Селектор входов для усилителя: установка и модернизация релейного коммутатора

alexxlabУсилител
Как устроен селектор входов в усилителе. Какие проблемы возникают со штатными селекторами. Как установить современный релейный селектор входов. Как модернизировать управление селектором при помощи микроконтроллера.

Содержание

Проблемы штатных селекторов входов в усилителях

Многие усилители оснащены электронными селекторами входов на микросхемах-коммутаторах. Такие селекторы часто имеют следующие недостатки:

  • Сильное взаимопроникновение сигналов между каналами
  • Подмешивание сигнала с неактивных входов
  • Наводки и помехи на некоторых входах
  • Ухудшение стереоэффекта

Эти проблемы связаны с особенностями работы полупроводниковых коммутаторов и их схемотехникой. Для их устранения часто применяется замена электронного селектора на релейный.

Преимущества релейного селектора входов

Релейный селектор имеет ряд преимуществ по сравнению с электронным:

  • Полная гальваническая развязка между входами
  • Отсутствие взаимопроникновения сигналов
  • Низкий уровень шумов и помех
  • Высокая надежность коммутации
  • Возможность коммутации сигналов любого уровня

Благодаря этим преимуществам релейный селектор позволяет получить более качественное звучание усилителя.


Выбор релейного модуля для селектора входов

Для создания релейного селектора удобно использовать готовые модули, например:

  • 4-х канальный релейный модуль с RCA-разъемами
  • 8-ми канальный релейный коммутатор на печатной плате
  • Модуль селектора входов с реле на 6 каналов

При выборе модуля следует обратить внимание на следующие параметры:

  • Количество коммутируемых каналов
  • Тип разъемов (RCA, XLR)
  • Напряжение управления реле
  • Сопротивление контактов реле
  • Возможность монтажа в корпус усилителя

Установка релейного селектора в усилитель

Процесс установки релейного селектора включает следующие этапы:

  1. Демонтаж штатного электронного селектора
  2. Подготовка места для установки релейного модуля
  3. Монтаж релейного модуля в корпус усилителя
  4. Подключение входных и выходных разъемов
  5. Подключение цепей управления реле
  6. Настройка и проверка работы селектора

При установке важно обеспечить надежное экранирование сигнальных цепей и разделение сигнальных и управляющих проводов.

Схемотехника управления релейным селектором

Для управления релейным селектором можно использовать различные схемы:


  • На логических микросхемах (триггеры, счетчики)
  • На специализированных драйверах реле
  • На микроконтроллере

Схема на микроконтроллере позволяет реализовать более сложную логику работы, например:

  • Запоминание последнего активного входа
  • Плавное включение/выключение реле
  • Управление с пульта ДУ
  • Индикация активного входа

Программирование микроконтроллера для управления селектором

Для управления релейным селектором можно использовать недорогие микроконтроллеры, например ATtiny26 или ATmega328. Алгоритм работы микроконтроллера включает:

  1. Инициализацию портов ввода-вывода
  2. Опрос кнопок управления
  3. Переключение реле при нажатии кнопок
  4. Управление индикацией
  5. Сохранение настроек в энергонезависимую память

Программа для микроконтроллера может быть написана на C или ассемблере. Важно предусмотреть защиту от дребезга контактов кнопок и задержки при переключении реле.

Модернизация управления селектором входов

Для более удобного управления селектором можно выполнить следующие доработки:

  • Замена кнопок на энкодер для выбора входа
  • Добавление ИК-приемника для управления с пульта
  • Установка OLED-дисплея для индикации
  • Реализация управления по USB или Bluetooth

Это позволит сделать управление селектором более современным и удобным. При модернизации важно сохранить надежность работы устройства.


Типичные неисправности селекторов входов

Наиболее распространенные проблемы с селекторами входов в усилителях:

  • Самопроизвольное переключение входов
  • Отсутствие переключения при нажатии кнопок
  • Пропадание сигнала в одном из каналов
  • Появление шумов и помех при переключении

Причинами этих неисправностей могут быть:

  • Окисление контактов переключателя
  • Высыхание смазки в механизме
  • Неисправность микросхемы коммутатора
  • Обрыв проводов или дорожек платы

В большинстве случаев проблему можно устранить очисткой и смазкой переключателя или заменой неисправных компонентов.

Как очистить селектор входов усилителя

Для очистки селектора входов рекомендуется следующая процедура:

  1. Разобрать переключатель, получив доступ к контактам
  2. Очистить контакты от загрязнений и окислов с помощью спирта
  3. Удалить остатки старой смазки
  4. Нанести новую токопроводящую смазку тонким слоем
  5. Собрать переключатель, проверив плавность хода

Важно использовать специальные очистители для электронных контактов, не повреждающие пластиковые детали. Обычные растворители могут нарушить работу переключателя.



установка релейного селектора входов » Журнал практической электроники Датагор


Приветствую, друзья! Некоторое время назад занимался я ремонтом замечательного усилителя Лорта 75У-202С. До этого лежал он у меня лет десять в шкафу и, наконец, дождался своего часа. Кстати, на мой вкус, по звуку он очень даже ничего. Например, по сравнению с легендарной Радиотехникой У-101, его звучание мне нравится больше. Но сейчас не об этом. Среди прочих доработок в усилителе был заменен узел коммутации входов, и вот об этом опыте решил я написать небольшую статью по просьбам трудящихся.

↑ Проблемы родного селектора входов

Селектор входов на этом усилите электронный и выполнен на двух четырехканальных МОП-ключах КР590КН2.


Именно такая схемотехника обуславливает ряд проблем, которые присущи, наверное, если не всем, то многим электронным коммутаторам. Конкретно у меня было следующее: — очень сильное взаимопроникновение каналов, при котором о качественном стерео говорить не приходилось. Переключение режимов «Моно»/«Стерео» на слух практически не ощущалось; — если к усилителю подключить несколько источников сигнала и подать на них сигнал, то при выборе какого-то входа к нему подмешивался сигнал с другого входа; — сильные наводки в виде фона и свиста на некоторых входах. Кроме того, на плате совместно с селектором размещен фонокорректор, который тоже имеет ряд недостатков и добавляет свою часть наводок в сигнал. В общем, этот узел является узким местом всего усилителя и нуждается в серьезной доработке.

Схема селектора каналов

Схема состоит из устройства управления, выполненного на микросхеме D1 и электронного переключателя на микросхеме D2.

Рис. 1. Принципиальная схема электронного коммутатора входов для стерео усилителя мощности.

Схема на микросхеме D1 представляет собой широко известную схему трехфазного RS-триггера, реализованную на микросхеме К561ЛА7. Изменение состояния триггера осуществляется кнопками S1-S3, подающими на его три входа логические нули (активный уровень — логический ноль). Соответственно, есть и три выхода (активный уровень тоже — ноль).

Трехфазный триггер может принимать три состояния, в каждом из которых логический ноль есть только на одном из его выходов. Соответственно, на выходе элемента D1.1, D1.2 или D1.3. Состояние триггера индицируется светодиодами HL1-HL3, подключенными к его выходам через транзисторные ключи VТ1-VT3.

Ключи выполнены на транзисторах р-п-р структуры, поэтому они открываются логическими нулями, поступающими на их базы с выходов логических элементов через резисторы R4-R6.

Электронный переключатель сделан на микросхеме D2 типа К561КП1. Микросхема содержит два переключателя на два направления и четыре положения, управляемые цифровым кодом, поступающим на управляющие входы. Код управления цифровой и двухразрядный. То есть, всего четыре положения «00», «01», «10» и «11».

Соответственно, открываются каналы «0», «1», «2» и «3». Для управления переключателем берутся логические уровни только с двух выходов трехфазного триггера на D1. В результате, в различных состояниях триггера на D1 получаются коды «01», «10» и «11».

Этого достаточно для управления микросхемой К561КП1 для переключения на три положения («1», «2» и «3»).

Входные сигналы от разных трех источников сигналов поступают на парные разъемы Х1, Х2 и ХЗ. Каждый из них представляет собой пару коаксиальных гнезд «тюльпанов», сейчас широко используемых в различной аудио и видео технике.

Выходным является такой же разъем Х4, но на практике, если переключатель входов будет размещен внутри стереоусилителя, этой пары Х4 может и не быть, просто с выводов 13 и 3 сигнал по экранированным кабелям поступает на вход предварительного УНЧ.

↑ Китайский селектор — на благо человечества

Для устранения данных проблем в 90% случаев выбирается самое простое решение: весь узел выбрасывается, а сигнал подается напрямую на вход предусилителя. Я поначалу так и собирался сделать, потому что данный усилитель планировалось использовать с компьютером и более одного входа мне не требовалось.


Но к счастью, на тот момент у меня лежал без дела купленный у наших китайских друзей Релейный модуль коммутации входов, 4 канала, RCA.
Посему концепция поменялась, и решено было сохранить в усилителе первоначальную функциональность. Но просто так воткнуть новый модуль в готовую заводскую конструкцию не получится. И, если чисто механически разместить и закрепить плату на место штатного селектора труда не составляло, то над электрическим совмещением надо было подумать.

В китайском селекторе переключение осуществляется путем простой подачи напряжения на катушку соответствующего реле, а коммутация реализована на простом галетном переключателе. В усилителе же переключение осуществляется при помощи четырех кнопок на передней панели.

Задача состояла в том, чтобы сохранить штатную систему выбора входа и каким-то образом совместить ее с китайским модулем, чтобы избежать сверления на лицевой панели отверстий и установки дополнительных органов управления в виде галетника.

Электронный коммутатор входов (переключатель) для усилителя мощности (К561ЛА7, К561КП1)

Стереоусилитель редко используется только с однимисточником сигнала, для оперативного переключения различных источников сигнала желательно чтобы у стереоусилителя было несколько переключаемых входов.

В простейшем случае входы можно переключать механическим переключателем. Но надежность механического переключателя весьма относительна, его контакты корродируют и в какой то момент возникают шумы, часто связанные с механическим воздействием.

В самом плохом случае даже может возникнуть акустическая обратная связь, при которой вибрации от работы акустических систем передаются изношенному механическому переключателю, контакты которого дребезжат.

В этом смысле, электронный переключатель значительно надежнее. На рисунке показана схема простого электронного переключателя трех входов стереоусилителя, с квазисенсорным управлением и светодиодной индикацией включенного входа.

↑ Модернизация штатного переключателя входов

Для простоты было решено максимально использовать штатную схемотехнику. Рассмотрим схему штатного коммутатора.


Коммутатор собран на микросхеме К155ТМ5, которая представляет собой четыре D-триггера в одном корпусе DIP14. При замыкании любой из кнопок SB1-SB4 на соответствующий вход подается сигнал, что приводит к переключению триггера и появлению на выходе напряжения высокого уровня. Далее по штатной схеме управляющее напряжение с одного из выходов поступает на один из логических входов КР590КН2, которая в свою очередь коммутирует выбранный вход усилителя.
Доработка заключается в том, чтобы коммутировать при помощи микросхемы КР590КН2 не сигнал, а напряжение 12В для питания реле селектора. Однако КР590КН2 для этой цели использовать не удастся, т. к. она позволяет коммутировать напряжения от –10В до +10В. Для нашей цели меняем чип на КР590КН5, что позволяет коммутировать напряжения от –15В до +15В.

Доработанная схема выглядит следующим образом:

Коммутатор для четырех каналов

Переключатель на четыре входа предназначен для стереофонического устройства. Коэффициент гармоник при входном напряжении до 1 В не превышает 0, 15%. Сопротивление нагрузки должно быть не менее 47 кОм.

Как видно из схемы, переключатель выполнен на транзисторной сборке А1, четырех тринисторах (V1, VЗ, V5, V7) и двух пятиканальных коммутаторах К190КТ1.

Сенсорные контакты Е2—Е5 соединены с базами транзисторов сборки А1. В исходном состоянии все транзисторы этой сборки, тринисторы и электронные ключи коммутаторов А2, АЗ закрыты, и светодиоды V2, V4, V6, V8 не светятся.

При касании сенсорных контактов Е1 и Е2 транзистор сборки А1, база которого (вывод 11) соединена с контактом Е2 открывается, и,импульс его коллекторного тока заставляет открыться тринистор V5.

В результате зажигается светодиод V6, на затворы соответствующих транзисторов микросхем А2, АЗ (выводы 7) подается напряжение отрицательной полярности, и они открываются, соединяя линейный выход приемника со входом усилителя ЗЧ.

При касании другой пары контактов коммутатор работает аналогично, при этом ранее открытый тринистор закрывается под действием напряжений на обкладках соединенных с его анодом конденсаторов С1—С4. Для уменьшения проникания на выход сигналов отключенных источников программ на подложки транзисторов микросхем А2, АЗ (выводы 5) подано положительное напряжение.

В устройстве предусмотрена возможность перевода усилителя ЗЧ в монофонический режим работы. Для переключения режимов» используется двухвходовой переключатель. Конденсаторы С1 и С2, а также резистор R8 из него в этом случае исключают, вывод 6 микросхемы А1 соединяют с общим проводом, а вывод 7-е выводами 11 микросхем А2, АЗ коммутатора входов. Режим моно включают после таких изменений прикосновением к сенсорным контактам Е1 и Е2.

Рис. 2. Схема четырехканального коммутатора сигналов ЗЧ.

При питании всего устройства напряжением 12 В сопротивления резисторов R6, R7 необходимо уменьшить до 1 кОм, при питании напряжением 24 В — необходимо увеличить до 2 кОм сопротивления резисторов R2— R5. Устройство сенсорных контактов показано в левой верхней части второй схемы. Их изготовляют из фольгированного стеклотекстолита.

При отсутствии микросхем в коммутаторе можно использовать полевые транзисторы КП304А, а транзисторную сборку К198НТЗБ заменить транзисторами КТ315Б.

Вместо тринисторов КУ101А допустимо использовать другие тринисторы этой серии, вместо светодиодов АЛ102Б — любые другие.

Налаживание коммутатора сводится к подбору резисторов R6* — R8*, R12* —R14*, чтобы привести к одному уровню напряжения, поступающие на входы от разных источников программ.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. — Радиолюбительские схемы.

↑ Реализация в железе

Для компактного размещения дополнительных элементов была разработана небольшая печатная плата.

Она размещается «вторым этажом» на штатную печатную плату коммутатора на стойках подходящей высоты


При этом пятачки 3, 4, 5, 6 штатного коммутатора электрически соединяются с пятачками 3*, 4*, 5*, 6* дополнительной платы при помощи обрезков выводов элементов или межплатных соединителей.

Осталось подключить цепи питания ко всем потребителям. Что откуда брать и куда подключать приведено в таблице:


Гнездо XS1 дополнительной платы коммутатора соединяем шлейфом с соответствующим разъемом китайского селектора. Сигнальный выход селектора соединяем экранированным (микрофонным) кабелем с входами предусилителя.

На задней панели усилителя вырезаем отверстие необходимого размера для размещения разъемов нового селектора и крепим его к шасси.

Детали и подключение

Микросхема К561КП1 может коммутировать как цифровые, так и аналоговые сигналы. Но, при коммутации аналогового сигнала нужно чтобы он находился между полюсами питания, желательно посредине (при этом будут минимальные искажения аудиосигнала).

Поэтому, второй вывод минуса питания ключей (вывод 7), который обычно соединяется с общим минусом питания, здесь соединяется с отрицательным источником питания (-5V). Таким образом, питание переключателя двухполярное.

С этим нет никаких проблем, так как предварительные УНЧ обычно делают по схемам на ОУ, также, питающимся от двуполярного источника. Если напряжение источника более ±7V, нужно на схему подавать питание через понижающие стабилизаторы, например, на интегральном стабилизаторе 7805 сделать источник +5V, а отрицательный на простои параметрическом стабилизаторе из стабилитрона на 4,7-5,6V и резистора. Светодиоды HL1-HL3 — любые индикаторные, например, АЛ307 или их аналоги.

Попцов Г. РК2016-05.

Red-Resistor.ru — Селектор каналов

Селектор каналов для аудио аппаратуры.

В процессе оснащения себя самодельной аудио аппаратурой, понял, что без селектора входов мне к сожалению, пока, не обойтись. Посему недолго думая заказал на Али релющки и приступил к делу. Но так как усилителя мощности у меня пока нет, да и ставить в него селектор входов у меня желания тоже не наблюдается, то я сделал селектор отдельным устройством с микроконтроллерным управлением.

Обычно селекторы входов ставят непосредственно в усилитель мощности. Но как было сказано выше, устанавливать это устройство в усилитель у меня желания нет. Более того для возможности подключения нескольких усилителей мне нужны не только входы, но и, как минимум, два выхода.

Это типичная схема обвязки реле. Ничего инновационного в ней нет. Светодиоды параллельно реле можно не ставить. Я их влепил для визуализации процесса включения реле при программировании. Но их можно использовать для индикации подключенных входов/выходов если поместить на заднюю панель усилителя. В общем пустячок, а приятно. Схема сделана таким образом, что ее можно использовать с любым управляющим устройством будь это галетный переключатель, схема управления на счетчиках (к561ие8) или на другом микроконтроллере без разницы.

Но так как мне надо коммутировать не только входы, но и выходы я решил сделать управление на микроконтроллере, к тому же у меня уже давно была ATtiny26 валяющаяся без дела.

Ножек контроллера вполне достаточно чтобы разделить процесс включения реле с процессом переключения каналов. То есть при смене каналов все реле отключаются, при этом индикация меняет цвет с зеленого на красный, затем, когда необходимые установки сделаны, через небольшой промежуток времени реле включаются но уже с новыми настройками. Об этом также сигнализирует смена цвета индикаторов. Входные каналы переключаются короткими нажатиями на кнопку управления, а выходы переключаются путем удержания кнопки в нажатом состоянии. Также при смене каналов новые значения записываются в память и при следующем включении устройства автоматически устанавливаются выбранные ранее каналы. Прошивку можно посмотреть в приложенных файлах. Я полностью заархивировал проект, сделанный мной в CVAvr так, что если кому захочется поиграть с настройками или изменить программу, то это можно легко сделать.

О корпусе можно сказать только то, что я использовал понравившейся мне алюминиевый ВО11 222х146х55. Такой же я использовал для ЦАПа и сетевого фильтра. Стоит, он не дешево, но зато работать с ним одно удовольствие. И да… Я прикупил черной краски. :-)

Все элементы размещены на трех платах (управление, блок питания, блок реле) смонтированных на стоечках, установленных на нижней крышке и передней панеле. Аудио разъемы изолированы от корпуса, а сам корпус заземлен через общий провод на разъеме питания. И вообще я сделал так, чтобы земля устройства не контактировала с аудио землей. Блок питания у меня уже был от другого ранее недоделанного проекта.

При разметке я немного ошибся и мне пришлось растачивать отверстия в платах под уже имеющиеся места креплений. Но в целом все влезло, закрылось и радует меня своим функционалом.

А на сегодня всё. Удачи.

P.S. Все приложения в конце страницы.

27.03.2017

Обновление прошивки для селектора каналов.

Селектор отработал уже более пяти лет без нареканий, но все это время меня мучил мой перфекционизм и желание вместо кнопки переключать каналы энкодером. А руки никак не доходили до этой модернизации. Недавно я нашел в себе силы, время и сделал задуманное. Ну и параллельно переделал программу кнопочного управления сделав ее более стабильной.

В прилагаемом файле новая прошивка для управления селектором. Но, как всегда, есть нюансы. Во-первых, необходимо перешить не только прошивку, но и фьюзы, как указано в заголовке файла Selektor.c. Во-вторых, при включении контроля напряжения питания при переключении реле может возникать просадка и перезапуск МК. Это лечится заменой С2 со 100 мкф на 2000 мкф. Как вариант можно запрограммировать контроль напряжения питания на 2.7 вольта оставив фьюз BODLEVEL не запрограммированным (1).

А на сегодня всё. Удачи.

02.11.2022

Если вдруг найдете в статье неточности или заблуждения. Напишите мне об этом. Я подправлю.

Приложения:


ПОМОГИТЕ!! Denon PMA-655R (селектор источника)

Карл фон Берг
Участник

#1