Články / NF technika

Elektronické ovládanie hlasitosti

---

Uvedené zariadenie, slúži na elektronické ovládanie hlasitosti výkonových zosilňovačov pomocou diaľkového ovládača resp. miestneho ovládania, realizovaného enkodérom. Navrhnutá koncepcia obsahuje prepínač audio vstupov, ovládanie transformátora výkonového zosilňovača a umožňuje zobrazenie všetkých potrebných parametrov na dvojmiestnom sedem segmentovom displeji.



TECHNICKÉ PARAMETRE A FUNKCIE:
Napájacie napätie: 230V/50Hz
Krok ovládania hlasitosti: 1dB, log. priebeh
Počet krokov: 65
Rozsah ovládania hlasitosti: -64dB až 0dB
Funkcia mute: -90dB
Vstupné napätie: <=800mVef
Počet vstupov audio prepínača: 3
Pamäť: Eeprom, ukladanie hlasitosti a čísla vstupu
Funkcia automatického vypnutia: za 10min pri absencii nf. Signálu
Ovládanie vyp./zap. zosilňovača: výkonové relé ~230V/5A

POPIS ZAPOJENIA:

Zapojenie možno rozdeliť na tri samostatné moduly – riadiaci modul, zobrazovací modul a modul infračerveného diaľkového ovládača. Srdcom riadiacej časti je mikrokontrolér (mcu) ATtiny2313, ktorý zabezpečuje všetky ovládacie činnosti. Kmitočet kryštálu je nutné dodržať, inak dochádza k chybnému dekódovaniu prijímaného infra signálu. Modul obsahuje napájací zdroj, kt. je tvorený transformátorom TR1, mostíkom B1, pripojenými filtračnými kondenzátormi a stabilizátorom IC3. Napäťové špičky prichádzajúce zo siete, sú eliminované varistorom R9. Na ovládanie výkonového transformátora audio zosilňovača slúži relé K1. Rušivé zložky, ktoré sa objavia pri preklápaní kontaktov relé, eliminuje RC člen R14 a C19. Externý vstup prerušenia mcu je využitý pri prijímaní dát z infračerveného ovládača. Konektor JP3 slúži na pripojenie infra prijímača TSOP1736 alebo podobného. Prvky R5 a C6 slúžia na filtrácia napájacieho napätia pre tento prijímač. Lokálne ovládanie je tvorené enkodérom, ktorý sa pripája na konektor JP1. Použitý typ obsahuje tlačidlo. Pri použití rôznych typov enkodérov treba pri chybnom dekódovaní (pri otáčaní hriadeľa) upraviť hodnotu kondenzátora C1. Konektory JP2 a JP8 slúžia na pripojenie ISP programátora, ktorým sa programuje použitý mcu. Na konektor JP4 sú vyvedené ovládacie a napájacie vodiče pre modul LED displeja. Konektor JP7 je určený pre pripojenie signalizačnej LED , kt. informuje o pohotovostnom režime a taktiež indikuje prítomnosť napájacieho napätia. Pomocou prepojky JP9 určujeme, akú RC5 adresu infra ovládača bude riadiaca časť akceptovať. Pri rozpojenej prepojke riadiaci modul akceptuje uvedený infra ovládač (RC5 adresa nastavená na 0x08). Pri spojenej prepojke akceptuje originál ovládače od TV (napr. OVP, PHILIPS, kt. majú nastavenú adresu na 0x00). Program testuje nastavenie prepojky IBA po resete mcu t.j. po pripojení napájania!
Funkcia automatického vypnutia zosilňovača pri absencii nf. signálu je realizovaná interným komparátorom mcu. Na vstup COMP- je pripojený delič napätia, kt. sa nastavuje referenčné napätie, ak napätie na COMP+ klesne pod túto úroveň, program vyhodnotí udalosť ako neprítomnosť signálu. Nf. signál je odoberaný iba z pravého kanála, pričom ďalej je cca 151krat zosilnený pomocou OZ, kt je zapojený ako neinvertujúci zosilňovač. Výstupný striedavý signál je usmernený diodami D6, D7. Filtráciu js. signálu zabezpečuje kondenzátor C24. Takto upravené napätie je vedené na „kladný“ vstup komparátora. Ak nechceme využívať funkciu automatického vypnutia, všetky prvky okolo OZ (vrátane IC5) nemusíme osádzať. Následne však treba vstup COMP+ pripojiť cez rezistor 10k na +5V a zabezpečiť aby na vstupe COMP- bolo menšie napätie ako na COMP+ (merané voči GND). Prepínač vstupov je realizovaný pomocou relé K2 až K4. Na konektory JP5, JP10 a JP11 sa privádzajú vstupné signály z rôznych zdrojov (PC, CD, DVD, SAT, TV), pričom vstupné úrovne signálov sa upravujú zmenou hodnôt odporov R4, R7,R18,R19,R20,R21. Ak úroveň vstupných signálov netreba upravovať, spomínané rezistory nahradíme prepojkami.
Z prepínača je signál vedený na dvojitý digitálny potenciometer DS1807, kt. je ovládaný pomocou zbernice I2C. Pre správnu funkciu potenciometra treba vytvoriť umelú zem na jeho vývodoch. Napäťové deliče R10, R11 a R12, R13 zabezpečujú vytvorenie polovičného napätia (2,5V). Filtráciu zabezpečujú kondenzátory C15 a C16, pričom ich hodnota musí byť minimálne 100uF. Bežce potenciometrov sú vedené na impedančný prispôsobovací člen, tvorený OZ IC4. Na tomto mieste treba použiť OZ s nízkym napájacím napätím (min. +-2V). Vyhovujú typy NJM4580, LM358 atd. V prototype je použitý NJM4580, kt. je určený na audio aplikácie a má nízke minimálne napájacie napätie. Pri meraní bol použitý 1kHz sínusový signál, kt. efektívna hodnota napätia predstavovala 850mV bez orezania signálu na výstupe. Na konektor JP6 sa pripája nf. vstup výkonového zosilňovača.
Zobrazovací modul je úzko spätý s predným panelom zariadenia, a preto je na samostatnej doske. Obsahuje infra prijímač, indikačnú led, enkodér a ovládanie LED displeja.
Displej pracuje v statickom režime(multiplex nebol zvolený dôvodu možného rušenia). Dáta pre LED displej sú privádzané sériovo pomocou dvoch vodičov (hodiny a dáta) na dva posuvné registre 74HCT164, kt. výstupy budia cez obmedzovacie odpory jednotlivé segmenty displeja. Na svietivosť segmentov majú vplyv obmedzovacie odpory. V prototype boli testované dva druhy displejov (červený a zelený), pričom v oboch prípadoch bol svit vyhovujúci. Prívodné vodiče k zobrazovaciemu modulu musia byť čo najkratšie, aby sa predišlo možnému rušeniu.
Infračervený ovládač je tvorený mcu ATtiny2313. Taktovanie mcu zabezpečuje vnútorný RC oscilátor nastavený na 500kHz. Využitím vnútorného oscilátora síce ušetríme tri komponenty, ale pri niektorých mcu nemusí vysielač správne fungovať, keďže kmitočet vnútorného oscilátora je závislý od teploty a veľkosti napájania. V takom prípade môžeme pripojiť externý kryštál (xtal 4MHz+nastavená delička kmitočtu 8) alebo nakalibrovať vnútorný oscilátor. Napájanie zabezpečujú dve tužkové 1,5V batérie, kt. sa pripájajú na konektor JP1. Treba však použiť obyčajné 1,5V batérie, nie nabíjateľné! Tie majú nízke napätie (mcu pracuje od 2,7V). Na port B sú pripojené ovládacie tlačidlá. Odber prúdu z batérií (pri nestlačenom tlačidle) predstavuje 0,2uA!

FUNKCIA TLAČIDIEL A OVLÁDANIE:

Lokálnu klávesnicu predstavuje enkodér so integrovaným tlačidlom S1. Tlačidlo združuje viacej funkcií. Tlačidlo treba držať min. 1,5sec pre aktiváciu funkcie zapnutia alebo vypnutia zariadenia. Krátkym stlačením sa pri zapnutom zariadení dostaneme do menu prepínania vstupov. Na LED sa zobrazí číslo vstupu, pričom hodnota bliká s periódou 0,5sec. Otáčaním enkodéra vyberieme požadovaný vstup a krátkym stlačením potvrdíme číslo vstupu, pričom po potvrdení, číslo vstupu svieti ešte 1,5sec. Následne sa zobrazí hodnota hlasitosti. Menu prepínania vstupov je aktívne iba 5sec od poslednej zmeny čísla vstupu. Po uplynutí uvedenej doby sa zobrazí hodnota hlasitosti. Ak na displeji svieti hodnota hlasitosti, môžeme jej hodnotu meniť otáčaním enkodéra. Pomocou lokálnej klávesnice nie je možné aktivovať funkciu umlčania hlasitosti. Ovládanie pomocou infra ovládača je podobné ako pri lokálnej klávesnici, avšak sú rozdelené funkcie tlačidiel. Tlačidlo MENU (na originál DO je to tlačidlo normovanie/OK) slúži na aktiváciu menu prepínania vstupov a potvrdzovanie navoleného vstupu. ON/OFF na ovládanie zariadenia, IN_1 až IN_3 (na originál DO sú to tlačidlá 1 až 3) slúži na priamu voľbu čísla vstupu (nemusíme byť v menu prepínania vstupov). VOL+ a VOL- slúži na zmenu hlasitosti a zmenu čísla vstupu. MUTE slúži na umlčanie alebo obnovenie hlasitosti signálu. Po zrušení mute funkcie sa obnoví hlasitosť navolená pred umlčaním. Umlčanie je tiež možné zrušiť pomocou tlačidiel VOL+,VOL- alebo otočením enkodéra (nesmie byť zvolené menu prepínania vstupov). Z uvedeného vyplýva, že na DO nemusíme využívať všetky tlačidlá, ak chceme iba priamou voľbou aktivovať príslušný vstup (tlačidlá IN_1 až IN3) kľudne môžeme tlačidlo MENU vynechať, Naopak, ak chceme mať na DO čo najmenej tlačidiel, môžeme IN_1 až IN_3 vynechať. Ich funkciu nahradí tlačidlo MENU.
Všetky nastavované parametre(hlasitosť, číslo vstupu) sa ukladajú do eeprom, takže po prerušení napájania ostávajú tieto hodnoty zachované. Pri prvom zapnutí zariadenia sa načítajú počiatočné hodnoty tj. hlasitosť 20 a číslo vstupu 1. Pri vypínaní zariadenia pomocou príslušného tlačidla sa hodnota hlasitosti a číslo vstupu uloží do eeprom. Pri zapínaní sa tieto hodnoty prečítajú z eeprom. Navyše sa hodnoty ukladajú do eeprom aj počas prevádzky t.j. 30sec od poslednej zmeny parametra. Pri ukladaní hodnoty hlasitosti program testuje, či hodnota neprekročila číslo 45. Ak je hodnota vyššia ako 45, tak sa do eeprom uloží hodnota 45. Táto funkcia predstavuje ochranu proti nepríjemnému prekvapeniu pri zapínaní zariadenia, v podobe vysokej hlasitosti.
Funkcia automatického vypnutia pri absencii nf. signálu, vypne zariadenie po uplynutí 10min, pričom počas tejto doby nesmie vstupný signál prekročiť nastavenú hodnotu napätia a nesmieme stláčať (otáčať) ovládacie tlačidlá (platí pre enkodér aj infra ovládač), inak sa nastavený čas vypnutia opäť nastaví na 10min.

ZOBRAZOVANIE NA LED:

Po resete sa na LED rozsvietia všetky segmenty na 2sec.(test všetkých segmentov zobrazovača), následne sa rozsvietia dve pomlčky, kt. slúžia na indikáciu výpadku el. energie. Zapnutím zariadenia pomocou tlačidla sa zobrazí na 1,5sec číslo vstupu „Px“, kde x predstavuje hodnotu od 1 do 3 a následne hlasitosť. Vypnutím zariadenia pomocou príslušného tlačidla sa nezobrazia pomlčky, ale displej ostáva zhasnutý, svieti len indikačná led. V menu prepínania vstupov sa najskôr zobrazí „Px“, kde x predstavuje číslo navoleného vstupu, pričom táto hodnota bliká s periódou 0,5sec. Ak vznikne chyba pri komunikácii s dig. potenciometrom, na LED sa vypíšu znaky „Er“. Pri aktivovanej funkcii mute sa zobrazí „Mu“. Hodnota hlasitosti sa mení od 0 po 64, pričom číslo 64 predstavuje max. hlasitosť a 0 predstavuje mute. Kedže pre mute sú vyhradené špeciálne znaky, namiesto čísla 0 sa zobrazuje „Mu“.

KONŠTRUKCIA:

Všetky dps sú jednostranné, pričom riadiaci modul a zobrazovací modul obsahuje viacero drôtových prepojok, na ktoré netreba zabúdať! Mcu je vhodné osádzať do objímky, ako aj IC4. Na obvod IC3 riadiaceho modulu, je vhodné namontovať Al chladič. Transformátor má sekundárne vinutie 9V/2VA. Relé K1 je výkonové na 12V, pričom hodnotu predradného odporu R8 je nutné určiť meraním napätia na cievke K1.(po úprave je možné použiť relé aj na 5V). Relé K2 až K4 sú signálové na 5V. Diódy pripojené paralelne k cievkam relé sú typu 1N4007. Všetky použité el. kondenzátory sú radiálne. Varistor R9 je na napätie 250V. Kondenzátory C5 a C19 sú na min. napätie 250V. Poistka F1 chráni iba transformátor TR1, nie výkonový transformátor audio zosilňovača. Ten musí obsahovať vlastnú poistku.

Riadiaci modul:

Schéma zapojenia:
DPS s rozmermi 10x7,86cm:
Osadenie DPS:

Zobrazovací modul:

Schéma zapojenia:
DPS s rozmermi 6x6,6cm:
Osadenie DPS:

IR diaľkový ovládač:

Schéma zapojenia:

Download:

DOWNLOAD: Firmware, nastavenie fuse bitov, schemy a DPS v eagli Veľkosť: 200kB

Fotografie hotového výrobku:

POUŽITÁ LITERATÚRA: www.atmel.com www.maxim-ic.com www.sos.sk