Схема регулятора громкости на реле

Схема регулятора громкости на реле

В своей предыдущей статье о модернизации усилителя Kenwood я упоминал о замене регулятора громкости на более качественный. В роли такого был выбран уже хорошо зарекомендовавший себя лестничный аттенюатор им. А.Никитина. Так как устройство пользуется популятростью у любителей хорошего звука, выкладываю описание моего опыта его повторения.

Автор: aleyer

Не буду вдаваться в многословные описания различных способов организации регулировки громкости в усилителе, скажу, что по совокупности характеристик, регулятор по схеме А. Никитина является одним из самых интересных вариантов. При использовании хороших комплектующих и правильно разведенной платы, он обеспечивает меньшее влияние на сигнал, чем популярные потенциометры, имеет постоянное входное сопротивление, больше ступеней регулировки, чем дискретные регуляторы типа DACT и большую надежность в аварийных ситуациях (как например подача с источника половины питающего напряжения, что однажды случилось у меня), чем электронные регуляторы. Есть и еще один плюс. Плату с регулятором громкости можно расположить непосредственно у платы УМ, а органы управления вывести на переднюю панель, не беспокоясь о возможных наводках на длинные провода и не усложняя конструкцию „удлинителем“ для вала потенциометра.

Авторское описание регулятора и принцип его работы находятся в СТАТЬЕ, опубликованной в журнале РадиоХобби 2/2002г. В статье очень доходчиво описано устройство РГ, однако не приведен способ управления релюхами. При желании можно собрать схему управления регулятором с применением логики, но мне больше по душе микроконтроллеры. Остановился я на представителях семейства ATtiny. Преимущество управления при помощи МК, заключается в том, что можно выбрать и реализовать в прошивке любой способ управления громкостью: кнопками, с пульта дистанционного управления, при помощи потенциометра, либо энкодера.

По моему мнению, самыми оптимальными являются 2 варианта: при помощи потенциометра и пульта ДУ. Кнопки на передней панели усилителя не позволяют быстро изменить уровень громкости на значительную величину, в отличие от потенциометра, который за секунду можно повернуть на любой угол. Управление при помощи энкодера, по сравнению с потенциометром, лишает пользователя одного удобства — с потенциометром всегда видно, какой у усилителя выбран уровень громкости, даже без дополнительной индикации и при выключенном усилителе. Ну а пультом ДУ можно пользоваться на расстоянии, этот плюс очевиден.

В моем случае, главным условием была максимальная компактность готового устройства. На плате должны были размещаться 6 реле, а также 2 микросхемки: микроконтроллер, через который будет совершаться управление реле, и 7-канальный драйвер реле ULN2003. Естественно, варианты установки микросхем в DIP корпусах были изначально отброшены из соображений экономии места на плате. Вторым условием было то, что для управления устройством предполагалось использовать родную ручку регулятора громкости, правда, уже с другим потенциометром, также максимально компактным. В качестве МК был выбран ATtiny44A в корпусе SO14, так как он идеально подходил для проекта, как по расположению пинов, так и по наличию АЦП, который нужен для реализации управления громкостью при помощи потенциометра. ATtiny24 также подходил, но разница в цене была минимальна, поэтому выбрал МК с большим объемом памяти. Старые версии чипов (без буквы А) также подходят.

В итоге получились такие схемки:

1 — лестничный аттенюатор с управлением на МК

2 — стабилизированное питания для реле и микросхем

Cхемы можно также скачать в проекте EAGLE.

Первым, что было готово, стала прошивка для МК. Управление осуществляется при помощи подключаемых к плате одиночного потенциометра с линейной характеристикой (например на 10кОм). Для предотвращения щелчков в колонках при изменении уровня громкости применен алгоритм, который заключается в том, что при переключении реле сначала включаются те, которые устанавливают новый уровень громкости ослабляя сигнал, а через пару миллисекунд выключаются предущие. Это не помогло на 100% избавиться от щелчков, они есть, но настолько тихие, что при нормальном использовании незаметны. Более того, если плавно крутить ручку потенциометра, когда играет музыка, то громкость изменяется очень плавно. В прошивку также был добавлен код для управления громкостью при помощи пульта ДУ стандарта RC5 (кнопками vol+, vol- и mute). Сам приемник для пульта (TSOP4838) впоследствии успешно разместился под передней панелью без необходимости его доработки.

Читайте также:  Параметры восстановления системы требует пароль

Алгоритм работы, заложенный в прошивке, достаточно прост. При включении выставляется уровень громкости в соответствии с положением ручки потенциометра. Если пользователь покрутил ручку потенциометра – громкость меняется. Если воспользовался регулировкой громкости с пульта ДУ – громкость также соответственно изменяется. Пока ручку не трогают, используется уровень громкости, выставленный с пульта. После процедуры изменения уровня громкости (то есть переключения реле) я поставил задержку для того, чтобы при кручении ручки потенциометра реле беспорядочно не переключались. Величину задержки я выбрал на слух, так чтобы реле не переключались ни слишком часто, ни слишком редко.

Далее была разведена плата под рекомендованные многими, как одни из лучших для этого применения, реле Fujitsu-Takamisawa RY12W-K и SMD-резисторы. Разводка платы далеко не идеальна, и уж тем более не универсальна, но главным условием были минимальные размеры и ради этого чем-то пришлось пожертвовать. Впрочем, я постарался учесть все рекомендации по питанию МК. Крепление платы внутри усилителя сделано при помощи двух штырьков от разъема, одной стороной они запаиваются в плату РГ, второй — в плату усилителя. Соединение входа, выхода и сигнальной земли платы РГ с платой усилителя — при помощи МГТФ сечением 0,35мм², которые идут прямо между плат. Как вариант, можно совместить платы РГ и селектора входов и разместить их непосредственно у (или на) входных разъемах RCA. Платы я заказал на производстве, все-таки, это того стоит.

Что касается диапазона регулировки громкости, стандартные варианты, когда 6 реле обеспечивали ослабление с шагом в 1дБ в диапазоне от 0 до -63дБ, либо в 2дБ в диапазоне от 0 до -127дБ, показались мне неудачными. Максимальное ослабление в -127дБ чрезмерно, а в -64дБ, по крайней мере для меня, недостаточно, так как я люблю слушать музыку ночью, с уровнем где-то в -80..-70дБ. Проверить это мне помог плеер Foobar2000, в котором можно регулировать громкость, имея перед глазами текущий уровень громкости, выраженный в дБ (громкость на усилителе во время этого теста устанавливается на максимум). После недолгих размышлений было выбрано простое и гениальное решение проблемы: шаг увеличивался в 1,5 раза. Таким образом, ступени характеризуются ослаблением в -1,5 -3 -6 -12 -24 и -48дБ, а максимальное ослабление составило 94,5дБ. Необходимые номиналы резисторов для РГ рассчитывались в Excel, а на практике получались путем запараллеливания пар из 1%-х резисторов типоразмера 1206.

Для выполнения логарифмического закона регулирования, необходимо что бы входные сопротивления регулятора и усилителя мощности были равны. Этого можно добиться пересчетом резистивной матрицы под необходимое входное сопротиление регулятора, либо впаиванием параллельно выходу РГ резистора необходимого номинала (например, при сопротивлениях РГ 10кОм и усилителя 100кОм необходимо впаять резистор 11кОм). Увеличивать сопротивление РГ не стоит, так как через контакты реле в этом случае будет проходить слишком малый ток, что может привносить искажения в сигнал. Хочу отметить, что рекомендуется использовать более качественные резисторы, чем обычные толстопленочные, с более высокими показателями стабильности и большей точностью (тонкопленочные, MELF), но мне не удалось достать нужные номиналы. Резисторы по сопротивлению следует подбирать в пары. Я поленился это сделать и в результате получил при определенном уровне громкости (когда включено только одно реле) ощутимый перекос баланса.

Читайте также:  Электронные весы для взвешивания человека напольные отзывы

Ниже представлена таблица с номиналами резисторов для РГ входным сопротивлением 10кОм. Для пересчета под другое сопротивление можно воспользоваться прилагаемым Excel-калькулятором.

Опубликовано: 4 ноября, 2011 • Рубрика: регуляторы громкости

К основным недостаткам схемы можно отнести следующие:
Во-первых, для хорошего регулятора громкости требуются хорошие реле. Насколько они будут качественные, настолько будет заметно влияние регулятора на звук. Соответственно, применение высококачественных реле отразится и на стоимости регулятора.

Во-вторых, нестандартные значения номиналов резисторов. Для обеспечения плавности регулировки необходимо тщательно подбирать номиналы, указанные на схеме. Как вариант, соединять резисторы последовательно/параллельно, что, однако, может отрицательно сказаться на звуке.

В-третьих, (недостаток не схемы, а публикации) отсутствие принципиальной схемы блока управления реле для некоторых делает проблематичным повторение конструкции.

В-четвёртых,нет возможности ввести тонкомпенсацию.

Ну и остался не прояснённым вопрос, который не даёт покоя многим и активно обсуждается на различных форумах: будут ли щелчки при регулировании?

Попробуем разобраться с недостатками, не затронув достоинств схемы.

И начнём с главного – будут ли слышны щелчки при регулировании громкости.

Сам автор в своей конструкции применил двухстабильные реле с одинаковым временем срабатывания и отпускания. В этом случае никаких щелчков не будет!

Но, если на берегах туманного Альбиона (а именно там родилась рассматриваемая схема) найти такие реле – не проблема, то в родном отечестве поиски могут оказаться безуспешными. Остаётся бедным российским радиолюбителям довольствоваться родными РЭСами или китайским ширпотребом.

Широко распространённые реле, кроме того, что не являются двухстабильными, имеют ещё и время срабатывания в разы, если не на порядок больше времени отпускания.

При использовании таких реле в оригинальной схеме щелчки, увы, гарантированы!

Но, не всё так плохо, как кажется на первый взгляд!

Чтобы устранить этот неприятный эффект при использовании обычных реле, достаточно поменять разомкнутые и замкнутые группы контактов местами, а сигналы управления реле проинвертировать. Схема исполнительной части примет вид, показанный на рисунке:

увеличение по клику

Собственно, всё! При переключении никаких посторонних звуков не будет.

Дальше пойдём по-порядку.

Основной вклад в звучание регулятора вносят, конечно же, контакты реле. Поэтому желательно найти реле с контактами большой площади и хорошим покрытием. Не буду давать конкретных рекомендаций, понимаю, что возможности радиолюбителей сильно зависят от удалённости от МКАДа, объёма кошелька (часто тесно связано с первой причиной), доступности радиорынка ну и индивидуальных аудиофильских загонов.

Так что пусть каждый выбирает в меру своих возможностей и аудиофильской испорченности.

На многих форумах обсуждалось влияние тока через катушку реле на сигнал. Кроме умозрительных и порой весьма далёких от реальности выводов каких-либо конкретных результатов получено не было. Так что, особо пытливым натурам можно посоветовать пропустить синус через свободно-замкнутые контакты реле и через контакты, замкнутые под напряжением. Как говорится, найди десять отличий. О результатах убедительная просьба отписаться.

Попробуем разобраться с нестандартными значениями номиналов резисторов.

Написав в статье, что звенья регулятора не зависят друг от друга, автор немного слукавил. При работе они, может, и не зависят, а вот номиналы элементов напрямую зависят от сопротивления нагрузки. Для получения расчётного затухания фактор согласования регулятора громкости с нагрузкой является обязательным, иначе на очередном шаге вместо ослабления сигнала можно получить его рост.

При трудностях с приобретением резисторов указанных номиналов можно только посоветовать радиолюбителям попробовать отобрать резисторы с помощью тестера и использовать последовательное/параллельное соединение резисторов стандартных номиналов.

Для расчёта элементов регулятора под другое значение сопротивления нагрузки или подбора сопротивления нагрузки под имеющиеся номиналы резисторов можно использовать таблицу :
таблица (файл Excel в архиве 25kB).
Добрались до самого «объёмного» пункта – схемы управления регулятором.
Но об этом в следующей части.

Читайте также:  Менеджер расходов для андроид

Опубликовано: 4 ноября, 2011 • Рубрика: регуляторы громкости

К основным недостаткам схемы можно отнести следующие:
Во-первых, для хорошего регулятора громкости требуются хорошие реле. Насколько они будут качественные, настолько будет заметно влияние регулятора на звук. Соответственно, применение высококачественных реле отразится и на стоимости регулятора.

Во-вторых, нестандартные значения номиналов резисторов. Для обеспечения плавности регулировки необходимо тщательно подбирать номиналы, указанные на схеме. Как вариант, соединять резисторы последовательно/параллельно, что, однако, может отрицательно сказаться на звуке.

В-третьих, (недостаток не схемы, а публикации) отсутствие принципиальной схемы блока управления реле для некоторых делает проблематичным повторение конструкции.

В-четвёртых,нет возможности ввести тонкомпенсацию.

Ну и остался не прояснённым вопрос, который не даёт покоя многим и активно обсуждается на различных форумах: будут ли щелчки при регулировании?

Попробуем разобраться с недостатками, не затронув достоинств схемы.

И начнём с главного – будут ли слышны щелчки при регулировании громкости.

Сам автор в своей конструкции применил двухстабильные реле с одинаковым временем срабатывания и отпускания. В этом случае никаких щелчков не будет!

Но, если на берегах туманного Альбиона (а именно там родилась рассматриваемая схема) найти такие реле – не проблема, то в родном отечестве поиски могут оказаться безуспешными. Остаётся бедным российским радиолюбителям довольствоваться родными РЭСами или китайским ширпотребом.

Широко распространённые реле, кроме того, что не являются двухстабильными, имеют ещё и время срабатывания в разы, если не на порядок больше времени отпускания.

При использовании таких реле в оригинальной схеме щелчки, увы, гарантированы!

Но, не всё так плохо, как кажется на первый взгляд!

Чтобы устранить этот неприятный эффект при использовании обычных реле, достаточно поменять разомкнутые и замкнутые группы контактов местами, а сигналы управления реле проинвертировать. Схема исполнительной части примет вид, показанный на рисунке:

увеличение по клику

Собственно, всё! При переключении никаких посторонних звуков не будет.

Дальше пойдём по-порядку.

Основной вклад в звучание регулятора вносят, конечно же, контакты реле. Поэтому желательно найти реле с контактами большой площади и хорошим покрытием. Не буду давать конкретных рекомендаций, понимаю, что возможности радиолюбителей сильно зависят от удалённости от МКАДа, объёма кошелька (часто тесно связано с первой причиной), доступности радиорынка ну и индивидуальных аудиофильских загонов.

Так что пусть каждый выбирает в меру своих возможностей и аудиофильской испорченности.

На многих форумах обсуждалось влияние тока через катушку реле на сигнал. Кроме умозрительных и порой весьма далёких от реальности выводов каких-либо конкретных результатов получено не было. Так что, особо пытливым натурам можно посоветовать пропустить синус через свободно-замкнутые контакты реле и через контакты, замкнутые под напряжением. Как говорится, найди десять отличий. О результатах убедительная просьба отписаться.

Попробуем разобраться с нестандартными значениями номиналов резисторов.

Написав в статье, что звенья регулятора не зависят друг от друга, автор немного слукавил. При работе они, может, и не зависят, а вот номиналы элементов напрямую зависят от сопротивления нагрузки. Для получения расчётного затухания фактор согласования регулятора громкости с нагрузкой является обязательным, иначе на очередном шаге вместо ослабления сигнала можно получить его рост.

При трудностях с приобретением резисторов указанных номиналов можно только посоветовать радиолюбителям попробовать отобрать резисторы с помощью тестера и использовать последовательное/параллельное соединение резисторов стандартных номиналов.

Для расчёта элементов регулятора под другое значение сопротивления нагрузки или подбора сопротивления нагрузки под имеющиеся номиналы резисторов можно использовать таблицу :
таблица (файл Excel в архиве 25kB).
Добрались до самого «объёмного» пункта – схемы управления регулятором.
Но об этом в следующей части.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector