Qual é a melhor maneira de plotar o “cone” de um circuito de potenciômetro?

O problema é projetar controles de ganho / volume / pan / balance / crossfade / mix com uma "lei" ou "conicidade" suave; a taxa na qual o volume audível muda à medida que você os gira. (Descrito em A vida secreta de panelas e a mudança da lei de uma panela , por exemplo.)

É fácil fazer controles nos quais o ganho muda muito pouco no meio e depois desce no topo, por exemplo, mas isso não é bom.

Então, eu gostaria de "desenhar" o circuito e, em seguida, plotar o ganho / atenuação em função da posição do pote, com potenciômetros log ou lineares, e poder variar os valores dos componentes e ver rapidamente o efeito na função de ganho, em para acelerar a localização dos valores ideais de layout / resistor.

Atualmente, faço um dos seguintes:

1. Simule o circuito no TINA-TI . Isso é péssimo porque:
   • Os vasos só vêm em cone linear
   • Não sei como plotar algo em função da posição do pote. Você pode definir o pote como um objeto de controle e variar a posição em etapas de 0% a 100%, mas não sei como calcular o ganho. Só sei que você pode plotar a resposta de frequência em cada posição, ler os ganhos do gráfico de resposta de frequência e colocá-los em uma planilha, o que é muito tedioso.
2. Calcule a curva em um programa de matemática como wxMaxima ou Python e plote-a. Isso é péssimo porque:
   • Requer a inserção manual da equação de ganho, o que pode ser entediante e propenso a erros para certos circuitos. Você não pode dizer olhando para uma equação complexa se está certa ou não, e modificá-la adicionando resistores em paralelo aos circuitos existentes é difícil.
   • Novamente, a plotagem de um pote de cone é difícil. Você precisaria inserir o cone como uma função separada que alimenta a função de ganho, e ainda assim não corresponde exatamente ao mundo real.

Alguma outra ideia?

Para ilustrar, aqui está um gráfico que fiz comparando potenciômetro linear, potes cônicos e potenciômetro linear com "resistor de pull-down" para aproximar um cone cônico. Eu gostaria de algo que plote a curva amarela, para diferentes valores do resistor pull-down, para que eu possa se comportar o mais próximo possível das outras curvas, sem ter que inserir uma equação manualmente. Obviamente, minhas aplicações reais são mais complexas, mas este é um exemplo do que eu quero fazer.

(Copiado da Electronics Exchange )

Parece que o modelo do pote embutido que você está usando no seu simulador de circuitos apenas permite definir a posição do pote uma vez no esquema e, em seguida, a posição é constante durante a simulação.

O modelo do potenciômetro no eCircuit mostra como construir um modelo que age como um pote linear que gira durante a simulação. É exatamente disso que você precisa, certo?

Esse modelo possui um arquivo de especiarias que usa uma fonte linear por partes (PWL) que controla a posição do pote versus o tempo.

* WIPER POSITION: 0V=CCW, 1V=CW
VPOS    20  0   PWL(0MS 0V   1000MS 1V)

Você pode usar a "tensão" do VPOS como coordenada X no seu gráfico, representando a posição do pote; ou talvez seja mais simples plotar X com o tempo e escolher uma PWL que linearmente torne o pote proporcional ao tempo.

Em seguida, você executa a simulação e plota a tensão de saída versus o tempo. Talvez canalize uma onda quadrada em alguma frequência de áudio e plote a tensão de saída versus o tempo; depois, ao visualizar vários segundos de simulação, você verá uma massa sólida (as oscilações são muito rápidas também, mais de 1 ciclo por largura de pixel) que mostra o envelope da forma de onda de saída e você pode usar a parte superior ou a inferior como uma estimativa do ganho.

Para simular um pote não linear, você pode (a) editar a linha PWL para girar o pote a uma taxa não linear, mas plotar X com o tempo, algo como:

* nonlinear turn
VPOS    20  0   EXP(TIME)
VPOS    20  0   LOG10(TIME)

Ou você pode (b) construir um modelo de pote não linear e manter a PWL girando esse pote a uma taxa linear, usando algo como

EPOS  21 0 TABLE{V(20,0)} = (0 0.7) (1 7.0) (2 700) (3 7k) (4 70k)

Ambos (a) e (b) apresentam as mesmas características de resistência versus tempo, certo? Espero que você encontre alguma função ou polinômio ou um conjunto de pontos para alimentar a PWL ou a TABLE que ofereçam uma aproximação suficientemente próxima da resistência real do seu pote não-linear do mundo real.

Suponho que você já tenha ferramentas de software que permitem desenhar um esquema esquemático e simular, que também aceita modelos SPICE. Caso contrário, tenho certeza de que há algo adequado na lista de simuladores de circuitos eletrônicos gratuitos .

EDITAR:

Ou na lista Chiphacker de simuladores freeware SPICE .

Para plotar o ganho do sinal CA em função da posição do pote, primeiro execute uma simulação transitória (tempo). Em seguida, trace a saída (a tensão no fio que vai para o alto-falante) versus o tempo. (Ou você pode plotá-lo versus o "sinal de volta", V (20) no código acima). Você pode ter uma opção de menu suspenso para fazer isso; o método da velha escola é algo como:

* WARNING: untested code
* ANALYSIS
.TRAN   5US  1000MS
*
* VIEW RESULTS
.PRINT  TRAN    V(1) V(2) V(20) V(77)
*
.PROBE
.END

Isso é feito com muita facilidade no LTSpice (talvez também possa ser traduzido para outras variantes do Spice, ainda não tentei), vá para http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/files/%20Tut/Potentiometer / para obter o arquivo potentiometer_standard_test.asc. Ele traçará as várias curvas exatamente como você queria.

Então, o que eu tenho feito:

1. Eu medi a resistência de vasos da vida real de diferentes cones quando os girava para cada um de seus detentores e coloquei todas as medidas em uma planilha. Combina muito bem as curvas do fabricante, com segmentos por partes de taxas diferentes e mostrando resistência final, etc.
2. Eu calculo a fórmula de ganho para um determinado circuito e depois a converto para o Excel (colocando-a em uma coluna diferente que faz referência à coluna para um cone específico) e faço um gráfico para que eu possa plotar o ganho versus a posição do pote ao tentar circuitos diferentes.

Não é tão fácil quanto desenhar o circuito em uma GUI, mas funciona, e as curvas são as mais realistas possíveis.

Parece que você deseja conectar um servo ou stepper a uma panela e usar um ADC para medir sua variável dependente, seja a resposta do sistema que a panela controla (amplificador, fader, equalizador etc.) ou simplesmente a resistência de o limpador para uma das extremidades.