После нескольких публикаций на канале, посвященных релейным аттенюаторам-регуляторам громкости, мне начали поступать однотипные вопросы от читателей, по которым стало понятно, что многие не могут разобраться в приведенных схемах и не понимают, как выбрать тот или иной модуль и какая у него должна быть конфигурация.
Я постараюсь сделать так, чтобы все наиболее актуальные вопросы получили исчерпывающие ответы.
Тема будет ОБНОВЛЯЕМОЙ и новые ответы будут добавляться по мере поступления вопросов от Читателей и Заказчиков.
Вопрос 1. На канале представлены два модуля релейных аттенюаторов, в чем их принципиальное отличие?
Первый модуль, назовем его полнофункциональный, позволяет устанавливать как выводные резисторы, так и резисторы SMD-исполнения в корпусе 0805.
Второй модуль, назовем его малогабаритный, имеет меньшие размеры за счет того, что было решено выиграть в размерах модуля, но при этом отказаться от выводных резисторов. Второй модуль позволяет устанавливать только резисторы SMD-исполнения в корпусе 0805.
Вопрос 2. Зачем так много дополнительных резисторов, если в одном звене аттенюатора должно быть только два резистора?
Да, действительно это так, - в одном звене аттенюатора должно быть только два резистора. Но, есть "но"!
Вот так выглядит классическая схема лестничного аттенюатора (одно звено), схема ниже.
Проблема заключается в том, что номиналы резисторов аттенюатора имеют расчетные значения, которые ничего не знают про ряды номиналов радиодеталей и совершенно не собираются им соответствовать.
Можно было бы обойтись двумя резисторами, но возникает вопрос, а что делать, если не удается найти резистор нужного значения?
Ответ - ничего не делать, продолжать искать... Можно до бесконечности!
Чтобы собрать хороший аттенюатор нужно не только подобрать резисторы в пары, нужно еще подобрать их правильные значения, которые соответствуют представленным на принципиальной схеме.
Сделать это в рамках одного резистора очень сложно!
Придется выбирать один из сотни, а может быть даже и больше.
Другое дело, если мы каждый резистор представляем двумя последовательными резисторами как на схеме ниже.
Когда каждый резистор представлен в виде двух последовательных резисторов работать становится проще!
Осуществлять точный подбор резисторов тоже проще!
К примеру, нам нужно для аттенюатора применить резистор сопротивлением 37.4 кОм. Возможно, удастся найти такой резистор, но если нет, у нас есть выход. Резистор 1.4 кОм + 36 кОм = 37.4 кОм и в этом случае не придется искать редкий резистор на 37.4 кОм, так как резисторы 1.4 кОм и 36 кОм - резисторы из стандартного ряда и всегда доступны в продаже!
Для универсальности, посадочные места выводных резисторов были зашунтированы SMD-резисторами, поэтому на каждый резистор в звене аттенюатора добавился еще один и схема приобрела следующий вид.
Что нам это дало?
- Мы можем применять любые резисторы (выводные или SMD).
- Мы легко и просто подбираем резисторы в пары и к расчетному значению, так как количество возможных вариантов многократно увеличивается.
Если раньше подходил резистор один из сотни, то сейчас можно подобрать один из 10, а иногда даже меньше.
Как общий вывод - при сборке платы аттенюатора не нужно запаивать все детали! Ваша задача установить только те резисторы, которые обеспечат расчетные значения сопротивления звеньев аттенюатора!
На фотографии ниже видно, что у резисторов, которым не потребовался дополнительный составной резистор, второе посадочное место зашунтировано перемычкой.
В данной ситуации не нужно ориентироваться на представленный на фото монтаж. У вас будут свои резисторы, свой подбор и свои шунтирующие перемычки в других местах или, возможно, их не будет совсем.
Вопрос 3. Я хочу использовать такой аттенюатор, но я не понимаю, как им управлять?
Релейный аттенюатор - это полностью ведомое устройство, которое требует внешнего контроллера для управления.
Без контроллера аттенюатора работать не будет!
На модуле установлено два логических элемента:
- сдвиговый регистр 74HC595N;
- буфер общего провода MC74AC14N.
Для того, чтобы релейный аттенюатор заработал, на сдвиговый регистр U1 (74HC595N) нужно отправлять с контроллера правильную посылку данных.
Для управления используется 3 пина контроллера (DS-данные, SHCP-клоки и STCP-защелка) и две линии питания (земля и +5 В). Ничего сложного!
В интернете очень много обучающих уроков, например, можете почитать здесь.
В качестве контроллера управления можно использовать почти все, что угодно:
- Arduino;
- STM32;
- ESP32;
- AVR-контроллеры;
- PIC-контроллеры;
- Raspberry Pi и многое другое.
ВНИМАНИЕ! Без внешнего контроллера модуль аттенюатора работать не будет!!!
Модуль аттенюатора позиционируется как DIY-модуль для самостоятельной сборки. Подразумевается, что вы владеете основами программирования и знаете куда и зачем вы будете его подключать.
Также есть альтернативный путь на случай, если вы не умеете программировать!
На канале представлена информация о том, как самостоятельно собрать контроллер управления аттенюатором и загрузить в него прошивку.
Вопрос 4. Как подключить ПДУ к модулю релейного аттенюатора?
Никак! ПДУ (пульт дистанционного управления) взаимодействует с контроллером управления лестничным аттенюатором, а не напрямую с модулем релейного аттенюатора.
Более того, подключение ПДУ сопряжено с рядом специфических особенностей:
- чтобы работало взаимодействие между контроллером управления и ПДУ, нужно знать, какие команды отправляет ПДУ, а контроллер в свою очередь должен знать, как на них реагировать.
К примеру, я использовал в своем проекте ПДУ, как на видео ниже.
Я знаю, какие команды ПДУ отправляет и во внутреннем ПО контроллера прописано, как следует на них реагировать.
- С большой долей вероятности, если приобрести точно такой же пульт, то команды, которые он будет отправлять при нажатии на кнопки, будут такими же, как и в пульте, используемым мной. Но гарантии нет, поэтому следует понимать, что нужно либо приобретать настроенный комплект модулей, либо уметь писать ПО для контроллера, чтобы применять любой ПДУ, который вам понравится.
Вопрос 5. Я хочу использовать аттенюатор на другое входное сопротивление, например, на 100 кОм. Что мне делать?
Обычно я изготавливаю аттенюаторы с входным сопротивлением 50 кОм - считаю, что это значение является оптимальным с точки зрения согласования каскадов. Не создает особой нагрузки на предыдущий каскад как, например, аттенюаторы на 10 кОм и не так подвержены шумам и наводкам, как в случае применения аттенюаторов на 100 и 250 кОм.
Вы можете воспользоваться моим файлом для расчета резисторов лестничного аттенюатора на произвольные входные сопротивления и ступени аттенюации.
Лестничный аттенюатор (расчет резисторов) - корректировка.xlsx
Внутри Excel-таблицы есть небольшое пояснение, как пользоваться расчетными данными. Думаю, что без труда разберетесь. В желтые ячейки данные вносятся, в зеленых ячейках данные вычисляются. Ничего сложного!
Вопрос 6. Зачем вы устанавливаете логические элементы в панельки?
Панельки не являются обязательным элементом схемы. Мне так удобнее. За всю мою практику использования этих модулей не сгорел ни один логический элемент, тем не менее, я продолжаю применять панельки для возможности простой замены логического элемента без использования паяльника, если это будет необходимо. Вы можете как использовать их, так и отказаться от их применения. Все на ваше усмотрение.
Вопрос 7. Поясните, пожалуйста, назначение и принцип работы резисторов R122 - R124.
Топология печатных плат обоих модулей выполнена по схеме "Двойное Моно".
Это означает, что сигнальная земля левого канала GND_A1 развязана от сигнальной земли правого канала GND_A2.
Оба канала проходят от входа до выхода независимо!
Это сделано для того, чтобы пользователь самостоятельно мог оперировать земляными цепями. Более того, это крайне удобно, когда речь идет о балансной схемотехнике, что допустимо для обоих модулей.
Давайте посчитаем, а сколько у нас вообще земляных цепей в модуле?
- Сигнальная земля левого канала GND_A1;
- Сигнальная земля правого канала GND_A2;
- Цифровая земля блока управления GND;
- Защитное заземление (корпус прибора).
Как вариант, можно установить все резисторы R122-R124 нулевого сопротивления, а точку их соединения (GND_PROTECTIVE) заземлить на корпус прибора, но это далеко не лучший вариант и далеко не самый удобный.
В этом случае потенциал точки GND_PROTECTIVE будет референсным, и ни в коем случае нельзя будет подключать землю, например, к выводам разъемов J1 и J2, так как будут образованы земляные петли, которые соберут кучу шумов и помех. Кстати, обо всем этом очень подробно рассказано в цикле статей про "Заземление и подключение компонентов для аудио".
Прежде, чем пояснить, как лучше сделать, в наглядно покажу, для чего существует каждый из резисторов.
- Резистор R122 - подключает аналоговую сигнальную землю левого канала GND_A1 к точке общего потенциала GND_PROTECTIVE;
- Резистор R123 - подключает аналоговую сигнальную землю правого канала GND_A2 к точке общего потенциала GND_PROTECTIVE;
- Резистор R124 - подключает цифровую землю GND к точке общего потенциала GND_PROTECTIVE.
Чтобы избежать различных шумов и помех все цепи должны иметь явный, а не блуждающий потенциал, для этого и используются эти выравнивающие резисторы R122 - R124.
Обычно аналоговые земли я соединяю в зоне подключения входных цепей, поэтому чаще всего я делаю перемычку между земляными цепями J1 и J2.
В этом случае замыкать землю где-то еще не только не нужно, но и противопоказано, так как будет образована паразитная земляная петля.
В своих проектах я не устанавливаю резистор R123, резистор R122 я устанавливаю равным 0R, чтобы обеспечить связь между объединенными аналоговыми землями GND_A1, GND_A2 и точкой общего потенциала GND_PROTECTIVE.
Потенциал цифровой земли я притягиваю через "развязывающий" резистор R124 номиналом 47-51 Ом, который выступает в роли своеобразной развязки цифровой и аналоговой земли. Таким образом, остается только соединить точку общего потенциала GND_PROTECTIVE и клемму защитного заземления.
Можно сделать это напрямую, но я руководствуюсь принципами "изолятора заземления" и подключаю точку общего потенциала модуля аттенюатора GND_PROTECTIVE к клемме защитного заземления через "изолятор заземления", который размещается на печатной плате, выполняющей роль электростатического экрана для чувствительных аналоговых цепей.
Таким образом исключаются паразитные земляные петли между каналами, а помехи, блуждающие по цепям защитного заземления не проникают в точку выравнивания потенциалов GND_PROTECTIVE на модуле аттенюатора.
Вопрос 8. Подскажите, какой фоторезистор используется для управления яркостью подсветки индикатора?
Я применяю фоторезисторы, купленные здесь.
LDR5 5506.
Их сопротивление меняется приблизительно от 2-5 кОм при полной освещенности до 200-500 кОм при затемнении, поэтому "подтягивающий" резистор применяется на 100 кОм.
Скорее всего также подойдут GL5506(4-7K).
Фоторезистор крайне желательно защитить от боковой засветки, тогда работа адаптивной подсветки будет значительно эффективнее. Я для этой цели печатаю на 3D-принтере пластиковый непросветный цилиндрик и закрываю им фоторезистор. Для тех, у кого нет 3D-принтера, думаю, что не проблема найти какую-нибудь трубочку подходящих размеров для альтернативного решения задачи.
Вопрос 9. Подскажите, какой ИК-приемник Вы применяете?
Если честно, то не знаю! Я использовал первый попавшийся под руку.
Как у любого радиолюбителя, у меня этих ИК-приемников от различной аппаратуры целая коробка. Полагаю, что подойдет любой, у которого питание рассчитано на 5 В и у которого порядок следования выводов соответствует приведенной ниже схеме.
Должны подойди TSOP4838, VS1838 и аналогичные им.
Вопрос 10. Подскажите, я использую визуально такой же ИК-пульт ДУ, как и у Вас, но контроллер на него не реагирует. Что делать и как быть?
Причин по которым может не работать связка "ИК-пульт ---> Контроллер управления" может быть много, например:
- ИК-пульт управления внешне выглядит так же, как и успешно работающий в моем проекте, но команды, которые он передает, отличаются от воспринимаемых контроллером;
- ИК-приемник, установленный в контроллере неисправен и не принимает сигналы пульта ДУ;
- ИК-пульт неисправен и не передает команды управления;
- Сборка контроллера выполнена с нарушениями и сигнал от ИК-приемника не доходит до пина контроллера.
- и т.д. и т.п.
С большой долей вероятности, проблема скрывается под п. 1. и сейчас я расскажу простой и быстрый способ ее устранения.
Выполняем пошагово следующие операции:
1. Скачиваем технологическую прошивку, которая позволяет считывать команды, приходящие с пульта ДУ. Ссылка на прошивку.
2. Загружаем скачанную прошивку в контроллер управления.
3. Открываем Arduino IDE (версия не принципиальна), пустой скетч, выбираем виртуальный СОМ-порт, который соответствует подключенному контроллеру управлению и открываем "Монитор порта".
5. В "Мониторе порта" устанавливаем скорость передачи данных "115200".
6. Поочередно нажимаем кнопки ИК-пульта и смотрим какой командой отвечает контроллер в "Мониторе порта".
7. Ваша задача составить таблицу соответствия кнопок пульта ДУ и команд, которые вы считываете в "Мониторе порта".
Эту таблицу необходимо прислать мне для коррекции прошивки под ваш ИК-пульт.
У вас должно получиться приблизительно так:
- Кнопка "POWER" - 0xF;
- Кнопка "Up" - 0x8F;
- Кнопка "Down" - 0x4F;
- Кнопка "Plus" - 0xCF;
- Кнопка "Minus" - 0x2F;
- Кнопка "Mute" - 0xAF;
Подобная проверка позволяет убить сразу всех зайцев, мы проверяем исправность ИК-пульта, исправность ИК-приемника, контроллера и знаем точно какие команды передаются по каким нажатиям на кнопки пульта ДУ.
Что делать, если все сделали как написано, а в "Мониторе порта" не появляется список команд, считанных с пульта ДУ??? И ничего по-прежнему не работает...
1. Нужно проверить работоспособность используемого пульта ДУ.
- Посмотрите на ИК-передатчик пульта ДУ в момент нажатия на его кнопки через камеру мобильного телефона. Если пульт ДУ исправен - вы увидите как моргает ИК-передатчик. Если моргания нет, это означает, что пульт ДУ ничего не передает, но это вовсе не значит, что он неисправен, возможно, он просто пустой (незапрограммированный).
Иногда у обучаемых пультов ДУ может отсутствовать запрограммированная команда, отправляемая по факту нажатия на кнопку. Т.е. пульт ДУ фактически пустой. Нажимаете на кнопку - ничего не происходит, потому что никто не сказал пульту, что надо делать по нажатию на эту кнопку.
Как вывод - два варианта развития событий:
1. Пульт ДУ неисправен ---> Заменить пульт ДУ на новый.
2. Пульт ДУ пустой (незапрограммированный) ---> Запрограммировать пуль ДУ.
2. Нужно проверить работоспособность ИК-приемника и контроллера.
- Чтобы проверить, что ИК-приемник и контроллер работают - просто возьмите любой домашний ИК-пульт (от телевизора, от кондиционера и т.п.) и направьте его на ИК-приемник контроллера. Если вы видите, что данные считываются, значит проблему нужно искать в неработающем пульте ДУ. Если вы видите, что данные по прежнему не передаются от заведомо рабочего пульта ДУ - скорее всего проблема в ИК-приемнике или самом контроллере.
3. Вы всегда можете связаться с разработчиком и спросить совета, что делать и как быть))).
Продолжение следует. Публикация обновляемая!
Ответы на вопросы будут дополняться по мере поступления от Читателей.