Een synth op basis van magnetische versterkers?

[ProgHead]

En die formule kun je ook met teststromen in een online plotter stoppen:

Die verschillende typen vervorming komen me heel bekend voor van mijn experimenten met echte transformatoren.

 

[Nicolas 2000]

Ik voel een transfubar pedaaltje aankomen!

 

[ProgHead]

Transfubar? Kan het woord niet vinden. Kennelijk bestaat het nog niet, dus heel geschikt als benaming voor het pedaaltje als dit project iets wordt...

 

[Disharmonic]

De term fubar: "fucked up beyond all recognition". Variaties bestaan, met name voor de laatste letter.

Niet te verwarren met de term foobar.

 

[ProgHead]

Netspeak als de nieuwe wereldtaal?

 

[Disharmonic]

Mondeling was de term fubar al eerder in gebruik, maar dat het voor het eerst in druk verscheen was ook al in 1944. In de iets "nettere" vorm Fouled Up Beyond All Recognition.

 

[ProgHead]

Dit lijkt mij de eenvoudigs mogelijke MagAmp. Nu eens zien of ik daar een differentiaalvergelijking voor kan opstellen die dan met Python of een ander toepasselijk programma kan worden opgelost.

 

[ProgHead]

Na een ellenlange afleiding voor het gedrag van een verzadigbare transformator (die ik jullie zal besparen) ben ik hierop uit gekomen:

[imath] U_2 = - \mathrm{L}_2 \cdot \frac{( \hat{I} )^2}{ \frac{ \pi^2 }{4} \, (\mathrm{N} \, I_1 + I_2)^2 + ( \hat{I} )^2 } \cdot ( \mathrm{N} \, \dot{I_1} + \dot{I_2} ) [/imath]

Waarin:
[imath] U_2 [/imath] = de spanning over de secundaire spoel
[imath] \mathrm{L}_2 [/imath] = de zelfinductie van de secundaire spoel in onverzadigde toestand
[imath] \hat{I} [/imath] = de hypothetische secundaire stroom (voor een primaire stroom van nul) waarbij volledige verzadiging in zou treden in het geval de magnetisering van de kern met het toenemen van de stroom tot aan het punt van verzadiging lineair zou toenemen. In ons model neemt de mate van verzadiging geleidelijk aan toe, maar als parameter is [imath] \hat{I} [/imath] een handige waarde die toch redelijk in te schatten is.
[imath] \mathrm{N} [/imath] = de wikkelverhouding
[imath] I_1 [/imath] = de primaire stroom
[imath] I_2 [/imath] = de secundaire stroom
[imath] \dot{I_1} [/imath] = de afgeleide naar de tijd van de primaire stroom
[imath] \dot{I_2} [/imath] = de afgeleide naar de tijd van de secundaire stroom

We hebben nu ook [imath] U_1 [/imath] nog nodig, daarom schijf ik bovenstaande formule nog even in een iets handiger vorm:

[imath] U_2 = - \mathrm{L}_2 \cdot \frac{( \hat{I}_2 )^2}{ \frac{ \pi^2 }{4} \, (\frac{n_1}{n_2} \, I_1 + I_2)^2 + ( \hat{I}_2 )^2 } \cdot ( \frac{n_1}{n_2} \, \dot{I_1} + \dot{I_2} ) [/imath]

Waarin:
[imath] U_2 [/imath] = de spanning over de secundaire spoel
[imath] \mathrm{L}_2 [/imath] = de zelfinductie van de secundaire spoel in onverzadigde toestand
[imath] \hat{I}_2 [/imath] = de hypothetische secundaire stroom (voor een primaire stroom van nul) waarbij volledige verzadiging in zou treden in het geval de magnetisering van de kern met het toenemen van de stroom tot aan het punt van verzadiging lineair zou toenemen. In ons model neemt de mate van verzadiging geleidelijk aan toe, maar als parameter is [imath] \hat{I} [/imath] een handige waarde die toch redelijk in te schatten is.
[imath] \mathrm{n}_1 [/imath] = het aantal primaire wikkelingen
[imath] \mathrm{n}_2 [/imath] = het aantal secundaire wikkelingen
[imath] I_1 [/imath] = de primaire stroom
[imath] I_2 [/imath] = de secundaire stroom
[imath] \dot{I_1} [/imath] = de afgeleide naar de tijd van de primaire stroom
[imath] \dot{I_2} [/imath] = de afgeleide naar de tijd van de secundaire stroom

Aangezien de keuze welke spoel we primair noemen en welke we secundair noemen er natuurkundig gezien niet toe doet geldt dan ook:

[imath] U_1 = - \mathrm{L}_1 \cdot \frac{( \hat{I}_1 )^2}{ \frac{ \pi^2 }{4} \, (\frac{n_2}{n_1} \, I_2 + I_1)^2 + ( \hat{I}_1 )^2 } \cdot ( \frac{n_2}{n_1} \, \dot{I_2} + \dot{I_1} ) [/imath]

Waarin:
[imath] U_1 [/imath] = de spanning over de primaire spoel
[imath] \mathrm{L}_1 [/imath] = de zelfinductie van de primaire spoel in onverzadigde toestand
[imath] \hat{I}_1 [/imath] = de hypothetische primaire stroom (voor een secundaire stroom van nul) waarbij volledige verzadiging in zou treden in het geval de magnetisering van de kern met het toenemen van de stroom tot aan het punt van verzadiging lineair zou toenemen. In ons model neemt de mate van verzadiging geleidelijk aan toe, maar als parameter is [imath] \hat{I}_1 [/imath] een handige waarde die toch redelijk in te schatten is.
[imath] \mathrm{n}_1 [/imath] = het aantal primaire wikkelingen
[imath] \mathrm{n}_2 [/imath] = het aantal secundaire wikkelingen
[imath] I_1 [/imath] = de primaire stroom
[imath] I_2 [/imath] = de secundaire stroom
[imath] \dot{I_1} [/imath] = de afgeleide naar de tijd van de primaire stroom
[imath] \dot{I_2} [/imath] = de afgeleide naar de tijd van de secundaire stroom

 

[ProgHead]

Nog even terug naar het circuit:

Kies als testsignalen:

[imath] U_{in} = a \cdot \sin( \omega \, t) + b [/imath]

[imath] U_3 = c \cdot \sin( \omega_0 \, t) [/imath]

Later verder...

 

[ProgHead]

Verder levert de inductiewet van Faraday:

[imath] U_1 = - \mathrm{n}_1 \dot{\Phi} [/imath]

[imath] U_2 = - \mathrm{n}_2 \dot{\Phi} [/imath]

Dus:

[imath] \frac{U_1}{ \mathrm{n}_1 } = \frac{U_2}{ \mathrm{n}_2 } [/imath]

 

[ProgHead]

Maar als [imath] U_2 = \frac{ \mathrm{n}_2}{\mathrm{n}_1} \cdot U_1 [/imath] dan zou er gezien het circuit van enige verzadiging van de kern (en dus ook van de bijbehorende vervorming) niets te merken moeten zijn!

Ik heb een vermoeden wat hier mis is, maar zal eerst even bekijken of het 'm daarin zit....

 

[Nicolas 2000]

Ik kan je hier niet helpen, gaat boven mijn theoretische kennis.

 

[ProgHead]

Met de ohmse weerstand van de primaire spoel in de vorm van [imath] \mathrm{R}_1 [/imath] toegevoegd kun je voor bovenstaande MagAmp inderdaad een differentiaalvergelijking afleiden. Maar dat wordt dan een monsterlijk gedrocht. Ben er vandaag mee aan het worstelen geweest. Geen wonder dat Falstad zich erin verslikt. Ik betwijfel zelfs of Python dat ding zou kunnen plotten. Beter om nog maar wat praktijk experimenten te doen...

 

[MPU-401AT]

Fubar

 

[ProgHead]

Nog weer wat transformators doorgemeten. Het lastige punt is dat de meeste niet eens in verzadiging raken, althans niet binnen het spanningsgebied waarvoor ze bedoeld zijn. En dat is eigenlijk ook wel weer logisch want voor een "normale" transformator is verzadiging een ongewenst verschijnsel.

 

[Disharmonic]

Als het nu vooral gaat om eventuele leuke effecten die je op deze manier kunt creëren en halfgeleiders in de periferie geen probleem zijn, zou dan toch 'ns kijken naar die goedkope audiotrafo's om te zien wat je daarmee kunt. Het gaat dan om vrij geringe spanningen en stromen, met opamps moet je e.e.a. goed kunnen aansturen, denk ik.

 

[ProgHead]

Goedkope audio trafo's heb ik ook al geprobeerd. Afgezien van zelf gewikkelde ringtransformatoren (die ik eventueel later nog een kans geef) was het enige wat enigszins werkte dit:

Met veel moeite heb ik iets voor elkaar gekregen dat erop begint te lijken:
Bekijk bijlage 3850999

Bekijk bijlage 3851000

Maar versterken deed die niet en er was nog een extra transformator nodig om de ingangsimpedantie op te krikken (wat de netto versterking ook geen goed deed). Mijn conclusie is dat het daadwerkelijk bouwen van een MagAmp heel precies komt en dat de kans dat het met wat toevallig rondslingerende trafo's gaat lukken vrij klein is. Wat wel interessant is dat is dat ik in het gemoduleerde signaal geen noemenswaardige vervorming zag. Het leek op simpele amplitudemodulatie. Een heel eenvoudige Falstad simulatie zou dus kunnen volstaan.

Dat circuit wil ik nu optimaliseren. En dan zien of er leuke geluidseffecten mee te maken zijn. Lukt dat niet dan geef ik het op.

 

[ProgHead]

Het lukt niet. Bij het meten zag ik duidelijk dat de zelfinductie van de secundaire spoel bij het opdraaien van de primaire DC stroom inzakte, maar wanneer ik secundair de 30 kHz wisselspanning aan sloot bleef er van die afhankelijkheid niets meer over. Net kreeg ik wel een idee waar dat aan zou kunnen liggen, en inderdaad als ik secundair een wisselspanning met een veel lagere frequentie dan die 30 kHz aanbied dan werkt het wel. Maar dan is die weer niet meer voor audio te gebruiken. Ik geef het op. Het komt voor te gebruiken trafo's te precies om zoiets aan het werk te krijgen, en in software simuleren lukte evenmin. De wiskundige aanpak werd me ook veel te ingewikkeld. Wat ik nog niet geprobeerd heb is het gebruik van zelf gewikkelde ringtransformators. Op internet vind ik daarover zowel succesverhalen als mislukkingen. Dus hier houdt het voor mij even op. Misschien dat iemand anders het nog eens wil proberen, en dan lees ik dat graag. En dan vooral welke trafo's er gebruikt zijn. Als ik precies weet wat voor trafo's je nodig hebt is het wellicht te doen...

 

[ProgHead]

Hierbij een extreem geïdealiseerde simulatie van een MagAmp:



Merk op dat het AC signaal als input daarbij niet eens nodig is.

 

[jserle]

Als het in de electro techniek lukt om een regeltransformator / versterker te gebruiken
Steeds aan en uit naar wens met de frequentie van 1 Hz (of 0,1 Hz)
Elke sekonde een lucht verplaatsing. met luidspreker.
En dan de 50Hz weg filteren.
Met een condenstor om er gelijkstroom van te maken. We hebben de tijd.
Dan moet die versterking bij hogere frequenties ook lukken.
lage tonen van olifanten geluiden en geluiden van donder en bliksum gaan ook kilometers ver.
Als de instalatie maar groot genoeg is gaat het geluid over tientallen kilometers.
Terwijl hoge tonen door weerkaatsingen elkaar uit doven.
Het geplof van langzaam draaiende binnenvaart-schepen-motoren gaat ook minstens over een kilometer of vijf.

Zoals ik al schreef, ik ga er niet aan beginnen, dan koop ik liever iets kant en klaars.
En als, dat heb ik gemerkt een tranformator een maal Noord / Zuid of omgekeerd magnetisch dan is
dan gaat het magnetisme maar langzaam weg.
Want een transformator kan alleen maar wisselstroom door laten door de kern steeds afwisselend noord / zuid te maken. Een permanente magneet in een trafo zou nooit werken.