В этой статье мы рассмотрим схему электронного регулятора громкости звука с возможностью дистанционного управления и цифровой индикацией уровня.
Рис.1. Передняя сторона устройства
Рис.2. Задняя сторона устройства
Увеличение громкости осуществляется кнопкой или дистанционно с пульта ДУ (инфракрасное управление). Подходит практически любой домашний пульт управления.
Схема устройства представлена на рисунке 3.
Рис.3. Схема электрическая принципиальная
Переключения уровней звука основаны на десятичном счетчике CD4017 (DD1). Данная микросхема имеет 10 выходов Q0-Q9. После подачи питания на схему, на выходе Q0 сразу присутствует логическая единица, светодиод HL1 светится, указывая на нулевой уровень звука. К остальным выходам Q1-Q9 подключены резисторы R4-R12, которые имеют разное сопротивление.
Напомню, что микросхема в один и тот же момент времени выдает сигнал высокого уровня только на одном из своих выходов, а последовательное переключение между ними происходит при подаче короткого импульса на вход (вывод 14).
Исходя из этого, сопротивления в группе резисторов R4-R12 подобраны в порядке убывания (сверху-вниз по схеме), чтобы при каждом переключении микросхемы на базу транзистора VT2 поступало все больше и больше тока, постепенно открывая транзистор.
На коллектор этого транзистора подается сигнал от внешнего УНЧ или источника звука.
Итак, переключая микросхему счетчик, мы, по сути, изменяем сопротивление коллектор-эмиттер и тем самым изменяем громкость звука поступающего на динамик.
Сопротивления резисторов зависят от коэффициента усиления транзистора (h21э). Например, при использовании 2N3904 сопротивление резистора R4 может быть около 3 кОм, чтобы чуть чуть "приоткрыть" транзистор, звук при этом будет на самом тихом уровне. А сопротивление R12 должно быть наименьшим из всей группы (около 50 Ом), чтобы обеспечить режим насыщения и максимальную пропускную способность коллектор-эмиттер, соответственно максимальную громкость данного регулятора.
Мне трудно указать конкретные номиналы R4-R12, так как это еще очень сильно зависит от мощности звукового сигнала, поданного на транзистор, а также от питания. Лучше всего использовать многооборотные подстроечные резисторы и настроить ступени "на слух".
В нижней части схемы представлен узел индикации, основанный на дешифраторе К176ИД2 (DD2). Он предназначен для управления семисегментным индикатором.
На входы дешифратора подается двоичный код, поэтому на диодах VD1-VD15 построен шифратор, который преобразует десятичный сигнал от CD4017 в двоичный код, понятный для К176ИД2. Такая схема на диодах может показаться странной и архаичной, но вполне работоспособна. Диоды следует выбирать с малым падением напряжения, например диоды Шоттки. Но в моем случае использованы обычные кремниевые 1N4001, их видно на рисунке 2.
Итак, сигнал с выхода счетчика поступает не только на базу транзистора, но и на диодный преобразователь, превращаясь в двоичный код. Далее DD2 примет двоичный код и на семисегментном индикаторе отобразится нужная цифра, показывающая уровень звука.
Микросхема К176ИД2 удобна тем, что позволяет использовать индикаторы и с общим катодом, и с общим анодом. В схеме использован второй тип. Резистор R17 ограничивает ток сегментов.
Резисторы R13-R16 стягивают входы дешифратора на минус для стабильной работы.
Теперь рассмотрим верхнюю левую часть схемы. Двухпозиционным переключателем SA1 устанавливается режим управления громкостью. В верхнем (по схеме) положении ключа SA1 громкость изменяется вручную, путем нажатия на тактовую кнопку SB1. Конденсатор C3 устраняет дребезг контактов. Резистор R2 стягивает вход CLK на минус, предотвращая ложные срабатывания.
После подачи питания светится светодиод HL1, а индикатор показывает ноль - это режим без звука (Рисунок 4, сверху).
Рис.4. Отображение уровней на индикаторе
Нажимая на тактовую кнопку, маленькими скачками происходит увеличение громкости динамика от 1-го до 9-го уровня, следующее нажатие снова активирует беззвучный режим.
Если установить переключатель в нижнее (по схеме) положение, то вход DD1 подключается к схеме инфракрасного дистанционного управления, основанной на TSOP приемнике. При поступлении внешнего ИК сигнала на TSOP приемник, на его выходе появляется отрицательное напряжение, отпирающее транзистор VT1. Данный транзистор - любой маломощный, структуры PNP, например КТ361 или 2N3906.
ИК приемник (IF1) рекомендую выбрать с рабочей частотой 36 кГц, так как именно на этой частоте работает большинство пультов (от телевизора, DVD и т.д.). При нажатии на любую кнопку пульта, будет происходить управление громкостью.
В схеме присутствует кнопка с фиксацией SB2. Пока она нажата, вывод сброса RST подключен к минусу питания и счетчик будет переключаться. С помощью этой кнопки можно осуществить сброс счетчика и уровня громкости до нуля, а если оставить ее в отключенном положении, вывод сброса окажется не стянутым на минус и счетчик не будет принимать сигналы с пульта ДУ, и не будет реагировать на нажатия кнопки SB1.
Рис.5. Переключатели, тактовая кнопка и TSOP приемник с обвязкой выведены на отдельную плату
Аудиосигнал на транзистор регулятора я подаю с усилителя на микросхеме PAM8403. Коллектор VT2 подключен к положительному выходу одного из каналов усилителя (R), а его эмиттер к положительному контакту колонки (красный провод на фото). Отрицательный контакт колонки (черно-красный) подключен к минусу используемого канала. Источник звука в моем случае мини mp3 плеер.
Рис.6. Подключение устройства
Почему использованы подстроечные резисторы?
Хочу обратить ваше внимание на фото задней стороны устройства (рис.2). Там видно, что присутствуют три подстроечных резистора R4, R5, R6 на 100 кОм. Я реализовал только лишь три уровня громкости, потому что остальные резисторы (R7-R12) не поместились на плате. Подстроечные резисторы позволяют настроить уровни громкости для разных источников звука, т.к. они отличаются по мощности аудиосигнала.
Недостатки устройства.
1) Регулирование громкости происходит только вверх по уровню, т.е. только громче. Убавлять сразу не получится, придется дойти до 9-го уровня и затем снова вернуться к начальному уровню.
2) Немного ухудшается качество звука. Наибольшие искажения присутствуют на тихих уровнях.
3) Не осуществляет управление стерео сигналом. Введение второго транзистора для еще одного канала не решают проблему, т.к. эмиттеры обоих транзисторов объединяются на минус питания, что приводит к "моно" звуку.
Усовершенствование схемы.
Можно использовать вместо транзистора резисторную оптопару. Фрагмент схемы представлен на рисунке 7.
Рис.7. Фрагмент этой же схемы с оптопарой
Резисторная оптопара состоит из излучателя и приёмника света, соединенных оптической связью. Они имеют гальваническую развязку, а значит управляющая схема не должна вносить помехи в звуковой сигнал, проходящий по фоторезистору. Фоторезистор под действием света излучателя (светодиода или т.п.) будет изменять свое сопротивление и громкость будет изменяться. Элементы оптопары гальванически изолированы, а значит можно управлять двумя или более каналами аудиосигнала (рис.8).
Рис.8. Управление двумя каналами с помощью резисторных оптопар
Резисторы R4-R12 подбираются индивидуально.
Питание устройства можно осуществлять от USB 5 Вольт. При повышении напряжения следует увеличить сопротивление токоограничивающего резистора R17, чтобы не вышел из строя семисегментный индикатор HG1, а также следует увеличить сопротивление R1, чтобы защитить TSOP приемник. Но не рекомендую превышать питающее напряжение выше 7 Вольт.
К данной статье имеется видео, в котором изложен принцип работы, показана собранная на плате конструкция и проведен тест данного устройства.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Компоненты для схемы (рис.1) | |||||||
DD1 | Специальная логика | CD4017B | 1 | Десятичный счетчик | Поиск в магазине Отрон | ||
DD2 | Микросхема. Дешифратор | К176ИД2 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT1 | Биполярный транзистор | 2N3906 | 1 | Любой маломощный PNP | Поиск в магазине Отрон | ||
VT2 | Биполярный транзистор | 2N3904 | 1 | Можно КТ3102 | Поиск в магазине Отрон | ||
VD1-VD15 | Диод Шоттки | 1N5817 | 15 | Поиск в магазине Отрон | |||
С1 | Конденсатор электролитический | 47 - 100 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
C2 | Конденсатор керамический | 0.1 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С3 | Конденсатор электролитический | 1 - 10 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R1 | Резистор | 100 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R2 | Резистор | 20 - 100 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R3 | Резистор | 100 - 300 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R4-R12 | Резистор | Подобрать | 9 | Подобрать | Поиск в магазине Отрон | ||
R13-R16 | Резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R17 | Резистор | 300 Ом | 1 | От него зависит яркость HG1 | Поиск в магазине Отрон | ||
HL1 | Светодиод | 2 В, 20 мА | 1 | Красный | Поиск в магазине Отрон | ||
HG1 | Индикатор семисегментный | SC56-11SRWA | 1 | Одноразрядный | Поиск в магазине Отрон | ||
SB1 | Тактовая кнопка | SWT-20-7 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
SB2 | Кнопка с фиксацией | B170G | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
SA | Переключатель двухпозиционный | SS12F27 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
IF1 | ИК приемник | TSOP4836 | 1 | или TSOP1136 | Поиск в магазине Отрон | ||
Скачать список элементов (PDF)
Комментарии (25) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
Ошибочка (склероз)... SN74LS147 (шифратор) + SN74LS247 (дешифратор на семисегментный индикатор с ОА)
[Автор]
Логичнее использовать в этой конструкции линейный индикатор, который проще привязать к схеме, визуально он будет понятнее для восприятия, и проще в реализации.
[Автор]
[Автор]
Только напряжение управляющего LED составляет 2-3 Вольт, а выходное напряжение счетчика CD4017 почти как напряжение питания. Также в даташите указан максимальный ток управляющей части, а значит минимальное сопротивление резистора для LED (управляющая часть) оптопары можно без труда рассчитать.
Темновое сопротивление данных оптопар довольно большое, около 500 кОм, а минимальное в облученном состоянии около 400-500 Ом.
Настройка сводится к тому, чтобы резистор R12 позволял уменьшить сопротивление управляемого фоторезистора до вышеуказанного порога, но при этом защищал светодиод оптопары от чрезмерного тока.
Но все же стоит поискать такую оптопару, у которых параметр "ON Resistance" самый маленький, и чем меньше, тем лучше.
[Автор]
Предложенный способ регулировки "обеспечит" нелинейные искажения в районе 5-7%.
А отсутствие возможности уменьшить громкость вообще полностью лишает схему смысла - тут могу автору подсказать, что в природе существуют и реверсивные счетчики :)
[Автор]
Я с Вами согласен, искажения есть, но возможно кто-нибудь найдет применение данного регулятора не для музыки, а для сигнализатора, звонка или другого монофонического источника звука..
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Полевик управляется напряжением. На выходах микры стоят резисторы определяющие разный ток на разных уровнях, поэтому и использовать следует биполярник, т.к. он управляется током.
Знает ли он, что у 561ИЕ8 если на выходе нет единички, то присутствует ноль? Соответственно, все резисторы собраны в кучу и могут спалить слабые входы, когда там будет появляться плюс. Диоды надо ставить последовательно с резисторами! Почему нельзя использовать двоичный реверсивный счетчик типа К176ИЕ2 ? Там и предустановка есть. На выходе паяется матрица из восьми резисторов, вроде, и имеем ступенчатое регулирование от нуля до питания на 15 шагов!
И второй вопрос...КАК можно поставить оптопары с прямым прохождением тока на динамики? Они же даже наушники не потянут?