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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Mikroprozessorbasierter Audioschalter
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Audio Mit dem Schalter können Sie ganz einfach Tonquellen an verschiedene Tonwiedergabegeräte in beliebiger Kombination anschließen. Die Anzahl der Tonwiedergabegeräte für den Haushalt nimmt in unseren Wohnungen von Jahr zu Jahr zu. Ein neues Musikzentrum, Heimkino oder Computerlautsprecher führen zu einer zunehmenden Anzahl von Verbindungen. Zu der ganzen Gerätevielfalt gesellen sich zu einem bestimmten Zeitpunkt kabellose Kopfhörer, ausschließlich für das friedliche Miteinander zuhause in den Abendstunden, wenn sich die Frage stellt: Was ist wichtiger für die spirituelle Entwicklung – die zwanzigste Staffel einer Reality-Show oder das Hören zu Ihrem Lieblingsalbum auf CD. Um einen DivX-Film auf einem PC anzusehen, kann es hilfreich sein, ein leistungsstarkes Heimkino-Lautsprechersystem an Ihren Computer anzuschließen. In einem solchen Moment müssen Sie unweigerlich die Feinheiten von Kabeln in einem engen, staubigen Raum hinter der Rückseite eines Fernsehers oder Computers herausfinden. Der wichtigste Ausweg ist der Kauf eines Schalters, mit dem Sie durch leichtes Drücken der Tasten Tonquellen in beliebiger Kombination mit dem einen oder anderen Tonwiedergabegerät verbinden können. Das Problem ist, dass solche Schalter ausschließlich in professionellen Geräten zu finden sind und ziemlich teuer sind. Um den Ausgang einer Computer-Soundkarte zu schalten, wurde ein einfacher mikroprozessorbasierter Audiosignalschalter entwickelt. Es löst ganz bestimmte Aufgaben, nämlich: Es verbindet entweder aktive 2.1-Lautsprechersysteme oder drahtlose Kopfhörer oder ein Headset mit Mikrofon zum Arbeiten im Skype-Programm mit dem Computer. Der Schalter hat eine 1-3 Struktur, d.h. schaltet das Signal von einem Eingang auf einen der drei Ausgänge. Da das Schaltelement eine passive bidirektionale Taste ist, wird es möglich, den Schalter für die entgegengesetzte Aufgabe zu verwenden – eine der drei Signalquellen mit aktiven Lautsprechern zu verbinden. Natürlich kann dieser Umschalter auch mit jedem anderen Tonwiedergabegerät verwendet werden.
Schematische Darstellung der Audiosignale des Mikroprozessorschalters Das Schaltbild des Schalters ist in der Abbildung dargestellt. Als Schaltelement fungiert ein analoger Schalter auf dem CD4052-Chip. Um bipolare Signale zu schalten, muss an den Vee-Pin eine negative Spannung angelegt werden, die nicht kleiner ist als die Amplitude des an den Eingang angelegten Analogsignals. Die negative Spannung wird mit einer 561LA7-Mikroschaltung erzeugt, auf der ein Rechteckimpulsgenerator montiert ist, und einem Diodengleichrichter gemäß der Spannungsvervielfachungsschaltung. Der Stromverbrauch auf der V-Leitung ist vernachlässigbar, sodass der Generator des 561LA7 nur 100 μA auf der Stromleitung verbraucht. Die Arbeitsfrequenz der Generatoren wird im Bereich von 35 kHz gewählt, d.h. außerhalb des Hörbereichs. Auf dem Mikrocontroller PIC16F84 ist ein Steuerknoten aufgebaut, der die Schaltrichtungsauswahltaste S1 abfragt, Steuersignale für die Mikroschaltung CD4052 erzeugt und den aktuellen Zustand über die HL1-LED anzeigt. Die Taktfrequenz von 3,5 MHz ist nicht kritisch und kann in einem beliebigen Bereich von 3 bis 4 MHz gewählt werden. Die Mikrocontroller-Firmware-Dateien sind auf der Website des Magazins verfügbar. Auf dem TPA6110A2-Chip ist ein hochwertiger Stereo-Kopfhörerverstärker montiert. Die Notwendigkeit eines Verstärkers ergibt sich aus der Tatsache, dass das Signal vom Ausgang einer Computer-Soundkarte in passiven Kopfhörern nicht immer für ausreichende Lautstärke sorgen kann. Der Verstärker arbeitet mit einer Verstärkung von 1, jedoch kann die Verstärkung auf Wunsch leicht erhöht werden, indem der Widerstandswert der Widerstände R9 und R10 verringert wird. Der Verstärker ist für den Betrieb mit Kopfhörern mit einer Ausgangsimpedanz von mindestens 16 Ohm ausgelegt. Der Klirrfaktor des Verstärkers beträgt weniger als 0,03 % bei einer Frequenz von 1 kHz. Der Verstärker-IC TPA6110A2 (Texas Instruments) kann durch den IC LM4881 (National Semiconductor) ersetzt werden. Bei der Montage des Gerätes ist besonders auf die richtige Verdrahtung der Leistungs- und Masseleitungen zu achten. Beim Einschalten des Gerätes ist immer der Audioausgang 1 aktiv.Durch sukzessives Drücken der Taste S1 können Sie weitere Audioausgänge „im Ring“ verbinden: 12-3-1-2-.. . Das Anschließen des nächsten Ausgangs wird von einer einzelnen Tonanzeige begleitet, während die Anzahl der ausgegebenen Tonsignale der Nummer des Ausgangs entspricht. Die LED zeigt ständig die Nummer des angeschlossenen Ausgangs durch die entsprechende Anzahl von kurzen Blitzen mit einer Pause zwischen den Serien an. Zur einfacheren Verwendung kann die S1-Taste außerhalb des Gehäuses bewegt und an einer geeigneten Stelle platziert werden, während der Schalter selbst näher an der Stelle platziert werden kann, an der sich die Anschlüsse der geschalteten Audiogeräte konzentrieren. Als Stromquelle dient ein freier USB-Anschluss am Computer. Der von der Schaltung verbrauchte Gesamtstrom übersteigt 10 mA nicht. Dieser Switch ist einfach zu aktualisieren und erweitert seine Fähigkeiten. Das Vorhandensein freier Ports des Mikrocontrollers macht es möglich, das Anzeigeschema zu verkomplizieren, indem beispielsweise einzelne LEDs angeordnet werden, um die Verbindung jedes Ausgangs anzuzeigen. Um die Anzahl der geschalteten Ausgänge auf 4 zu erhöhen, reicht es aus, einen Stecker hinzuzufügen und ihn mit den Leitungen 11 und 4 des CD4052-Chips zu verbinden (mit einer entsprechenden Änderung im Programm). Durch den Wegfall der LED-Anzeige und die Verwendung des Interrupt-Modus durch Drücken der S1-Taste kann der Stromverbrauch deutlich reduziert werden. Wenn Sie den Verstärker auf dem D3-Chip verlassen und den Betrieb des Generators optimieren (kurzzeitig einschalten, um C7 aufzuladen), können Sie einen batteriebetriebenen Schalter bauen. In diesem Fall reicht ein Satz von drei AA-Alkalibatterien für mehrere Jahre Dauerbetrieb des Schalters. Eine weitere Möglichkeit zur Leistungssteigerung besteht darin, die S1-Taste durch eine Steuerung über eine IR-Fernbedienung oder über einen Funkkanal zu ersetzen. Die Rechenressourcen des Mikrocontrollers reichen für alle oben genannten Verbesserungen aus. Quarz 3,5 MHz
Firmware:
Autor: Oleg Pushkarev, Omsk; Veröffentlichung: cxem.net
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