Задачка стоит довольно простая: смастерить коммутатор на 4 аудиовхода, которые маршрутизируются либо на вход предварительного усилителя, либо на вход кассетной деки для записи.
Получается, что нюансов немного:
- Один из входов — это вход с самой кассетной деки. Он, соответственно, не должен замыкаться сам в себя.
- Когда селектор выходов коммутирует входы на кассетную деку, то выход деки логично отправить на предусилитель.
- Хотелось бы также сделать, чтобы земля коммутировалась не вместе, а раздельно, для того чтобы, если у усилителя, например, разделена земля по каким-то причинам, чтобы коммутатор ее не объединял.
И при этом хочется, чтобы коммутатор был энергонезависимым, или хотя бы ему было достаточно батареек, чтобы не тянуть шнур. Соответственно, схемотехника на микроконтроллерах тоже не подходит.
Ну и делать сложную механику тоже не очень хочется.
Первым решением, как можно себе представить стал проект на переключателях П2К. Это такие достаточно убого выглядящие советские переключатели, которых можно подобрать нужное количество зависимых (например, 4 шт. в ряд, из которых, когда один нажат, остальные автоматически отжимаются).
На мой взгляд, такое решение некрасиво рядом неровных кнопок, щелканье П2К звучит так себе, ну и вообще, они не очень эстетичные.
Из положительного — не нужно задумываться об индикации, сразу видно, какая кнопка активна.
Тем не менее, решил сделать, т.к. дело было на заре моего увлечения и другой схемотехники тогда еще не представлял.
О том, что существуют бистабильные реле узнал от прекрасного преподавателя и инженера, у которого беру уроки.
Смысл бистабильных реле в том, что они сохраняют положение, которое получили после подачи на них импульса. В логических терминах, они называются bistables, или S-R Flip Flop (от Set-Reset). Схема выглядит приблизительно так:
Попытки нарисовать логику на бумаге у меня провалились, но в книжке, которой я руководствовался, нашлась ссылка на Logisim — прекрасное ПО для проектирования логики. На его освоение мне потребовалось примерно 15 минут, после чего еще примерно 5 часов на рисование этой схемы:
Схемы «relay1» — это отдельные, встроенные схемы реле, которые отличаются от просто S-R тем, что они переключают аудиосигнал, а не просто эмулируют ячейки памяти, запоминая состояние. Сделал это специально, т.к. долго путался с этой схемой, не мог понять, где реальный сигнал, а где clock, нужный для того, чтобы Logisim переключил состояние реле (почему-то, он не работает с подачей простой константы 1, равной постоянной подаче питания).
Вид этих реле с коммутирующих аудиосигнал вот такой:
Получилось, что нужно 10 реле: 4 для логики и 6 для коммутации сигнала. Но пока не анализировал, все ли они удваиваются для обеспечения стереосигнала. Напомню, что землю я планирую развести отдельно для каждого входа и для каждого канала, поэтому, думаю, что как минимум 6 реле, по которым идет аудиосигнал, придется дублировать.
Реле планирую использовать AXICOM IM43TS, вот его схема:
Кнопку нужно решить так, чтобы она не «дребезжала» при нажатии, и чтобы подавала сигнал достаточной длительности для его прохода по всем реле в цепочке. Подумал над различными решениями, пока оптимальным кажется схема Switch Debounce на таймере LC555 (или аналоге).
Одну из схем антидребезга нашел на сайте Digilent, где вообще много интересных обучающих материалов.
Схема у них прорисована очень мелко и неразборчиво, поэтому я ее перечертил сам:
Потом я ее собрал на макетной плате. Схема работает так: при мгновенном нажатии на кнопку схема реагирует на первое нажатие, и подает на выход сигнал, длительность которого регулируется временем зарядки конденсатора. Таким образом, дребезг кнопки устраняется.
На практике, когда коротко нажимаешь на кнопку, срабатывает светодиод (нагрузка), который горит более продолжительное время, чем длилось нажатие.
На сайте написано, как посчитать это время, этот расчет можно использовать для расчета времени, достаточного для включения всех реле.
Теперь надо разобраться с подключением реле. Насколько я предварительно посмотрел, оно должно подключаться через транзистор, и еще оно должно шунтироваться диодом, чтобы не давать обратных помех на схему.
Эту схему тоже нужно собрать, и совместить со схемой кнопки на 555-м таймере. Причем, получается, что схема будет нужна для каждого из реле. Получается большая такая установка, в целом, со множеством элементов.