zdalnie sterowany regulator głosu.pdf

Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High−End

P R O J E K T Y

Zdalnie sterowany

regulator siły głosu

do wzmacniacza High−End

AVT−5040

Temat tego artyku³u moøe

wydawaÊ siÍ b³ahym i†nie

wartym wiÍkszej uwagi.

Zdalne sterowanie nie tylko

si³¹ g³osu, ale takøe barw¹

tonu, balansem wzmocnienia

w†dwÛch kana³ach, a†takøe

wszelkimi innymi funkcjami

we wzmacniaczach mocy nie

jest obecnie zbyt trudne.

Mamy do dyspozycji szerok¹

gamÍ wyspecjalizowanych

uk³adÛw scalonych,

reguluj¹cych zarÛwno

parametry torÛw

elektroakustycznych

wzmacniaczy, jak

i†przechwytuj¹cych sygna³y

nadawane przez piloty IR.

Wiele takich uk³adÛw

opisano juø w†EP, ale øaden

z†nich nie mÛg³by

usatysfakcjonowaÊ pewnej,

nielicznej i†elitarnej grupy

odbiorcÛw: audiofili.

We wzmacnia-

czach najwyøszej klasy,

przeznaczonych dla szczegÛlnie

wymagaj¹cych odbiorcÛw, nie ma

mowy o†stosowaniu jakiejkolwiek

elektronicznej regulacji wzmoc-

nienia. Tor transmisyjny sygna³u

audio musi byÊ jak najkrÛtszy,

poniewaø kaødy dodatkowy ele-

ment moøe wnosiÊ niepoø¹dane

zniekszta³cenia. W†takich wzmac-

niaczach nie stosuje siÍ takøe

øadnych regulacji barwy tonu ani

nawet regulacji balansu. Jedynymi

elementami regulacji poziomu syg-

na³u wyjúciowego mog¹ byÊ tylko

ìklasyczneî potencjometry.

Z†drugiej strony audiofile, po-

dobnie jak my wszyscy, s¹ ludümi

ceni¹cymi sobie wygodÍ i†podob-

nie jak inni amatorzy muzyki,

chÍtnie widz¹ w†swoich wzmac-

niaczach mechanizmy pozwalaj¹-

ce zmieniaÊ si³Í g³osu z†pewnej

odleg³oúci, bez koniecznoúci pod-

chodzenia do aparatury. Oczywiú-

cie, ìaudiofilskiî uk³ad zdalnego

sterowania musi spe³niaÊ nies³y-

chanie wysokie wymagania,

a†przede wszystkim nie moøe byÊ

ürÛd³em jakichkolwiek zak³ÛceÒ.

A†zatem wiemy juø jakie zada-

nie postawiliúmy sobie. Musimy

skonstruowaÊ urz¹dzenie, ktÛre ste-

rowane zdalnie za pomoc¹ wi¹zki

podczerwieni bÍdzie obracaÊ oúk¹

potencjometru w†zadanym kierun-

ku i o zadany k¹t. Zdalne stero-

wanie nie moøe wykluczaÊ stero-

wania rÍcznego, ktÛre musi byÊ

realizowane w†tradycyjny sposÛb:

za pomoc¹ ga³ki osadzonej bezpo-

úrednio na oúce potencjometru.

Uk³ad musi dzia³aÊ absolutnie bez-

szelestnie i†rzecz jasna cechowaÊ

siÍ ogromn¹ niezawodnoúci¹.

Urz¹dzenia spe³niaj¹ce te wy-

magania s¹ oczywiúcie produko-

wane fabrycznie. Mia³em nawet

okazjÍ zapoznaÊ siÍ z†takimi po-

tencjometrami, bÍd¹cymi cudami

mechaniki precyzyjnej. Jednak ich

cena jest takøe cudem, ale wyob-

raüni firm je produkuj¹cych!

Postanowi³em wiÍc przynajmniej

sprÛbowaÊ samodzielnie wykonaÊ

taki potencjometr. Rzecz jasna, nie

unikniemy w†ten sposÛb koniecz-

noúci zakupienia jednego kosztow-

nego elementu: potencjometru naj-

wyøszej klasy. Jednak koszt takiego

podzespo³u przeznaczonego wy³¹cz-

Elektronika Praktyczna 11/2001

Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High−End

Rys. 1. Schemat elektryczny układu zdalnego sterowania potencjometrem.

nie do sterowania rÍcznego, jest

o†rz¹d wielkoúci niøszy, niø poten-

cjometru zblokowanego z†elektrycz-

nym uk³adem napÍdowym.

To zadanie tylko z†pozoru wy-

dawa³o siÍ ³atwe: na pierwsz¹

trudnoúÊ natrafi³em podczas projek-

towania czÍúci mechanicznej uk³a-

du. Jedynym elementem nadaj¹cym

siÍ do poruszania potencjometrem

jest oczywiúcie silnik elektryczny,

a ze wzglÍdu na ³atwoúÊ sterowa-

nia, najlepiej silnik pr¹du sta³ego.

Jednak takie silniki rozwijaj¹ od-

powiedni moment obrotowy dopie-

ro przy duøej prÍdkoúci obrotowej,

co wymaga zastosowania przek³ad-

ni mechanicznej. Wykonanie takiej

przek³adni w†warunkach amators-

kich jest praktycznie niemoøliwe.

ByÊ moøe, wykorzystuj¹c kÛ³ka

zÍbate z†demontaøu, uda³oby siÍ

nawet skleciÊ coú odpowiedniego,

jednak taka przek³adnia z†ca³¹ pew-

noúci¹ nie dzia³a³aby bezszelestnie!

Z†tego samego powodu - nadmier-

nej ha³aúliwoúci - odrzuci³em kon-

cepcjÍ zastosowania do budowy

urz¹dzenia jednego z†najwspanial-

szych ìprze³oøeÒî pomiÍdzy elek-

tronik¹ a†mechanik¹, czyli serwo-

mechanizmu. Potencjometr stero-

wany serwem dzia³a³by z†pewnoú-

ci¹ rewelacyjnie, powtarzaj¹c z†ide-

aln¹ precyzj¹ i†ogromn¹ szybkoúci¹

kaøde poruszenia ga³ki w†pilocie.

Jednak charakterystyczne odg³osy

wydawane przez pracuj¹ce serwo

na pewno spowodowa³yby u kaø-

dego melomana atak serca!

Z tego powodu silnik pr¹du

sta³ego nie moøe byÊ uøyty do

napÍdu potencjometru. Z†bÛlem

serca by³em zmuszony od³oøyÊ na

bok takøe serwomechanizm. Na

szczÍúcie pozosta³ nam do dyspo-

zycji jeszcze jeden element elek-

tromechaniczny, o†ktÛrym tak

czÍsto wspominaliúmy na ³amach

EP: silnik krokowy.

Jest to element idealnie nada-

j¹cy siÍ do poruszania oúki po-

tencjometru z†nastÍpuj¹cych po-

wodÛw:

- Silnik krokowy rozwija znaczny

moment obrotowy nawet przy

minimalnych obrotach. åciúlej

mÛwi¹c - dla silnika tego rodzaju

nie istnieje w†ogÛle pojÍcie mi-

nimalnej prÍdkoúci obrotowej

i†moøe on obracaÊ siÍ dowolnie

wolno, ca³y czas zachowuj¹c no-

minalny moment obrotowy i†ide-

aln¹ stabilnoúÊ. A†zatem, konstru-

owanie jakiejkolwiek przek³adni

jest ca³kowicie zbÍdne i†wa³ sil-

nika moøe zostaÊ po³¹czony bez-

poúrednio z†oúk¹ potencjometru.

- Silnik krokowy nie wydaje pod-

czas pracy øadnych odg³osÛw.

Przy ma³ej szybkoúci obrotowej

nawet szum ³oøysk kulkowych

jest absolutnie nie do us³yszenia.

- Jeøeli øadna z†cewek silnika nie

jest zasilana, to jego wa³ moøe

obracaÊ siÍ swobodnie, nie prze-

szkadzaj¹c w†rÍcznej regulacji po-

tencjometru. Nie wystÍpuj¹ opory

stawiane przez przek³adniÍ me-

chaniczn¹ i†koniecznoúÊ stosowa-

nia skomplikowanego uk³adu

sprzÍg³a. WiÍcej, obracany rÍcz-

nie wa³ silnika krokowego daje

nawet s³abo wyczuwalny opÛr,

daj¹c z³udzenie pewnej ìskoko-

woúciî. Jest to bardzo ìsympa-

tycznyî i†ìmi³y dla palcÛwî efekt.

- Trwa³oúÊ silnika krokowego jest

duøa i przy w³aúciwej eksplo-

atacji trudno jest taki silnik

uszkodziÊ.

- Wad¹ silnika krokowego jest

doúÊ skomplikowane sterowa-

nie. Jednak w†epoce techniki

mikroprocesorowej wada ta nie

ma najmniejszego znaczenia.

- Drug¹ wad¹ tego silnika jest

doúÊ znaczny (w porÛwnaniu

z†miniaturowymi silnikami DC)

ciÍøar i†wymiary. Jeøeli jednak

uk³ad ma zostaÊ zamontowany

wewn¹trz z†natury ìnadmiaro-

wejî obudowy wzmacniacza

m.cz., to i†tej wady nie musimy

braÊ pod uwagÍ.

Elektronika Praktyczna 11/2001

Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High−End

List. 1.

Readeeprom Temp, 3 'odczytaj spod adresu 3 pamięci EEPROM zapisaną tam wartość

If Temp <> 133 Then Learn 'jeżeli odczytana wartość nie wynosi 133, to wywołaj podprogram

'rejestrowania komend sterujących

'......................................................

Sub Learn

'podprogram rejestracji komend sterujących

przyporz¹dkowaÊ funkcjÍ zwiÍksza-

nia si³y g³osu. PrzyjÍcie transmisji

sygnalizowane jest krÛtkotrwa³ym

obrotem silnika w†lewo, po czym

musimy nacisn¹Ê ten przycisk pi-

lota, ktÛry bÍdzie powodowaÊ

zmniejszanie si³y g³osu. Od tego

momentu regulator jest gotowy do

eksploatacji. Jeøeli po jakimú czasie

chcielibyúmy zmieniÊ komendy ste-

ruj¹ce potencjometrem, to ponowne

wejúcie w†tryb rejestracji komend

jest moøliwe po wy³¹czeniu zasi-

lania, zwarciu jumpera JP1, ponow-

nym w³¹czeniu zasilania i†usuniÍ-

ciu jumpera.

Przypomnijmy teraz, jakie

czynnoúci naleøy wykonaÊ w†celu

wprawienia w†ruch silnika kroko-

wego. W†naszym uk³adzie zosta³

zastosowany silnik dwufazowy,

wyposaøony w†dwie cewki. Aby

spowodowaÊ obrÛt wa³u takiego

silnika, przez jego cewki musi

przep³ywaÊ pr¹d w†nastÍpuj¹cej

sekwencji:

Rotate_right

'wykonaj podprogram powodujący krótkotrwałe obracanie wału silnika

'w prawo

Getrc5(address, Command) 'spróbuj odebrać sygnał RC5

If Command < 64 Then 'jeżeli wartość odebranej komendy mieści się w standardzie RC5, to:

Command = Command And &B10111111 'przelicz wartość komendy

Writeeeprom Command, 1 'zapisz odebraną wartość w pamięci EEPROM pod adresem 1

Exit Do

'wyjdź z pętli programowej

End If

Loop

Rotate_left

'wykonaj podprogram powodujący krótkotrwałe obracanie wału silnika

'w lewo

Getrc5(address, Command) 'spróbuj odebrać sygnał RC5

If Command < 64 Then 'jeżeli wartość odebranej komendy mieści się w standardzie RC5, to:

Command = Command And &B10111111 'przelicz wartość komendy

Writeeeprom Command, 2 'zapisz odebraną wartość w pamięci EEPROMM pod adresem 2

Exit Do

'wyjdź z pętli programowej

End If

Loop

Temp = 133

'zmienna TEMP przyjmuje umowną wartość 133

Writeeeprom Temp, 3

'zapisz w pamięci EEPROM wartość zmiennej TEMP, co ma świadczyć

'o zarejestrowaniu komend sterujących

Main

End Sub

- Nie bez znaczenia jest fakt, øe

do budowy uk³adu moøemy wy-

korzystaÊ z³omowy silnik kroko-

wy pochodz¹cy z demontaøu

przestarza³ego sprzÍtu kompute-

rowego. Silniki takie moøna ku-

piÊ na gie³dach i†wyprzedaøach

za wrÍcz úmieszne pieni¹dze.

Uk³ad zdalnej regulacji si³y

g³osu jest kolejn¹ prezentacj¹ moø-

liwoúci mojego faworyta: malut-

kiego procesorka AT TINY

(AT90S2343). Wykorzystuj¹c ten

oúmiopinowy procesor, nie wyma-

gaj¹cy nawet stosowania zewnÍt-

rznego rezonatora kwarcowego,

moøna zbudowaÊ wiele interesu-

j¹cych urz¹dzeÒ, o†bynajmniej nie

zabawkowym charakterze.

noúci¹, jak¹ wykonuje procesor,

jest sprawdzenie czy w†pamiÍci

danych EEPROM zosta³y juø za-

pisane wartoúci dwÛch komend,

ktÛre bÍd¹ wykorzystywane do

sterowania potencjometrem. Jeøeli

nie, to uk³ad automatycznie prze-

chodzi w†tryb rejestracji komend,

przeprowadzanej przez podpro-

gram pokazany na list. 1 .

GotowoúÊ uk³adu do zapisania

wartoúci komendy powoduj¹cej ob-

rÛt osi potencjometru w†prawo jest

sygnalizowana krÛtkotrwa³ym obra-

caniem siÍ wa³u silnika w†tym

kierunku. Po zakoÒczeniu ruchu

silnika musimy nacisn¹Ê ten przy-

cisk w†pilocie, ktÛremu chcemy

Krok Cewka 1 Cewka 2

3 <

4 <

<, > - kierunki przep³ywu pr¹du

Taki sposÛb zasilania cewek

silnika powoduje jednak wyraün¹

ìskokowoúÊî obrotÛw jego wa³u

napÍdowego. Dlatego teø w†na-

szym uk³adzie cewki silnika bÍd¹

List. 2.

Sub Main

Steps = 1

Readeeprom Com1, 1

Opis dzia³ania regulatora

Schemat elektryczny uk³adu

zdalnego sterowania potencjomet-

rem pokazano na rys. 1 . Sercem

i†mÛzgiem uk³adu jest, prawie gi-

n¹cy w†g¹szczu towarzysz¹cych mu

elementÛw dyskretnych, procesor

typu AT90S2343. Ma on nastÍpu-

j¹ce zadania do wykonania:

- Odbieranie i†identyfikowanie na-

dawanych z†pilota sygna³Ûw trans-

mitowanych w†standardzie RC5.

- Po zidentyfikowaniu odebranego

sygna³u, zadaniem procesora jest

wprawienie w†ruch silnika na

czas okreúlony czasem transmi-

sji i†w†zadanym kierunku.

- Funkcj¹ dodatkow¹ jest ìucze-

nieî urz¹dzenia, jakie komendy

bÍd¹ wykorzystywane do stero-

wania potencjometrem.

Omawianie dzia³ania uk³adu

rozpoczniemy od momentu w³¹-

czenia zasilania. Pierwsz¹ czyn-

'odczytaj z pamięci EEPROM wartość komendy nakazującej obracanie

'silnika w prawo (umownie!)

Readeeprom Com2, 2

'odczytaj z pamięci EEPROM wartość komendy nakazującej obracanie

'silnika w lewo (umownie!)

Command = 255 'wstępne ustawienie nierzeczywistej wartości odebranej komendy

Getrc5(address, Command) 'spróbuj odebrać kod RC5

'ustaw stan niski na pinach sterujących mostkami tranzystorowymi

Reset Portb.0: Reset Portb.1: Reset Portb.2: Reset Portb.3

If Command < 64 Then ' jeżeli odebrana została ważna komenda kodu RC5, to:

Command = Command And &B10111111 'przelicz jej wartość

If Command = Com1 Then Incr Steps 'jeżeli odebrana komenda nakazuje obracać

'silnik w prawo, to zwiększ wartość licznika kroków o 1

If Steps = 9 Then Steps = 1 'jeżeli wartość licznika kroków równa 9 to

'wartość licznika kroków staje się równa 1

If Command = Com2 Then Decr Steps 'jeżeli odebrana komenda nakazuje obracać

'silnik w lewo, to zwiększ wartość licznika kroków o 1

If Steps = 0 Then Steps = 8 'jeżeli wartość licznika kroków równa 0 to

'wartość licznika kroków staje się równa 8

'W zależności od wartości licznika kroków ustawiaj odpowiednie stany na wyjściach

'procesora sterujących driverami silnika

Select Case Steps

Case 1:

Reset Portb.3: Set Portb.0

Case 2:

Set Portb.2

Case 3:

Reset Portb.0: Set Portb.2

Case 4:

Set Portb.1

Case 5:

Reset Portb.2: Set Portb.1

Case 6:

Set Portb.3

Case 7:

Reset Portb.1: Set Portb.3

Case 8:

Set Portb.0

End Select

End If

Loop

End Sub

Elektronika Praktyczna 11/2001

Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High−End

odebranie zarejestrowanej

uprzednio komendy kodu

RC5 powoduje obrÛt silnika

w†nakazanym kierunku, za

kaødym razem o†jeden krok.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

P1 potencjometr stereo 2x47k

R1: 220

Ω

R3...R18: 2k

Montaø

i†uruchomienie

Na rys. 2 przedstawiono

rozmieszczenie elementÛw

na p³ytce drukowanej

regulatora. Ze wzglÍdu na

znaczn¹ komplikacjÍ po³¹-

czeÒ, p³ytka zosta³a zapro-

jektowane na laminacie

dwustronnym z†metalizacj¹.

Montaø czÍúci elektronicz-

nej nie powinien nastrÍ-

czyÊ nikomu wiÍkszych

trudnoúci. Wykonujemy go typo-

wo, rozpoczynaj¹c od wlutowania

w†p³ytkÍ elementÛw o†najmniej-

szych gabarytach, a†koÒcz¹c na

tranzystorach mocy, kondensato-

rach elektrolitycznych i†uk³adzie

TFMS5360. Zastosowanie pod-

stawki pod mikroprocesor jest

obligatoryjne.

Trudnoúci mog¹ zacz¹Ê siÍ, jak

zwykle, podczas montaøu czÍúci

mechanicznej regulatora. Moøemy

napotkaÊ na dwa wykonania silni-

kÛw krokowych, identycznych pod

wzglÍdem elektrycznym, a†rÛøni¹-

cych siÍ drobnym, ale istotnym

szczegÛ³em mechanicznym: zakoÒ-

czeniem wa³u napÍdowego. NajczÍú-

ciej wa³ napÍdowy wyprowadzony

jest tylko z†jednej strony silnika

i†pos³uøy wÛwczas do zamocowania

ga³ki rÍcznej regulacji potencjomet-

ru. Napotkamy zatem

na problem, w†jaki

sposÛb po³¹czyÊ drugi

koniec wa³u (prawie

ca³kowicie ukryty we-

wn¹trz obudowy) z†oú-

k¹ potencjometru. Naj-

prostszym rozwi¹za-

niem wydaje siÍ byÊ

przewiercenie wa³u

silnika wiert³em

o†úrednicy 3mm na

g³ÍbokoúÊ 10...20mm

i†zamocowanie, w†tak

wykonanym otworze,

zwyk³ej úrubki o úred-

nicy 3mm. Do ³ebka

tej úrubki moøemy

przylutowaÊ krÛtki pa-

sek z†blachy, ktÛry po-

s³uøy jako sprzÍg³o ³¹-

cz¹ce wa³ silnika z†oú-

k¹ potencjometru.

Ω

Kondensatory

C1, C2: 100

F/16V

C3, C4: 100nF

C5: 220

F/16V

Półprzewodniki

D1...D4: 1N4148

IC1: TFMS5360

IC2: 78L05

IC3: AT90S2343

T1...T4: BD140

T5...T8: BD139

T9...T12: BS109

Różne

CON1: 4 x goldpin

CON2: ARK2 (3,5mm)

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na

płytce drukowanej.

zasilanie zgodnie z†nastÍpuj¹c¹

sekwencj¹, co zapewnia dwukrot-

nie wiÍksz¹ precyzjÍ poruszania

potencjometru.

Krok Cewka 1 Cewka 2

SzczegÛ³y mechanicznego wykona-

nia sterownika potencjometru zosta-

³y pokazane na rys. 3 .

Naleøy jeszcze poruszyÊ sprawÍ

najwaøniejszego elementu opisy-

wanego uk³adu, jakim jest sam

potencjometr. W†uk³adzie modelo-

wym zastosowa³em, zwyk³y poten-

cjometr stereofoniczny, bliøej nie-

znanego producenta. Podczas tes-

towania regulatora waøne by³o

jedynie sprawdzenie poprawnoúci

dzia³ania czÍúci mechanicznej, a†ja-

koúÊ düwiÍku, jak¹ moøna by³oby

uzyskaÊ z†tak wykonanym uk³a-

dem, by³a bez znaczenia. W†wy-

konaniu docelowym, po zakoÒcze-

niu wszystkich prac zwi¹zanych

z†konstrukcj¹ mechaniczn¹ sterow-

nika naleøy jako P1 zastosowaÊ

potencjometr wysokiej klasy. Po-

niewaø jednak wybÛr typu poten-

cjometru i†jego producenta jest

spraw¹ indywidualnych gustÛw

i†moøliwoúci finansowych Uøyt-

kownikÛw, w†kicie dostarczany bÍ-

dzie typowy potencjometr úredniej

klasy. Potencjometr ten ma s³uøyÊ

wy³¹cznie do przetestowania wy-

konanego uk³adu, bez naraøania na

uszkodzenie kosztownego elemen-

tu wysokiej klasy.

Andrzej Gawryluk, AVT

5 <

6 < <

7 <

8 > <

<, > - kierunek przep³ywu pr¹du

Po zarejestrowaniu komend

program steruj¹cy prac¹ procesora

pozostaje w†niekoÒcz¹cej siÍ pÍtli,

przedstawionej na list. 2 . Kaøde

Rys. 3. Sposoby połączenia silnika z osią

potencjometru.

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

?pdf/listopad01.htm oraz na p³ycie

CD-EP11/2001B w katalogu PCB .

Elektronika Praktyczna 11/2001

R2: 10k

C6: 1

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: