Разработка микшерного пульта (стр. 1 из 6)
Введение
Темой данного дипломного проекта есть разработка микшерного пульта. В связи с постоянным развитием культурной деятельности, увеличивается число концертов. В последнее время появилось очень много молодежных групп, играющих не электрогитарах. Появляется необходимость использовать микшерные пульты, главная задача которых, отрегулировать параметры звуковой обработки каждого инструмента, смешать все сигналы и подать их на выход. С выхода сигнал может идти на усилитель, наушники, или при звукозаписи, компьютер. Микшерный пульт необходимо сделать не сильно большой, с малой стоимостью, чтоб его могли себе позволить музыканты не высокого класса. Данный пульт можно использовать на репетиционных точках, можно обеспечивать сведение звука на небольших концертах. А также при студийной звукозаписи, пульт может помочь отрегулировать звук так как этого хочет музыкант. Так же в основном для записи в микшерном пульте можно сделать компрессор и шумоподавитель. Например, когда певец поет песню, невозможно, чтобы уровень сигнала был один и тот же. Музыкант при пении может двигаться относительно микрофона и сигнал будет не одинаковый по амплитуде. Иногда могут быть провалы, а иногда перегрузки. При сведении такой записи могут возникнуть трудности. Компрессор же выравнивает звук, он становится одной громкости, более четкий и наполненный. Единственный минус, что не передается динамика, и уже при сведении нужно будет делать голос в некоторых местах громче или тише. Эффект шумоподавителя заключается в том, что когда с инструментов звук не поступает, а остаются только небольшие шумы, то выход выключается. Когда сигнал появляется, который больше некоторого значения, выход включается и на фоне сигнала шум уже почти не слышен.
1. Технические требования
1.1 Анализ технического задания
7-ми входной стерео микшер, 3 стерео входа, 4 моно входа, 5-ти полосныйэквалайзер по частотам 100 Гц, 400 Гц, 1 кГц, 4 кГц, 10 кГц, регулировкагромкости и баланса каждого входа, Эффекты компрессора и шумоподавителя по выходу, напряжение питания 9…12 В.
Из-за того, что есть стерео входы, лучше применить стерео схемы эквалайзеров, и применить 2 таких для 4-х моно входов.
Так как устройство нужно спроектировать максимально меньшим, используем современную элементную базу. Можно использовать микросхему CXA1352, в которой сделано стерео эквалайзер на 5 полос с регулировкой громкости и баланса. Так как в этой микросхеме регулирование ведется с помощью подачи напряжения от 0 до напряжения питания на выводы микросхемы. Поэтому сигнал не проходит через резисторы регулированию, а только через микросхему, и шумы наводок будут минимальными.
В этой микросхеме кроме активного эквалайзера на 5 полос регулировки от –14 дБ до 14 дБ, еще есть усилитель на 14 дБ, поэтому эту же схему можно использовать в качестве последнего каскада усиления для сложения сигналов.
Из-за использования этой микросхемы, вся схема микшерного пульта без эффектов и индикаторов состоит из 6-ти почти одинаковых схем.
Для эффектов компрессора и шумоподавителя можно использовать микросхему SSM2166, в которой есть эти эффекты и есть возможность настраивать их индивидуально для себя.
Так как эффекты необходимо применить к выходам, то таких схем нужно 2: на левый в правый каналы.
Для наблюдения за уровнем сигнала можно использовать схему стерео индикатора на микросхеме КА2281, к которой подключается 5 светодиодов на канал, и таким образом ведется наблюдение и регулирование сигнала, чтоб не допустить перегрузки
Микросхема CXA 1352 питается от напряжения 5…12В, SSM 2166 – 5…12В, КА 2281 – 9…12В. Поэтому для питания всей схемы в целом нужно напряжение 9…12 В. И можно будет использовать для питания любой покупной блок питания с таким напряжением.
Для максимальной минимизации, и сохранения ремонтопригодности, устройство делаем с 4-мя печатными платами: входы и выходы на 1352, 2 компрессора на 2166 и индикатор, в котором еще будет индикатор включения питания, еще для монтажа элементов индикации и кнопок включения входов используем еще одну печатную плату.
1.2 Технические требования к устройству
Электрические требования:
– Количество стерео входов 3
– Количество моно входов 4
– Количество полос эквалайзера 5
– Диапазон рабочих частот 20 Гц … 20 кГц
– Диапазон рабочего напряжения питания + 9 – 12 В
– Сопротивление нагрузки, не менее 20 Ом
– Чувствительность 200 мкВ
– Максимальный потребляемый ток, не более 1А
Технологические требования в устройству:
- Класс аппаратуры наземная
- Тип аппаратуры бытовая стационарная
- Габаритные размеры не более 300х250х50
- Масса не более 500 г.
- Рабочее положение горизонтальное
- Вид монтажа комбинированный
- Средняя наработка на отказ не менее 10 тыс. часов
- Коэффициент заполнения ПП не ниже 0,4
- Коэффициент использования материалов, не менее 0,7
- Коэффициент заполнения объема устройства, не менее 0,2
- Коэффициент автоматизации, не менее 0,8
- Программа выпуска 1 000 шт.
- Технологическая себестоимость, не более 400 грн.
- Трудоемкость не более
- Место установки изделия закрытое отапливаемое помещение
- Условия эксплуатации:
диапазон рабочих температур +5ºС… +35ºС
атмосферное давление 84…104,5 кПа
влажность воздуха при температуре 35ºС 85%
2. Разработка схемы
2.1 Обзор существующих аналогичных схем и конструкций
Приведу аналогичные схемы эквалайзера, компрессора и шумоподавителя. Схема еквалайзера представлена на рисунке2.1.
Рисунок 2.1
Достоинством этой схемы есть то, что можно регулировать 8 полос, что обеспечивает более точную настройку звучания.
Но недостатком есть сложность схемы и большие размеры, как видим каждый фильтр сделан отдельным блоком, и звук проходить большую дистанцию, могут быть больше шумы.
В моей схеме возможно все фильтры сделать в микросхеме и звук при обработке не будет выходить за её границы, и шумы будут минимальны.
Схема компрессора представлена на рисунке 2.2
Рисунок 2.2
Достоинством схемы есть вытокая ремонтопригодность.
Недостатком схемы есть то, что компрессия включается из-за нагревания терморезистора, и перепады температуры будут сильно влиять на параметры компрессии. Еще во время эксплуатации параметры компрессии в этой схеме не регулируются.
Схема шумоподавителя представлена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3
Достоинством схемы, как и у компрессора есть большая ремонтопригодность.
Недостатком есть большая сложность и большие габариты.
Представлю аналогичное устройство, микшерный пульт, предназначенный для индивидуального использования (рис 2.4).
В этом микшерном пульте есть 4 стерео входа с регулировкой чувствительности, и 2 входа без регулировки чувствительности, разделенных на 2 разъема (правый и левый). На каждом входе есть 3-х полосный эквалайзер, регулировка громкости, баланса. На выход можно задействовать один из 16-ти эффектов. Присутствует эквалайзер выходного сигнала.
Недостатком есть малое количество полос эквалайзера и отсутствие эквализации по выходу.
Достоинством есть большое количество эффектов, которыми можно улучшить или приукрасить выходной сигнал.
Рисунок 2.4.
2.2 Разработка схемы
Проанализировав техническое задание и проанализировав параметры аналогичных устройств, я решил сделать устройство наиболее технолологичным, миниатюрным и удобным в использовании.
Было решено взять для основных блоков современные схемы на импортных микросхемах, а которых устроены большие схемы и они полностью заменяют вышеупомянутые аналоги.
Было решено использовать 3 основных блока, это эквалайзер с продусилителем, индикатор и компрессор. Эти схемы были найдены на официальном сайте импортных микросхем, где представлены полные заводские описания, и схемы подключения.
В моей схеме кроме найденных схем используются некоторые дополнения и изменения, которые были сделаны в период разработки, и способствуют лучшей работе схемы при данном использовании.
2.3 Обзор и описание схемы электрической структурной
Схема электрическая структурная показана на рисунке 2.5.
Микшерный пульт состоит из 3-х стерео входов и 4-х моно входов.
Схема регулировки эквалайзера, баланса и громкости выполнена для стерео сигнала и состоит из 2-х одинаковых блоков.
1-й вход – стерео его сигнал поступает сначала на регулировку чувствительности, затем на блок регулировки эквалайзера, громкости и баланса. В этом же блоке выполняется усиление сигнала.
Затем сигналы «левого» и «правого» смешиваются в общий соответственно. Левый смешивается в левый канал, который поступает на окончательный блок регулировки, правый – соответственно на правый.
Рисунок 2.5
Для уменьшения влияния на блоки других входов, смешение осуществляется с помощью резисторов.
2-й и 3-й входа такие же самые.
4-й и 5-й входа – моно, но так же как и предыдущие, подаются на один блок регулировки, но отличием является то, что отсутствует регулировка чувствительности, и смешение сигналов происходит обоих входов в оба канала – правого и левого. Осуществляется с помощью 4-х резисторов.
В этом блоке роль баланса является регулировка громкости одного входа, относительно другого (в центральном положении громкость 4-го и 5-го входов будет одинакова, в правом положении громкость 4-го будет уменьшатся, в левом, громкость 5-го). Регулировка громкости будет действовать на 2 входа одновременно. Регулировка эквалайзера осуществляется для 2-х входов одновременно.