Projet headswitcher: présentation + questions

[janou195]

Salut à tous,

Je travail en ce moment sur un projet de switcher de tête d'ampli: 1 guitare, 1 baffle, 1 ensemble d'effets a mettre dans une boucle, 2 têtes d'ampli. En gros je veux faire un boitier sur lequel tout ce petit monde est branché, avec un footswitch qui active/desactive l'une ou l'autre des tête d'ampli. Cela correspond à ce que fait un radial headbone VT, avec la prise en charge de la boucle d'effets en plus.

La principale difficulté est de se débrouiller pour qu'à tous moments, chacune des 2 tête est connectée à une charge de l'ordre de 8Ohm. Pour cela, j'envisage de procéder avec pleins de relais dont la séquence d'ouverture/fermeture sera gérée par un microcontrolleur. Pour ne pas etre embété avec des eventuelles boucles de masses, les 2 têtes seront totalement isolée l'une de l'autre (aucune mise en commun de masses).

Voici en gros le design que j'envisage (les référence des relay ne sont pas les bonnes, l'alimentation n'est pas représentée): ici

Pour passer d'une tête à l'autre, la séquence de switch est la suivante:
- mise à la masse des entrés des amplis (relais RL8 et RL9 sur le schema)
- mise à la masse des returns des amplis (RL1 et RL2)
- switch du send de la boucle (RL7)
- switch des sorties des amplis (RL4, RL5, RL10)
si on suppose que l'on passe de l'ampli A à B (état initial: A connecté au HP, B connecté à sa charge fictive, ZB ou R2 sur le schéma):
* connection en // de ZA (R1 sur le schema) avec le HP (RL4) sur A
* switch du HP de A vers B (RL5)
* déconnection de ZB de B (RL10)
- connection du return de la boucle sur l'ampli B
- connection de la guitare sur l'ampli B
Toute cette séquence de pilotage des relais est gérée par le microcontrolleur, avec des délais pour gérer le "bounce" des relais.

Voilà, ça commence à prendre forme, mais j'ai encore quelques questions:
1) globalement, qu'est ce que vous pensez de ce projet/design, peut etre que certaines choses m'échappent... Y a t'il des choses qui ne vous semblent pas correctes?
2) quand je regarde le schéma de headswitcher par aiken ici (qui d'ailleurs ne me semble pas du tout gérer les transitoires...), je ne vois pas à quoi servent les resistances R1 et R3 de 470Ohm aux sorties des amplis?? De plus, elles ont une incidence sur le son, non?
3) que pensez-vous de ce relai pour la partie puissance (RL4,RL5,RL10)? Mes 2 têtes "font 50W" (PP EL34/6L6). Ce qui m'inquiete un peu, c'est le courant maximum de coupure qui pourrait etre un peu limite dans certaines conditions: si on suppose que l'on switch un tete plein balle, si je ne dis pas de bétises, le signal doit etre grosso modo de l'ordre de 2,5A/20V (charge 8Ohm), et la charge est de type inductive. Mais, avec la séquence de switch que j'envisage, le switch du signal de puissance doit se faire avec un signal de puissance nul (retrun de la boucle à la masse)... Bref, que pensez vous de ce choix de relai?
4) autre chose sur lequel je suis pas super au point: les "pop" dues aux relais... Qu'en pensez vous? En particulier, lors de la premiere étape de mise à la masse des entrés des ampli, celles-ci vont se retrouver connectées à rien pendant le switch de RL8 et RL9... Problème?


Merci!

[janou195]

Personne ?

Question subsidiaire: est-ce vous auriez des simulation d'ampli ou une idée de l'ordre de grandeur du temps que met le signal pour devenir nul lorsque je shunt l'entré guitare de l'ampli. Plus clairement, a t0=0 je met le signal de la guitare à la masse, à t1 le courant qui passe dans la boucle est nul, à t2 le courant dans le HP est nul. Est ce que t1 et t2 sont nuls (mais j'imagine qu'il doit y avoir des temps de décharge de condos, non?)? Sinon quel est l'ordre de grandeur de t1 et t2?

Merci!

[Pote Gui]

Bon alors, je vais tenter de répondre à qqunes de tes questions.
Concernant le choix du relais, j'aurais tendance à me dire en cas de doute : "Qui peut le plus, peut le moins".
Pour ce qui est du temps de décharge des condos, il te faut calculer la constante RC (tau) et multipier par 5 pour avoir une charge ou décharge quasi totale.
Pour le reste, je ne suis pas compétent (µcontrolleur, relais, etc).

[a-wai]

Hello,

2) quand je regarde le schéma de headswitcher par aiken ici (qui d'ailleurs ne me semble pas du tout gérer les transitoires...), je ne vois pas à quoi servent les resistances R1 et R3 de 470Ohm aux sorties des amplis?? De plus, elles ont une incidence sur le son, non?

Elles servent probablement à garder une référence à la masse pour éviter toute application de tension continue sur le HP. Comme elles sont en parallèle de la charge réelle, dont l'impédance est largement inférieure, elles sont transparentes niveau son.

3) que pensez-vous de ce relai pour la partie puissance (RL4,RL5,RL10)?

Ce qui m'inquiète dans l'histoire, ce n'est pas le pouvoir de coupure du relais (quand ton système sera au point il n'y aura pas de signal au moment du switching côté HP, donc pas de courant qui circule), mais son courant admissible.
En l'occurence, je pense que le modèle choisi n'est pas adapté aux signaux de puissance (section des conducteurs trop faible, donc chauffe, fragilisation, perte de fiabilité, etc...), et il vaut mieux s'orienter vers des relais de puissance.

4) autre chose sur lequel je suis pas super au point: les "pop" dues aux relais... Qu'en pensez vous? En particulier, lors de la premiere étape de mise à la masse des entrés des ampli, celles-ci vont se retrouver connectées à rien pendant le switch de RL8 et RL9... Problème?

Le principe est relativement simple : tu peux switcher de l'alternatif, mais il faut faire attention que les 3 contacts de chaque switch soient en permanence au même potentiel continu. Ca impose de correctement référencer à la masse tous les signaux (entrants et sortants) des relais.
Pour l'entrée des amplis par exemple : côté ampli c'est bon, il y a déjà un référencement à la masse via une R de 1M (en général) en entrée, mais côté guitare ?
En clair, à aucun moment, aucun des signaux ne doit "perdre" sa référence à la masse, et toutes tes masses doivent rester en permanence strictement au même potentiel (ce qui risque d'être un peu prise de tête pour ne pas faire de boucle de masse)

Question subsidiaire: est-ce vous auriez des simulation d'ampli ou une idée de l'ordre de grandeur du temps que met le signal pour devenir nul lorsque je shunt l'entré guitare de l'ampli. Plus clairement, a t0=0 je met le signal de la guitare à la masse, à t1 le courant qui passe dans la boucle est nul, à t2 le courant dans le HP est nul. Est ce que t1 et t2 sont nuls (mais j'imagine qu'il doit y avoir des temps de décharge de condos, non?)? Sinon quel est l'ordre de grandeur de t1 et t2?

A mon avis, on doit être proche de 0, ou en tous cas une durée surement inférieure à 1 cycle processeur. J'essaierai de voir si ça peut se mesurer, au cas où...

Enfin, petite suggestion : pour toute la partie "petits signaux", pourquoi ne pas utiliser des optocoupleurs et ne garder les relais que pour la partie puissance ? De cette façon, tu évites :
- les rebonds des relais
- les éventuels plocs à la commutation, vu que les optos ne coupent jamais totalement le signal

[Pote Gui]

Voilà! Quand je disais que j'étais pas au point sur ces questions, je ne me trompais pas de beaucoup...

[a-wai]

A mon avis, on doit être proche de 0, ou en tous cas une durée surement inférieure à 1 cycle processeur. J'essaierai de voir si ça peut se mesurer, au cas où...

Bon, je viens de tester, et je vais donc me contredire :
- le temps de réaction est très rapide (de l'ordre de la 10aine de µs) quand on coupe l'entrée
- il reste une tension résiduelle le temps que les condos de liaison se déchargent... je l'ai mesurée à environ 2ms avec un sinus, et 3.5ms avec un signal carré... Testé avec 2 amplis différents, l'ordre de grandeur reste le même.

Du coup, ça ne me paraitrait pas déconnant de prévoir un délai de 5ms entre la coupure du signal en entrée et le basculement du cab sur l'autre tête.

[janou195]

Le principe est relativement simple : tu peux switcher de l'alternatif, mais il faut faire attention que les 3 contacts de chaque switch soient en permanence au même potentiel continu. Ca impose de correctement référencer à la masse tous les signaux (entrants et sortants) des relais.
Pour l'entrée des amplis par exemple : côté ampli c'est bon, il y a déjà un référencement à la masse via une R de 1M (en général) en entrée, mais côté guitare ?
En clair, à aucun moment, aucun des signaux ne doit "perdre" sa référence à la masse, et toutes tes masses doivent rester en permanence strictement au même potentiel (ce qui risque d'être un peu prise de tête pour ne pas faire de boucle de masse)

Aïe, justement j'avais prévu de ne jamais relier les masses des 2 amplis, pour éviter les pb de boucle de masses. Mais est ce que ça ne le ferait pas de rajouter une resitance de 1M entre G_OUT+ et G_OUT- sur mon schéma (le lead et la masse de la guitare quoi) et entre les pates reliées à rien des relais RL4 et RL10. Par contre la résistance de 1M coté guitare est de l'ordre de grandeur de l'impedance d'entré des amplis, non? Du coup ça va la diviser par 2... Problématique?? Si oui, pourquoi pas mettre un n-ième relais pour la connecter que pendant la séquence de switch et la déconnecter après?
Pour les optocoupleurs, je voudrais, si possible, qu'en dehors des séquence de switch, le boitier "headswitcher" soit pour l'ampli actif et la guitare comme un "fil", n'ayant strictement aucune influence sur le son... Mais du coup, si je doit rajouter une resistance de 1M entre G_OUT+ et G_OUT-, ça revient peut etre au même, ça vaut certainement le coup d'y réfléchir!

En l'occurence, je pense que le modèle choisi n'est pas adapté aux signaux de puissance (section des conducteurs trop faible, donc chauffe, fragilisation, perte de fiabilité, etc...), et il vaut mieux s'orienter vers des relais de puissance.

Tu penses que les 2A annoncés sont un peu légers? J'avais compté qu'un ampli de 50W a bloc sur un sinus (pas de disto), ça fait de l'ordre de 20V/2,5A. Donc avec la disto ça doit faire peut etre x1,5 à la grosse. Tu est d'accord avec ces ordres de grandeurs? Du coup, oui, c'est sous-dimensionné, mais d'un autre coté, je met jamais mon ampli à plus que 1/10 . Tu penses que je devrais m'orienter vers ce genre de grosse bestiole:
https://www.jameco.com/Jameco/Products/ ... 843260.pdf
ou
http://www.omron.com/ecb/products/pdf/en-g2r.pdf
?? (vraiment énorme le deuxième!)

Super tes mesures de temps de réponse! C'est très très court, c'est bien. De toute façon, je devrais mettre des delay dans la séquence de switch pour attendre que les relay aient fini de bouncer

[a-wai]

Aïe, justement j'avais prévu de ne jamais relier les masses des 2 amplis, pour éviter les pb de boucle de masses.

Ouaip, mais si c'était aussi facile, ça ne serait pas drole
Ce qu'on gagne d'un côté, on le perd toujours d'un autre, donc il y a forcément un compromis à faire...

Mais est ce que ça ne le ferait pas de rajouter une resitance de 1M entre G_OUT+ et G_OUT- sur mon schéma (le lead et la masse de la guitare quoi) et entre les pates reliées à rien des relais RL4 et RL10.

Non : tu références le signal à sa masse "locale", mais pas à la masse de l'ampli... S'il y a une différence de potentiel (même légère) entre les masses des 2 amplis, tu risques le claquement au switching, il faut donc s'assurer d'avoir une référence de potentiel unique et stable.
Indice : les boucles de masse ne sont pas forcément un problème, elles ne le deviennent que quand un courant circule dedans ! Et pour empêcher le courant de circuler, une résistance fonctionne pas mal en règle générale...

Par contre la résistance de 1M coté guitare est de l'ordre de grandeur de l'impedance d'entré des amplis, non? Du coup ça va la diviser par 2... Problématique??

En effet, en faisant ça tu réduis l'impédance d'entrée de ton ampli, ce qui change forcément le son => pas bon !

Pour les optocoupleurs, je voudrais, si possible, qu'en dehors des séquence de switch, le boitier "headswitcher" soit pour l'ampli actif et la guitare comme un "fil", n'ayant strictement aucune influence sur le son...

Moui, l'influence de l'optocoupleur sur le son, j'ai quand même de gros doutes sur la question
Tu peux aussi switcher avec des FET, dans le genre transparent c'est pas mal aussi (moins mojo certes, mais ça fonctionne)

Tu penses que les 2A annoncés sont un peu légers? J'avais compté qu'un ampli de 50W a bloc sur un sinus (pas de disto), ça fait de l'ordre de 20V/2,5A. Donc avec la disto ça doit faire peut etre x1,5 à la grosse.

Clairement oui, c'est léger ! Histoire de ne jamais avoir de soucis, il y a 2 règles simples à suivre :
- ne jamais sous-dimensionner un composant : au pire tu prends pile poil la valeur max, mais jamais en-dessous (et se prévoir une petite marge de sécurité, entre 10 et 50% selon la criticité du composant, est rarement une mauvaise idée)
- toujours le dimensionner pour le pire des cas : aujourd'hui tu sous-exploites ton ampli, mais qui te dit que ça sera toujours le cas ? Autant se blinder direct, surtout que tu n'as besoin que de 2 relais de puissance, et qu'ils ne vont pas non plus te ruiner
Perso je tablerais sur des relais qui encaissent au moins 5A, donc ceux que tu as indiqué semblent convenir.

[janou195]

En fait, je crois que j'ai du mal a appréhender cette histoire de pop parceque je le comprends pas bien... Je comprend a peu près le cas où tu switch juste le lead et une eventuelle charge statique (due a un condo) se decharge au moment de la connection et génère un ploc, mais le cas où tu switch les 2 conducteurs comme j'envisageait de le faire, je ne comprends pas bien (en fait j'aurais du le préciser: je suis totalement novice! )... Si j'ai un relay DPDT dont le commun pour les 2 pistes (C+ et C- sur le schéma ci-dessous) est relié à l'entré d'un ampli, qu'est ce qui génère un pop quand je passe de A+/A- à B+/B-. En supposant qu'il n'y a pas de signal (A+=A-, B+=B-), mais qui il y a un ddp non nulle, voire importante, entre A+ et B+, est ce que le switch va générer un pop?


A+ __
.......... \___ C+
B+ __

A- __
......... \___ C-
B- __


Au final, est ce que vous pensez qu'il vaudrait mieux que je mette en commun toutes les masses, avec un ground-lift, comme sur le schéma Aiken? Le ground lift, c'est l'arme absolu, ou ça présente des incovénients ? Parceque pour l'ampli sur lequel on met le ground lift, ça fait beacoup de chemin pour courant qui doit passer par la terre de l'autre ampli, d'où peut-etre une resistance significative (on avait commencé à en discuter sur un autre post ici. D'ailleur, j'avais pas totalement pigé la fin sur l'histoire de signal référencé/non-référencé. Puis je préfèrerai pas mettre de buffer)? Si le ground lift pose un problème de resitance additionnel, je pourrais peut etre le mettre que sur l'ampli non-actif et switcher le ground-lift?

Merci en tout cas pour votre précieuse aide!!

[a-wai]

En fait, je crois que j'ai du mal a appréhender cette histoire de pop parceque je le comprends pas bien...

Bon, déjà, le "pop" n'est pas une science exacte, ça n'aide pas...

Si j'ai un relay DPDT dont le commun pour les 2 pistes (C+ et C- sur le schéma ci-dessous) est relié à l'entré d'un ampli, qu'est ce qui génère un pop quand je passe de A+/A- à B+/B-. En supposant qu'il n'y a pas de signal (A+=A-, B+=B-), mais qui il y a un ddp non nulle, voire importante, entre A+ et B+, est ce que le switch va générer un pop?

Ça peut.
Sur une entrée, si le contact du signal se fait avant celui de la masse, tu auras un pic sur la grille du tube d'entrée => pop
Au lieu de la grille, ça peut être un condo, le problème sera du même ordre... Et bien sur, tu ne peux jamais être certain que ça va poper ou non, à moins d'avoir vraiment pensé le système à fond en fonction de ça.

Il ne faut donc jamais avoir une ddp, même faible (évidemment, plus le switching est proche de l'entrée, plus une faible ddp produira un ploc audible)

Au final, est ce que vous pensez qu'il vaudrait mieux que je mette en commun toutes les masses, avec un ground-lift, comme sur le schéma Aiken? Le ground lift, c'est l'arme absolu, ou ça présente des incovénients ?

Comme toujours, il n'y a pas de solution miracle, chacune a ses inconvénients. À toi de voir l'approche que tu préfères...

[janou195]

Comme toujours, il n'y a pas de solution miracle, chacune a ses inconvénients. À toi de voir l'approche que tu préfères...

Bah justement, novice que je suis, j'ai pas trop d'avis sur la question. Toi qui est expérimenté, quelle solution choisrait tu entre switcher les 2 conducteurs, ou que les lead avec ground-lift?

Bon, sinon je crois qu'il va etre temps d'arréter de réfléchir et de construire un proto!

[a-wai]

Perso je partirais plutôt sur des optos, genre H11F1, pour la partie signaux

Mais sinon, probablement la 2ème option (ne switcher que le point chaud, et soit installer un lift, soit relier les masses via des résistances).
Dans le doute, trace les schémas des différentes options, et choisis celui qui te parait le plus simple/propre/élégant...

[janou195]

Oui je vais me pencher sur ces optocoupleurs, c'est vrai qu'avec une resistance de 100/300M en mode ouvert/fermé, ça doit pas trop se sentir sur le son. Et tu ferais opto qui switch les 2 fils, ou juste le lead?