[DIY] Przełącznik audio wielofunkcyjny... podsumowanie

[Stef]

 

 

Na potrzeby porównania zestawów audio postanowiłem zbudować odpowiedni przełącznik, dzięki któremu będę mógł za pomocą pilota szybko testować różne konfiguracje. Widziałem na rynku różne przełączniki kolumn, ale takiego kompleksowego rozwiązania jeszcze nie. Zaprojektowałem więc i wykonałem urządzenie, które pozwala na przełączanie 4 rożnych źródeł, 4 wzmacniaczy oraz 4 kompletów kolumn. To mój pierwszy projekt DIY. Od początku postawiłem na jakość i brak pośpiechu, który mógłby na niego źle wpłynąć, chciałem zrobić to po prostu dobrze. Ze względu na życie rodzinne miałem do dyspozycji wyłącznie krótkie wieczory i część weekendów, dlatego też projekt ten trwał kilka miesięcy w większości poświęcony na testowanie rozwiązań, obsługę poszczególnych modułów, czy wybór odpowiednich komponentów.

 

Nie posiadając wcześniejszego doświadczenia zdecydowałem się na platformę Arduino ze względu na prostotę rozwiązania, gotowość do pracy praktycznie od momentu włączenia oraz szeroką paletę dostępnych akcesoriów. Sercem sterującym urządzenia jest Arduino Mega 2560. Po pierwszych problemach z jakością klonów Arduino, w tym projekcie postawiłem na produkt oryginalny i nie żałuję wyboru. Jeśli zapytacie dlaczego akurat ta wersja Arduino, to odpowiem, że na początku w projekcie korzystałem z 48 przekaźników i wówczas dla ułatwienia każdy był podłączony do osobnego pinu, stąd taki rozbudowany model. Finalnie, ze względu na separację masy selektora wejść, używam 64 przekaźników więc pinów i tak brakło, musiałem więc je pogrupować i przygotować odpowiednie płytki rozdzielające, i teraz steruje 4 przekaźnikami z jednego pinu. Myślę, że można spokojnie opędzić taki projekt modelem Uno.

 

 

Wszystkie wejścia i wyjścia w przełączniku sterowane są za pomocą przekaźników. Wykorzystałem gotowe moduły z 8 przekaźnikami, które pod względem ceny i rozmiaru samej płytki były optymalne. Minusem takich płytek jest to, że wszystkie sprzedawane egzemplarze występują w wersji z pojedynczymi stykami, w związku z czym trzeba użyć większą ich ilość, co zajmuje miejsce i wymaga większego zasilania. Do ich płytek wykorzystałem mosiężne tulejki M3 odseparowane teflonowymi podkładkami.

 

 

 

W projekcie wykorzystuję 8 takich modułów - 64 przekaźniki. Dolne odpowiadają za przełączanie kanału lewego, górne od prawego. Pierwsza para modułów od lewej służy za selektor wejść, tutaj dokonujemy wyboru źródła. Druga para podłącza wybrane już źródło do wejścia odpowiedniego wzmacniacza. Trzecia para jest skorelowana z drugą i służy za podłączenie do kolumn wyjścia odpowiedniego wzmacniacza, a para czwarta odpowiada za wybór odpowiednich kolumn.

 

 

W przełączniku wykorzystałem gniazda RCA NYS367 marki Rean/Neutrik oraz miniaturowe gniazda głośnikowe GB2 nieznanego producenta; wersje pełnowymiarowe nie zmieściłyby się w obudowie 2U. Zastosowane gniazda oferują dobrą jakość przy niewygórowanej cenie i oprócz bananów przyjmują też gołe kable.

 

 

Zachowałem pełną separację masy, do obsługi jednego wejścia wykorzystuje 4 przekaźniki. Przekaźniki zostały tak połączone, że wejścia wzmacniacza są zwierane do masy, gdy nie są aktywne. W przypadku, gdy wzmacniacz nie jest tym aktywnym, czyli nie ma podłączonych kolumn, jest w zastępstwie obciążany rezystorami 8ohm o mocy 100W. Tutaj nie mam dużej wiedzy, ale czytałem, że wzmacniacze lampowe nie powinny działać bez obciążenia, dlatego też dodałem te rezystory na wszelki wypadek. Są one przymocowane do bocznych paneli obudowy. Jeśli wziąć pod uwagę, że wzmacniacze, które na wyjściu mają podłączone te rezystory jednocześnie wejście mają zwarte do masy, to prąd spoczynkowy powinien być minimalny i te rezystory mogą być na wyrost. W tym temacie ktoś mądrzejszy ode mnie mógłby się wypowiedzieć.

 

 

Gniazda RCA podłączone są do przekaźników za pomocą przewodów 0,5mm2, terminale głośnikowe mają przewody 1mm2. Końcówki przewodów do przekaźników zarobione są w tulejki izolowane SGE. Wszędzie gdzie się dało stosowałem koszulki termokurczliwe, a w prowadzeniu kabli starałem się zachował porządek, ale jak widać przewodów było sporo.

 

 

 

 

Do obsługi bezprzewodowej wykorzystałem pilot IR z odbiornikiem VS1838B.

 

 

Dzięki zastosowanemu czytnikowi kart SD mogę dostosowywać nazwy podłączanych pod wejścia urządzeń/kolumn. Użyłem standardowego czytnika zgodnego z Arduino przymocowanego tak, że kartę można wkładać od tyłu przełącznika. Stosuję prosty plik tekstowy zapisany na karcie sformatowanej na FAT32, który wczytywany jest przy włączaniu urządzenia. Uznałem, że to o wiele prostszy i szybszy sposób na edycję nazw niż dodawanie dodatkowych przycisków i oprogramowanie metody edycji z poziomu samego przełącznika.

 

 

 

 

We wnętrzu urządzenia znajduje się zasilacz 9V 3A. Nie odcinałem wtyczek, żeby nie utracić gwarancji. Poprzez przycisk wyłączający na przodzie obudowy napięcie jest doprowadzane do płytki Arduino oraz przetwornicy step-down 5V 3A, która odpowiada za zasilanie płytek przekaźników.

 

 

 

Zastosowałem czarną aluminiową obudowę Slim Line 2U zakupioną na modushop.pl. Do całości zamówiłem podświetlany na niebiesko wyłącznik przyciskowy 19mm. Panowie wykonali dla mnie także pełna obróbkę panelu frontowego i tylnego wraz z napisami. To co mnie zaskoczyło, to fakt, że obudowa nie przychodzi w pudełku, tylko w postaci płaskiej koperty, a sama obudowę trzeba sobie poskładać. Minusem jest to, że nie mam teraz dopasowanego kartonu do transportu.

 

Z przodu obudowy centralnie zamontowany jest ekran LCD 4x20. Jest to typowy moduł zgodny z HD47780 i interfejsem podlączanym do magistrali ICSP. Ekran jest mocowany od tyłu za pomocą czterech śrub. Z przodu wpasowana jest płytka malowanego na czarno pleksi, która jednocześnie zakrywa odbiornik podczerwieni. Całość jest dobrze dopasowana, ale obróbka anodyzowanego aluminium ma minus w postaci odsłoniętego czystego aluminium, które widać na krawędziach przy płytce peksi. Można taki front jeszcze raz anodyzować, ale znacznie lepiej zrobić obróbkę srebrnego panelu, który następnie anodyzujemy na czarno.

 

 

Projekt płyty tylnej i przedniej zrobiłem z programie Front Panel Designer. Jest łatwy w użyciu i ma możliwość eksportu do formatu DXG.

 

 

 

Jak na pierwszy projekt jestem zadowolony ze swojej pracy, oczywiście jestem przygotowany na słowa krytyki z Waszej strony. Zawsze coś można zrobić lepiej, mądrzej, ale chyba po to jest taki dział, aby wymieniać się doświadczeniami.

 

Pozdrawiam,

Stef

[szczemirek]

Gratulacje!

[Bumpalump]

Jestem pod wrazeniem gratuluje :) teraz mozna robic slepe testy :)

[zjj_wwa]

Super koncepcja.

Super wykonanie.

No i już widzę kolejkę chętnych, którzy się będą do "porównań sprzętowych" ustawiali ...

[sybic]

A jakiś schemat gdzie dostępny?

[dolphin123]

Szacun.. :)

[p0is0n]

Dobra robota. Inżynierska. Niby DIY, ale z klasą, proponuję panom pokroju Lampizatora zainteresować i przyjrzeć się jak schludnie można realizować manufakturowe projekty.

[micha7n]

Pytanie do bardziej doświadczonych..i autora - czy podczas szybkiego przełączania np dwóch zestawów kolumn, nie powinny być dołączone do wyjścia wzmacniacza na ułamek sekundy rezystory?...chodzi mi o niebezpieczeństwo przy szybkich przełączeniach indukowania się na stykach przekaźników napięć z głośników które mogłyby teoretycznie uszkodzić końcówkę mocy ?...

[micwoj]

Teraz zrób cennik za tydzień wypożyczenia, bo się będą kolejki ustawiać chętnych do pożyczania.

[slawek-r]

Kapitalna robota!

[jar1]

Ładnych parę lat przerwy (Ibytności) w pisaniu na forum zaskutkowało :)

Sporo fajnej roboty było przy tym projekcie.

[Stef]

@micha7n Czas przelaczania przekaznikow to wg noty katalogowej 7ms. Algorytm przelaczania przy zmianie kolumn robi tak: najpierw zwiera wejscie wzmacniacza do masy, nastepnie przelacza obciazenie wzmacniacza na rezystor mocy, nastepnie zmieniane sa kolumny, przelaczenie z powrotem wzmacniacza na kolumny i nastepnie puszczenie zrodla na wejscie wzmacniacza. Pomiedzy tymi operacjami mam zwloke 20ms dajaca czas na zadzialanie stykow przekaznikow. Poczatkowo mialem w planach uzycie dodatkowych przekaznikow dolaczajacych rownolegle do kolumn sztuczne obciazenie przy ich przelaczaniu, jednak uznalem ze ta 7ms przerwa przy niskim pradzie na wyjsciu wzmacniacza krzywdy mu nie zrobi.

[Grzesiek_]

Pomysł bardzo fajny, wykonanie rowniez. Jednak muszę się przyczepić, bo to istotna kwestia, a nikt nie zwrócił na to uwagi. O ile przełączanie zestawów głośnikowych na tych przekaźnikach ma sens. Natomiast przełączenie sygnałów liniowych przy użyciu takich przekaźników, to nie jest niestety najlepszy pomysł. Producent podaje jako materiał styków AgCdO, nie są one odpowiednie do przełączania małych sygnałów, każdy przekaźnik wymaga przepływu prądu przez jego styki o określonym natężeniu, aby je oczyścić i wykonać dobre połączenie elektryczne. Przy przełączaniu sygnałów liniowych o malym prądzie może dojść do wystąpienia słabego połączenia, a nawet efektu półprzewodnikowego na styku, a w konsekwencji wnoszeniu zniekształceń do toru, będzie to miało znacznie większy wpływ na dźwięk niż dobre gniazda RCA, którymi się przejąłeś...

 

Druga kwestia to duża objętość płyt z przekaźnikami sygnałów liniowych oraz użyte przewody. To wręcz proszenie się o indukowanie niechcianych zakłóceń w obwodach sygnałowych. Jeżeli masz możliwość wykonania pomiarów, to chętnie bym zobaczył na jakim poziomie jest noise floor w tym urządzeniu.

 

P.S. Nie traktuj tego jako złośliwość, bo nie to miałem na celu :)

[Stef]

@Grzesiek_ tak szczegolowo do poziomu materialu na stykach nie schodzilem, choc obawialem sie zaklocen w torze wejsciowym, zwlaszcza od przetwornicy. Zorientuje sie gdzie takie testy moge zrobic, bo tez mnie to ciekawi. Dzieki za uwagi!

[sybic]

Każdy ma swoje preferencje. Ja sygnał wejściowy zrealizowałbym na mikro przekaźnikach kontraktonowych, zaś głośnikowy na naszych RELPOL'ach.

Z tymi chińskimi zaczynam mieć problemy.