Motorfader: neue "allheilende" Ansteuerungsstrategie?

[T.K]

ich habe heute mal wieder ein wenig mit den ALPS Motorfadern herumgespielt, dabei ist mir aufgefallen, dass sich beide Fader (RSAOK11VP und RSAOK11W) zufriedenstellend ansteuern lassen, wenn man die Spannung soweit herunterschraubt, dass sie sich relativ langsam, dafuer jedoch extrem leise bewegen.

Ein paar Abhaengigkeiten sind mir dabei wieder bewusst geworden, die ich vorher nicht fuer wichtig gehalten habe. Beispielsweise die Periodendauer der PWM - sie betraegt momentan 32 * 100 uS = 3.2 mS, so dass MIOS 32 verschiedene Geschwindigkeitsstufen einstellen kann, wobei jedoch meistens nur die oberen 16 Stufen verwendet werden (bei <16 bewegt sich der Fader aufgrund der Traegheit nicht)

Diese PWM erlaubt zwar, den Fader je nach Pulsbreitenverhaeltnis sehr langsam (und somit exakt) oder sehr schnell zu bewegen, dafuer wird der Fader jedoch sehr laut.

Also habe ich die Periodendauer mal auf 4 * 100 uS eingestellt - der Fader erzeugt nun einen hoeherfrequenten Ton, der jedoch leiser wird, wenn man die Spannung herunterschraubt. Wenn der Fader ausreichend langsam bewegt wurde, bleibt er auch sofort stehen und faengt nicht an, um die Zielposition herum zu pendeln, bis er sie wirklich erreicht hat - mit nierdiger Spannung und einem PWM Verhaeltnis von 1:3 ist das moeglich

Weitere Beobachtung: 8 Fader koennen nur innerhalb von 1.2 mS komplett erfasst werden. Wenn ein Fader innerhalb dieser Zeit an seiner Zielposition vorbeifaehrt, faengt er an zu pendeln und wird dadurch wieder sehr laut.

Diese Zusammenhaenge haben mich auf folgende Idee gebracht (eure Meinung ist gefragt): eigentlich gibt es zwei verschiedene Ansteuerungsstrategien fuer Motorfader - in einer laufenden Automation mit vielen Faderfahrten moechte man eigentlich sehr leise Motorfader haben - und es ist vielleicht auch nicht so wichtig, ob ein Fader auf 1/1024 Bit genau die Position anfaehrt, wenn er eine halbe Sekunde spaeter sowieso weiterbewegt wird.

Dann gibt es die Situation, in der man einen “Snapshot” abrufen moechte, bei dem die Fader moeglichst exakt die gespeicherte Position anfahren. Wenn es hierbei mal kurz laut wird, waere es nicht weiter schlimm. Und: es waere ebenfalls nicht tragisch, wenn die Fader erstmal gleichzeitig die ungefaehre Position anfahren, und dann - fuer einen kurzen Moment - nacheinander exakt justiert werden. Dieser Vorgang wuerde vielleicht 2-3 Sekunden dauern.

Und diese beiden Strategien koennte man miteinander kombinieren: die Motorfader werden grundsaetzlich grob (Fehler ca. 2-3 Bit), dafuer jedoch sehr leise bewegt, und wenn sie laengere Zeit (also bspw. 5 Sekunden) nicht mehr bewegt wurden, nacheinander exakt einjustiert.

Was haltet ihr davon - ist dieses Verhalten akzeptabel? (immerhin wuerde es bedeuten, dass sich dadurch RSAOK11VP und RSAOK11W einsetzen lassen), oder dann doch lieber ein voellig anderes Ansteuerungskonzept (welches von mir nicht supported werden kann ;-))

Weitere Frage: wie schaut es bei professionellen Konsolen aus - wie schnell erreichen die Fader die Zielposition? Sind sie schneller als ca. 0.5…1 Sekunde?

Gruss,

Thorsten.

[captain_chaos]

ich kenne mich mit der technik nicht aus, aber als anwender würde ich sagen, dass das für den studiobetrieb ok klingt. im studiobetrieb muss ein snapshot nicht sofort genau da sein. im live-betrieb jedoch schon. mit snapshots kann man sehr gut hin und her schalten und da können z.b. für einen break 2-3 sekunden viel zu lang sein. entscheidend ist hier also garnicht, wie nachjustiert wird, sondern wie schnell der erste treffer kommt und wie genau er sitzt. für live spielt allerding die lautstärke nie eine rolle (möchte mal einen motofader im club hören 8) . also vielleicht eine live- und eine studio-version ?  :

Weitere Frage: wie schaut es bei professionellen Konsolen aus - wie schnell erreichen die Fader die Zielposition? Sind sie schneller als ca. 0.5…1 Sekunde?

ich hab ein yamaha 01v und die fader gehen “sofort” an die position.  also auf jeden fall erheblich unter einer sekunde, ich denke sogar unter 0,5. die fader sind jedoch nach meiner einschätzung sehr laut.

grüsse c.chaos

[ljmarkus]

das mit den Fadern bei der 01V stimmt schon. Sind super schnell auf Position in etwas lat sind sie auch aber das stört kaum denn bei Musik hört man sie nicht mehr. Hört sich aber schön an wenn ich meine 4 01V alle gleichzeitig Position anfahren lasse.

auch die großen Studio Pulte da sind die Fader auch nit wirklich leise.

lg, markus

[captain_chaos]

für ein grosse studiopult finde ich es nicht so wichtig, weil es da wo sowas steht, ja immer eine regie und einen aufnahmeraum gibt. blöd ist es, wenn, wie beim homerecording, im gleichen raum aufgenommen wird …

grüsse c.chaos

[Skunk]

Hi Thorsten,

ich habe die letzten Tage mit einigen Power-Spezialisten gesprochen, und da kam klar heraus, daß bei schnellen Coreless-Motoren die PWM alleine nicht als Steuerung ausreicht. Das Ganze ist eine Funktion mit drei Variablen: PWM-Frequenz, Spannung am Motor, und Strommessung am Motor mit Feedback zur Leistungssteuerung. Außerdem haben wir bisher ja bekanntermaßen keine Regelung, sondern nur eine reine Steuerung. Aussage von allen: mit einer Regelung kriegt man die Dinger leise und schnell, aber dann ist wirklich pro Fader ein kleiner Controller plus Strommessung plus schneller Leistungs-FET-Stufe (oder sogar Leistungs-OPAMP) nötig. Siehe z.B. das TDK-Fader-Modul. Von den Abmessungen her nicht brauchbar, aber der Ansatz mit der Elektronik passt.

Außerdem scheint der von Dir verwendete TC4427 bei Strömen über 200mA unter bestimmten Bedingungen schlapp zu machen (obwohl er eigentlich bis zu 1,5A Peak vertragen sollte. Allerdings ist der 4427 auch nur ein FET-Gate-Treiber und keine vollständige Power-Endstufe. Ich bin gerade dabei, nach einer möglichen robusteren Ersatzlösung dafür zu suchen (habe schon drei ICs gefunden), die auch selbst bei Strömen über 2A und PWM-Frequenzen bis zu 10 kHz noch funktionieren sollen. Ich habe seit Dienstag von ALBS einen V- und einen W-Fader bei mir liegen (sowie das vermutliche Datenblatt des im V-Fader verwendeten NAMIKI-Motors).  Daran werde ich die Dinger mal testen (nur den Leistungsteil, ohne Controller-Ansteuerung) und vermessen.

Bzgl. der Ansteuerungsstrategien: Dein Vorschlag kling erst mal sehr vernünftig und realisitisch. Ich denke mal, mit der exisitierenden Hardware könnte man somit einen sehr guten Kompromiß erzielen, ohne daß die Sache teurer wird. Die 3-5 Sekunden zum Justieren halte ich allerdings für etwas lang.

Ich schicke Dir dazu nochmal 'ne Mail bzw. wir sollten dazu mal telefonieren, sonst wird das Post zu lang.

Ciao ciao,

Skunk

[T.K]

Ich glaube, das Gedankenspiel mit den verschiedenen Modi hat sich gerade eruebrigt - ich habe einen Weg gefunden, die Fader ohne PWM relativ schnell und exakt zu steuern (der Fehler liegt meistens bei +/- 0..3/1024) - Stichwort “dynamisches Deadband” - doch ich glaube, das muss ich nun erstmal ueberschlafen und morgen mit verschiedenen Fadern ausprobieren. Mit dem Coreless-Motor ist der Fehler wesentlich kleiner als mit gewoehnlichen Fadern, doch ich habe noch nicht alle “Schraeubchen” herausgefunden.

Skunk, bin besonders an den alternativen Treiber-Schaltungen interessiert - meine Fader (gleichen Typs) bewegen sich bspw. mit verschiedenen Geschwindigkeiten, eigentlich muesste man fuer jeden Fader die Spannung einzeln kalibrieren

Gruss,

        Thorsten.

[Screaming_Rabbit]

Ich würde mich riesig über eine bessere Lösung freuen!

Denn…

Dann gibt es die Situation, in der man einen “Snapshot” abrufen moechte, bei dem die Fader moeglichst exakt die gespeicherte Position anfahren. Wenn es hierbei mal kurz laut wird, waere es nicht weiter schlimm. Und: es waere ebenfalls nicht tragisch, wenn die Fader erstmal gleichzeitig die ungefaehre Position anfahren, und dann - fuer einen kurzen Moment - nacheinander exakt justiert werden. Dieser Vorgang wuerde vielleicht 2-3 Sekunden dauern

… dies ist zweifellos zu lange! Speziell im Film-PostPro und Hörspielbereich würde dies zu chaotischen Mixautomationen führen. Wie oft kommt es vor, dass ich bei der Automation einen Einsatz bis zu 10mal überschreiben muss, bis er perfekt ist (Einsätze / FadeIns von Ambis, Music Scores usw.). Um da noch effizient arbeiten zu können müsste der PreRoll auf ca. 5 Sek gestellt werden, damit dann der Fader wirklich an der richtigen Position wäre, wenn der TouchWrite bei Berührung aktiviert wird, sonst gibt’s einen Pegelsprung.

im studiobetrieb muss ein snapshot nicht sofort genau da sein

… ohhhh doch!!! (siehe oben)

im live-betrieb jedoch schon. mit snapshots kann man sehr gut hin und her schalten und da können z.b. für einen break 2-3 sekunden viel zu lang sein. entscheidend ist hier also garnicht, wie nachjustiert wird, sondern wie schnell der erste treffer kommt und wie genau er sitzt.

… genau da spielt’s eben keine Rolle, denn der Snapshot wird “Audiomässig” vom Host präzise ausgeführt, nur die relative Faderposition stimmt noch nicht.

Sind super schnell auf Position in etwas lat sind sie auch aber das stört kaum denn bei Musik hört man sie nicht mehr

… kommt auf die Musik an  : …oder eben keine Musik sondern Stille ;). Fast  jedes Audio rauscht in einem gewissen Masse (vorallem On-Location Aufnahmen) und wenn Du hören willst, wie “soft” ein Rauschen eingefadet wird, ist ein “rrrrrrrrrrrr…rrrr…rrrr..rrr” vom Fader nicht gerade erheiternd 

für ein grosse studiopult finde ich es nicht so wichtig, weil es da wo sowas steht, ja immer eine regie und einen aufnahmeraum gibt. blöd ist es, wenn, wie beim homerecording, im gleichen raum aufgenommen wird

… es geht weniger darum, was von den Fadergeräuschen auf der Aufnahme wäre beim Homerecording sondern, dass die Geräusche beim Downmix stören. Es ist eher selten, dass Du beim Dubbing schon einen dynamischen Mix hast… gibt’s zwar ab und zu aber eben eher selten.

@Andreas und Thorsten:

Euch jetzt schon mal ein dickes Dankeschön für Euren Einsatz! Meldet Euch, wenn ich was helfen kann… habe auch einige Beziehungen hier in der Schweiz 

Greets, Roger

[captain_chaos]

… genau da spielt’s eben keine Rolle, denn der Snapshot wird “Audiomässig” vom Host präzise ausgeführt, nur die relative Faderposition stimmt noch nicht.

stimmt, da hab ich schwachsinn gedacht :o  :-[

grüsse c.chaos

[T.K]

Um ein Gefuehl dafuer zu bekommen, wie sich der neue Algorithmus mit den verschiedenen Fadern verhaelt, habe ich eine DatenLog-Funktion in den MF Handler eingebaut, welche die Positionen waehrend einer Faderfahrt aufnimmt.

Hier die Ergebnisse:

Der ALPS RSAOK11VP verhaelt sich bei einer Spannung von 5.8V nahezu ideal, “kratzt” jedoch ein wenig.

Den Endwert erreicht er meistens nach ca. 300-400 mS

Der ALPS RSAOK11W (coreless) ist extrem laut, dafuer jedoch etwas schneller. Bei 7.5V funktioniert er gerade noch so, ist hier am leisesten, dafuer jedoch sehr langsam (deshalb sieht man auch den seltsamen Knick bei 7.5V - hier hat der Log-Speicher nicht ausgereicht).

Wenn man die Lautstaerke akzeptieren kann (bspw. bei Abruf eines Snapshots), sind < 300 mS durchaus drin!

Der ALPS RSAON11M9 ist der Fader-Typ, den ich bei meiner MIDIbox LC verwende. Er erreicht den Endwert meistens nach ca. 400 mS.

Hier nicht zu sehen: manchmal ist er extrem am pendeln - das war damals der Grund, warum ich ueberhaupt die PWM Steuerung eingebaut habe. Evtl. laesst sich das nun durch eine andere Deadband Einstellung ausgleichen (siehe unten)

Und hier noch ein Panasonic Fader.

Besonderheiten: er pendelt extrem, ist jedoch auch sehr leise! Bei hoeheren Spannungen schlaegt er soweit aus, dass er gegen den Anschlag knallt - bei niedrigeren Spannungen (5V) ist er eigentlich erstaunlich gut

Hier der Erklaerungsversuch, was ich unter “Dynamic Deadband” verstehe:

Anstatt die Spannung per PWM langsam runterzufahren (was zu einem unangenehmen Geraeusch fuehrt), wird der Fader zunaechst kurzzeitig ausgeschaltet, sobald er den Zielwert +/- 32 erreicht. Ein Counter beginnt zu laufen, nach ca. 25 mS wird das Deadband auf 8 heruntergesetzt, nach 13 mS auf 4, nach 10 mS schliesslich auf 1

Befindet sich der Motor ausserhalb des Deadbands, wird er fuer diese Zeit wieder eingeschaltet. Durch seine Traegheit bewegt er sich jedoch langsamer.

Alle Fader haben typischerweise einen Fehler von +/- 0..3 (wenn die Zielposition im mittleren Bereich von 20%..80% liegt, ist der Fehler meistens +/- 0..1)

Weitere Dinge, die mir aufgefallen sind:

• fuer optimale Ergebnisse wuerden alle 8 ALPS Fader meiner MIDIbox LC eigentlich eine seperate Spannung benoetigen, die sich einzeln einstellen laesst
• eigentlich benoetigt man auch eine unterschiedliche Spannung fuer Auf/Abwaertsbewegung
• wenn ich vor der Entscheidung stuende, neue Fader zu kaufen, wuerde ich wahrscheinlich die Panasonics nehmen

Gruss,

        Thorsten.

[T.K]

Update: evtl. habe ich eine Loesung fuer das Spannungsproblem gefunden.

Wir erinnern uns: der Panasonic Fader ist bei einer Spannung >6V so schnell, dass er gegen den Anschlag knallt (siehe violette Kurve):

wenn man nun die Geschwindigkeit reguliert, indem man den Motor kurzzeitig abschaltet, wenn er zu schnell geworden ist, und wieder einschaltet, sobald er langsamer geworden ist, bekommt man die Ueberschwinger wohl in Griff.

Hier ein Extrembeispiel, bei dem ich die Spannung auf 8V (!) eingestellt habe - bei einer Geschwindigkeit > 5/1024 pro 1.6 mS wird der Motor ausgeschaltet:

Wie sich das bei meinen Alps Fadern verhaelt, teste ich morgen

Gruss,

        Thorsten.

[T.K]

Hier die vorlaeufig letzten Diagramme zum Thema Motorfader - zumindest die RSAON11M9 und Panasonic Fader lassen sich mit dem neuen Algorithmus besser ansteuern.

Ich habe nun doch wieder eine PWM zur zusaetzlichen Geschwindigkeitsregulierung eingebaut, jedoch diesmal eine niederfrequente und besser konfigurierbare (Pulsweite und Duty Cycle lassen sich einstellen). Der RSAON11M9 summt vor sich hin, im Vergleich zur vorigen PWM ist das Geraeusch jedoch leiser und angenehmer.

Der Panasonic Fader zeigt sich von der PWM unbeeindruckt - der Ueberschwinger laesst sich nicht vermeiden, dafuer ist er im Gegensatz zu vorher nun etwas schneller am Ziel.

Bei den restlichen Alps Fadern ist diese PWM nicht zu empfehlen, sie werden dadurch noch lauter.

Zeit fuer ein Fazit: die letzten Optimierungsarbeiten haben zu einer besserne Ansteuerung der RSAON11M9 und Panasonic Fader gefuehrt, fuer RSAOK11VP und RSAOK11W ist die MIOS MF Hard- und Software jedoch nicht wirklich geeignet - man muss eher mit Nachteilen rechnen (Laute Fader, ungenaue Ansteuerung), somit laesst sich der hoehere Preis nicht rechtfertigen.

Abhilfe koennte zumindest eine bessere, und vor allem uC regulierbare Spannungsversorgung fuer jeden einzelnen Fader schaffen. Ein eigener Mikrocontroller pro Fader sollte die Ergebnisse ebenfalls verbessern.

Diese uC koennten bspw. per IIC an den MIOS Core angeschlossen werden, so dass auf der Applikationsseite relativ wenig geaendert werden muss.

Anstatt auf ein Fader Event (USER_AIN_NotifyChange) zu warten, muesste der Core regelmaessig (bspw. in USER_Tick) die Slaves nach neuen Daten fragen, und Aenderungen dann nach USER_AIN_NotifyChange weiterleitern - das ist ein Fuenfzeiler

Erhaelt der Master eine neue Faderposition vom Host, leitet er diese dann an den Slave weiter - auch das ist auf MIOS Seite sehr einfach machbar (-> MIOS_IIC_*)

Wirklich aufwaendig ist die Implementierung des Slaves - und dies ist eine Sache, aus der ich mich heraushalten werde!

Gruss,

        Thorsten.