Bt-teh.ru

БТ Тех
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулировка громкости на микроконтроллере

Регулировка громкости на микроконтроллере

В широко распространенной в настоящее время аналоговой радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) все чаще используют элементы цифровой техники, особенно в узлах, имеющих низкую надежность. Одним из самих надежных элементов РЭА являются переменные резисторы (потенциометры). Ряд фирм разработали широкую номенклатуру цифровых потенциометров, однако такие элементи требуют для своей нормальной роботы микропроцессорное управление, т.е. необходимо использовать микроеонтроллеры (МК). Учитывая далеко не всегда низкую стоимость как МК, так ицифровых понтециометров, актуальной является задача разработки простых дешевых цифровых регуляторов на основе самих микроконтреллеров.

Как известно, потенциометр представляет собой регулируемый делитель напряжения и содержит два плеча: верхнее и нижнее. В рассматриваемой в этой статье конструкции верхнее плечо каждого делителя имеет постоянное сопротивление, а сопротивления нижнего плеча изменяется переключением резисторов (на корпус) с помощью МК (рис.1).

Принципиальная схема простого двухканального цифрового потенциометра на основе недорогого микроконтроллера PIC16F628A показана на рис.2. Его можно использовать в качестве стереофонического регулятора громкости.

Для переключения резисторов нижних плеч делителей для одного канала цифрового потенциометра используются 6 линий порта А, для другого-6 линий порта В. К выводам портов А и В подключено по шесть точных резисторов R1-R6 и R7-R12 причем номиналы соседних резисторов отличаются в два раза. Учитывая, что используемых резисторов шесть, образуемый ими переменный резистор может иметь 64 положения «движка». Изменения сопротивления нижнего плеча каждого делителя, при выбранных номиналах резисторов, находится в приделах от 5 до 316 кОм.

При использовании точных (или точно подобранных) резисторов R1-R12 регулировки может быть не хуже, чем в промышленных образцах цифровых потенциометров, например, МСР4021. Плавное изменение коэффициентов деления в обоих каналах осуществляется нажатием кнопки S1 путем плавного увеличения или уменьшения цифрового кода, обеспечивающего переключения резисторов нижних плеч делителей . С помощью кнопки S2 осуществляется регулировка стереобаланса.

Основной сложностью при разработке программы для контроллера было то, что выводы портов А и В нужно постоянно переформатировать то как входы, то как выходы. Причем при работе линий портов в режиме выходов необходимо программно выставлять на них только уровни лог. «0». Если кроме лог. «0» на выводы портов поступит уровень лог. «1» ,то потенциалы на аналоговых выходах устройства будут формироваться непредсказуемым образом.

Алгоритм работы МК выбран так, что при каждом последующем нажатии кнопки меняется направление регулировки (интервалы времени между нажатиями кнопок выбирают опытным путем). Во время удержания кнопки коды плавно изменяются (увеличиваются или уменьшаются). После отпускания кнопки значение кодов сохраняются.

Устройство может использоваться в самых разнообразных радиоэлектронных устройствах: генераторах, радиоприемных и передающих устройствах, устройствах автоматики, измерительных устройствах, а также усилительных устройствах в качестве сдвоенного цифрового переменного резистора и регулятора баланса в стереофонической звуковоспроизводящее аппаратуре.

Разработанное устройство может использоваться также в системах автоматического регулирования усиления (АРУ). Для этого его необходимо дополнить масштабирующим усилителем, диодным выпрямителем и компаратором. Принципиальная схема такого цифрового потенциометра показана на рис.3.

Если уровень входного сигнала компаратора превысит уровень, заданий переменим резистором R23, то компаратор срабатывает, и на его выходе появится постоянное положительное напряжение.

Порог срабатывания компаратора ОР2 (а также необходимое усиления сигнала) регулируют переменным резистором R23. Слежение за уровнем сигнала происходит автоматически. Изначально код увеличивается, а после срабатывания компаратора начинает уменьшатся , а затем наоборот. Этот регулятор может найти применение в различных устройствах, в том числе измерительных. Особенность такой цифровой АРУ- отсутствие дополнительного увеличение коэффициента нелинейных искажений , связанного с цепями регулировки в аналоговых системах.

Резисторы R1-R12 в схемах рис.1 и рис.2 должны быть точнее, например, типа С2-29В. Можно использовать резисторы близкого номинала, но при этом обязательно соответствующие резисторы в одном и втором каналах должны быть одинаковые. Допустимо использовать и обычные резисторы , но их обязательно нужно подбирать. Конденсаторы С1-С4 лучше использовать неполярные оксидные или пленочные. Входные провода нужно экранировать.

Напряжение питания устройства +5 В. Регулятор разработан так, что он работает в режиме микропотребления (внутренний встроенный генератор микропроцессора, низкая тактовая чистота – 37 кГц при токе потребления 15 мкА). Поэтому устройство может быть оформлено в виде автономного малогабаритного блока, который можно включить в разрыв соединительного сигнального кабеля. Это значительно расширяет область использования устройства. Оно может использоваться как в качестве встроенного узла, так и совместно с давно используемыми усилителями. При этом штатные регуляторы громкости этих усилителей можно не использовать.

Недостаток устройства: сопротивления не доходит до 0, но, по мнению автора этот недостаток не является существенным. Однако приделы регулировки можно уменьшить до 2,5 кОм путем использования дополнительного седьмого резистора номиналом 5 кОм, при этом «переменный» резистор будет 128 положений, однако программу можно откорректировать. Кто в этом разбирается, может сделать это сам. Если использовать 28-выводный МК типа РІС16F876A, то можно использовать и по восемь резисторов, такой потенциометр будет иметь 256 положений.

Для сравнения заметить, что серийно выпускаемые цифровые потенциометры обычно имеют 64 положения, а минимальное сопротивление у них составляет 1,2 кОм( при максимально возможном — 316 кОм)При желанию можно расширить возможности и удобство использования устройства. Если вывод 3 МК через резистор номиналом 10 кОм подключить к +5 В, то на нем появятся импульсы прямоугольной формы звуковой частоты амплитудой размахом 5 В. Подав эти импульсы через делитель напряжения к выходам устройства, получим звуковую сигнализацию, которая будет работать при нажатии кнопок.

Источник: Радиоаматор №7-8, 2014
Автор: Александр Саволюк , г.Киев

Цифровой регулятор громкости на микроконтроллере

В широко распространенной в настоящее время аналоговой радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) все чаще используют элементы цифровой техники, особенно в узлах, имеющих низкую надежность. Одним из самих надежных элементов РЭА являются переменные резисторы (потенциометры). Ряд фирм разработали широкую номенклатуру цифровых потенциометров, однако такие элементи требуют для своей нормальной роботы микропроцессорное управление, т.е. необходимо использовать микроеонтроллеры (МК). Учитывая далеко не всегда низкую стоимость как МК, так ицифровых понтециометров, актуальной является задача разработки простых дешевых цифровых регуляторов на основе самих микроконтреллеров.

Как известно, потенциометр представляет собой регулируемый делитель напряжения и содержит два плеча: верхнее и нижнее. В рассматриваемой в этой статье конструкции верхнее плечо каждого делителя имеет постоянное сопротивление, а сопротивления нижнего плеча изменяется переключением резисторов (на корпус) с помощью МК (рис.1).

1Принципиальная схема простого двухканального цифрового потенциометра на основе недорогого микроконтроллера PIC16F628A показана на рис.2. Его можно использовать в качестве стереофонического регулятора громкости.2Для переключения резисторов нижних плеч делителей для одного канала цифрового потенциометра используются 6 линий порта А, для другого-6 линий порта В. К выводам портов А и В подключено по шесть точных резисторов R1-R6 и R7-R12 причем номиналы соседних резисторов отличаются в два раза. Учитывая, что используемых резисторов шесть, образуемый ими переменный резистор может иметь 64 положения «движка». Изменения сопротивления нижнего плеча каждого делителя, при выбранных номиналах резисторов, находится в приделах от 5 до 316 кОм.

При использовании точных (или точно подобранных) резисторов R1-R12 регулировки может быть не хуже, чем в промышленных образцах цифровых потенциометров, например, МСР4021. Плавное изменение коэффициентов деления в обоих каналах осуществляется нажатием кнопки S1 путем плавного увеличения или уменьшения цифрового кода, обеспечивающего переключения резисторов нижних плеч делителей . С помощью кнопки S2 осуществляется регулировка стереобаланса.

Основной сложностью при разработке программы для контроллера было то, что выводы портов А и В нужно постоянно переформатировать то как входы, то как выходы. Причем при работе линий портов в режиме выходов необходимо программно выставлять на них только уровни лог. «0». Если кроме лог. «0» на выводы портов поступит уровень лог. «1» ,то потенциалы на аналоговых выходах устройства будут формироваться непредсказуемым образом.

Читать еще:  Оконная фурнитура siegenia aubi регулировка

Алгоритм работы МК выбран так, что при каждом последующем нажатии кнопки меняется направление регулировки (интервалы времени между нажатиями кнопок выбирают опытным путем). Во время удержания кнопки коды плавно изменяются (увеличиваются или уменьшаются). После отпускания кнопки значение кодов сохраняются.

Устройство может использоваться в самых разнообразных радиоэлектронных устройствах: генераторах, радиоприемных и передающих устройствах, устройствах автоматики, измерительных устройствах, а также усилительных устройствах в качестве сдвоенного цифрового переменного резистора и регулятора баланса в стереофонической звуковоспроизводящее аппаратуре.

3

Разработанное устройство может использоваться также в системах автоматического регулирования усиления (АРУ). Для этого его необходимо дополнить масштабирующим усилителем, диодным выпрямителем и компаратором. Принципиальная схема такого цифрового потенциометра показана на рис.3.Если уровень входного сигнала компаратора превысит уровень, заданий переменим резистором R23, то компаратор срабатывает, и на его выходе появится постоянное положительное напряжение.

Порог срабатывания компаратора ОР2 (а также необходимое усиления сигнала) регулируют переменным резистором R23. Слежение за уровнем сигнала происходит автоматически. Изначально код увеличивается, а после срабатывания компаратора начинает уменьшатся , а затем наоборот. Этот регулятор может найти применение в различных устройствах, в том числе измерительных. Особенность такой цифровой АРУ- отсутствие дополнительного увеличение коэффициента нелинейных искажений , связанного с цепями регулировки в аналоговых системах.

Резисторы R1-R12 в схемах рис.1 и рис.2 должны быть точнее, например, типа С2-29В. Можно использовать резисторы близкого номинала, но при этом обязательно соответствующие резисторы в одном и втором каналах должны быть одинаковые. Допустимо использовать и обычные резисторы , но их обязательно нужно подбирать. Конденсаторы С1-С4 лучше использовать неполярные оксидные или пленочные. Входные провода нужно экранировать.

Напряжение питания устройства +5 В. Регулятор разработан так, что он работает в режиме микропотребления (внутренний встроенный генератор микропроцессора, низкая тактовая чистота – 37 кГц при токе потребления 15 мкА). Поэтому устройство может быть оформлено в виде автономного малогабаритного блока, который можно включить в разрыв соединительного сигнального кабеля. Это значительно расширяет область использования устройства. Оно может использоваться как в качестве встроенного узла, так и совместно с давно используемыми усилителями. При этом штатные регуляторы громкости этих усилителей можно не использовать.

Недостаток устройства: сопротивления не доходит до 0, но, по мнению автора этот недостаток не является существенным. Однако приделы регулировки можно уменьшить до 2,5 кОм путем использования дополнительного седьмого резистора номиналом 5 кОм, при этом «переменный» резистор будет 128 положений, однако программу можно откорректировать. Кто в этом разбирается, может сделать это сам. Если использовать 28-выводный МК типа РІС16F876A, то можно использовать и по восемь резисторов, такой потенциометр будет иметь 256 положений.

Для сравнения заметить, что серийно выпускаемые цифровые потенциометры обычно имеют 64 положения, а минимальное сопротивление у них составляет 1,2 кОм( при максимально возможном — 316 кОм)При желанию можно расширить возможности и удобство использования устройства. Если вывод 3 МК через резистор номиналом 10 кОм подключить к +5 В, то на нем появятся импульсы прямоугольной формы звуковой частоты амплитудой размахом 5 В. Подав эти импульсы через делитель напряжения к выходам устройства, получим звуковую сигнализацию, которая будет работать при нажатии кнопок.

Файлы программы прошивки процессора с АРУ называются Regulator 1.asm и Regulator1.hex.

Источник: Радиоаматор №7-8, 2014
Автор: Александр Саволюк , г.Киев

Регулятор громкости с селектором входов и выходом дистанционного включения

Описываемое устройство позволяет плавно регулировать громкость и выбирать один из трёх аудиовходов, как вручную с помощью энкодеров, так и дистанционно с помощью инфракрасного (ИК) пульта, работающего по одному из следующих протоколов: NEC, Philips (RC5, RC6), JVC, Samsung, Sony. Предусмотрен режим обучения (программирования) устройства клавишам конкретного пульта .

Информация о коде громкости (0..100) и номере выбранного входа (CH1..CH3) отображается на трёхразрядных семисегментных индикаторах с яркими и достаточно крупными (1,5 см) знаками, позволяющих комфортно наблюдать за установленными значениями с расстояния нескольких метров.

В устройстве используется моторизованный сдвоенный переменный резистор ALPS, который позволяет регулировать громкость как вручную, так и дистанционно, и не вносит в звуковой тракт нелинейные искажения. В рассматриваемой конструкции вал моторизованного потенциометра на переднюю панель не выводится, и ручное управление громкостью осуществляется с помощью энкодера. Вариант такого построения регулятора был «подсмотрен» в одном китайском прототипе, однако проверка реализации этой идеи на практике показала, что со временем наступает рассогласование между кодом громкости и положением вала, поэтому необходима периодическая калибровка. Также она необходима после полного обесточивания устройства, так как положение вала резистора в этом случае неизвестно. Избавиться от этих проблем можно, применив датчик положения в виде дополнительного переменного резистора с линейной функциональной зависимостью, ось которого встречно соединёна с валом моторизованного резистора. Это даст возможность контролировать положение последнего в процессе регулировки громкости. В описываемой конструкции удалось достичь точности установки положения вала около ±2% в середине диапазона регулировки.

Рассматриваемый регулятор громкости с селектором входов имеет также возможность дистанционного включения других устройств аудиокомплекса, для чего предусмотрено выходное гнездо «Remote On» (идея заимствована из конструкции блока управления усилителя PA2020). В дежурном режиме контакты этого разъёма замкнуты, что соответствует состоянию логического нуля (для перевода внешних устройств в выключенное состояние), а при включении регулятора они размыкаются и формируют сигнал логической единицы (для включения внешних устройств). Внешние устройства должны иметь соответствующий вход дистанционного включения «Remote ON», или для управления ими придётся изготовить блок сетевых розеток (на основе сетевого удлинителя типа «Пилот») или блок управления одной розеткой (например, в корпусе от старого сетевого блока питания) с входом дистанционного включения:

Примеры схем блоков дистанционного включения приведены в конце статьи в Приложении. Такие устройства должны иметь гальваническую развязку не только от питающей сети

220В: «земляной» вывод разъёма «Remote ON» необходимо также изолировать от аудио земли управляемого устройства.

Таким образом, можно объединить включение и выключение нескольких разрозненных устройств (таких как усилитель низкой частоты, индикатор выходной мощности, ЦАП и т.д.) и получить подобие музыкального центра. Примером устройства с входом для дистанционного включения является Плеер «RuneAudio» на базе микрокомпьютера «Raspberry Pi 3». Включение и выключение регулятора громкости производится как с ИК пульта, так и нажатием на ручку энкодера селектора входов, причём для выключения с ИК пульта требуется двойное нажатие на соответствующую кнопку в течение 5 секунд (индикаторы селектора входов при этом мигают) для исключения обесточивания всех устройств «аудиокомплекса» при случайном нажатии на кнопку. Нажатие на ручку энкодера регулятора громкости включает и выключает режим блокировки звука «Mute» (в режиме «Mute» мигают индикаторы кода громкости).

Устройство собрано на 5 печатных платах, размещаемых в пластиковом корпусе G747:

  • основная плата (преобразователь напряжения, микроконтроллер, ключи управления реле и двигателем);
  • плата периферии (реле, контакты аудио разъёмов, моторизованный потенциометр и датчик угла поворота вала);
  • плата управления и индикации селектора входов (энкодер с трёхразрядным индикатором);
  • плата управления и индикации регулятора громкости (энкодер с трёхразрядным индикатором);
  • плата источника питания постоянного тока 12В.

Рисунки печатных плат в формате Sprint Layout и готовые гербер-файлы приведены во вложении. Плата источника питания может быть изготовлена методом ЛУТ. Фотографии собранных печатных плат:

Рассмотрим принципиальную схему устройства:

В устройстве используется микроконтроллер (МК) IC2 типа Atmega16 в корпусе TQFP-44, работающий на частоте 8 МГц. Напряжение питания всей схемы составляет +4,5В – именно на это напряжение рассчитан двигатель моторизованного переменного резистора и ключи управления им (VT1..VT4), поэтому желательно использовать МК Atmega16L (хотя МК без буквы «L» в этой схеме тоже работали нормально). Интерфейс для внутрисхемного программирования МК – IDC6; можно использовать программатор USBAsp с установленным напряжением +5V, совместно с программой AVRDUDE. Fuse биты МК: Low = 0xA4 (BODLEVEL=2.7V, BODEN, 8 MHz, 6CK+64ms), High = 0xD1 (SPIEN, EESAVE, BOOTSZ=0). При программировании Fuse битов удобно использовать онлайн калькулятор. Файл прошивки hex и её исходные тексты на языке C для среды программирования «AVR Studio» приведены во вложении.

Читать еще:  Окна rehau регулировка окон

Понижающий преобразователь напряжения +4,5В собран на микросхеме IC3 MC34063 в типовом включении. Входное напряжение +12В от сетевого блока питания поступает через диодный мост VDS1, поэтому полярность этого напряжения не имеет значения. Требуемый номинал 2,15 кОм резистора R18 получен последовательным соединением двух резисторов: 2 кОм и 150 Ом. Соотношение номиналов резисторов R17 и R18 определяет выходное напряжение преобразователя.

Каналы A обоих энкодеров типа EC11 подключаются к входам прерываний INT0 (PD2) и INT1 (PD3) МК, а выход ИК приёмника IC1 типа TSOP34838 – к входу прерывания INT2 (PB2). Конденсаторы C7-C10 выполняют функции антидребезга, хотя для этого предусмотрена и программная защита. Антидребезговая защита для кнопок энкодеров реализована полностью программно. Управление двумя реле селектора входов, реле сигнала «Mute» и реле дистанционного включения «Remote ON» осуществляется ключами на цифровых транзисторах VT5-VT8 типа DTA114ET в корпусах SOT-23. При свободных входах ключей, что имеет место сразу после включения устройства, все реле обесточены, действует сигнал «Mute», а сигнал дистанционного включения «Remote ON» дезактивирован, и контакты выходного разъёма XS9 типа «Mono Mini Jack 3,5 mm» замкнуты. Выходной сигнал «Remote ON» можно «размножить», включив в параллель несколько разъёмов, например: для УНЧ, индикатора выходной мощности, ЦАП и т.д., как показано на следующей фотографии:

Для регулировки громкости используется моторизованный сдвоенный переменный резистор с длиной вала 25-30 мм типа ALPS RK168 (у последнего вал укорочен на 5 мм) с показательной (обратно логарифмической) (B лат.) или линейной (A лат.) функциональной зависимостью. В первом случае целесообразно выбрать номинал 10..20 кОм, во втором случае – номинал 100..200 кОм, включив между средним и «земляным» выводами потенциометра резистор в 10 раз меньшего номинала (10..20 кОм) [Н.Семенюта. Переменные резисторы с логарифмической и показательной зависимостями сопротивлений. «Радиолюбитель», №4, 1995 г., с.21 — там рисунки «1а» и «1б» надо поменять местами]. Схема управления двигателем моторизованного резистора на полевых транзисторах VT1-VT4 заимствована из набора «МастерКит» MP1236 (уже снятого с производства).

Прошивка МК в части обработки команд от ИК пульта основана на использовании адаптированной библиотеки IRremote 2.0.1 от Ардуино (2015 года). Файл прошивки «hex» вместе с исходным текстом программы на языке Си Avr приведён во вложении.

Для входа в режим программирования клавиш ИК пульта нужно одновременно нажать на кнопки (ручки) обоих энкодеров и удерживать их нажатыми в течение 3-х секунд, пока на табло выбора входа не появится надпись «Prg». Устройство при этом может находиться как во включенном, так и программно выключенном состоянии. На табло кода громкости в ходе программирования будут последовательно появляться мигающие надписи с названиями 6-ти программируемых клавиш:

  • «On» для клавиши включения и выключения питания («On / Off»),
  • «Snd» для клавиши Mute (блокировка звука — «Sound»),
  • «UP» для клавиши увеличения громкости («Volume Up»),
  • «dn» для клавиши уменьшения громкости («Volume Down»),
  • «Chn» для клавиши выбора следующего входа («CH next»),
  • «ChP» для клавиши выбора предыдущего входа («CH prev»).

Две последние из приведённых клавиш могут совпадать, в этом случае при нажатии на выбранную клавишу будет происходить последовательная циклическая смена номера входа. Все остальные клавиши должны быть разными.

После нажатия на ИК пульте очередной запрашиваемой клавиши начнёт мигать название следующей клавиши. После успешного программирования последней клавиши на табло появится подтверждающее сообщение, и устройство вернётся в исходное состояние – теперь можно сразу же проверить его работу от пульта. Процесс программирования клавиш можно прервать в любой момент, нажав на кнопку (ручку) любого энкодера, при этом на табло появится сообщение «ESC», и коды клавиш изменены не будут.

В качестве датчика положения вала можно использовать одинарный потенциометр наподобие WH148 номиналом 1 кОм (B1K). Суммарная длина валов моторизованного потенциометра и потенциометра датчика вала для установки на плату не должна превышать 45 мм, поэтому длина вала последнего может быть 15-20 мм (при необходимости вал одного из потенциометров можно укоротить). Для соединения валов удобно использовать упругую муфту длиной 25 мм , но можно применить и отрезок термоусадочной трубки (хотя в последнем случае, возможно, придётся скорректировать прошивку, увеличив порог допустимых расхождений при установке положения вала из-за повышенной гибкости такого соединения).

Для отображения номера выбранного входа и кода громкости применены два трёхразрядных семисегментных индикатора HG1, HG2 типа 5631A (5361A) с общими катодами, или 5631B (5361B) с общими анодами (в последнем случае потребуется корректировка прошивки).

Для соединения основной платы с платами индикации и управления удобно использовать 16-контактные разъёмы IDC-16 «папа» и «мама» на плоский кабель. Для соединения с платой периферии использован 10-контактный разъём с шагом контактов 2 мм DS1066-10. Разработаны также варианты печатных плат под разъёмы соответственно CWF-16 и CWF-10 с шагом контактов 2,5 мм («папа» и «мама» с контактами, но они не проверены в работе).

Интерфейс обеих плат управления и индикации одинаков: любую из плат можно подключить к основной плате как через разъём селектора входов, так и через разъём регулятора громкости. Таким образом, легко поменять местами назначение ручек регулировки и индикаторов:

Платы управления и индикации закрепляются втулками М2 длиной 20 мм на панели из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размером 198×23 мм, фольгой вперёд (разметку этой панели можно найти в архиве вместе с рисунками печатных плат, которые прикреплены во вложении). На этой же панели «вверх ногами» устанавливается ИК приёмник, который соединяется с основной платой отдельным кабелем. Три контактные площадки для подпайки выводов ИК приёмника на этой панели изготавливаются резаком. При необходимости выводы ИК приёмника можно нарастить, чтобы максимально приблизить его к передней панели устройства.

Вся конструкция монтируется на основании из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размером 214×150 мм (разметка основания есть в прикреплённом архиве) с соответствующими вырезами по углам и вырезом для выводов компонентов платы периферии (последняя прикручивается к основанию вплотную, так как иначе не войдёт по высоте). Снизу к основанию припаиваются 12 гаек М2 для крепления платы периферии и панели с платами управления и индикации (панель монтируется вертикально с помощью 8 уголков с щелевыми отверстиями ). Медная фольга основания выполняет также роль экрана:

При установке плат управления и индикации на панель нужно проследить, чтобы уголки, винты и втулки не имели электрического соединения с «земляным» слоем фольги на этих платах (особенно это относится к двум уголкам спереди — под них нужно подложить металлические или диэлектрические шайбы М2, чтобы образовался зазор между вертикальной поверхностью уголка и платой), или не устанавливать перемычку Jmp1, соединяющую «цифровой» общий провод с землёй аудио цепей. Основание прикручивается к нижней крышке корпуса саморезами M2,6×5 мм.

Передняя панель изготовлена из коричневого прозрачного оргстекла (brown transparent) толщиной 2..2,3 мм и имеет размеры 218×34,5 мм. При отсутствии оргстекла подходящего размера можно использовать штатную панель от корпуса (из непрозрачного пластика), вырезав в ней окно под кусок оргстекла меньшего размера 120×20 мм (или даже три окошка: отдельно под каждый индикатор по бокам размером примерно 40×20 мм и круглое – для ИК приёмника, по центру, диаметром порядка 10 мм). В таком случае придётся решать задачу вклеивания кусков оргстекла в переднюю панель.

Приложение. Примеры схем узлов дистанционного включения:

В качестве источника дежурного питания в указанных узлах удобно использовать готовый миниатюрный блок питания 5V 0,6A.

Читать еще:  Пластиковые окна ремонт регулировка балконной двери

Дополнение. В обновлённой версии прошивки V3.2 применён улучшенный алгоритм обработки вращения энкодеров, что позволяет повысить надёжность срабатывания при использовании энкодеров различных типов. При уменьшении громкости режим Mute теперь не «сбрасывается», что позволяет снижать громкость при отключённом звуке. Уменьшена задержка при переключении каналов (входов) с ИК пульта; при смене канала его номер сохраняется в EEPROM для последующего восстановления при включении. Как и прежде, кроме файла собственно прошивки с расширением «hex», в архиве содержится исходный текст программы на языке Си Avr.

Цифровой регулятор громкости на микроконтроллере схема. Электронные регулятор громкости

В этой статье мы рассмотрим схему электронного регулятора громкости звука с возможностью дистанционного управления и цифровой индикацией уровня.

Рис.1. Передняя сторона устройства


Рис.2. Задняя сторона устройства

Увеличение громкости осуществляется кнопкой или дистанционно с пульта ДУ (инфракрасное управление). Подходит практически любой домашний пульт управления.

Схема устройства представлена на рисунке 3.

Рис.3. Схема электрическая принципиальная

Переключения уровней звука основаны на десятичном счетчике CD4017 (DD1). Данная микросхема имеет 10 выходов Q0-Q9. После подачи питания на схему, на выходе Q0 сразу присутствует логическая единица, светодиод HL1 светится, указывая на нулевой уровень звука. К остальным выходам Q1-Q9 подключены резисторы R4-R12, которые имеют разное сопротивление.
Напомню, что микросхема в один и тот же момент времени выдает сигнал высокого уровня только на одном из своих выходов, а последовательное переключение между ними происходит при подаче короткого импульса на вход (вывод 14).
Исходя из этого, сопротивления в группе резисторов R4-R12 подобраны в порядке убывания (сверху-вниз по схеме), чтобы при каждом переключении микросхемы на базу транзистора VT2 поступало все больше и больше тока, постепенно открывая транзистор.
На коллектор этого транзистора подается сигнал от внешнего УНЧ или источника звука.
Итак, переключая микросхему счетчик, мы, по сути, изменяем сопротивление коллектор-эмиттер и тем самым изменяем громкость звука поступающего на динамик.
Сопротивления резисторов зависят от коэффициента усиления транзистора (h21э). Например, при использовании 2N3904 сопротивление резистора R4 может быть около 3 кОм, чтобы чуть чуть «приоткрыть» транзистор, звук при этом будет на самом тихом уровне. А сопротивление R12 должно быть наименьшим из всей группы (около 50 Ом), чтобы обеспечить режим насыщения и максимальную пропускную способность коллектор-эмиттер, соответственно максимальную громкость данного регулятора.
Мне трудно указать конкретные номиналы R4-R12, так как это еще очень сильно зависит от мощности звукового сигнала, поданного на транзистор, а также от питания. Лучше всего использовать многооборотные подстроечные резисторы и настроить ступени «на слух».

В нижней части схемы представлен узел индикации, основанный на дешифраторе К176ИД2 (DD2). Он предназначен для управления семисегментным индикатором.
На входы дешифратора подается двоичный код, поэтому на диодах VD1-VD15 построен шифратор, который преобразует десятичный сигнал от CD4017 в двоичный код, понятный для К176ИД2. Такая схема на диодах может показаться странной и архаичной, но вполне работоспособна. Диоды следует выбирать с малым падением напряжения, например диоды Шоттки. Но в моем случае использованы обычные кремниевые 1N4001, их видно на рисунке 2.
Итак, сигнал с выхода счетчика поступает не только на базу транзистора, но и на диодный преобразователь, превращаясь в двоичный код. Далее DD2 примет двоичный код и на семисегментном индикаторе отобразится нужная цифра, показывающая уровень звука.
Микросхема К176ИД2 удобна тем, что позволяет использовать индикаторы и с общим катодом, и с общим анодом. В схеме использован второй тип. Резистор R17 ограничивает ток сегментов.
Резисторы R13-R16 стягивают входы дешифратора на минус для стабильной работы.

Теперь рассмотрим верхнюю левую часть схемы. Двухпозиционным переключателем SA1 устанавливается режим управления громкостью. В верхнем (по схеме) положении ключа SA1 громкость изменяется вручную, путем нажатия на тактовую кнопку SB1. Конденсатор C3 устраняет дребезг контактов. Резистор R2 стягивает вход CLK на минус, предотвращая ложные срабатывания.
После подачи питания светится светодиод HL1, а индикатор показывает ноль — это режим без звука (Рисунок 4, сверху).


Рис.4. Отображение уровней на индикаторе

Нажимая на тактовую кнопку, маленькими скачками происходит увеличение громкости динамика от 1-го до 9-го уровня, следующее нажатие снова активирует беззвучный режим.

Если установить переключатель в нижнее (по схеме) положение, то вход DD1 подключается к схеме инфракрасного дистанционного управления, основанной на TSOP приемнике. При поступлении внешнего ИК сигнала на TSOP приемник, на его выходе появляется отрицательное напряжение, отпирающее транзистор VT1. Данный транзистор — любой маломощный, структуры PNP, например КТ361 или 2N3906.
ИК приемник (IF1) рекомендую выбрать с рабочей частотой 36 кГц, так как именно на этой частоте работает большинство пультов (от телевизора, DVD и т.д.). При нажатии на любую кнопку пульта, будет происходить управление громкостью.

В схеме присутствует кнопка с фиксацией SB2. Пока она нажата, вывод сброса RST подключен к минусу питания и счетчик будет переключаться. С помощью этой кнопки можно осуществить сброс счетчика и уровня громкости до нуля, а если оставить ее в отключенном положении, вывод сброса окажется не стянутым на минус и счетчик не будет принимать сигналы с пульта ДУ, и не будет реагировать на нажатия кнопки SB1.


Рис.5. Переключатели, тактовая кнопка и TSOP приемник с обвязкой выведены на отдельную плату

Аудиосигнал на транзистор регулятора я подаю с усилителя на микросхеме PAM8403. Коллектор VT2 подключен к положительному выходу одного из каналов усилителя (R), а его эмиттер к положительному контакту колонки (красный провод на фото). Отрицательный контакт колонки (черно-красный) подключен к минусу используемого канала. Источник звука в моем случае мини mp3 плеер.


Рис.6. Подключение устройства

Почему использованы подстроечные резисторы?
Хочу обратить ваше внимание на фото задней стороны устройства (рис.2). Там видно, что присутствуют три подстроечных резистора R4, R5, R6 на 100 кОм. Я реализовал только лишь три уровня громкости, потому что остальные резисторы (R7-R12) не поместились на плате. Подстроечные резисторы позволяют настроить уровни громкости для разных источников звука, т.к. они отличаются по мощности аудиосигнала.

Недостатки устройства.
1) Регулирование громкости происходит только вверх по уровню, т.е. только громче. Убавлять сразу не получится, придется дойти до 9-го уровня и затем снова вернуться к начальному уровню.
2) Немного ухудшается качество звука. Наибольшие искажения присутствуют на тихих уровнях.
3) Не осуществляет управление стерео сигналом. Введение второго транзистора для еще одного канала не решают проблему, т.к. эмиттеры обоих транзисторов объединяются на минус питания, что приводит к «моно» звуку.

Усовершенствование схемы.
Можно использовать вместо транзистора резисторную оптопару. Фрагмент схемы представлен на рисунке 7.


Рис.7. Фрагмент этой же схемы с оптопарой

Резисторная оптопара состоит из излучателя и приёмника света, соединенных оптической связью. Они имеют гальваническую развязку, а значит управляющая схема не должна вносить помехи в звуковой сигнал, проходящий по фоторезистору. Фоторезистор под действием света излучателя (светодиода или т.п.) будет изменять свое сопротивление и громкость будет изменяться. Элементы оптопары гальванически изолированы, а значит можно управлять двумя или более каналами аудиосигнала (рис.8).


Рис.8. Управление двумя каналами с помощью резисторных оптопар

Резисторы R4-R12 подбираются индивидуально.

Питание устройства можно осуществлять от USB 5 Вольт. При повышении напряжения следует увеличить сопротивление токоограничивающего резистора R17, чтобы не вышел из строя семисегментный индикатор HG1, а также следует увеличить сопротивление R1, чтобы защитить TSOP приемник. Но не рекомендую превышать питающее напряжение выше 7 Вольт.

К данной статье имеется видео, в котором изложен принцип работы, показана собранная на плате конструкция и проведен тест данного устройства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector