기록 차원에서 남겨봅니다... 릴레이 볼륨

 

혹시 리비도 하이파이의 직렬식 릴레이 볼륨을

제작하시고 싶은 분들을 위해 기록차원에서 자료를 남깁니다.

인터넷에 이런 자료는 전혀 없기에....

조금이라도 도움이 되었으면 합니다.

 

릴레이라는 부품은 오디오 볼륨용으로 만들어진 것이 아닙니다.

단순한 전기신호의 on/off를 위한 것이기에

오디오 볼륨 처럼 민감한 신호를 처리해주는 배려는 전혀 없습니다.

그래서 릴레이를 이용하여 볼륨을 만드는 경우는 없습니다.

R2R방식은 릴레이를 사용하지만 전통적 아날로그 방식인 직렬식을

노이즈 때문에 사용하지 못합니다.

대신 MCU를 사용해 릴레이를 컨트롤 하는 프로그램으로 릴레이의 공격을

피하고 있지만 완벽하지 못합니다.

그나마 현재로써는 릴레이 볼륨의 상업적 측면에서는 최선책이라 봅니다.

그래서인지 직렬식을 사용하는 릴레이 볼륨은 상용화된 적이 없습니다.

여기서 직렬식이라 함은 어튜네이터 볼륨과 같은 방식이라 보시면 됩니다.

단지 어튜네이터의 스위치를 릴레이로 작동하는 것입니다.

릴레이를 열어보면 이렇습니다.

 

 

위 두개의 긴 동판이 운동을 해서 접점을 붙입니다.

저렇게 긴 것도 오디오 볼륨 용도로는 좋지 못합니다.

 

저렇게 접점 아래 전자석을 만들어 주는 코일 원통이 자리잡고 있습니다.

 

 

접점아래 코일원통이 보입니다.

저는 여기에 쉴드작업을 해봤는데 효과 없습니다. (납땜 자국이 아직도)

 

 

이를 다른 그림으로 보면

 

위 그림은 릴레이 구조를 보여주기 위한 것이고

사실 아래와 같이 작동합니다.

 

 

여기에서 보통 릴레이를 처음 on할때 발생하는 역기전력이 노이즈의 원인이

된다 생각하실 텐데 물론 이도 중요하지만 근본적인 노이즈 발생요인은 아닙니다.

역기전력과 관계없이 아주 작은 전류가 코일에 남아 있어도 유도가 되어

스위치 전극에 전하가 발생해 스위치가 붙어주기를 기다리는 단자와 전위차가

발생합니다.

앰프는 민감해서 아주 작은 수 마이크로 볼트의 전위차라도 음악신호라 생각하고

증폭해 버립니다.

그것이 결국 "틱노이즈"가 되는데 이 노이즈 크기의 정도는 전위차 발생

때문이기도 하지만 그 이외에 스위치를 작동시키는 스위치의 특성, 릴레이를

구동하는 전원특성, 전체 회로 그라운드의 쉴드특성 등 여가가지 변수가 발생하는데

인터넷에 올라오는 역기전력 방지 회로는 틱노이즈를 더 크게 유발하기도 합니다.

중요한 것은 일단 여러 변수로 발생하는 노이즈의 원인을 없애는 것입니다.

이 방법은 반도체(tvs등)를 사용하지 말고 수동소자인 콘덴서, 저항, 바리스터 등을

잘 어우러지게 하여 이용합니다. (실험 밖에 답이 없습니다)

그리고 릴레이 전압을 다 걸면 안됩니다.

예를 들어 12V릴레이라면 9.5~10.5V정도만 걸고 전원 인가 전압은 12V이상,

그리고 그 후에 저항을 달아 전압을 낮춰줍니다.

이 저항이 릴레이가 ON/OFF 때 발생하는 역기전력을 흡수해 줍니다.

다시 말하지만 인터넷에 올라온 역기전력 방지 회로는 볼륨 용으로는

전혀 도움이 되지 않습니다.

 

그 다음에 전위차에 대한 대응을 해야 합니다.

 

 

위 그림에서 앰프 입력으로 가는 B라인과 볼륨을 만드는 직렬식 저항 라인의

A라인 사이에 발생하는 전위차 입니다.

위에 스위치라고 썼지만 접점이라 보시는 것이 맞습니다.

이 접점 붙으면서 순간적으로 전위가차 제로가 되면서 그 남은 전류가

증폭되어 틱노이즈가 됩니다.

아무리 머리를 써봐도 이 전위차를 최소한으로 줄이는 방법은

릴레이에 딜레이 회로를 만들어 붙여주는 것 밖에 방법이 없습니다.

즉 볼륨을 올리 때 A릴레이 접점이 떨어지면서 B릴레이 접점이 붙는데

B릴레이 접점이 붙어도 A릴레이 접점이 0.1~0.2초 정도 접점을

떨어지지 않고 붙잡고 있어야 합니다.

그래야 전위차 변동이 최소화 됩니다.

이 딜레이 회로를 직접 만들었는데 시정수를 결정하는데

또 많은 시간이 필요했습니다.

그런데 문제가 또 발생합니다.

볼륨을 올릴 때 와 내릴 때 ....

올릴 때는 그라운드와 점점 멀어지고 내릴 때는 그라운드와 가까워집니다.

즉 그라운드에 대한 임피던스 변화에 따른 특성과 소스저항 자체가 갖고 있는

양단간의 전위차가 어쩔 수 없이 발생합니다.

슬라이드 볼륨은 바닥을 긁으면서 움직이기 때문에 문제가 없는데

이 릴레이 방식은 스텝바이 스텝으로 움직이다 보니 물리적으로 발생하는

전위차는 어떻게 할 수가 없습니다.

그런데 그 크기는 상당히 작습니다.

 

 

어튜네이터 볼륨을 여러가지 사용한 경험으로 보면

릴레이 볼륨의 마직막 전위차로 발생하는 노이즈는

이 어튜네이터 볼륨보다 훨씬 작습니다.

그리고 어튜네이터 볼륨은 시간이 지남에 따라 접점부의 노화로

노이즈가 점점 심해지는데 비해 릴레이 볼륨의 접점은

퀄리티도 높고 접점의 수명이 길어 장시간 사용해도 이런

걱정을 할 필요가 없습니다.

 

이런 방식으로 접근해서 만드시면 될 것 같습니다.

혹시 더 궁금한점 있으시면 많이 도와 드릴테니 연락 주세요.

 

그럼.....