Geruisloos schakelen met relais voor audio

[berolios]

Graag wil ik een soort switch-box maken die verschillende bronnen geruisloos naar verschillende uitgangen kan routen (hard doorverbinden zeg maar). Dit met maximaal één ingang tegelijk in gebruik en optioneel alle uitgangen in gebruik (in principe ook maar één uitgang).

Ik zat eraan te denken dit plan met behulp van relais-schakelingen te realiseren.

Alle benodigde stuur-electronica en de constructie (behuizing) vormen geen enkel probleem, been there, done that. Waar ik echter geen enkele ervaringen mee heb is het gebruik van (hoogwaardige) relais in een audio-signaal-schakeling.

Het is essentieel dat het geluid van de bron (kan zowel mic als lijn niveau zijn) ONVERANDERD aan de uitgang(en) verschijnt, vandaar ook de keuze voor een relais- ipv IC-schakeling.

Nu weet ik van onze collega's gitaristen (switch-boxen) dat dit schakelen soms behoorlijke knallen en kraken met zich mee kan brengen. Ik neem aan dat deze signal-booms te wijten zijn aan het denderen van het relais-contact en dit (voor een deel?) op te vangen is door gewoon goede en dure relais te gebruiken.

Nu mijn vraag: is er iemand die een goed recept heeft voor het geruisloos laten schakelen van een relais in een dergelijke signaal keten (dus schakelen zónder knal tot gevolg)?

Ik heb op internet gezocht, maar ben vrijwel alleen gitaar-stuff tegengekomen (uitgezonderd van een aantal peperdure studio-monitor-switches). Feit is dat er overal (en vooral bij onze gitaar-vrienden) de interessante technische details wat dit betreft streng worden bewaakt.

Is er iemand die mij hierover meer weet te vertellen (of een suggestie heeft waar me te wenden)?

Alvast zeer vriendelijk bedankt!

[driesmees]

Ik ben niet echt een audio mens, maar volgens mij moet je proberen schakelen tijdens de nuldoorgang. Je zou dit eens moeten vragen aan laserguy op dit forum, die weet veel af van dit soort dingen...

[Koen van der K]

Ha Berolios,


Heb het eigenlijk nog niet bij de hand gehad maar ik zou het idd met goede relais' oplossen.

Bij groothandels zijn allerhande kwaliteiten te vinden (let op hoe de contacten zijn afgewerkt). Telefoonrelais (PTT / Telecom of hoe je het wil noemen) lijken me ook wel een optie, of kies een MBB (Make Before Break) met je verbreker via een weerstand (10K oid) aan GND, beetje afhankelijk of er nog meer aan de audiolijn hangt.

Gezien ik er waarschijnlijk ook eens tegenaan ga lopen zal ik eens gaan spitten.

Groeten,

Koen

[Dikke Foaf]

Er zijn heel veel toestellen die een relais bypass hebben zoals compressors, wanneer de spanning wegvalt of de in/out knop wordt ingedrukt, een relais een hard bypass doet.
Zo moeilijk kan het volgens mij niet zijn. Zolang je geen condensators moet gaan opladen met dc-spanningen in de signaal-kring (dc-spanningsverschillen tussen verschillende bronnen) is er volgens mij helemaal geen probleem om dit zonder plop te doen.
De meeste knallen ontstaan door een dc-spanning op de output die een seriecondensator oplaad (zie de phantom-power knal bij het inschakelen ervan).
Misschien wel gouden relaiscontacten gebruiken omdat dit minder vonken veroorzaakt (hf-storing dus).

[berolios]

citaat:Geplaatst door driesmees

Ik ben niet echt een audio mens, maar volgens mij moet je proberen schakelen tijdens de nuldoorgang. Je zou dit eens moeten vragen aan laserguy op dit forum, die weet veel af van dit soort dingen...

Bedankt, maar ik vrees dat nuldoorgang-detectie in dit geval moeilijk wordt, de relais heeft nl. een bepaalde reactietijd die niet altijd exact hetzelfde is, daardoor wordt het moeilijk op het goede moment te schakelen.

Daarbij denk ik dat de nuldoorgang-detectie in dit geval ook niet écht veel zoden aan de dijk zal zetten, omdat de kraak niet door het ingangs-signaal wordt veroorzaakt, maar door de dendering van het contact in het relais (zo denk ik althans). Nulddorgang-detectie dient ervoor om inschakelverschijnselen te voorkomen (hogere harmonische en impulsen).

@Koen:

Ik zat er inderdaad aan te denken een goed relais met goud-contacten te nemen.

Kun je me de term MBB uitleggen? Wat ik er zo 1,2,3 uithaal is dat de ouput éérst aan GND gehangen wordt, voordat de ingang wordt ontkoppeld. Volgens mij brengt me dit wel een stuk dichter bij de oplossing.

Het is wel zo dat zowel de 'open' als de 'gesloten' verbinding géén belasting op de lijn mogen vormen, in hoeverre moet ik die MBB dan zien?

[berolios]

citaat:Geplaatst door Dikke Foaf

Er zijn heel veel toestellen die een relais bypass hebben zoals compressors, wanneer de spanning wegvalt of de in/out knop wordt ingedrukt, een relais een hard bypass doet.
Zo moeilijk kan het volgens mij niet zijn. Zolang je geen condensators moet gaan opladen met dc-spanningen in de signaal-kring (dc-spanningsverschillen tussen verschillende bronnen) is er volgens mij helemaal geen probleem om dit zonder plop te doen.
De meeste knallen ontstaan door een dc-spanning op de output die een seriecondensator oplaad (zie de phantom-power knal bij het inschakelen ervan).
Misschien wel gouden relaiscontacten gebruiken omdat dit minder vonken veroorzaakt (hf-storing dus).

Ik heb er geen ervaring mee, en nu helaas ook effe niks bij de hand om te testen. Maar ik begrijp uit jouw verhaal dat je het dus niet hoort (ja oké, geen compressie etc. meer) als dergelijke outboard uitvalt? Het was inderdaad mijn plan gold-plated contacten te gebruiken, ook zullen er zo weinig mogelijk parasitaire elementen in de kring komen (belasting dus tot een minimum beperken), maar ik weet dus niet hoe dit zit met de MBB relais die Koen aanhaalde.

In ieder geval iedereen al bedankt!

[Dikke Foaf]

mbb lijkt me redelijk eenvoudig en in mijn ogen betekend dit dat hij eerst het te maken contact sluit en pas daarna het nog gesloten contact opent.
In die context lijkt het me niet echt nuttig om dit te gebruiken aangezien je dan 2 inputs aan elkaar hangt voor zeer korte tijd? kortsluiting?
Maar het kan ook zijn dat dat verkeerd is

[Koen van der K]

... ben ik weer,

Lastig zo gauw iets inhoudelijk / degelijks te vinden hierover op internet.

Betreft MBB; Bij dit soort relais wordt het maakcontact eerst gemaakt waarna het verbreekcontact pas afvalt. Het gemeenschappelijk contact (common) is dus een fractie van 'n seconde zowel met de maker als verbreker verbonden waardoor deze nooit contactloos is. Maakcontact is dan gedurende die fractie verbonden met de GND, vandaar m'n idee om er een weerstand van een 10K aan te hangen.
Betreft het doorschakelen naar meerdere uitgangen zal je dan wellicht deze waarde dan wat aan moeten passen maar ik neem aan dat je de in- en uitgangsimpedanties wel in de gaten houdt.

Na wat gezoek kon ik wel wat terugvinden over de contactmaterialen maar dit blijkt meer over de schakelcapaciteit te zeggen dan over de "geruisloosheid" zover ik kon beoordelen.

Check anders even http://www.farnell.com/datasheets/32554.pdf
Bij deze groothandel kun je allerhande relais vinden.

Mocht ik nog wat tegenkomen (relais of wellicht toch goede VCA's) dan post ik weer wat.

Succes !

[berolios]

Okee, MBB vind je dus bij multi-to-multi relais.

In beginsel ben ik eigenlijk op zoek naar een single relais (dus maar één maak/breek contact), daar het ontwerp flexibel moet blijven (waarschijnlijk word het trouwens 4 -> 4).

Ik heb het documentje van Koen even doorgelezen en mijn vermoeden werd daarin toch wel bevestigd. Het kraken komt waarschijnlijk door het denderen van de contacten in het relais. Er staan wel wat ontdender schakelingen in, maar ik heb nog niks gezien waar ik echt vertrouwen in heb, daar we ook signalen op mic-niveau willen schakelen. Wat me wel nog even niet duidelijk is, is welke coil-spanning we nu aan zouden moeten houden. Ik begrijp uit het document dat je als het kan binnen 10-15% van de signaalspanning moet blijven, maar dit dus niet echt hoog zijn.

Maar goed, ik ga de documentatie maar eens goed doornemen. In ieder geval bedankt!

[Aart Rietveld]

citaat:

In beginsel ben ik eigenlijk op zoek naar een single relais (dus maar één maak/breek contact), daar het ontwerp flexibel moet blijven (waarschijnlijk word het trouwens 4 -> 4).

Ik heb het documentje van Koen even doorgelezen en mijn vermoeden werd daarin toch wel bevestigd. Het kraken komt waarschijnlijk door het denderen van de contacten in het relais. Er staan wel wat ontdender schakelingen in, maar ik heb nog niks gezien waar ik echt vertrouwen in heb, daar we ook signalen op mic-niveau willen schakelen.

Als je er ook microfoons mee wilt schakelen moet je dat wel gebalanceerd doen als je ten minste een beetje schoon signaal wil overhouden. Dan heb je dus per relais minimaal twee contacten nodig. Let bij microfoons ook op de evt. fantoomspanning, dat kan enorme ploppen veroorzaken. (48VDC op een audiosignaal van enkele milivolts )

"Ontdenderen" van contacten gaat alleen bij gelijkspanningen, wisselspanningen zijn niet te "ontdenderen" !

[berolios]

Bedankt voor de reactie!

citaat:Geplaatst door Aart Rietveld
"Ontdenderen" van contacten gaat alleen bij gelijkspanningen, wisselspanningen zijn niet te "ontdenderen" !

Dat klopt, dat was ook een van de redenen van dit topic, ik vroeg me af hoe dit op te lossen is (áls dat al mogelijk is).

Ik ben me ervan bewust dat er bij het doorvoeren van microfoon-signalen diverse andere issues om de hoek komen kijken. Vooralsnog is dit voor ons echter niet van toepassing, voorlopig alleen ongebalanceerde signalen op lijn- of mic-level.

[Aart Rietveld]

citaat:Zolang je geen condensators moet gaan opladen met dc-spanningen in de signaal-kring (dc-spanningsverschillen tussen verschillende bronnen) is er volgens mij helemaal geen probleem om dit zonder plop te doen.

Misschien wel gouden relaiscontacten gebruiken omdat dit minder vonken veroorzaakt (hf-storing dus).

Meestal hebben apparaten condenstors in de outputs als er kans is op DC aan de uitgang. Probleem is de laadstroom op het moment van schakelen. Dit is eenvoudig op te lossen door iedere ingang te voorzien van een 100K weerstand naar de massa. De eventuele uitgangscondensator wordt dan al geladen voordat er geschakeld wordt.

Als er bij een audiosignaal vonken ontstaan als je schakelt is er iets heel erg mis [:0]. Alleen bij speakers-schakelingen zou ik me nog zoiets voor kunnen stellen.

Trouwens, gouden contacten geven helemaal niet minder vonken dan andere contacten, dat wordt alleen bepaald door de te schakelen spanning en capaciteiten en inductiviteiten in de stroomkring.

Goud is juist helemaal niet zo goed tegen vonken bestand, het is wel goed voor lage overgangsweerstanden, iets wat wel weer heel belangrijk is voor audio-schakelingen.

[Koen van der K]

Ha heren,

Coilspanning zou ik gewoon de opgegeven spoelspanning gebruiken, goed afgevlakt (DC dus).

Betreft de contactdender zou ik er geen schakelingen omheen bouwen; condensatoren zijn leuke ontkoppelaars maar beinvloeden het signaal altijd negatief (inwendige weerstand, fasedraaiing etc.).

Vonken zijn niet te verwachten met 600 Ohm uit / 10K ingangsimpedantie; hoe hoger de ingangsimpedantie hoe lager de stroom en dus ook de mogelijk hoorbare storingen.

Goud afgewerkte contacten lijken me prima (goud heeft nagenoeg geen last van corrosie/ oxidatie maar heeft wel een wat hogere contact overgangsweerstand).

Groeten & succes !

[berolios]

Hallo allemaal,

Hartstikke bedankt voor de veelvuldige reacties !

De aansturing van de coil wilde ik doen met een door een PLD aangestuurde transistor/FET schakeling, dus dat zou een mooi strak resultaat moeten kunnen geven.

Het wordt vooral de komende tijd even wat experimeteren denk ik. In eerste instantie willen we aan de gang gaan met een Reed-relais (of een andere goede die geschikt is voor deze klus) met goudcontacten en evt. een pull-down weerstand aan alle pennen. Eerst uiteraard proberen zónder, maar we gaan in ieder geval niet beginnen aan condensatoren, want die zullen inderdaad het signaal negatief beinvloeden.

Ook hebben we ondertussen een trucje bedacht waarmee we de de ingangs-relais niet geruisloos hoeven te maken, dus ook geen tralala in dat deel hoeven toepassen.

Ben eens benieuwd wat eruit gaat komen, ik houd jullie in ieder geval op de hoogte!
Oh ja, iets dat me echt een stuk verder zou helpen zijn concrete en complete schakelingen (schematics mét component-waarden én nummers), waarmee ik aan de slag zou kunnen. Dus als me iemand van dergelijke schema's zou kunnen voorzien zou dat te gek zijn!

Cheers !

[Koen van der K]

Ha berolios,

Helaas heb ik geen tekenprogramma / printlayout programma (ben geen ontwerper maar electronica-reparateur) maar zou je wellicht wat kunnen helpen met wat waardes en printontwerp. Stuur me maar 'n mailtje voor meer info.

Groeten,


Koen