В некоторых электронных устройствах переменные резисторы для регулировок (например громкости, тембра и т.д.) удобно заменить на кнопочный регулятор. Предлагаемое устройство позволяет в широких пределах управлять выходным напряжением (от 1 до 11 В, в зависимости от напряжения Uпитания) и изменять сопротивление аналога переменного резистора при помощи двух кнопок «больше» и «меньше» и затем запоминать установленное значение. По сравнению с обычными переменными резисторами в этом случае обеспечивается гораздо большая точность регулировки, отсутствие шумов и «тресков», выше надежность, так как отсутствуют механические контакты. Принципиальная схема устройства показана на рисунке.

Чтобы с его помощью можно было регулировать, например, громкость, нужно к выходу подключить электронную схему аналога переменного резистора, которую можно собрать на полевом транзисторе обычного типа. Как это сделать, показано на рисунке ниже.

Пунктирной линией здесь показана аналогия подключения переменного резистора. Полевой транзистор выполняет роль резистора, сопротивление которого зависит от напряжения между истоком и затвором. Глубина регулировки с таким каскадом достигает 30 дБ, что вполне достаточно для различной аудио и другой радиоаппаратуры.

В схемах применены недорогие распространенные элементы. Транзисторы КТ203 можно заменить на КТ361. Коэффициент усиления всех транзисторов должен быть порядка 100 или выше. Диоды могут быть типа Д220, Д223. S1 и S2 – любые малогабаритные кнопки без фиксации. В принципе, устройство не критично к используемым элементам и допускается отклонение от указанных номиналов до 15-20 %. Данные схемы рассчитывались для работы с аппаратурой, имеющей общий «плюс» (как видно из схем). Если же требуется поменять полярность питающего напряжения, то нужно просто заменить указанные транзисторы на транзисторы другой проводимости, то есть поменять местами КТ203 и КТ315, а также изменить полярность включения диодов и полярных конденсаторов на обратную.

Расположение элементов на печатных платах показано на рис.3. Размеры плат были обусловлены габаритами используемого корпуса (усилитель мощности в корпусе от автомагнитолы) и в принципе плату 1 можно значительно уменьшить, «сжать» ее в длину. Резисторы применены МЛТ-0,125, конденсаторы - любого типа с подходящими размерами.

Налаживание

Сначала желательно проверить работу генератора импульсов на транзисторах V1 и V2 (частота около 30кГц, U= Uпитания). Для этого нужно подключить осциллограф к резистору R5. Затем к выходу схемы подключается вольтметр постоянного тока, движки подстроечников R9, R14 устанавливают в среднее положение. Нажатием кнопки S2 устанавливают минимально возможное значение напряжения, то есть такое, при котором кнопкой еще можно выходным напряжением управлять (нижний порог). Резистором R14 устанавливают это напряжение в пределах 1 … 1,5 В. Аналогично, но уже при нажатой кнопке S1, подстроечником R9 устанавливают максимальное устойчивое напряжение на выходе (верхний порог) – 8,5… 11 В. Подбором резисторов R10 и R11 можно регулировать скорость регулировки, при нажатой соответствующей кнопке.

Питание на схемы (9 – 12 В) нужно подавать от стабилизированного источника. Схемы простых вариантов стабилизаторов показаны на рисунке ниже.

Напряжение стабилизации зависит от применяемого стабилитрона (в данном случае 11 … 12 В).

Список радиоэлементов

В этой статье мы рассмотрим схему электронного регулятора громкости звука с возможностью дистанционного управления и цифровой индикацией уровня.

Рис.1. Передняя сторона устройства

Рис.2. Задняя сторона устройства

Увеличение громкости осуществляется кнопкой или дистанционно с пульта ДУ (инфракрасное управление). Подходит практически любой домашний пульт управления.

Схема устройства представлена на рисунке 3.

Рис.3. Схема электрическая принципиальная

Переключения уровней звука основаны на десятичном счетчике CD4017 (DD1). Данная микросхема имеет 10 выходов Q0-Q9. После подачи питания на схему, на выходе Q0 сразу присутствует логическая единица, светодиод HL1 светится, указывая на нулевой уровень звука. К остальным выходам Q1-Q9 подключены резисторы R4-R12, которые имеют разное сопротивление.
Напомню, что микросхема в один и тот же момент времени выдает сигнал высокого уровня только на одном из своих выходов, а последовательное переключение между ними происходит при подаче короткого импульса на вход (вывод 14).
Исходя из этого, сопротивления в группе резисторов R4-R12 подобраны в порядке убывания (сверху-вниз по схеме), чтобы при каждом переключении микросхемы на базу транзистора VT2 поступало все больше и больше тока, постепенно открывая транзистор.
На коллектор этого транзистора подается сигнал от внешнего УНЧ или источника звука.
Итак, переключая микросхему счетчик, мы, по сути, изменяем сопротивление коллектор-эмиттер и тем самым изменяем громкость звука поступающего на динамик.
Сопротивления резисторов зависят от коэффициента усиления транзистора (h21э). Например, при использовании 2N3904 сопротивление резистора R4 может быть около 3 кОм, чтобы чуть чуть "приоткрыть" транзистор, звук при этом будет на самом тихом уровне. А сопротивление R12 должно быть наименьшим из всей группы (около 50 Ом), чтобы обеспечить режим насыщения и максимальную пропускную способность коллектор-эмиттер, соответственно максимальную громкость данного регулятора.
Мне трудно указать конкретные номиналы R4-R12, так как это еще очень сильно зависит от мощности звукового сигнала, поданного на транзистор, а также от питания. Лучше всего использовать многооборотные подстроечные резисторы и настроить ступени "на слух".

В нижней части схемы представлен узел индикации, основанный на дешифраторе К176ИД2 (DD2). Он предназначен для управления семисегментным индикатором.
На входы дешифратора подается двоичный код, поэтому на диодах VD1-VD15 построен шифратор, который преобразует десятичный сигнал от CD4017 в двоичный код, понятный для К176ИД2. Такая схема на диодах может показаться странной и архаичной, но вполне работоспособна. Диоды следует выбирать с малым падением напряжения, например диоды Шоттки. Но в моем случае использованы обычные кремниевые 1N4001, их видно на рисунке 2.
Итак, сигнал с выхода счетчика поступает не только на базу транзистора, но и на диодный преобразователь, превращаясь в двоичный код. Далее DD2 примет двоичный код и на семисегментном индикаторе отобразится нужная цифра, показывающая уровень звука.
Микросхема К176ИД2 удобна тем, что позволяет использовать индикаторы и с общим катодом, и с общим анодом. В схеме использован второй тип. Резистор R17 ограничивает ток сегментов.
Резисторы R13-R16 стягивают входы дешифратора на минус для стабильной работы.

Теперь рассмотрим верхнюю левую часть схемы. Двухпозиционным переключателем SA1 устанавливается режим управления громкостью. В верхнем (по схеме) положении ключа SA1 громкость изменяется вручную, путем нажатия на тактовую кнопку SB1. Конденсатор C3 устраняет дребезг контактов. Резистор R2 стягивает вход CLK на минус, предотвращая ложные срабатывания.
После подачи питания светится светодиод HL1, а индикатор показывает ноль - это режим без звука (Рисунок 4, сверху).

Рис.4. Отображение уровней на индикаторе

Нажимая на тактовую кнопку, маленькими скачками происходит увеличение громкости динамика от 1-го до 9-го уровня, следующее нажатие снова активирует беззвучный режим.

Если установить переключатель в нижнее (по схеме) положение, то вход DD1 подключается к схеме инфракрасного дистанционного управления, основанной на TSOP приемнике. При поступлении внешнего ИК сигнала на TSOP приемник, на его выходе появляется отрицательное напряжение, отпирающее транзистор VT1. Данный транзистор - любой маломощный, структуры PNP, например КТ361 или 2N3906.
ИК приемник (IF1) рекомендую выбрать с рабочей частотой 36 кГц, так как именно на этой частоте работает большинство пультов (от телевизора, DVD и т.д.). При нажатии на любую кнопку пульта, будет происходить управление громкостью.

В схеме присутствует кнопка с фиксацией SB2. Пока она нажата, вывод сброса RST подключен к минусу питания и счетчик будет переключаться. С помощью этой кнопки можно осуществить сброс счетчика и уровня громкости до нуля, а если оставить ее в отключенном положении, вывод сброса окажется не стянутым на минус и счетчик не будет принимать сигналы с пульта ДУ, и не будет реагировать на нажатия кнопки SB1.

Рис.5. Переключатели, тактовая кнопка и TSOP приемник с обвязкой выведены на отдельную плату

Аудиосигнал на транзистор регулятора я подаю с усилителя на микросхеме PAM8403. Коллектор VT2 подключен к положительному выходу одного из каналов усилителя (R), а его эмиттер к положительному контакту колонки (красный провод на фото). Отрицательный контакт колонки (черно-красный) подключен к минусу используемого канала. Источник звука в моем случае мини mp3 плеер.

Рис.6. Подключение устройства

Почему использованы подстроечные резисторы?
Хочу обратить ваше внимание на фото задней стороны устройства (рис.2). Там видно, что присутствуют три подстроечных резистора R4, R5, R6 на 100 кОм. Я реализовал только лишь три уровня громкости, потому что остальные резисторы (R7-R12) не поместились на плате. Подстроечные резисторы позволяют настроить уровни громкости для разных источников звука, т.к. они отличаются по мощности аудиосигнала.

Недостатки устройства.
1) Регулирование громкости происходит только вверх по уровню, т.е. только громче. Убавлять сразу не получится, придется дойти до 9-го уровня и затем снова вернуться к начальному уровню.
2) Немного ухудшается качество звука. Наибольшие искажения присутствуют на тихих уровнях.
3) Не осуществляет управление стерео сигналом. Введение второго транзистора для еще одного канала не решают проблему, т.к. эмиттеры обоих транзисторов объединяются на минус питания, что приводит к "моно" звуку.

Усовершенствование схемы.
Можно использовать вместо транзистора резисторную оптопару. Фрагмент схемы представлен на рисунке 7.

Рис.7. Фрагмент этой же схемы с оптопарой

Резисторная оптопара состоит из излучателя и приёмника света, соединенных оптической связью. Они имеют гальваническую развязку, а значит управляющая схема не должна вносить помехи в звуковой сигнал, проходящий по фоторезистору. Фоторезистор под действием света излучателя (светодиода или т.п.) будет изменять свое сопротивление и громкость будет изменяться. Элементы оптопары гальванически изолированы, а значит можно управлять двумя или более каналами аудиосигнала (рис.8).

Рис.8. Управление двумя каналами с помощью резисторных оптопар

Резисторы R4-R12 подбираются индивидуально.

Питание устройства можно осуществлять от USB 5 Вольт. При повышении напряжения следует увеличить сопротивление токоограничивающего резистора R17, чтобы не вышел из строя семисегментный индикатор HG1, а также следует увеличить сопротивление R1, чтобы защитить TSOP приемник. Но не рекомендую превышать питающее напряжение выше 7 Вольт.

К данной статье имеется видео, в котором изложен принцип работы, показана собранная на плате конструкция и проведен тест данного устройства.

Список радиоэлементов

Фактически все устройства воспроизведения музыки имеют возможность регулировки уровня громкости. На телефоне есть кнопки + и -, на колонках переменный резистор, автомагнитола регулируется энкодером итд. Но вот с компьютером незадача - для регулировки громкости нужно двигать мышкой в трей за системной громкостью или громкостью плеера. И это неудобно. Для решения этой задачи собрал некоторое устройство…

Я решил, что проще и удобнее всего будет реализовать управление громкостью вращением рукоятки энкодера.

Что такое энкодер и принцип его работы

Энкодер - это датчик угла поворота. Их бывает два вида: абсолютные и относительные(инкрементные).
В случае инкрементного энкодера, который я использовал, при вращении рукоятки получаем информацию о направлении вращения: по часовой стрелке или против. Сильно упрощая, при вращении на некоторый градус приходит сигнал, и так каждые N градусов. В моём случае каждые 18 градусов(энкодер имеет 20 импульсов на 360 градусов).

Понятно и подробно про работу энкодера можно почитать .

Значение с энкодера будут передаваться на компьютер через arduino digispark - компактная вариация на тему ардуино, где программатором выступает сам микроконтроллер atiny85. Фишка дигиспарка в том, что его можно запрограммировать как hid-устройство: после подключения к компьютеру он будет определяться как клавиатура/мышь/итд и не нужно ставить на компьютер дополнительные программы.

Помните шутку, про то, что любую вашу задумку уже в совершенстве реализовал какой нибудь азиат? В поисках ответов, как заставить работать мой велосипед я нашёл 5 вариантов сборки подобных устройств. А 2 из них - на той же элементной базе, что использовал и я. В итоге я просто скопировал код у ребят из , переподключил энкодер так, как рекомендуют это они и всё заработало! Сразу. Без танцев с бубном.

Но обо всём по порядку.

Железо

Так это выглядит у меня

Изночально я не планировал делать обзор, поэтому взял попавшийся под руки МГТФ....

Прошивка

Крутим рукоятку энкодера, удивляемся что всё работает. При вращении по часовой стрелке звук увеличивается, против часовой уменьшается. При нажатии звук глушится(«mute»).

Как это работает

Пара прыжков с бубном

С первого раза получилось немного не так как хотелось и регулировка работала наоборот(при вращении по часовой стрелке звук уменьшался). Решение было простым и банальным:
я заменил
#define PIN_ENCODER_A 0 #define PIN_ENCODER_B 2 на #define PIN_ENCODER_A 2 #define PIN_ENCODER_B 0 то есть поменял местами входные пины.

Потом я решил, что изменение громкости на 24% при полном обороте рукоятки - это слишком медленно. И я просто дублировал код, эмулирующий нажатие кнопок увеличения и уменьшения громкости:
if (enc_action > 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP); } else if (enc_action < 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN); } было заменено на if (enc_action > 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP); TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP); } else if (enc_action < 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN); TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN); }
А потом я подумал, что отдельная кнопка приглушения музыки музыки бесполезна - можно просто крутнуть регулировку влево. А вот возможность поставить музыку на паузу будет гораздо интереснее.
Для реализации этого, я заменил
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_MUTE); на TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_PLAYPAUSE);
Список возможных клавиш можно подсмотреть в файле «TrinketHidCombo/TrinketHidCombo.h».

Корпус

Идеи для доработки

Список покупок или элементная база

1. 1. - $1.25
2. 2. - $0.99
3. 3. - $3.99
4. 4. Немного проводов, паяльник, припой, usb-провод, какой нибудь корпус - условно бесплатно
5. 5. Более-менее прямые руки - бесценно

Вывод

Схема кнопочного потенциометра (сдвоенного) с цифровым управлением построена на основе специализированной микросхемы DS1267 от компании Dallas. В этом проекте используется версия 100к. Для управления ей служит микроконтроллер ATTiny13, выбранный из-за небольших размеров. Потенциометр позволяет регулировать максимум 256 шагов, однако можно применить ограниченное значение до 128 шагов. Этот показатель свободно устанавливается изменяя исходный код программы. На плате предусмотрен также вывод поляризации системы DS1267, так называемые «VBias», который можно поляризировать отрицательным напряжением, когда требуется перемещение бОльших чем 0,5 В амплитуд сигнала.

В схеме регулятора применены в основном SMD элементы, чтобы максимально уменьшить его размеры. Плата с успехом может быть встроенная в любую часть усилителя звука, так как ее высота всего 1 см. Регулировка громкости осуществляется с помощью двух миниатюрных кнопок (микриков), припаянных непосредственно на плату. Светодиод сигнализирует своим миганием о процессе нажатия и регулировании.

Схема электрическая кнопочного регулятора

Основой схемы является микроконтроллер U1 (ATTiny13), работающий на внутреннем источнике синхронизации (внутреннем генераторе). По трех-проводной шине он управляет состоянием U2 (DS1267). Выходами потенциометров будут разъемы P1 и P2. Диод D1 вместе с резистором, ограничивающим его ток, выполняет функцию индикатора работы шины. Короткой вспышкой сообщает о факте отправки данных в м/с U2. Конденсатор C1 (100nF) представляет собой фильтр питания.

Изготовление конструкции

Схема паяется на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Плата не содержит перемычек, а два кажущихся разрыва в цепи массы будут местами пайки корпуса кнопок. Монтаж следует начать с припаивания интегральных микросхем, потому что это делается гораздо удобнее, когда нет выступающих элементов от другой стороны. Порядок пайки остальных элементов произвольный. Схему необходимо питать напряжением 5 В, желательно стабилизированным.

Определенным неудобством является программирование микроконтроллера, так как здесь не предусмотрено разъема программирования. Чтобы запрограммировать МК U1 — подпаяйте аккуратно к его выводам тонкие провода, которые затем будут подключены к программатору. Вывод VB (VBias) соединен с массой схемы, однако, если необходимо подключение этого входа к другой полярности, просто вырежьте фрагмент дорожки между выводами на плате. Когда потенциометр работает для регулировки громкости предусилителя и амплитуда сигнала, что на него подается не превышает 0,5 вольта, то выход VB следует поляризировать относительно отрицательного напряжения -5 В относительно массы. Это обеспечит правильную передачу аналогового сигнала.

Следует иметь в виду, что потенциометр имеет максимально допустимое напряжение, которое может присутствовать на любом из контактов (относительно GND) от -0.1 до +7 В для Vb = 0 и от -5 до +7 В для Vb = -5 В. При эксплуатации регулятора следует позаботиться о том, чтобы не превышать указанные допустимые границы напряжений. Когда вы питаете схему от отдельного БП, необходимо убедиться, что масса потенциометра (GND) и масса схемы назначения связаны между собой.

На рисунке показаны настройки фузов для микроконтроллера ATTiny13

Управление регулятором

Работа со схемой проста. Изменение громкости осуществляется нажатием кнопок S1 и S2. Удержание нажатой кнопки вызывает плавное перемещение воображаемого ползунка потенциометра в нужном направлении. Светодиод D1 сигнализирует своим миганием факт изменения положения ползунка. Когда он достигнет одной из крайних позиций — индикатор перестанет мигать, хотя вы и продолжите держать нажатой кнопку.

Прошивка и плата

Все необходимые для самостоятельной сборки файлы вы можете .