Почти у любой аудиоаппаратуры есть ручка или кнопки, задействовав которые, можно изменить громкость музыкальной песни или передачи, которая играет в данный момент. За ручкой или кнопками скрывается устройство, которое называется регулятором громкости. Или кратко РГ. Об одной реализации данного устройства напишу под катом.
Регуляторы громкости бывают четырех типов:
1. Аналоговые потенциометры:
2. Дискретные переключатели на резисторах:
3. Специализированные микросхемы:
4. Обработка цифрового сигнала микропроцессором c последующим выводом звука на ЦАП:
Каждое из технических решений имеет свои плюсы и свои минусы. Устройство из обзора — представитель 2 группы — дискретный переключатель. Резисторы переключаются тут не переключателем, а восемью специальными сигнальными реле. Переменный резистор на плате никак не связан со звуковым трактом. Он служит для управления электронной цифровой схемой.
Фотографии устройства:
Чипы:
Питание тут два переменных напряжения по 12В. Можно и просто обойтись постоянным стабилизированным напряжением в 12В. Для этого выпаять два диода-выпрямителя (используют двухполупериодный выпрямитель), стабилизатор напряжения и установить необходимые перемычки.
Потребление у устройства такое:
Для питания будет использоваться трансформатор мощностью 4,5 Ватт:
Доработка
Когда подключил устройство для тестов к звуковой карте, то в некоторых положениях регулятора получил дисбаланс каналов:
Решил отпаять резисторы на обратной стороне платы, проверить их сопротивления и заменить резисторы у которых были не одинаковые значения на обоих каналах:
Новые резисторы подобрал с помощью тестера в радиолюбительских «Закромах Родины». Синие резисторы перепаяны:
Измерения
Условия. На вход РГ на один канал подается сигнал синус 1кГц Vpp (разница напряжений между макс и мин синуса) =4.8 Вольт с генератора сигналов.
Выход РГ подключен к звуковой карте EMU0204. На ней измеряем уровень сигнала в децибелах относительно полного сигнала, поданного на звуковую карту.
Так же на выход РГ на этот канал подключен осциллограф. По нему смотрим уровень сигнала Vpp. На второй канал не подаем сигнал. Подключаем три тестера в режиме измерения сопротивления. Измеряем сопротивление между землей и входом, между входом и выходом, между выходом и землей. См схему на переключателях реле — по схеме понятно, как это все работает. Одновременно могут быть переключены несколько реле (хоть все 8):
На переменный резистор закрепляем бумажный круг с разметкой в 360 градусов и стрелкой.
Итоговая конструкция:
Проводим измерения и результат заносим в таблицу:
Выводы из таблицы:
1. Входное сопротивление меняется в зависимости от положения РГ.
2. Смотрим график:
Очень похоже на линейный потенциометр. Если смотреть в dB тогда:
Вывод — это РГ годиться для УНЧ с небольшим коэф. усиления (10-12 раз по напряжению) — т.е. маломощным (до 30 Ватт). С таким УНЧ и планируется использовать РГ. В случае мощного УНЧ будем получать уже при небольшом повороте ручки от нуля мощный и громкий сигнал.
Итог тестов в RMAA
Первый столбец — подключение линейного выхода зв.карты EMU0204 к ее лин.входу
Второй — регулятор громкости на максимуме
Третий — регулятор громкости на громкости, соотв. подключению к усилителю с коэф. усиления 10 и регулятором громкости на 90 градусов. Что соответствует макс. мощности примерно в 1 Ватт на нагрузку 4 Ома (тихий звук).
Графики не стал размещать — они почти совпадают.
Особенности:
1. Сигнал на выход подается не сразу. Где-то через 2 секунды. При отключении сигнала звук пропадает сразу.
2. Когда крутится регулятор — мигает один светодиод, шуршат реле (слышно). Второй светодиодные горит синим всегда — это индикатор питания.
3. 128 вариантов громкости по китайским расчетам (256 вариантов по другими расчетам)
Плюсы:
1. Два полностью независимых канала.
2. После доработки с балансом между каналами все ок.
3. Нет глюков обычных недорогих потенциометров Например: звук при нулевом положении РГ, разбаланс каналов, треск при вращении.
4. Такой регулятор можно разместить в любом месте корпуса. Например, плату разместить около входных раз'емов, а регулятор выпаять и установить на переднюю панель.
5. Работает нормально — без треска и щелчков в динамиках.
Минусы:
1.Флюс отмыт плохо. Я специально не отмывал. Буду отмывать вместе со всеми платами устройства.
2. Нестандартный штекер питания. Перепаял.
3. Разъемы вход-выход нет. Провода припаиваются сразу на плату.
4. Реле шуршат сильно
5. Разное сопротивление устройства на входе.
6. Иногда при неудачном повороте ручки начинают бешено трещать реле. Это слышно. Нужно немного «довернуть» ручку.
7. На нулевой громкости вход УНЧ (выход РГ) не замкнут на землю. Фон не слышен — но «не по фэн-шую».
8. Из-за почти линейных характеристик такой РГ желательно использовать с УНЧ небольшой мощности (до 30 Ватт).
9. Необходимо отдельное питание для РГ.
Там используется обычный PIC18 с открытым кодом, что бы можно было свои плюшки добавлять (я добавлял поддержку других пультов, например).
Что там с длительностью и качеством жизни релюшек при отстувии протекании заметного тока через них?
Ну и для себя я решил ну его, на кмоп ключах результаты очень достойные и так
Да, и 100 кОм для примера Вы зря нарисовали — шуметь будет дико. А кто-то вдруг воспримет как руководство к действию
Пока не могу ничего сказать — юзаю в тестовом режиме 4 дня.
Например?
Я картинку с инета стырил. Зато опыт в знание преобразуется :-)
с Arrow жду 100% оригинал, задерживают, но думаю отличий не найду от китайца
Я не понял, он у вас 100 кОм ный что-ли? В средних положениях шума усилителя не слышите? Там банальный тепловой шум будет мама не горюй.
«Пока не могу ничего сказать » по виду это малосигнальные реле, но у них тоже проблема с этим имеет место быть. Сильно тему не копал, вроде только ртутные свободны от проблем. Хотя как вариант тут можно постоянный ток пустить по нему… наверное
Для импортных потенциометров:
A type — логарифмическая шкала
B type — линейная
C type — обратно-логарифмическая.
Не зная — и куда более грубые косяки и завалы пропустят
Сдается мне, некоторые из здесь отписавшихся ничем не лучше тех аудиофилов, над которыми здесь пытаются стебаться…
Min. switching load: 0.01 mA, 10 mVDC
Грубо говоря при тихих сигналах это реле не способно коммутировать. Сам эффект может проявиться через год…
Разумеется, только там набор релюшек стоит в розницу примерно как этот китайский регулятор, оптом меньше.
это последнее, что меня будет беспокоить)
«Контакты реле — (к примеру) неоднородный металл == полупроводник.» — ваша фраза, несколькими постами выше…
Minimum Switching Load*1 — вот как выглядит фраза из даташита. *1 — ссылка на комментарий.
А вот что в комментарии:
«Minimum switching loads mentioned above are reference values. Please perform the confirmation test with the actual load before production since reference values may vary according to switching frequencies, environmental conditions and expected reliability levels.»
«Указанные выше минимальные нагрузки переключения являются ориентировочными. Пожалуйста, выполните проверку подтверждения с фактической нагрузкой
до производства, поскольку эталонные значения могут варьироваться в зависимости от частоты переключения, условий окружающей среды и ожидаемых уровней надежности.»
Объясните мне пожалуйста, что может случится с позолоченными (золото поверх серебряно-палладиевого сплава) контактами реле в герметичном корпусе, что бы через год они начали вносить искажения пусть даже в слабый сигнал?
Еще на ОУ есть РГ ;-)
А есть ли разница? ))
Это не стеб над автором фото и конструкции. С батареями много легче от наводок уйти.
Бимастом релюшки заклеены, что б тише щёлкали ))
С другой стороны, как повод поэкспериментировать — почему бы и нет…
К АЦП переменник, на выход релюхи, тоже думаю что можно было поставить энкодер.
Отсутствует гистерезис переключения
как устранить?
Его характеристика (зависимость к-та передачи от угла поворота )даже не линейная, а с некоторым смещением к показательной. Если ориентироваться исключительно на полученные графики — 80% изменения ощущения громкости приходятся всего на 60-70 градусов поворота резистора. оставшиеся 260-270 градусов поворота изменят воспринимаемую громкость звука менее чем вдвое.
Блин, это хуже чем на смартфонах! — в которых регулировка тоже близка к линейной, но благодаря разнице в числе шагов регулировки уровня на ЦАП и в регуляторе громкости (обычно 128/64 или 64/32, но на «музыкальных» моделях с 24-битными ЦАПами может быть и в 4-8 раз) имеется хотя бы минимальная «логарифмизация» кривой регулировки звука.
Что мешало китайцам реализовать хотя бы минимальную коррекцию в микроконтроллере, уполовинив число «шагов» регулятора при той же разрядности релейного ЦАП — история умалчивает
Для регулировки громкости должны использоваться регуляторы с логарифмическими кривыми (те, для которых кривая в dB будет линейной),
а для мощных — и вовсе компенсированные логарифмические (в них исходная логарифмическая характеристика дополнительно «прогибается вниз-вправо», имея точку перелома вблизи акустического давления 80-86 dBA на расчетной акустике)
При «бешеном треске реле» будет бешено меняться громкость со всеми вытекающими последствиями. Такой «регулятор» даром не нужен.
Кстати, опять попытка использовать RMAA в качестве «судьи», за это — минус, программа лживая и капризная.
Покупать данный набор не рекомендую категорически.
Сама идея использования реле для РГ — вполне здравая, но есть много НО.
— Сам звуковой тракт должен быть высококачественным, среди обзираемых на Муське такие можно посчитать по пальцам.
— Реле, вернее их контакты, должны быть действительно качественными, с позолоченными контактами. Дело в том, что при коммутации последовательно включается несколько контактов. Такие реле есть, но они достаточно дОроги и цена будет соответствующей.
— Требуется ТОЧНЫЙ попарный подбор резисторов в каналах. Здесь этим не пахнет. Отдавать 40$ и потом подбирать и менять все резисторы?..
— Нужна экранировка т. к. данный тип РГ хорошо ловит помехи.
— Максимальное сопротивление подобного РГ — 50 кОм, и то это нехорошо, должно быть 10 кОм, но увы, я таких не встечал. Но с учетом данного технического решения надо выбросить все штатные резисторы и впаять новые, других номиналов, чтобы получить общее сопротивление порядка 10 кОм. В ряде случаев можно до 1 кОм. Вот в этом случае возможно не потребуется и экранировка.
— Лучше применить кодер вместо потенциометра, но тогда возникает проблема индикации состояния РГ. Нужны цифровые индикаторы или светодиоды или что-то подобное. Вообще такой РГ имеет смысл вместе с ДУ, хотя моторизованный РГ будет лучше (но они опять-таки выпускаются только высокоомные).
Не хочется продолжать разбор, всё и так очевидно.
А что могу предложить взамен?
Вот вариант.
Ясно дело, что Альпс не настоящий, но вариант на порядок лучше, чем в текущем обзоре.
Он меньше, дешевле, не требует питания, согласование между каналами практически идеально (в купленных мной экземплярах), нет никакого дребезга, имеет правильную зависимость регулировки от угла поворота (вот измеренная в Омах и килоОмах
50-124-234-399-635-975-1472-2,12-2,86-3,95-5,60-7,86-11,26-16,25-21,1
-27,0-32,8-39,4-44,9-49,4-52,8) есть отвод для тонкомпенсации и т. д. и т. п.
Использую в усилителе Акулиничева. В РГ используются SMD резисторы, вся конструкция экранирована, контакты хорошие. На счет долговечности сказать не могу, работает года полтора, но кручу громкость не часто. Недостаток — 50 кОм, многовато, но меньше не нашел.
Недостаток — относительно крупный размер и вряд ли пойдет на замену обычного потенциометра.
Вывод ложный. С мощностью усилителя тип РГ не связан никак и он вполне может быть как в усилителе для наушников на несколько милливатт, так и в стоваттном усилителе.
А в чем проблема? Вы на разработку такого девайса потратите гораздо больше времени, чем на замену резисторов. Отличный конструктор для сборки нормального устройства
Есть и такие на али. Есть с ду
Моторизированный на обычном переменнике всегда хуже правильного релейного или шагового
ключевое слово — “правильного ».
А вот непонятно как сделанная плата (++наводки), не отобранные резисторы, левачные реле… уж лучше на pga2311 или даже крутилка alps.
По факту громкость не меняется никак по отношению к средним значениям. Только релешки трещат.
Мы знаем ваше мнение про RMAA
Тут параллельно включается и почти сразу.
Это к китайцам вопрос — доверяй, но проверяй
Вопрос спорный если у силового транса не размещать. В любом случае приборами проверить желательно уровень помех.
От схемы зависит и вопрос спорный.
Никто не гарантирует, что там не придется перепаивать резисторы, как тут
Можно, только если УНЧ усиливает больше 10-12 раз по напряжению регулировки до обычной громкости, что слушают, будут до 50 градусов резистора.
Если налажали с точностью резисторов (недорогие компоненты) и потенциометром с микрухой, то что ожидать от реле?
Скорее всего, Takamisawa тут стоят сорта «левак», что критично для регулятора громкости.
Настоящие Takamisawa того класса, что рекомендованы для регуляторов громкости (а звук проходит через 7 пар контактов) стоят, если не ошибаюсь, начиная от 2$ за штуку мелким оптом, поштучно дороже.
Схема то примитивная, переменный резистор, АЦП (вроде 10 бит), обработчик цифры, выход 8 бит.
Здесь все предельно просто, чип это преобразователь аналогового сигнала в 8 бит цифровой.
Соответственно 8 бит это 256 комбинаций. Вот только я планировал делать не 256, а ограничиться максимум в 64, можно было бы и 32, но как-то совсем маловато. Да и релюшек надо не 8, а 6, правда в моем варианте скорее всего будут раздельные реле на каналы.
щазз.
Пришли к выводу, что слаботочный аналоговый сигнал через геркон внутри сильного управляющего магнитного поля — не очень хорошо… для сигнала.
Искренне хочется пожалеть небольшую группу закоренелых аудиофилов:-даже пробежавший по соседской кухне таракан может им испортить весь процесс прослушивания любимого реквиема Звуку…
Но, радует то, что большинство слушателей лишены этого. Помнится, что когда-то жил великий глухой композитор, а тараканов-то было в то Время!...-а мы их топота не замечаем, просто слушая сегодня хорошую музыку.
Тут в обзоре и обсуждении нет аудиофилии — одни технические детали.
Резюме:-чтобы просто иногда послушать музыку непритязательным слухом(-коим обладает превеликое большинство именно слушателей), вовсе необязательно покупать B&O…
А там можно будет ваять в цифре что угодно, пульт легко прилепить или индикатор состояния регулятора
Поэтому когда паял вторую плату для усилителя для наушников — уже подбирал пары.