Cómo diagnosticar la diafonía

Question

Soy completamente nuevo en la electrónica, y estoy intentando aprender construyendo una batería electrónica. He encontrado muchos ejemplos en internet de circuitos para acondicionar la salida de un piezo para que sea leída por un controlador (un Netduino en mi caso). El circuito que estoy usando se parece a esto.

1. Un Piezo (conectado desde el tambor a mi protoboard con un cable cat5)
2. Una resistencia de 470k en paralelo
3. Un diodo Schottky en serie (en la línea +)
4. Un diodo Zener en serie (3,3v en la línea +)
5. Una resistencia de 1M en paralelo
6. Un condensador de 0,1uF en paralelo
7. Un pin analógico del Netduino (y la línea de tierra conectada al pin de tierra del Netduino)

Actualmente tengo 6 de estos circuitos conectados a los 6 pines analógicos de mi Netduino. El circuito está haciendo un gran trabajo tanto de no perder ningún golpe en los tambores, así como dar una gama bastante buena dinámica de las lecturas de velocidad / volumen. El problema es que cuando golpeo cualquiera de los tambores muy fuerte, estoy recibiendo un poco de diafonía desagradable (es decir, golpeo un tambor, pero varios tambores se señalan). He estado atascado en esto desde hace unas semanas y he tratado de ajustar el circuito de todas las maneras que se me ocurren, pero parece que no puedo arreglar el problema. Lo más cerca que he llegado es a poner un divisor de tensión al final del circuito. Esto elimina la diafonía, pero a costa de un rango dinámico significativamente menor (es decir, no importa lo fuerte que golpee el tambor, no consigo más que la mitad del valor máximo de lectura del ADC). He comprobado una y otra vez que todo está conectado a la misma tierra. El Schottky debe mantener cualquier señal negativa de llegar a la Netduino, y el Zener debe asegurarse de que no estoy recibiendo nada por encima de los 3,3v que el Netduino quiere.

Creo que un osciloscopio probablemente ayudaría mucho a averiguar lo que va mal, pero como este es mi primer proyecto/experimento de electrónica es un poco difícil justificar una compra de doscientos dólares a la esposa ;)

¿Puede alguien indicarme la dirección correcta para averiguar qué está fallando?

EDITAR:

Aquí está mi intento de esquema. Acabo de descargar Eagle y no estoy completamente seguro de cómo usarlo, pero espero que esto sea lo suficientemente cercano para dar la idea. El símbolo del piezo a la izquierda no me parece correcto, pero eso es lo que me dio Eagle.

EDITAR #2:

Según varias peticiones, aquí hay algunas fotos de mi circuito (ligeramente actualizado a partir de las sugerencias de varias personas). También, he incluido algunas fotos de los tambores. Los tambores utilizan una cabeza de tambor especial "pantalla" que hace muy poco sonido audible. Hay una pequeña pieza de espuma que transfiere las vibraciones de la cabeza del tambor al piezo.

Answer 1

¡¡Un esquema real ayudaría!!

No creo que la diafonía sea algo de tu circuito, sino que es acústica. Los otros tambores actúan como micrófonos y recogen las vibraciones del tambor que estás tocando. La única solución que veo es añadir antisonido a la señal de los otros tambores, pero eso requiere que tengas una muy buena idea de la amplitud y fase de la señal que quieres cancelar.

editar (sobre su comentario)
Si al golpear un tambor desconectado no se produce diafonía, entonces no parece que sea acústico después de todo. Quiero echar un vistazo a tu cableado. La señal debería ser un pico de tensión alto (dV/dt alto), seguido de un seno que decae rápidamente (la resonancia del tambor). Si los cables entre el tambor y el microcontrolador son muy largo y muy bien acoplados (como entrelazados), con la alta impedancia que tienes esto puede causar menor crosstalk. No tanto por la onda sinusoidal de la resonancia, sino por el pico rápido cuando se golpea. Pero esto sólo debería dar un pequeño sonido de "tic", no el típico tambor.
¿Cómo lo has conectado? Intenta usar cables separados para cada tambor.

Answer 2

Creo que tu nivel de activación para decidir que un tambor fue golpeado es demasiado sensible. Se necesita un nivel por debajo del cual se considere que el tambor no ha sido golpeado intencionadamente. Eso es probablemente lo que el zener en su circuito estaba destinado a hacer, pero usted lo tiene cableado al revés para que sólo añade un pequeño umbral en lugar de los más de 3 V como se pretende.

Sin embargo, un zener es más bien un truco para el umbral. Dices que esto va a un microcontrolador, así que yo perdería el zener por completo y haría el umbral mínimo en el micro. Esto es asumiendo que un golpe máximo resulta en casi todo el rango de voltaje A/D. Ajusta la segunda resistencia (la próxima vez pon los designadores de los componentes en tu esquema) para obtener el volumen máximo correcto, luego ajusta el firmware para ignorar los picos por debajo de un determinado nivel.

Answer 3

Te recomendaría cambiar la colocación del zener como se muestra para tener el efecto que pretendías; aunque esto no tiene nada que ver con tu problema.

Como mencionó stevenvh, es improbable que tengas diafonía eléctrica por un arreglo así, pero si quieres estar seguro un cable blindado desde el tambor hasta el arduino ayudaría. Pero en el caso más probable, en el que es un efecto acústico, considera tratar el problema en el software. Es casi imposible que golpees dos tambores exactamente al mismo tiempo, incluso si estás usando ambas manos para golpear simultáneamente dos tambores diferentes. Entonces, ¿qué tal si simplemente se considera como un golpe válido en cualquier corte de tiempo dado sólo la entrada más fuerte, e ignorar los demás?

Por cierto, para confirmar que el problema es realmente acústico, intente desconectar un tambor y golpearlo para ver si sigue produciendo una entrada en los otros tambores (conectados).

EDIT: revisado según el comentario de abajo