09.12.05

Rig Kontrol

Guitar Rig (далее GR) позволяет управлять собой с помощью внешнего устройства - Rig Kontrol (далее RK) в котором предусмотрено 4 кнопки и педаль экспрессии. Две кнопки осуществляют переключение между презетами, двумя другими можно включать/выключать любые тумблеры в GR. Педаль экспрессии позволяет "крутить" любые ручки и "давить" на педали. RK осуществляет связь с GR с помощью аудиосигнала подаваемого на один из каналов входа звуковой карты (правый или левый -- неважно, это можно определять самому), по другому каналу поступает сам сигнал с гитары немного усиленный в RK. "Протокол" передачи данных у RK следующий:

- чтобы GR знал, что в компьютер воткнули RK и он работает, в управляющем сигнале постоянно присутствует синусоида (в идеальном случае) частотой 110+-10 Гц

- управление педалью экспрессии осуществляется добавлением второй гармоники этой частоты -- 220 Гц. Когда ее нет, педаль считается полностью нажатой (закрытой), по мере увеличения ее амплитуды педаль постепенно отжимается (открывается). При калибровке (кнопка calibrate в GR) можно установить взаимнооднозначное соответствие между минимальной и максимальной амплитудой этой гармоники и крайними положениями педали, что весьма существенно.

- кнопки "нажимаются" включением остальных гармоник, а именно
Controller 3 -- 440 Гц
Next Preset -- 880 Гц
Controller 2 -- 1760 Гц
Prev Preset -- 3520 Гц.

Собственно разработанная схема (рис.1) довольна проста в исполнении, однако требует определенного налаживания. На трех 2И-НЕ микросхемы DD1 собран мультивибратор, частота которого задается цепочкой R1C1. Частота его должна быть в два раза большей, чем частота самой высокой используемой гармоники (3520 Гц). Это связано с тем что импульсы поступаемые с генератора могут быть (а они такие и получаются) неопределенной скважности и вообще непрямоугольные. Однако пустив их на счетный вход С- двоичного счетчика - микросхема DD2 - на его выходе Q0 получаем абсолютно симметричные прямоугольные импульсы необходимой частоты. Помимо этого с выходов Q1, Q2, и Q3 снимаются частоты деленные на 2, 4 и 8 относительно вышеупомянутой. Таким образом имеем четыре сигнала, в спектре которых низшими частотами являются 3520, 1760, 880 и 440 Гц. Для получения еще двух использован второй счетчик DD3, на вход которого подается 440 Гц.

В каждом из этих сигналов кроме нужной основной частоты, отвечающей за управление одним контроллером, присутствует множество четных гармоник, которые отвечают за другие. Поэтому дальше каждый сигнал фильтруется с помощью двух интегрирующих цепочек. Такая схема позволяет в каждом из сигналов уменьшить мощность второй, наиболее сильной гармоники приблизительно в 10 раз. Как показал опыт, этого оказывается достаточно для надежной работы устройства. При желании можно попробовать добавить еще фильтров, сделать их активными и пр. Кстати, значения ризисторов и конденсаторов в RC-цепях необязательно должны быть такими как в на рис.1. Главное, чтобы RC~1/2*pi*f, где f - характерная частота фильтра.

Для уменьшения взаимного влияния фильтров и положений управляющих элементов друг на друга применен резистивный сумматор R5R10R15R20R25R30R33. После этого просуммированный сигнал поступает на вход усилителя собранного на транзисторе VT1.

Следует заметить, что резкое изменение в уровне управляющего сигнала, происходящее например при нажати на кнопки S1 - S4 приводит к тому, что GR может перестать опознавать устройство.  Во избежание этого параллельно этим кнопкам включены резисторы R13 R18 R23 R28, величины которых подбираются во время налаживания схемы.

Амплитуда сигнала управляющего педалью экспрессии может быть произвольной т.к. крайние положения виртуальной педали настраиваются в процессе калибровки. Поэтому в схеме без особых проблем можно применить фотосопротивление (или фотодиод) R8. Главное, чтобы высшие гармоники этого сигнала не влияли на "нажатие" других кнопок.

Налаживание. Итак, схема собрана и подключена к компьютеру (гитару пока не втыкаем). Первым делом откручиваем все потенциометры на минимум (крайнее нижнее положение на схеме). Затем откручиваем R4 на максимум (верхнее положение на схеме). После этого крутим R35 до тех пор пока на изображении педали в GR  не загорится красная лампочка. Это значит, что сигнал слишком велик и его надо уменьшить, что мы и делаем немного вращая назад вышеупомянутый потенциометр. Теперь при отпущенной педали экспресии (амплитуда 220 Гц минимальна) настраиваем R9 так чтобы, амплитуда 220 Гц была максимальной, но еще не "нажимались" футсвичи и при быстром нажатии педали устройство не выключалось в GR (появляется "оff" в скобках рядом с "Rig Kontrol"). После этого надо подобрать  R13 R18 R23 R28 (имеется ввиду, что они еще не впаяны в схему) следующим образом. Параллельно одной из кнопок, пусть это будет S1, впаиваем вместо в данном случае R13 на соплях потенциометр приблизительно килоом на 150.  Крутим движок потенциометра так чтобы кнопка была закорочена. Теперь настраиваем R14 так чтобы виртуальная кнопка в GR уверенно включалась. После этого отворачиваем присопленный потенциометр так, чтобы эта кнопка погасла. Теперь проверяем как все работает - нажимаем S1 несколько раз - все должно четко работать. Если работает, измеряем сопротивление только что подобранное сопротивление и впаиваем в схему. Проделываем то же самое с остальными кнопками. Вот в принципе и все, главное в отладке, чтобы в итоге кнопки не влияли друг на друга и на педаль, а педаль соответственно на кнопки. Все остальное - дело вкуса, можно например поставить конденсатор С18 поменьше, чтобы срезать низы звучков и выровнять их АЧХ.

Питание устройства осуществляется через USB порт см. рис. 2

Вот печатная плата

(здесь черно-белый вариант без обозначений элементов (47 кБ))

Вопросы и предложения можно обсудить здесь