Ostatnia modyfikacja podstrony: 14.01.2010 11:18

MODUŁ KOMUTACYJNY DLA URZĄDZEŃ AUDIO

Współczesne laboratorium przetwarzania dźwięku, studio nagrań, bądź rozbudowane stanowisko badawcze są z reguły wyposażone w wiele urządzeń będących źródłami bądź odbiornikami sygnałów audio. Czasami ich połączenie jest ustalone na stałe, częściej jednak wymagane są bieżące modyfikacje.

Zaprojektowane i wykonane pole komutacyjne wraz ze sterownikiem (całość zwana jest niżej modułem komutacyjnym) zapewnia łączenie do sześciu urządzeń będących źródłem sygnału (np. odtwarzacz CD, odbiornik FM, przetwornik C/A) i sześciu urządzeń odbiorczych (np. wzmacniacz, przetwornik A/C), przy założeniu, że 3 urządzenia należą do obu grup jednocześnie tzn. są zarówno źródłem jak i odbiornikiem, więc ich łączenie nie jest celowe. Do takich urządzeń należą np. magnetofony i karty muzyczne w komputerach PC.

Moduł komutacyjny rozpatrywany jako całe urządzenie (rys. 1) składa się z:

  • właściwego pola komutacyjnego zrealizowanego na przekaźnikach,
  • zespołów gniazd wejściowych i wyjściowych. Na każde urządzenie podłączane do pola komutacyjnego przypadają dwa gniazda Jack 6,3 mm (kanał lewy, kanał prawy). Podział na urządzenia będące źródłami sygnału i urządzenia będące odbiornikami sygnału wprowadzono nie ze względu na właściwości elektryczne pola, ale w celu ujednolicenia opisu i uniknięcia przypadkowego połączenia np. dwóch źródeł sygnału.
  • sterownika mikroprocesorowego będącego blokiem nadrzędnym,
  • podświetlanego wyświetlacza LCD (2 linie po 16 znaków), wskaźnika aktualnej konfiguracji pola (LED) i klawiatury służącej do obsługi urządzenia,
  • zasilacza dostarczającego odpowiednich napięć zasilających poszczególne bloki urządzenia. Ze względu na wysokie wymagania dotyczące tłumienia zakłóceń, typowe dla urządzeń audio wysokiej klasy, zdecydowano się na stabilizację liniową oraz transformator o dzielonym karkasie (uzwojenia pierwotne i wtórne w oddzielnych częściach karkasu).

 

 


Rys. 1. Schemat blokowy pola komutacyjnego

Powyższe elementy składowe są umieszczone w obudowie typu RACK, która jest standardem w studyjnych urządzeniach audio (rys.2).

 


Rys. 2. Płyta czołowa Modułu Komutacyjnego

Pole komutacyjne składa się z wysokiej klasy przekaźników ze stykami z metali szlachetnych, gniazd połączeniowych i rezystorów łączących wejścia i wyjścia z masą. Rezystory te są niezbędne dla uniknięcia trzasków przy komutacji, których przyczyną jest przeładowywanie kondensatorów sprzęgających znajdujących się na ogół w dołączanych do pola urządzeniach. Każde połączenie jest realizowane za pomocą dwóch styków przekaźnika, aby zmniejszyć rezystancję połączenia i poprawić jego niezawodność. W celu zmniejszenia przesłuchu międzykanałowego płytki drukowane wykonano ze specjalnym układem ścieżek, z dodatkowymi ścieżkami ekranującymi, a tory kanałów lewego i prawego umieszczono na oddzielnych płytkach. Między płytkami zastosowano ekrany z blachy miedzianej.

Płyta pola zaprojektowana została w sposób uniwersalny, jako moduł komutacyjny 8x4 z możliwością prostego podziału na dwa moduły 4x4. W opisywanym projekcie na jeden kanał wykorzystano dwie częściowo wyposażone płyty, uzyskując konfigurację 2x3x6. Takie rozwiązanie pozwala zoptymalizować pojemności odpowiedzialne za przesłuchy między wejściami i wyjściami. Przekaźniki są zasilane napięciem 24V. Zastosowanie stosunkowo wysokiego napięcia pozwoliło na zmniejszenie natężenia prądu zasilającego cewki przekaźników, a co się z tym wiąże, na zmniejszenie zakłóceń elektromagnetycznych wywołanych przepływem prądu w przewodach. Przesłuchy między wejściami i wyjściami zmierzono przy różnych konfiguracjach połączeń i płytce z ekranem. Pomiarów dokonano przy częstotliwości sygnału 1kHz, wartości skutecznej 15,5V i typowym obciążeniu 10k(, 250pF. Wyniki podano w tabeli 1. Literami oznaczono wejścia, cyframi wyjścia.

 

Tab. 1. Wyniki pomiarów przesłuchów
Konfiguracja połączeń Przesłuch max. [dB] Przesłuch min. [dB]
Przekaźniki rozłączone -82,7 -94,5
Załączono: A5,B6, C7, D8 -82,2 -90,0
Załączono: A1, A5, B2, B6, C3, C7, D4, D8 -77,5 -78,8

Obsługę modułu komutacyjnego, a także jego odpowiednie działanie i realizację zabezpieczeń zapewnia sterownik mikroprocesorowy. Jądrem układu jest mikrokontroler jednoukładowy firmy Atmel AT89C52 będący jedną z wielu modyfikacji standardu przemysłowego mikrokontrolera 8051. Posiada on 8kB pamięci programu (pamięć FLASH). Takie rozwiązanie umożliwia modyfikację działania sterownika w przyszłości, a także wprowadzenie nowych możliwości bądź funkcji bez zmian układowych.

 

 

Cechy:

  • 6 wejść i 6 wyjść,
  • czytelne, hierarchiczne menu,
  • możliwość nazywania urządzeń (także polskie znaki)
  • zapamiętywanie konfiguracji (pamięć EEPROM)
  • blokowanie wybranych połączeń,
  • uniemożliwienie podłączenia wyjść już połączonych (zwarcia źródeł sygnału),
  • sprawdzanie przypadku pętli - łączenia urządzeń 1-2,2-1; 1-3,3-1; 2-3, 3-2.

Zastosowanie:

  • laboratoria przetwarzania dźwięku,
  • studia nagrań,
  • rozbudowane stanowiska badawcze.

 

Kontakt:
mgr inż. Paweł Pawłowski
tel.: (+61) 665-28-29
Pawel.Pawlowski@put.poznan.pl