В некоторых электронных устройствах переменные резисторы для регулировок (например громкости, тембра и т.д.) удобно заменить на кнопочный регулятор. Предлагаемое устройство позволяет в широких пределах управлять выходным напряжением (от 1 до 11 В, в зависимости от напряжения Uпитания) и изменять сопротивление аналога переменного резистора при помощи двух кнопок «больше» и «меньше» и затем запоминать установленное значение. По сравнению с обычными переменными резисторами в этом случае обеспечивается гораздо большая точность регулировки, отсутствие шумов и «тресков», выше надежность, так как отсутствуют механические контакты. Принципиальная схема устройства показана на рисунке.
Чтобы с его помощью можно было регулировать, например, громкость, нужно к выходу подключить электронную схему аналога переменного резистора, которую можно собрать на полевом транзисторе обычного типа. Как это сделать, показано на рисунке ниже.
Пунктирной линией здесь показана аналогия подключения переменного резистора. Полевой транзистор выполняет роль резистора, сопротивление которого зависит от напряжения между истоком и затвором. Глубина регулировки с таким каскадом достигает 30 дБ, что вполне достаточно для различной аудио и другой радиоаппаратуры.
В схемах применены недорогие распространенные элементы. Транзисторы КТ203 можно заменить на КТ361. Коэффициент усиления всех транзисторов должен быть порядка 100 или выше. Диоды могут быть типа Д220, Д223. S1 и S2 – любые малогабаритные кнопки без фиксации. В принципе, устройство не критично к используемым элементам и допускается отклонение от указанных номиналов до 15-20 %. Данные схемы рассчитывались для работы с аппаратурой, имеющей общий «плюс» (как видно из схем). Если же требуется поменять полярность питающего напряжения, то нужно просто заменить указанные транзисторы на транзисторы другой проводимости, то есть поменять местами КТ203 и КТ315, а также изменить полярность включения диодов и полярных конденсаторов на обратную.
Расположение элементов на печатных платах показано на рис.3. Размеры плат были обусловлены габаритами используемого корпуса (усилитель мощности в корпусе от автомагнитолы) и в принципе плату 1 можно значительно уменьшить, «сжать» ее в длину. Резисторы применены МЛТ-0,125, конденсаторы – любого типа с подходящими размерами.
Налаживание
Сначала желательно проверить работу генератора импульсов на транзисторах V1 и V2 (частота около 30кГц, U= Uпитания). Для этого нужно подключить осциллограф к резистору R5. Затем к выходу схемы подключается вольтметр постоянного тока, движки подстроечников R9, R14 устанавливают в среднее положение. Нажатием кнопки S2 устанавливают минимально возможное значение напряжения, то есть такое, при котором кнопкой еще можно выходным напряжением управлять (нижний порог). Резистором R14 устанавливают это напряжение в пределах 1 … 1,5 В. Аналогично, но уже при нажатой кнопке S1, подстроечником R9 устанавливают максимальное устойчивое напряжение на выходе (верхний порог) – 8,5… 11 В. Подбором резисторов R10 и R11 можно регулировать скорость регулировки, при нажатой соответствующей кнопке.
Питание на схемы (9 – 12 В) нужно подавать от стабилизированного источника. Схемы простых вариантов стабилизаторов показаны на рисунке ниже.
Напряжение стабилизации зависит от применяемого стабилитрона (в данном случае 11 … 12 В).
Схема кнопочного потенциометра (сдвоенного) с цифровым управлением построена на основе специализированной микросхемы DS1267 от компании Dallas. В этом проекте используется версия 100к. Для управления ей служит микроконтроллер ATTiny13, выбранный из-за небольших размеров. Потенциометр позволяет регулировать максимум 256 шагов, однако можно применить ограниченное значение до 128 шагов. Этот показатель свободно устанавливается изменяя исходный код программы. На плате предусмотрен также вывод поляризации системы DS1267, так называемые «VBias», который можно поляризировать отрицательным напряжением, когда требуется перемещение бОльших чем 0,5 В амплитуд сигнала.
В схеме регулятора применены в основном SMD элементы, чтобы максимально уменьшить его размеры. Плата с успехом может быть встроенная в любую часть усилителя звука, так как ее высота всего 1 см. Регулировка громкости осуществляется с помощью двух миниатюрных кнопок (микриков), припаянных непосредственно на плату. Светодиод сигнализирует своим миганием о процессе нажатия и регулировании.
Схема электрическая кнопочного регулятора
Схема принципиальная кнопочного регулятора потенциометра
Основой схемы является микроконтроллер U1 (ATTiny13), работающий на внутреннем источнике синхронизации (внутреннем генераторе). По трех-проводной шине он управляет состоянием U2 (DS1267). Выходами потенциометров будут разъемы P1 и P2. Диод D1 вместе с резистором, ограничивающим его ток, выполняет функцию индикатора работы шины. Короткой вспышкой сообщает о факте отправки данных в м/с U2. Конденсатор C1 (100nF) представляет собой фильтр питания.
Изготовление конструкции
Схема паяется на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Плата не содержит перемычек, а два кажущихся разрыва в цепи массы будут местами пайки корпуса кнопок. Монтаж следует начать с припаивания интегральных микросхем, потому что это делается гораздо удобнее, когда нет выступающих элементов от другой стороны. Порядок пайки остальных элементов произвольный. Схему необходимо питать напряжением 5 В, желательно стабилизированным.
Готовые для пайки платы
Определенным неудобством является программирование микроконтроллера, так как здесь не предусмотрено разъема программирования. Чтобы запрограммировать МК U1 — подпаяйте аккуратно к его выводам тонкие провода, которые затем будут подключены к программатору. Вывод VB (VBias) соединен с массой схемы, однако, если необходимо подключение этого входа к другой полярности, просто вырежьте фрагмент дорожки между выводами на плате. Когда потенциометр работает для регулировки громкости предусилителя и амплитуда сигнала, что на него подается не превышает 0,5 вольта, то выход VB следует поляризировать относительно отрицательного напряжения -5 В относительно массы. Это обеспечит правильную передачу аналогового сигнала.
кнопочный регулятор — потенциометр
Следует иметь в виду, что потенциометр имеет максимально допустимое напряжение, которое может присутствовать на любом из контактов (относительно GND) от -0.1 до +7 В для Vb = 0 и от -5 до +7 В для Vb = -5 В. При эксплуатации регулятора следует позаботиться о том, чтобы не превышать указанные допустимые границы напряжений. Когда вы питаете схему от отдельного БП, необходимо убедиться, что масса потенциометра (GND) и масса схемы назначения связаны между собой.
Фьюзы биты
На рисунке показаны настройки фузов для микроконтроллера ATTiny13
Управление регулятором
Работа со схемой проста. Изменение громкости осуществляется нажатием кнопок S1 и S2. Удержание нажатой кнопки вызывает плавное перемещение воображаемого ползунка потенциометра в нужном направлении. Светодиод D1 сигнализирует своим миганием факт изменения положения ползунка. Когда он достигнет одной из крайних позиций — индикатор перестанет мигать, хотя вы и продолжите держать нажатой кнопку.
Подключение регулятора
Прошивка и плата
Все необходимые для самостоятельной сборки файлы вы можете .
Если вам надоело крутить ручку регулировки громкости, и хочется попробовать чего-нибудь «модернового», то можно регулировать громкость кнопками, для чего без проблем можно собрать предлагаемый регулятор.
Схема регулятора очень простая и не требует настройки, к тому же занимает места ненамного больше переменного резистора, да и плату можно разместить где угодно.
Таблица 1 Основные технические характеристики
Таблица 2 Ступени регулировки громкости
Схема регулятора:
Рисунок 1 - Принципиальная схема регулятора
Таблица 3 Перечень элементов
Элемент
Номинал
Количество
4,7мкФ × 50 В 22 мкФ ×25 В 100 мкФ × 25 В Любые кнопки без фиксации TC9153AP или KA2250
Микросхемы KA2250 и TC9153AP полностью взаимозаменяемы, их цоколевки и характеристики одинаковые. К выводу 8 микросхемы DA1 «индикация уровня громкости» через добавочный резистор сопротивлением 1 кОм (его следует подобрать по отклонению стрелки прибора на всю шкалу при установке регулятора на максимальную громкость) я подключил стрелочный индикатор от старого магнитофона. Вывод "-" индикатора соединяется с общим проводом данного устройства. Каждый шаг регулировки громкости увеличивает (уменьшает) показания индикатора примерно на 100 мкА. Фото собранного регулятора представлено на рисунке 2:
Рисунок 2
Плюсы применения такого регулятора: Синхронная регулировка обоих каналов. В отличие от обычного переменного резистора у данного регулятора отсутствуют шумы при регулировке. Он также не подвержен деградации, т.е. ухудшению качества регулировки вследствие износа проводящей поверхности и движка переменного резистора. Конечно, кнопки также являются механическим элементом, но они только управляют, в то время как через обычный переменный резистор в схемах УЗЧ часто непосредственно проходит электрический звуковой сигнал.
Минусы: Резко не крутанёшь громкость, да оно может и к лучшему, целее будет усилитель. Ещё: эти микросхемы не имеют памяти, при выключении питания микросхема сбрасывается на средний уровень громкости, что вообще-то скорее является положительной стороной - при включении не возникает «удара по ушам».
Внимание : Максимальное входное напряжение микросхем TC9153AP и KA2250 составляет 4 В амплитудного значения, т.е. примерно 2,8 В эффективного. Этот уровень, во избежание выхода микросхемы из строя, превышать нельзя!
Оптимально использовать так: Линейный выход звуковой карты компьютера, или DVD > блок тембров или эквалайзер > регулятор громкости > усилитель мощности > акустическая система.
Внимание : Не допускается использовать регулятор в силовых цепях, например: Усилитель мощности >регулятор громкости> акустическая система.
Своими лапами я собрал несколько штук таких регуляторов на микросхемах обоих типов, все заработали сразу. Маленькое практическое замечание: если при установке регулятора на минимальную громкость (-64 дБ) звук всё-таки будет слышен, то избавиться от этого можно увеличением ёмкости конденсатора C8 примерно до 1000 мкФ.
Чтобы регулятор не работал надо очень постараться. Причины неработоспособности могут быть разными, но основные из них: замыкания на плате, плохой монтаж, использование неисправных радиоэлементов. Бракованные микросхемы мне ни разу не попадались.
Copyright Лаборатория Ирбиcов - Мягкой поступью к вершинам знаний и мастерства Все права защищены.
Когда встает вопрос что поставить на вход УНЧ для управления звуком? Решений много можно установить сдвоенный резистор или счетверённый регулятор, а если звуковых каналов намного больше можно применить электронные регуляторы громкости на специализированных микросхемах, но это будет достаточно дорого. Но существуют и простые способы решения этой проблемы.
Принцип работы обоих схем заключается в том, что как только на базу транзистора поступает положительный потенциал через резистор, транзистор открывается и шунтирует вход УНЧ - громкость на его выходе снижается.
Главная особенность схемы - регулятор громкости запоминает уровень последней даже после выключения питания.
Маленькая полезная схема, позволяющая настраивать громкость крутилкой. Вставляется в USB порт, подходит для операционных систем Windows и Андройд. Для андройда есть один недостаток - не работает кнопка MUTING. Драйвера ставить не нужно.
Основа схемы USB экнкодера микроконтроллера ATtiny85 прошивка к нему и печатная плата лежит по ссылке выше. Печатная плата достаточно миниатюрная, чуть больше площади корпуса энкодера.
Прошивки в архиве две, одна под схему выше, другая немного подпилена для увеличение громкости в левую сторону (в случае если энкодер расположить с противоположной стороны печатной платы). Фьюзы также в архиве, читаем в статье.
Микросборка позволяет регулировать громкость цифровым методом. Настройка уровня осуществляется не переменным резистором как в выше рассмотренных схемах, а при помощи специализированной микросхемы. Конструкция состоит из одной микросборки DS1669 и двух кнопок. Первая увеличивает громкость (S1), а другая снижает (S2).
Микросборка представляет собой типовой двухканальный цифровой регулятор громкости с кнопочным управлением. Увеличение уровня громкости осуществляется нажатием на кнопку SB1, а снижение - SB2. Нажатие на SB3 отменяет действия кнопок SB 1 и SB2 и переводит работу LC7530 в режим ожидания с минимальным током потребления.
Первая рассмотренная схема регулятора тембра построена на основе микросборки К140УД1А и используется преимущественно в роли качественных усилителей низкой частоты. Данная конструкция позволяет производит настройку уровня входного сигнала для различных частотных составляющих. Вторая выполнена на микросхеме TDA1524A
Электронная регулировка в данной схеме осуществляется с помощью двух кнопок SB1 громче и SB2 тише.
Многие радиолюбители использующие эту микросборку ругаются на посторонний фон, но как только я заменил неэкранированный провод, на экранированный гул пропал. Единственный минус, который я заметил, при выключении и повторном включении громкость сбрасывается и приходится заново её настраивать. А в целом нормальная схема.
Фактически все устройства воспроизведения музыки имеют возможность регулировки уровня громкости. На телефоне есть кнопки + и -, на колонках переменный резистор, автомагнитола регулируется энкодером итд. Но вот с компьютером незадача - для регулировки громкости нужно двигать мышкой в трей за системной громкостью или громкостью плеера. И это неудобно. Для решения этой задачи собрал некоторое устройство…
Я решил, что проще и удобнее всего будет реализовать управление громкостью вращением рукоятки энкодера.
Что такое энкодер и принцип его работы
Энкодер - это датчик угла поворота. Их бывает два вида: абсолютные и относительные(инкрементные).
В случае инкрементного энкодера, который я использовал, при вращении рукоятки получаем информацию о направлении вращения: по часовой стрелке или против. Сильно упрощая, при вращении на некоторый градус приходит сигнал, и так каждые N градусов. В моём случае каждые 18 градусов(энкодер имеет 20 импульсов на 360 градусов).
Понятно и подробно про работу энкодера можно почитать .
Значение с энкодера будут передаваться на компьютер через arduino digispark - компактная вариация на тему ардуино, где программатором выступает сам микроконтроллер atiny85. Фишка дигиспарка в том, что его можно запрограммировать как hid-устройство: после подключения к компьютеру он будет определяться как клавиатура/мышь/итд и не нужно ставить на компьютер дополнительные программы.
Помните шутку, про то, что любую вашу задумку уже в совершенстве реализовал какой нибудь азиат? В поисках ответов, как заставить работать мой велосипед я нашёл 5 вариантов сборки подобных устройств. А 2 из них - на той же элементной базе, что использовал и я. В итоге я просто скопировал код у ребят из , переподключил энкодер так, как рекомендуют это они и всё заработало! Сразу. Без танцев с бубном.
Но обо всём по порядку.
Железо
Берем , и подключаем согласно или моей зарисовке:
2 верхних контакта энкодера - это кнопка(рукоятку можно не только крутить, но и нажать на неё). Один из них подключается к контакту P1, второй к 5V. Какой куда - без разницы.
3 нижних контакта - выход энкодера. Средний подключаем к GND, крайние к P0 и P2.
Так это выглядит у меня
Изночально я не планировал делать обзор, поэтому взял попавшийся под руки МГТФ....
Прошивка
Для начала с (разработчиков digispark) скачиваем Digistump.Drivers.zip из которого устанавливаем драйвера согласно разрядности вашей ОС(DPinst.exe или DPinst64.exe).Затем ставим и открываем его. Добавляем ссылку для менеджера плат, скачиваем в менеджере плат «Digistump AVR Boards» и выбираем плату. Как это сделать .
Теперь скачиваем библиотеку из которой копируем папку «TrinketHidCombo» в «C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries»(или куда было установлено arduino ide).
Открываем эту самую папку «TrinketHidCombo», открываем подпапку «examples/TrinketVolumeKnobPlus» и в ней открываем файл «TrinketVolumeKnobPlus.ino».
Нажимаем «загрузка»(стрелка вперед), ждем пока скетч скомпилируется и появится приглашение для подключения дигиспарка:
Только после этого подключаем наше устройство к компьютеру и ждем завершения загрузки. Секунд через 5 дигиспарк «отвалится»(раздастся звук отключения устройства) и переподключится уже как hid-устройство ввода.
Крутим рукоятку энкодера, удивляемся что всё работает. При вращении по часовой стрелке звук увеличивается, против часовой уменьшается. При нажатии звук глушится(«mute»).
Как это работает
Если повернуть рукоятку энкодера, п.о. интерпретирует это как сигнал добавить или уменьшить громкость. Для этого средством библиотеки эмулируется нажатие мультимедийных кнопок клавиатуры «увеличить громкость» и «уменьшить громкость». А так же «mute».Пара прыжков с бубном
Ибо до танцев не дотягивает.С первого раза получилось немного не так как хотелось и регулировка работала наоборот(при вращении по часовой стрелке звук уменьшался). Решение было простым и банальным:
я заменил
#define PIN_ENCODER_A 0
#define PIN_ENCODER_B 2
на #define PIN_ENCODER_A 2
#define PIN_ENCODER_B 0
то есть поменял местами входные пины.
Потом я решил, что изменение громкости на 24% при полном обороте рукоятки - это слишком медленно. И я просто дублировал код, эмулирующий нажатие кнопок увеличения и уменьшения громкости:
if (enc_action > 0) {
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP);
}
else if (enc_action < 0) {
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN);
}
было заменено на if (enc_action > 0) {
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP);
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP);
}
else if (enc_action < 0) {
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN);
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN);
}
А потом я подумал, что отдельная кнопка приглушения музыки музыки бесполезна - можно просто крутнуть регулировку влево. А вот возможность поставить музыку на паузу будет гораздо интереснее.
Для реализации этого, я заменил
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_MUTE);
на TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_PLAYPAUSE);
Список возможных клавиш можно подсмотреть в файле «TrinketHidCombo/TrinketHidCombo.h».
Корпус
Под руки попалась вот такая железная коробочка, её и использовал.
Просверлил отверстие для штока энкодера, зажал его, подложив несколько шайб. Просверлил отверстие для провода usb. Набил внутренности поролоном, чтобы ничего не болталось и не звенело.Идеи для доработки
Есть мысль реализовать переключение треков. Дополнительные кнопки добавлять не хочется, а вот с имеющейся можно поиграть. Первый возможный вариант - это как на телефонной гарнитуре: двойное нажатие - следующий трек, тройное - предыдущий. Второй вариант - нажать на рукоятку и повернуть: поворот по часовой стрелке - следующий трек, против часовой - предыдущий. Или вообще комбинированный вариант, когда по двойному/тройному нажатию будет переключение, а поворот с нажатием будет работать как перемотка вперед/назад. Я пока не решил как мне больше нравится, поэтому еще не реализовал ни один из вариантов.Список покупок или элементная база
- 1. - $1.25
- 2. - $0.99
- 3. - $3.99
- 4. Немного проводов, паяльник, припой, usb-провод, какой нибудь корпус - условно бесплатно
- 5. Более-менее прямые руки - бесценно
Вывод
Самое главное - устройство работает. Работает без задержек, без сбоев. На любом компьютере, с любой О.С.
При этом есть мысли по улучшению корпуса и добавлению дополнительных действий.
И как оказалось - всё весьма просто. Главное это идея, а реализация - вопрос десятый. Так что дерзайте)
Добавить в избранное Понравилось +114 +172
