Дистанционное управление для УМЗЧ

с защитой и автоотключением

 

            Это дистанционное управление для УМЗЧ разрабатывалось по просьбе Сергея Сакевича [1,2,3] для нового студийного УМЗЧ. По словам самого Сергея: “Это будет новый полупрофессиональный-полубытовой, на базе схемы 1200-го”, точнее на базе УМЗЧ SK1200 Studio4. Возможно, что по прошествии времени, при разработке УМЗЧ, в эту конструкцию будут внесены изменения, связанные с применением лампы в каскаде усиления напряжения для раскачки оконечных транзисторов. Но это ДУ является законченной конструкцией для практически любого транзисторного УМЗЧ. Пульты дистанционного управления были выбраны Сергеем Сакевичем специально самые маленькие, в виде брелка, чтобы на них было мало кнопок, и те только для конкретных целей. Пульты были взяты двух видов, для телевизоров LG и Sanyo. Они различаются не только цветом, но и командами.

 

 

Характеристики ДУ:

1. Поддержка 2-х пультов ДУ.

2. Вкл. и Выкл.

3. Переключение 3-х входов с памятью последнего включенного входа.

4. Регулирование громкости посредством моторизированного переменного резистора.

5. MUTE, вкл./выкл. АС.

6. Независимая кнопка SLEEP.

7. При включении производится задержка включения АС на 2 сек.

8. Отключение по сигналу “АВАРИЯ”.

9. Автоотключение через 10 мин. при отсутствии сигнала.

10. Питание МК 3,3В-5В.

 

После приобретения пультов ДУ, с них были сняты “осциллограммы” всех кнопок. Оба пульта используют один протокол – NEC [4]. Это один из очень удачных и удобных протоколов, имеет очень высокую защиту от ошибок. Но, это и один из трудных протоколов для декодирования. Он использует не только 8-ми битные адреса и команды для обращения к устройствам, а так же их инверсный вид. Получается, что используется пакет длиной 8 х 4 = 32 бита, не считая стартового импульса. Признак повтора, при длительном удержании кнопки ПДУ, не похож на пакет адресов и команд. Осциллограммы снимались программой EXPStudio Audio Editor. Для этого использовался приемник ИФК подключенный на вход звуковой платы компьютера, на выходе ИФК приемника установлен делитель из резисторов 10кОм и 200Ом, а так же разделительный конденсатор 2,2мкф. Питание ИФК приемника бралось с USB порта: 5В.

 

На Рис.1 показана схема ДУ. Эту схему можно считать как рекомендованную, она зависит от требований и возможностей ее применения в данном УМЗЧ. Практически все согласование микроконтроллера с УМЗЧ можно использовать иное.

 

Рис. 1

 

За основу взят недорогой и довольно хороший МК ATtiny2313 DD1. Фотоприемник IF1 принимает сигнал с ПДУ, усиливает, фильтрует от помех, убирает несущую частоту и преобразует до уровня КМОП/ТТЛ, пригодного восприятию МК. Чтобы “разбудить” МК из “сна” при появлении сигнала с ПДУ, для декодирования используется вход внешнего прерывания INT1 (7 PD3). Светодиод HL1 – индикация принятого сигнала.

            Разъем X1 служит для программирования МК непосредственно на плате, резисторы R4-R6 защитные, чтобы не повредить программатор при программировании нажатием кнопок SB1-SB3. Эти кнопки выбора входа УМЗЧ, коммутируют выхода МК 8, 9 и 11 (PD4-PD6). Коммутация входов УМЗЧ может быть любая, от электронных ключей до релейной. Если на выходах МК PD4-PD6 логический уровень “0”, то этот вход УМЗЧ отключен, если уровень “1”, то включен. На ПДУ этим кнопкам соответствуют 2 кнопки “CH Up” и “CH Down”. Соответственно переключения с ПДУ и кнопок на панели происходит по разному. Если кнопкам SB1-SB3 принадлежит соответствующий выход МК, то кнопками с ПДУ происходит перебор выходов МК вверх и вниз. Выводы, управляющие входами УМЗЧ, имеют память, и при включении УМЗЧ включается именно тот вход, который был включен до выключения. Эта память сохраняется даже при полном выключении УМЗЧ из сети и снятии питания с МК.

            Кнопка SB4 включает и выключает УМЗЧ. На ПДУ ей соответствует кнопка TV (зеленого цвета). При включении, после срабатывания реле K1, и подачи питания на УМЗЧ, через 2сек включается реле K2. Это сделано для того, чтобы в УМЗЧ закончились все переходные процессы и зарядились конденсаторы питания, что часто сопровождается всплеском напряжения на выходе УМЗЧ. Также перед включением реле K2 проверяется отсутствие сигнала “АВАРИЯ” на выводе 6 PD2. И, если что-то с УМЗЧ неладно, то АС не включатся, а по прошествии тайм-аута, выключится и питание.

При выключении УМЗЧ сначала отключаются АС, и, через 0,5сек, снимается питание.

            Все кнопки SB1-SB4 подключены на прерывания PCINT МК, при нажатии на любую из кнопок МК “просыпается”.

            Выходы 2 PD0 и 3 PD1 управляют включением исполнительных механизмов, в данном примере это реле K1 и K2. Можно использовать электронное оптронно-симисторное управление, к примеру [5]. Светодиод HL2 используется для индикации включения соответствующего вывода, если индикация не нужна, тогда вместо нее надо поставить резистор, см. R12. Этот резистор нужен если МК будет не в “рабочем режиме”, пример: программирование, инициализация. Когда выводы могут быть в высокоимпедансном состоянии, и транзисторы могут быть открыты любым зарядом на затворе. Резисторы R9, R11, защитные, на случай если затвор “пробьет” на общий провод и выход МК может быть перегружен.

            Выходы 4 PA1 и 5 PA0 управляют моторизованным переменным резистором для регулирования громкости. В регуляторе громкости должен быть применен коллекторный двигатель. При нажатии на кнопки “VOL Up” и “VOL Down” на ПДУ, включаются соответствующие выходы МК, при этом открываются или закрываются соответствующие транзисторные ключи диагонали моста VT4-VT9, заставляя вращаться мотор М в одну или в другую сторону, поворачивая при этом вал переменного резистора. Мотор будет вращаться до тех пор, пока будут удерживаться кнопки на ПДУ. Для управления громкости с панели, кнопки, из-за ненадобности отсутствуют, так как вал переменного резистора выведен на панель. Диоды VD5 являются защитными.

            Кроме этого при нажатии на кнопку ПДУ – MUTE происходит отключение АС и входов УМЗЧ. При повторном нажатии на эту же кнопку будет произведено включение.

            Выход 12 PB0 управляется кнопкой на ПДУ – SLEEP. Так задействована оставшаяся кнопка на ПДУ, ее можно применить для разных целей, к примеру, для переключения АС при “слепом” тестировании АС, т.е. их сравнение в звучании. Можно применить и для других целей, только нужно иметь ввиду, что памяти на этот выход МК не предусмотрено. И, при отключении УМЗЧ, состояние этого вывода не сохраняется.

            Переключатель S1 – выбор ПДУ, при замкнутых контактах выбран пульт Sanyo, а при разомкнутых – LG.

            При замыкании контактов переключателя S2 включается режим автоотключения УМЗЧ. Если автоотключение включено, то при отсутствии сигнала и по прошедствии примерно 10 мин УМЗЧ отключится. Это время продлевается и при нажатии кнопок SB1-SB3, или кнопок на ПДУ. Для подсчета времени отключения применен сторожевой таймер в МК, с периодом в 1 сек. Но этот таймер не очень стабильный, и его частота зависит от напряжения питания, температуры и прочих факторов, но при изменении питания МК с 3,3В до 5В время отключения изменялось не более 15-20сек, что в данном случае большой роли не играет.

            Изменение состояния S1 и S2 можно производить без снятия напряжения с МК. Новое значение принимается сразу после переключения.

            К выводу 13 PB1 подключен “детектор” выходного сигнала для автоотключения, его чувствительность около 1,5В. Если нужна более высокая чувствительность, тогда “детектор” лучше сделать на ОУ, к примеру, можно использовать простой и дешевый µa741 (К140УД7). Чувствительность входа достигнута за счет использования внутреннего аналогового компаратора, к другому выводу компаратора подключен внутренний ИОН на 1,22В.

            Вывод 6 PD2 вход сигнала “АВАРИЯ”, этому сигналу соответствует “0” на входе. При появлении сигнала “АВАРИЯ” АС сразу отключаются, и если сигнал не снялся в течении 1сек, то следует отключение питания. При пропадании сигнала “АВАРИЯ” до отключения питания, АС включаются через 0,5сек. В данной примере он используется как анализатор постоянного напряжения на выходе УМЗЧ, и защиты АС при появлении постоянной составляющей. Чувствительность данной схемы примерно 2В. R7,C4,C5 – ФВЧ с частотой среза примерно 0,3Гц. При появлении положительного постоянного напряжения открываются диоды нижний левый и верхний правый диагонали моста. При этом напряжение на эмиттере равно напряжению на нижнем левом диоде, примерно 0,7В, при достижении напряжения ЭБ VT1 0,7В (1,4В относительно общего провода)  транзистор откроется, и напряжение на коллекторе примерно будет равно напряжению на эмиттере, что вызовет прерывание INT0 МК. При отрицательном напряжении откроются другие диагональные диоды моста, верхний левый и нижний правый. При этом напряжение на базе будет равно падению напряжения на нижнем правом диоде, т.е. –(минус) 0,7В, при достижении на эмиттере -1,4В относительно общего провода, транзистор VT1 откроется, напряжение на коллекторе будет стремится к напряжению на эмиттере, но защитный диод на входе МК не даст опустится ниже -0,7 В. Получается, что транзистор VT1 при положительном потенциале на выходе УМЗЧ работает как с общим эмиттером, а при отрицательном потенциале как с общей базой. Соответственно токи нагрузки УМЗЧ будут разные, но большого значения эта разница не оказывает, т.к. это мизерные токи по сравнению с самой нагрузкой УМЗЧ.

            Работа схем “детектора” и анализатора постоянного напряжения эмулировалась в программе Micro-Cap8, поэтому в реальной схеме могут быть изменения в номиналах деталей.

            Если сигнал “АВАРИЯ” не требуется, тогда вход 6 PD2 можно оставить свободным, или подключит к шине питания МК.

            Питание МК желательно использовать стабилизированное, к примеру, применить стабилизатор 7805 (78L05). Возможно использование стабилизаторов от 3,3В до 5В. Работа МК проверялась при этих напряжениях и программно предусмотрен разброс частоты внутреннего тактового генератора.

 

            Так как плата не разрабатывалась все детали для сборки могут быть любые, как планарные так и выводные, транзисторы ключей надо подбирать для используемых реле и мотора, у полевых транзисторов V_GS(th) д.б. не более 2,5В. Приемник IF1 может быть использован любой, но желательно на частоту 38кГц, такая несущая протокола NEC, но если приемник будет на частоту 36кГц большой разницы в чувствительности не будет замечено.

 

            Для питания ДУ в УМЗЧ нужен свой отдельный источник питания с отдельным трансформатором. ИП должен иметь как минимум 2 напряжения, для питания контроллера и для питания реле. Для питания двигателя может использоваться ИП УМЗЧ. Если включение будет оптронно-симисторное, тогда можно применить ИП только для питания МК. Если будет применяться “детектор выходного сигнала” и (или) защита АС от постоянного напряжения, для этого надо соединить общий провод ДУ с силовым общим проводом УМЗЧ.

 

            Программа написана так, чтобы любой неискушенный в МК мог записать ее. И если используются новые МК, то конфигурационные биты трогать не нужно, и прошивается только FLASH, хотя проверить их все равно надо, т.к. есть расхождение в установке этих бит заводом в самих МК и фирменной документацией на эти МК. Это касается только битов CKSEL для установки внутренней тактовой частоты, в данной схеме используется частота встроенного генератора на 8МГц, хотя тактовая частота ядра и периферии используется 1 МГц.

 

FUSEL   = 0x64

FUSEH   = 0xDF

FUSEExt = 0x01

LOW  = 0x64  01100100

                          | | | | ++++-- CKSEL 3..0

                          | | ++------ SUT 1..0

                          | +-------- CKOUT

                          +--------- CKDIV8

HIGH = 0xDF 11011111

                          | | | | | +++-- BODLEVEL 2..0

                          | | | | +----- EESAVE

                          | | | +------ WDTON

                          | | +------- SPIEN

                          | +-------- DWEN

                          +--------- RSTDISBL

EXTENDED = 0x01 xxxxxxx1

                                                +-- SELFPRGEN

Если в программаторе применяются галочки, то напортив “0” надо ставить галочку, а напротив “1” – убрать.

 

В заключение:

Хотя ресурсы ATtiny2313 по памяти далеко не закончены но все возможности ее исчерпаны, и если в дальнейшем придется усовершенствовать ДУ, тогда можно взять МК помощнее, к примеру ATmega48. К его АЦП можно подключить термодатчик, установленный на радиаторе оконечных транзисторов, и, измеряя их температуру, можно включать и выключать вентилятор охлаждения, а также, с помощью встроенного ШИМа, регулировать его обороты. Ну и другие дополнения…

 

Удачи Всем!

 

 

Лузянин Виктор Алексеевич

г.-к. Анапа

6.10.2010г

Загрузить прошивку ДУ

 

Литература:

1. http://www.sakevich.ru

2. Сакевич Сергей. Простой эстрадный усилитель мощности. Радио 2000г.  №11 стр. 12-14, №12 стр. 37-41.

3. Сакевич Сергей. Эстрадный Hi-Fi усилитель мощности. Радиохобби 2000г. №3 стр. 54-57, №6 стр. 59.

4. IR remote control NEC protocol. http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/nec.htm

5. Лузянин Виктор. HDD – CD-ROM   MP3 проигрыватель. http://payalnik-ru.narod.ru/VicMain/VicPage8/HCDplay.htm