bardzo cenną zaletę sytemu sterowania. Ze swojej strony proponowałbym dodanie funkcji timera ze stopniowym zmniejszaniem siły głosu bezpośrednio przed całkowitym wyłączeniem, co mogłoby być przydatne dla osób lubiących słuchać np. radia bezpośrednio przed zaśnięciem. Można też dodać np. moduł Bluetooth, który pozwalałby sterować wzmacniacz telefonem komórkowym lub laptopem, lub po prostu w wygodny sposób (bezprzewodowo) pobierać ze wzmacniacza zapisane w systemie informacje.

Pozdrawiam,
Romek

[djivo]

Djivo - no, ale tu z definicji nie chodzi o gotowca przecież

Oczywiście masz rację lecz widzę, że koledzy rozwijają właśnie temat we właściwą stronę.
Romku czy faktycznie nie lepiej do tego celu zastosować komputer typu rasberry PI, do którego można podłączyć różne przystawki do sterowania, a byłaby możliwość posiadania 2 portów usb, i zrobienia wielu innych ciekawych rzeczy, również na ekranie dotykowym ?
Pewnie można do tego celu zaprogramować Atmegę lub inny układ o innych możliwościach.
Tylko czemu nie iść z czasem i nie dać możliwości rozwoju.
Rasberry Pi pobiera 3,5W w stresie, a możliwości posiada ogromne, biorąc pod uwagę jego wielkość można go zastosować dosłownie wszędzie. Daje nam również możliwość sterowania poprzez interfejs wi-fi właśnie z urządzeń przenośnych.
Jado oczywiście masz rację, można coś budować od zera jeśli tylko się to opłaca, jednak skoro można do tego celu wykorzystać komputer o ogromnych możliwościach, który kosztuje mniej od kwadry lamp, to nie wiem czy jest sens budowania ? (bo trzeba pamiętać, że zaprogramować będzie trzeba jedno i drugie)
W tym czasie można zająć się programowaniem czegoś co ma dużo większe możliwości, choćby z względu na posiadane interfejsy, którymi można sterować innymi urządzeniami typu USB, HDMI, LAN, Czytnik Kart, Wyświetlacz dotykowy i inne, o czujnikach temperatury nie wspominając, można napisać nawet na niego aplikację .
Więc myślę, że warto się tym zająć i rozważyć możliwości które daje Jutro.
Już widzę taką malinkę z softem Trioda.pl napisanym przez któregoś z naszych dzielnych forumowiczów podczas uruchamiania się wzmacniacza. Jest to pomysł, który można bardzo ale to bardzo szeroko rozwijać, daje on nie ograniczone możliwości.
Przy dobrej aplikacji może również narysować wykres, ma również wyjście audio, które można podłączyć do wzmacniacza, lub SPDIF - aby zagrać na własnej produkcji przetworniku analogowo cyfrowym, i jest szalenie mały.
Temat bardzo ciekawy i szeroki.
Mogę nawet zaryzykować, że wygaszając wyświetlacz używa prawie tyle samo energii co włączona do kontaktu ładowarka od telefonu - oczywiście w trybie idle.
Tak naprawdę to ten komputer jest dużo mniejszy od niejednego DAC'a.
Pozdrawiam kolegów.
Tutaj widzę już temat koledzy drążą http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2628329.html

[Jado]

Raspberry Pi oczywiście nadaje się jako małe centrum dowodzenia we wzmacniaczu lampowym - dane można by wyprowadzić na stronę WWW jeśli ktoś chce oglądać te dane zdalnie. Radio internetowe też działa bez problemu, można pisać rozmaite aplikacje, podłączać DAC'e, itp, itd....
Jak rozumiem jednak Gsmok chciał się trochę pobawić w programowanie procesora STM32F407 w jakiejś konkretniejszej aplikacji, żeby lepiej poznać te procesory, protokoły, obługę wyświetlacza TFT, karty SD, itd..... Korzystając z RPi nie będzie miał tej okazji.... (choć będzie za to miał okazję poprogramować pod linuksem).
Jeśli się mylę, to niech autor mnie poprawi
Trzeba pamiętać też, że linuks nie jest systemem czasu rzeczywistego, co czasem może mieć znaczenie (opóźniona reakcja na zdarzenie).
Zanim uruchomi się system operacyjny, to mija kilkanaście-kilkadziesiąt sekund (w zależności od ilości aplikacji jakie mamy uruchomić na starcie) - jeżeli komputerek miałby sterować załączaniem napięć wzmacniacza, to najpierw musiałbyś odczekać ten czas.
No chyba, że uda się zgrać to ze startem żarzenia (po włączeniu wzmacniacza najpierw załącza się napięcie żarzenia i jednocześnie RPi - po starcie linuksa, dalsze załączanie napięć jest sterowane przez RPi)

[gsmok]

Nie sposób przyznać racji Kolegom wskazującym na korzyści zastosowania jakiegoś "mikrokomputerka" bazującego na bardziej lub mniej przetworzonym systemie Linux. Ja jednak obstaję przy swoim, z powodów, o którym wspomniał Jado. Dodatkowo uważam, że jeśli chodzi o dostępne "na pokładzie" interfejsy to Raspberry Pi nie umywa się do możliwości układu STM32F4 - no choćby wbudowane przetworniki A/D i D/A.
Ale oczywiście o sensowności różnych rozwiązań należy dyskutować i z przyjemnością czytam każdą wypowiedź proponującą inne/alternatywne rozwiązanie .

Tymczasem dopisuję do zestawu życzeń funkcje wymienione przez Kolegów. Siedzę właśnie nad połączeniem mikrokontrolera z wyświetlaczem graficznym.

Przy okazji mam pytanie. Czy ktoś z "Triodowców" ma doświadczenia z układami STM32?

[gsmok]

No i pierwsze koty za płoty. Mam komunikację pomiędzy STM32F4 i HY-32C.
Oto dowód fotograficzny. Nie obyło się bez problemów (stąd widoczne niewykorzystane przewody), ale w końcu zestaw ruszył.
Nie wszystko jest "cacy". W żaden sposób nie mogę uzyskać białego koloru . Z całym zakresem z wyjątkiem tego jednego jest OK. Gdy podaję wartość "biały" otrzymuje jak na ironię "czarny". Zadawana wartość jest teoretycznie zgodna z dokumentacją sterownika wyświetlacza . Pozostawiam ten problem na moment "na boku".
Teraz popracuję nad zrobieniem małej podręcznej biblioteczki graficznej dedykowanej do zastosowań w sterowniku. Chciałbym zrobić coś efektywnego jeśli chodzi o wyświetlanie przebiegu sygnału oraz widma.

[Jado]

Ja mam trochę - zrobiłem układ developerski na procku STM32F417, przeportowałem na niego trochę kodu, który miałem napisany na inne 32 bitowe procki.
Z tym, że nie używam biblioteki SPL - tylko odwołuję się bezpośrednio do rejestrów procesora. Biblioteka ta cieszy się nie najlepszą sławą (zwłaszcza na Elektrodzie) ze względu na nadmiarowość kodu i jego małe zoptymalizowanie. W literaturze natomiast tylko używają przykładów opartych na SPL.

Poza tym - korzystam z tzw. maszyn stanów i moje kody nie nadają się bezpośrednio do przeniesienia na tzw. liniowe programowanie (i vice versa - nie mogę korzystać ze standardowych bibliotek - muszę pisać wszystko sam). Za to mam program współbieżny.

Z rzeczy które mam przećwiczone na tym procku to obsługa: I2C, SPI, przerwań, ADC, Timerów, GPIO, wyświetlacz typu HD44780, wyświetlacz graficzny mono - przez SPI, obsługa kart SD, pamięci EEPROM, klawiatury matrycowej, generacja dźwięku przez D/A z plików WAV z karty SD...

Natomiast TFT nie ćwiczyłem.....