Регулятор громкости на реле для самодельной аудиоаппратуры

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.