ElectroGuide
Мікропроцесорний комутатор аудіосигналів
За допомогою комутатора можна легко з'єднувати джерела звуку з тими чи іншими звуковідтворювальними пристроями в будь-якому поєднанні.
Кількість побутової звуковідтворювальної апаратури збільшується в наших квартирах з кожним роком. Новий музичний центр, домашній кінотеатр або акустика для комп'ютера призводять до зростання числа міжблочних з'єднань. В певний момент до всього різноманіття апаратури додаються бездротові навушники, виключно для мирного співіснування вдома в вечірні години, коли ребром постає питання: що важливіше для духовного розвитку – двадцята серія реаліті-шоу чи прослуховування улюбленого альбому на CD. Для перегляду DivX-фільму на ПК буває нелишнім підключити до комп'ютера потужну акустичну систему домашнього кінотеатру. В такий момент неминуче доводиться розбиратися в хитросплетінні проводів у тісному запиленому просторі за задньою панеллю телевізора або комп'ютера.
Кардинальним виходом є придбання комутатора, який легким натисканням кнопок дозволяв би з'єднувати джерела звуку з тими чи іншими звуковідтворювальними пристроями в будь-якому поєднанні. Проблема полягає в тому, що такі комутатори зустрічаються виключно в професійній апаратурі і коштують досить дорого.
Для комутації виходу звукової карти комп'ютера був розроблений простий мікропроцесорний комутатор аудіосигналів. Він вирішує цілком певні завдання, а саме: підключає до комп'ютера або активні акустичні системи 2.1, або бездротові навушники, або гарнітуру з мікрофоном для роботи в програмі Skype. Комутатор має структуру 1-3, т.е. перемикає сигнал з одного входу на один з трьох виходів. Оскільки комутуючий елемент є пасивним двонаправленим ключем, з'являється можливість використовувати комутатор і для протилежної задачі – підключати до активних колонок один з трьох джерел сигналу. Звичайно, цей комутатор можна використовувати і з будь-якою іншою звуковідтворювальною апаратурою.
Принципова електрична схема комутатора наведена на рисунку. В якості комутуючого елемента виступає аналоговий комутатор на мікросхемі CD4052. Для комутації двополюсних сигналів на виводі Vee необхідно подати негативну напругу не менше амплітуди поданого на вхід аналогового сигналу. Негативна напруга формується за допомогою мікросхеми 561ЛА7, на якій зібрано генератор прямокутних імпульсів, і випрямлювача на діодах за схемою множення напруги. Струм споживання по лінії Vee незначний, тому генератор на 561ЛА7 споживає всього 100 мкА по лінії живлення. Робоча частота генератора вибрана в районі 35 кГц, т.е. за межами звукового діапазону.
На мікроконтролері PIC16F84 зібрано управляючий вузол, який опитує кнопку вибору напрямку комутації S1, формує керуючі сигнали для мікросхеми CD4052 і індикує поточний стан за допомогою світлодіода HL1. Тактова частота 3,5 МГц не є критичною і може бути вибрана в будь-яких межах від 3 до 4 МГц. Файли програми прошивки мікроконтролера доступні на сайті журналу. На мікросхемі TPA6110A2 зібрано високоякісний стереопідсилювач для навушників. Необхідність підсилювача викликана тим, що сигнал з виходу звукової карти комп'ютера не завжди здатний забезпечити достатню гучність у пасивних навушниках. Підсилювач працює з коефіцієнтом посилення, рівним 1, однак при бажанні посилення легко збільшити, зменшуючи опір резисторів R9 і R10. Підсилювач розрахований на роботу з навушниками з вихідним опором не менше 16 Ом. Коефіцієнт нелінійних спотворень підсилювача менше 0,03% на частоті 1 кГц. Мікросхему підсилювача TPA6110A2 (Texas Instruments) можна замінити мікросхемою LM4881 (National Semiconductor). При складанні пристрою слід звернути особливу увагу на правильність разводки ліній живлення і землі.
При увімкненні пристрою активним завжди стає аудіовихід 1. Послідовним натисканням на кнопку S1 можна підключати інші аудіовиходи «по колу»: 12-3-1-2-.. . Підключення чергового виходу супроводжується одноразовою звуковою індикацією, при цьому число поданих звукових сигналів відповідає номеру виходу. Світлодіод постійно індикує номер підключеного виходу відповідною кількістю коротких спалахів з паузою між серіями. Для зручності експлуатації кнопку S1 можна вивести за межі корпусу і розташувати в зручному місці, в той час як сам комутатор розташувати ближче до місця скупчення роз'ємів комутованої аудіоапаратури. В якості джерела живлення використовується вільний USB-порт комп'ютера. Загальний споживаний схемою струм не перевищує 10 мА. Цей комутатор легко модернізувати, розширивши його можливості. Наявність вільних портів мікроконтролера дозволяє ускладнити схему індикації, наприклад, поставивши індивідуальні світлодіоди для індикації підключення кожного виходу. Для збільшення кількості комутованих виходів до 4 достатньо додати роз'єм і підключити його до ліній 11 і 4 мікросхеми CD4052 (при відповідному зміненні програми). Споживання струму можна суттєво зменшити, відмовившись від світлодіодної індикації і використовуючи режим переривання за натисканням кнопки S1. Якщо відмовитися від підсилювача на мікросхемі D3 і оптимізувати роботу генератора (включати його на короткий період для зарядки С7), то можна побудувати комутатор з батарейним живленням. При цьому комплект з трьох лужних батарей розміру AA вистачить на кілька років безперервної роботи комутатора. Ще одним напрямом підвищення експлуатаційних характеристик – заміна кнопки S1 на управління за допомогою пульта на ІК-променях або по радіоканалу. Обчислювальних ресурсів мікроконтролера з запасом вистачить на всі вищеперелічені доопрацювання.
Кварц 3,5 МГц
Процесор: PIC16c84 (PIC16F84A, PIC16F84)
CP OFF, WDT OFF, PWRTE ON, XT OSC
Прошивка:
:020000040000FA
:020000000528D1
:0800080037298316173081002F
:100010000F308600E23085008312850186010D21B4
:10002000ED20E6201A211A211A2106128612051542
:10003000EF20851C4728EF20851C47280511EF205D
:10004000851C4728EF20851C4728EF20851C472862
:10005000EF20851C4728EF20851C4728EF20851CB2
:100060004728EF20851C4728EF20851C4728EF20D4
:10007000851C4728EF20851C4728EF20851C472832
:10008000EF20851C4728EF20851C47281528E620EF
:100090001C211C21EF20EF201C211C21061286169A
:1000A0000515EF20851C8E28EF20851C8E28051154
:1000B000EF20851C8E28EF20851C8E280515EF204B
:1000C000851C8E28EF20851C8E280511EF20851CAD
:1000D0008E28EF20851C8E28EF20851C8E28EF208F
:1000E000851C8E28EF20851C8E28EF20851C8E28ED
:1000F000EF20851C8E28EF20851C8E28EF20851C84
:100100008E28EF20851C8E28EF20851C8E28EF205E
:10011000851C8E28EF20851C8E284E28E6201E2167
:100120001E21EF20EF201E211E21EF20EF201E2197
:100130001E21061686120515EF20851C1128EF20BA
:10014000851C11280511EF20851C1128EF200515AD
:10015000EF20851C1128EF20851C11280511EF20A8
:10016000851C1128EF200515EF20851C1128EF2094
:10017000851C11280511EF20851C1128EF20851CF6
:100180001128EF20851C1128EF20851C1128EF2055
:10019000851C1128EF20851C1128EF20851C1128B3
:1001A000EF20851C1128EF20851C1128EF20851CCD
:1001B0001128EF20851C1128EF20851C1128EF2025
:1001C000851C1128EF20851C1128992806168616F3
:1001D0000800C830F3286430F3283230F3280A309E
:1001E000F3280530F3289100F820910BF42808003B
:1001F00008308F00F930900064006400900BFC28F8
:100200008F0BFA28032964000800F8308F0064007F
:100210008F0B07290B29640008001A211A21EF20EF
:100220001C211C21EF201E211E21EF202021202136
:10023000202108004130222937302229303022295C
:10024000243022298C0023308D0005142E212829EA
:10025000000005102E218D0B252908000C088E00AA
:1002600031293229332934298E0B3029080009001D
:02400E00F93F78
:00000001FF
СУЧАСНА ЕЛЕКТРОНІКА № 6 2006