Звуковий перемикач
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
щодо виконання лабораторно-практичної роботи № 1
з дисципліни:
Основи конструювання та технології виробництва РЕМ
КАЗАНЬ 2014
Мета роботи:у першій частині роботи я познайомилася з методикою проведення звукового перемикача, вибором елементної бази; у другій частині я познайомилася з порядком розробки, виконання та правил оформлення конструкторської документації з використанням програмних засобів.
АНАЛІЗ СХЕМИ ЗВУКОВОГО ПЕРЕМИКАЧА
Проводиться для з'ясування можливості конструктивного виконання або компанування з урахуванням обмежень (теплових, електричних, магнітних та електромагнітних взаємовпливів).
При аналізі необхідно визначити:
Тип функціонального вузла, і навіть принцип роботи;
Параметри, що впливають на компанування електро радіовиробу (ЕРІ), конструкцію вузла друкованої плати, зокрема, діапазон робочих частот, швидкодія, велика потужність, що розсіюється, коефіцієнт посилення, висока чутливість, величини діючих напруг і струмів;
Типи електричних кіл;
Шлях розповсюдження корисного сигналу;
ЕРІ, чутливі до зовнішніх перешкод;
Допустимі рівні струмів та напруг сигналу перешкоди на входах;
Напруга та силу струму джерел електроживлення;
Рівні логічних нулів та одиниць у цифрових пристроях.
МЕТОДИКА.Проведемо аналіз схеми звукового перемикача
Звукові сигнали приймаються мікрофоном, якою може бути будь-який кристалічний мікрофонний капсуль. Звук бавовни долонь зазвичай голосніше, ніж будь-який інший звук, який може виникнути у житловому приміщенні, і такий звук зазвичай має ширший спектр коливань. Транзистор VT1 посилює сигнали мікрофона, рівень яких становить кілька мілівольт. Ємності конденсаторів С1 та С2 вибираються відносно невеликими, щоб не допустити посилення на нижчих частотах. Більшість резисторів, що використовуються в цьому каскаді, мають більший опір, ніж резистори, які зазвичай застосовуються для схем такого типу. Це підвищує вхідний опір пристрою. Що забезпечує узгодження вхідних ланцюгів підсилювального каскаду із мікрофоном. При цьому підвищується і вихідний опір каскаду, однак це не має суттєвого значення, оскільки КМОП-мікросхема, керована вихідним сигналом цього каскаду, має більш високий вхідний опір. Вихідний сигнал підсилювального каскаду, значення якого при різкій бавовні становить від 1 до 3, через конденсатор С3 надходить на входи КМОП-мікросхеми. Крім цього сигналу на входи мікросхеми через змінний резистор RP1, використовуваний регулювання чутливості схеми, подається постійна напруга. Змінний резистор можна налаштувати таким чином, що рівні сигналів на входах мікросхеми будуть близькими до порогової напруги спрацьовування. Таким чином, вхідний сигнал КМОП-мікросхеми складається з постійної складової та накладеної на неї змінної складової сигналу, що надходить з колектора транзистора VT1. Якщо амплітуда позитивного сигналу перевищує вхідну граничну напругу мікросхеми, перемикач спрацьовує.
Постійний (робочий) струм мікросхеми порівняно невеликий (близько 0,3 мА при напрузі живлення 9), і тому цю схему можна використовувати в пристроях з живленням від батарейок. Однак для створення джерела живлення від мережі змінного струму у схемі додатково використовуються два діоди VD1 і VD2, призначені для випрямлення змінної напруги, що знімається з виходу невеликого трансформатора з виведенням від середньої точки. Тиристор, на електрод, що управляє, якого подається сигнал з емітера транзистора VT2, через обмежувальний резистор підключає і відключає електричну мережу.
Рисунок 1. Схема звукового перемикача
ВИБІР ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ
При аналізі елементної бази вивчають:
Сумісність інтегральних мікросхем (ІМС), електрорадіоелементів (ЕРЕ) та поверхнево монтованих компонентів (ПМК) за електричними, конструктивними, електромагнітними, тепловими та ін. параметрами, а також за умовами експлуатації;
Сумісність ЕРІ та ПМК за надійністю;
Відповідність ЕРІ та ПМК умовам експлуатації, зберігання, транспортування, зазначеним у вихідних даних на проектування
До складу звукового перемикача схеми (Малюнок 1) входять такі компоненти:
Таблиця 1. Перелік електро радіокомпонентів
| Елемент | Позначення | Номінал | Розмірність |
| резистор | RP1 (змінний) | МОм | |
| резистор | R1, R3 | МОм | |
| резистор | R2 | 4,7 | МОм |
| резистор | R4 | кому | |
| резистор | R5 | кому | |
| резистор | R6 | МОм | |
| резистор | R7 | Ом, 1Вт | |
| конденсатор | З 1 | 0,01 | мкФ |
| конденсатор | C2, C3, С4 | 0,1 | мкФ |
| конденсатор | С5 (електролітичний) | мкф, 25В | |
| діоди | VD1, VD2 | ||
| транзистори | VT1, VT2 | ||
| мікросхема | D1 |
Таблиця 2. Перелік електро радіокомпонентів
| Найменування | Позначення | Вид | Встановлений розієр | № кількість | SE,мм 2 | ||
| XU,мм | YU,мм | ZU,мм | |||||
| резистор | RP1 (змінний) | P1-25 | 2,45 | 6,2 | 15,19 | ||
| резистор | R1, R3 | MO-25 | 5,5 | ||||
| резистор | R2 | P1-40 | 8,8 | 18,5 | 162,8 | ||
| резистор | R4 | _ | 5,25 | ||||
| резистор | R5 | - | 5,25 | ||||
| резистор | R6 | C2-29B | 1,6 | 3,1 | 4,96 | ||
| резистор | R7 | C1-4 | 0,54 | 5,8 | 2,2 | 3,132 | |
| конденсатор | З 1 | _ | 38,5 | ||||
| конденсатор | C2, C3, C4 | ||||||
| конденсатор | С5 (електролітичний) | C-EL | - | 6,3 | 6,3 | ||
| діоди | VD1, VD2 | 1N4007 (КД223, КД220Г) | 3,8 | 30,4 | |||
| транзистор | VT1, VT2 | BC 184L(КТ3102Д) | 4,95 | 5,3 | 13,5 | 26,235 | |
| мікросхема | D1 | CD4011B(564ЛА7) | 1,97 | 7,3 | 14,381 |
За конструктивним оформленням всі ЕРІ розрізняють:
Корпусні з планарними висновками, що лежать у площині основи корпусу, з осьовими та штиревими, перпендикулярними до основи;
Корпусні без висновків, з укороченими планарними висновками, що йдуть під корпус, як матриці кулькових висновків з припою та інших.
Безкорпусні ЕРЕ та ІС.
За конструктивно-технологічною ознакою всі корпуси поділяються на металоскляні, керамічні, пластмасові, металополімерні.
Елементи вибираємо виходячи з функціонального призначення, заданих параметрів та умов експлуатації друкованого вузла.
Вихідними даними для підбору елементної бази є діапазон температур, в яких працюватиме пристрій, найменші габарити, вага та доступність.
Мікросхема D1 CD 4011В(К564ЛА7)
К564ЛА7 – чотири логічні елементи 2І-НЕ. Основні електричні параметри при температурі (25±5)°С:
Вихідна напруга низького рівня – не більше 0,01В;
Вихідна напруга високого рівня – не менше 9,99;
Вхідний струм низького та високого рівня – не більше 0,05 мкА;
Вихідний струм низького рівня при U = 0,5 В - не менше 0,45 мА;
Вихідний струм високого рівня при: Uо=9,5 – не більше 20,55 мА;
Струм споживання вихідної напруги низького рівня та високого рівня - не більше 0,10 мкА;
Час затримки розповсюдження сигналу при включенні та вимкненні при: СL = 50 пФ – не більше 80 нс;
Решта режиму вимірювання при: Ucc = 10 В; UIH = 10 В; UIL = 0.
Резистори RP1
Резистор R1
Резистор R2
Резистори R4, R5, R8, R9
Резистор R6
Резистор R7
Конденсатори С1, С2, С3
Схема простого саморобного селектора входів для підключення кількох джерел сигналу телевізора. Зараз у країні розвивається цифрове телебачення. Як відомо, для його прийому потрібен або спеціальний телевізор із цифровим радіоканалом, або потрібно купити цифрову приставку та підключити її по НЧ входам до будь-якого телевізора. Але у багатьох недорогих телевізорів є лише один НЧ-вхід.
Або два. Найчастіше буває, що НЧ-входів як би два («скарт» та «азія»), але насправді вони просто дублюють один одного. Загалом НЧ-входів стало катастрофічно не вистачати. У принципі, у магазинах на такий випадок мають бути якісь «сплітери» чи перемикачі, але їх немає.
Принаймні простих і дешевих пристроїв я в наших магазинах не зустрічав. Є дуже дорогі комутатори для систем відеоспостереження та дешеві розгалужувачі, якими виходи джерел сигналу фактично підключаються паралельно один одному через резистори по 75 Від. Якщо аудіосигнали ще якось це терплять, але відео, на жаль, вимкнене джерело заважає працюючому, знижуючи рівень відеосигналу. Порушується синхронізація.
Найпростіший спосіб виходу зі становища, - це зробити найпростіший перемикач, наприклад, за схемою, що показано малюнку 1. Потрібно дев'ять гнізд «азія», відповідно, три білих, три червоних і три жовтих (щоб за кольорами відповідати призначенню, як це прийнято в апаратурі), ще один перемикач типу П2К на чотири напрямки (одне залишиться порожнім), ну корпус, якою цілком зійде будь-яка мильниця. Зробити можна за годину. Кабель від входів телевізора підключаєте до гнізда Х7, Х8, Х9.
Ще два кабелі - до DVD-плеєра та цифрової приставки, відповідно, роз'єми Х1, Х2, Х3 та Х4, Х5, Х6. При натиснутій кнопці S1 включений DVD-плеєр, при натиснутій -цифрова приставка.
Принципова схема перемикача
Перемикач за схемою на рис.1 зручний якщо перемикати потрібно не дуже часто, все краще, ніж перетикати штекера, так простий він. Інша річ, якщо перемикати потрібно часто.
Рис.1. Принципова схема перемикача входів аудіо-відео.
Тут може бути два варіанти - організувати дистанційне керування перемикачем входів за допомогою пульта дистанційного керування телевізора, але це зажадає зробити декодер на мікроконтролері і вибрати кнопки пульта для керування перемикачем, які не використовуються для керування телевізором, що теж не завжди можливо.
Управління наявністю відеосигналу на вході
Другий варіант, більш простий і практичний, полягає в тому, щоб керувати перемикачем за наявності відеосигналу на одному з джерел сигналу, що перемикаються. Наприклад, за відсутності відеосигналу на виході DVD-плеєра (і при відключеному живленні перемикача) до телевізора підключено цифрову приставку.
А за наявності відеосигналу на виході DVD-плеєра (DVD-плеєр увімкнено) та наявності живлення перемикача до телевізора підключено DVD-плеєр. Перемикач, що працює таким чином, можна зробити за схемою на рис. 2.
На відміну від схеми малюнку 1, в нього входи перемикаються з допомогою електромагнітного реле типу TRY-12VDC-P-4C. Дуже схоже на реле РЕМ-22, тільки пластмасовий корпус, втім, і РЕМ-22 з обмоткою на 12V теж підійде не гірше.
Керує реле сенсор наявності відеосигналу на транзисторах VT1-VТЗ. Він стежить за відеовходом для DVD-плеєра, і як тільки там з'являється відеосигнал, перемикає входи телевізора із цифрової приставки на DVD-плеєр.
Мал. 2. Схема перемикача входів AV з автоматичним визначенням наявності відеосигналу.
При відсутності відеосигналу на виході DVD-плеєра (роз'єм X3) або вимкненому живленні контакти реле К1 знаходяться у положенні, показаному на схемі. При цьому на вхід телевізора надходить сигнал із виходу цифрової телеприставки.
Якщо увімкнено живлення перемикача і увімкнено DVD-плеєр на роз'єм X3 від нього надходить відеосигнал. Він через ланцюг R1-С1 надходить на підсилювальний каскад на транзисторі VТ1, який посилює його амплітудою. Після чого посилений сигнал надходить на детектор двох діодах VD1, VD2 і конденсаторі C3.
Напруга на C3 збільшується, що призводить до відкривання транзистора VТ2, а за ним відкривається і VT3, через який надходить струм на обмотку реле К1. Реле перемикає контакти в протилежне положення, показаному на схемі, і входи телевізора перемикаються на виходи DVD-плеєра.
Поки DVD-плеєр увімкнено, його виходи будуть підключені до телевізора. Якщо DVD-плеєр вимкнено, відеосигнал на його виході зникає, і перемикач назад перемикається на цифрову приставку. Замість реле TRY-12VDC-P-4C можна використовувати РЕМ-22 з обмоткою на 12V або будь-яке інше реле з обмоткою на 12V і не менше трьох перемикаючих контактних груп.
Снєгірьов І. РК-02-2016.
Стандартні методи перемикання Windows між активними аудіопристроями незручні. Від версії до версії комфорту не додається. Потрібно відкрити «Пристрої відтворення», вибрати у списку аудіопристрій і зробити його за промовчанням. Можна також переключити пристрій у вікні мікшера гучності. Такі рішення спірні з погляду зручності та естетики.
Встановлюємо та налаштовуємо Audio Switcher
Audio Switcher – безкоштовний перемикач аудіопристроїв, орієнтований на швидкість використання. При його створенні розробники не подбали про упаковку: програма не вражає красою, але ви про це швидко забудете, тому що бачити інтерфейс вам не доведеться.
Завантажте Audio Switcher з офіційного сайту. Після завершення завантаження відкрийте архів у форматі.ZIP і скопіюйте єдиний файл AudioSwitcher.exe у зручне місце. Встановлення завершено! Запустіть файл, іконка програми з'явиться у системному треї. Клацніть правою кнопкою миші по іконці, виберіть Open Preferences і проведіть попереднє налаштування.
Рекомендуємо поставити галочку на пункті Start when Windows starts. Ця функція дозволяє програмі автоматично запускатися під час входу до Windows. Пропонуємо відзначити галочкою Show Default Playback Device icon in tray. У треї висітиме іконка активного пристрою. Позначте Start minimized, щоб програма не нагадувала себе під час запуску.
Завершивши попереднє налаштування, відкрийте вкладку Playback і вкажіть, який пристрій буде працювати за промовчанням. Тепер ви можете перемикатися між навушниками та динаміками всього в два кліки:
- клацнути правою кнопкою миші на іконку Audio Switcher в області повідомлень;
- вибрати потрібний пристрій у спливаючому списку.
Audio Switcher підтримує використання гарячих кнопок. Для кожного пристрою можна призначити власне поєднання або вибрати спільне для перемикання між ними.
У недалекому майбутньому розробники мають намір випустити Audio Switcher 2.0. Нова версія надасть користувачам покращений інтерфейс, переклад різними мовами світу, підтримку скриптів на базі JavaScript, можливість налаштування автоматичної роботи програми (наприклад, при перегляді кіно включати колонки, а при запуску музики - навушники) та кольорові теми оформлення. Програма автоматично оновлюється, тож вихід версії 2.0 пропустити буде складно.
Головна особливість звукового вимикача у тому, що вони реагують на звук. Наприклад, найпростіший варіант - на бавовну. Тобто людині достатньо відтворити звукову команду для того, щоб керувати світлом у кімнаті або навіть у всій квартирі. Звуковий вимикач або так званий бавовняний вимикач практичний і може завжди приємно здивувати ваших гостей.
Бавовняний вимикач практично для будь-якого радіоаматора буде складний у самостійному виконанні, так як він дійсно має досить вигадливу конструкцію.
Щоб вирішити, встановлювати такий високотехнологічний комутаційний апарат у власній квартирі чи ні, слід спочатку розібратися – що це за вимикач, які він має різновиди та особливості.
Асортимент даних комутаційних апаратів на сьогоднішній день є досить широким. Це поширюється як на види, а й у цінові категорії і деякі особливості окремих варіантів. Більше того, існують навіть дизайнерські моделі, які призначені для інтер'єрів тих самих «розумних» будинків.
Але, в цілому, всі сучасні вимикачі поділяються на такі види:
- Бавовняні;
- Акустичні;
- З датчиком руху та звуку.
Бавовняний вимикач, як було зазначено, спрацьовує, вловлюючи звуки певної кількості бавовнів.
До речі, не всі схеми цієї моделі складно відтворити своїми руками, так що будь-який радіоаматорів зможе спробувати зробити даний апарат.Акустичний вимикач реагує на голос будь-якої команди.
Кодові фрази можуть бути стандартними: "включити", "вимкнути", але деякі власники звукових моделей вважають за краще задавати свої варіанти, які точно не викрикнеш випадково. Щоправда, апарати, що підтримують функцію вибору кодового слова, коштують дещо дорожче. Останній варіант із загального асортименту є найбільш технологічним. Йогоконструкція влаштована таким чином, щоб реагувати на рухи людини та її голос одночасно
. Вони існують для того, щоб не було поширених збоїв, про які буде сказано пізніше.
Плюси і мінуси
Всі плюси у подібних вимикачів стають інтуїтивно зрозумілі з однієї назви. Голосові та бавовняні моделі протягом свого існування є невід'ємною частиною будь-якого розумного будинку та приємним доповненням до звичайної квартири.
Їхній основний мінус для радіоаматорів буде у важковідтворюваній схемі. Все-таки, конструкція таких апаратів набагато складніша, а значить і зробити їх своїми руками далеко не так просто. Якщо ж знайти і використовувати прості схеми, то цей недолік плавно відходить на другий план.
Крім того, бавовняний вимикач, як і звуковий, має ряд невеликих недоліків, які будуть помітні всім:
- Вони можуть реагувати на схожі звуки, особливо цим грішить голосовий варіант. Звичайно, якщо вимовити кодову фразу в контексті, наприклад, простої розмови, то світло в приміщенні зреагує на це.
- Дрібні недоробки можуть спричинити «гальмування» реакції у даних апаратів. Таке часто зустрічається, коли акустичний вимикач, у якого конструкція дещо складніша, був виготовлений своїми руками. Отже, цей чинник слід звернути особливу увагу, як почати відтворювати будь-які схеми.
- Якщо сигнал — бавовна чи команда, будуть недостатньо гучними, апарат, швидше за все, не зреагує. Низька чутливість у подібних вимикачів потрібна для того, щоб людина рідше стикалася з першою проблемою цього списку.
В принципі, боротися з цими мінусами можна, але повністю усунути їх навряд чи зможе навіть професіонал — оскільки, якщо, наприклад, підвищити чутливість, акустичний вимикач почне реагувати на «неправдиві» команди набагато частіше.
Чи можна зробити вимикач своїми руками?
Своїми руками зробити звуковий комутаційний апарат зможе лише той, хто вже має хоч якийсь досвід у роботі з радіоапаратурою. Новачку в цій справі найкраще буде використовувати найпростіші схеми, знайти які теж не так просто.
Якщо спиратися на технічні дані, то стандартний бавовняний та акустичний вимикач працює за таких параметрів:
- Напруга мережі має бути 220 (В) - тобто підійде звичайна лампа розжарювання;
- Потужність навантаження має перевищувати 300 (Вт);
- Температура в приміщенні не нижче -20 градусів і не вище +45;
- Звук регулюється від 30 до 150 децибелів;
- Захист корпусу ІР-30.
Це опис характеристик для популярної моделі "Екосвітло-Х-300-Л", на них можна зробити головний упор, оскільки саме цей варіант ідеально підходить для звичайної квартири.
Щоб зробити акустичний вимикач своїми руками, потрібно також переглянути відповідні схеми. Нутрощі апарата повинні відтворюватися окремою мікросхемою. Якщо ж обходитися без особливих витрат за часом, то найкраще купувати цілі деталі, з яких за допомогою схеми можна буде створити конструкцію, що працює.
Звуковий, або голосовий вимикач для звичайного будинку не матиме особливостей, крім вбудованого мікрофона та дещо іншої реалізації. Для тих, хто вже робив своїми руками комунікативну чи радіокеровану апаратуру, здійснення схеми і зовсім не займе багато часу.
Куди встановлюється вимикач?
Бавовняний або акустичний вимикач, створений за мікросхемою, найкраще встановлювати на стінах - там, . У варіанта, зробленого своїми руками, швидше за все, буде дуже низька чутливість, якщо звичайно не братися реалізовувати складні схеми.
Голосовий вимикач, куплений у спеціальному магазині, можна встановити будь-де — навіть на стелі. Тільки перед цим необхідно ознайомитися з його технічними характеристиками, і, знову ж таки, звернути особливу увагу на чутливість. У цьому випадку, найчастіше діє правило про те, що чим дорожча і технологічніша модель, тим більша її функціональність.
Важливо враховувати, що голосовий або бавовняний вимикач, куплений на китайському сайті за дві копійки, навряд чи працюватиме.
Тож для того, щоб заощадити на цій покупці, її краще зробити самому з потрібних деталей.