CERN Open Hardware License
Идея этого устройства была предложена Игорем Хачировым, руководителем группы Огненное шоу INCENDIO г. Сочи. Идея заключается в том, чтобы использовать звуковую карту для управления вспомогательными устройствами. Несколько каналов многоканальной звуковой карты выделяются для управления устройствами, в том же звуковом редакторе, в котором создается музыкальное сопровождение в нужных местах в эти каналы вставляются специальные управляющие сигналы, которые распознаются управляющим контроллером. Таким образом обеспечивается удобный интерфейс с ПК и идеальная синхронизация работы вспомогательных устройств со звуковым сопровождением. Казалось бы, что проще? Нужно вставить в управляющий трек писки на соответствующей частоте и полосовыми фильтрами выделить их на стороне приемника. Похожий способ до сих пор используется в аппаратуре радиоуправления моделями, да и где-то кажется была припрятана схема цветомузыки на тиристорах, вырезанная из "Моделиста-конструктора". Однако на практике разработка и отладка такого набора полосовых фильтров не так проста. Тогда я решил попробовать применить протокол DTMF, используемый для сигнализации в телефонии. DTMF чуть сложней простых тональных посылок и использует одновременную генерацию двух частот из восьми возможных, чтобы закодировать одну из 16 возможных комбинаций. А самое приятное то, что для DTMF существуют готовые аппаратные декодеры.
Одним из распространенных декодеров DTMF является микросхема MT8870. Посмотрим, что у нее есть внутри. Вот ее функциональная схема из дадашита:
Как видно на схеме, внутри имеется:
Собственно, из схемы видно, что микросхема содержит вообще все, что нужно для управления устройствами. Что нужно сделать, чтобы воспользоваться всем этим великолепием?
Устройство рассчитано на подключение к стереофоническому выходу звуковой карты через разъем X9, содержит два DTMF-декодера (IC1, IC2) и соответственно может управлять восемью дискретными нагрузками. Само собой, нагрузку нельзя подключить напрямую к выходам декодера, так как их нагрузочная способность не превышает 10мА. В качестве силовой части без долгих раздумий были выбраны реле (K1-K8). Однако и реле нельзя подключить напрямую к декодеру. Для управления реле используется популярная транзисторная сборка ULN2803 (IC4). Эта сборка так же имеет встроенные диоды для борьбы с выбросом напряжения при отключении индуктивной нагрузки (которой является катушка реле). Конструкция тактового генератора MT8870 позволяет включать несколько декодеров каскадом и использовать только один кварцевый резонатор (Q1) на всех. Генератор второго декодера подключен к первому через разделительный конденсатор (C5). В обратную связь встроенного входного усилителя декодеров включены подстроечные резисторы (R3, R36), чтобы в случае чего можно было подстроить коэффициент усиления. Все разъемы на плате выполнены в виде винтовых клемм, так что необходима защита от неправильной полярности питания. Для этого на входе поставлен диодный мост (B1), так что можно питать устройство переменкой. Необходимые декодеру 5 вольт формируются интегральным стабилизатором КР142ЕН5А (IC3). Катушки реле питаются непосредственно от входного напряжения.
Как следует из статьи про DTMF, одним сигналом можно закодировать один из 16 символов. Соответствие состояний устройств конкретным символам показано в таблице:
То есть, чтобы, например, включить только первое устройство, мы должны послать сигнал, соответствующий символу "1". Чтобы включить все устройства - сигнал, соответствующий символу "D" Популярные звуковые редакторы, например Audacity, уже содержат средства для генерации сигналов DTMF, или их можно скачать в виде звуковых файлов, например здесь.
ID | Name | Designator | Footprint | Quantity | Mounted |
---|---|---|---|---|---|
1 | MT8870DN | IC1,IC2 | SSOP20 | 2 | Yes |
2 | 3.579545 MHz | Q1 | HC49/S | 1 | Yes |
3 | 0,1 | C2,C3,C1,C4,C7,C8 | C0805 | 6 | Yes |
4 | 390K | R2,R1 | M0805 | 2 | Yes |
5 | 100K | R36,R3 | RTRIM3296W | 2 | Yes |
6 | AK500/3 | X1-1,X1-2,X1-3,X2-1,X2-2,X2-3,X3-1,X3-2,X3-3,X4-1,X4-2,X4-3,X5-1,X5-2,X5-3,X6-1,X6-2,X6-3,X7-1,X7-2,X7-3,X8-1,X8-2,X8-3,X9-1,X9-2,X9-3,X10-1,X10-3 | AK500/3 | 29 | Yes |
7 | 33p | C5 | C0805 | 1 | Yes |
8 | ULN2803AD | IC4 | SOIC18L | 1 | Yes |
9 | JS-M1F-12V-5 | K11,K12,K21,K22,K31,K32,K41,K42,K51,K52,K61,K62,K71,K72,K81,K82 | JS-M | 16 | Yes |
10 | RECTIFIER-B40S | B1 | B40S | 1 | Yes |
11 | CPOL-EUE7.5-16 | C6 | E7,5-16 | 1 | Yes |
12 | 7805TV | IC3 | TO220V | 1 | Yes |
13 | CPOL-EUD/7343-31W | C9 | D/7343-31W | 1 | Yes |
Comments (0)