วงจรควบคุมระดับเสียงดิจิตอลโดยใช้ pt2258 ic และ arduino

โพเทนชิออมิเตอร์เป็นอุปกรณ์เชิงกลที่ใช้ซึ่งสามารถตั้งค่าความต้านทานตามค่าที่ต้องการจึงเปลี่ยนกระแสที่ไหลผ่าน มีแอพพลิเคชั่นมากมายสำหรับโพเทนชิออมิเตอร์ แต่ส่วนใหญ่จะใช้โพเทนชิออมิเตอร์เป็นตัวควบคุมระดับเสียงสำหรับเครื่องขยายเสียง

โพเทนชิออมิเตอร์ไม่ได้ควบคุมการขยายของสัญญาณ แต่สร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าและนั่นคือสาเหตุที่สัญญาณอินพุตถูกลดทอน ดังนั้นในโครงการนี้ผมจะแสดงให้คุณวิธีการสร้างปริมาณดิจิตอลควบคุมด้วย IC PT2258 และติดต่อด้วย Arduino เพื่อควบคุมระดับเสียงของวงจรเครื่องขยายเสียง คุณยังสามารถตรวจสอบวงจรเกี่ยวกับเสียงต่างๆได้ที่นี่รวมถึงมิเตอร์ VU, วงจรควบคุมโทนเสียง ฯลฯ

ไอซี PT2258

ดังที่ฉันได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ PT2258 เป็น IC ที่สร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นตัวควบคุมระดับเสียงอิเล็กทรอนิกส์ 6 ช่อง IC นี้ใช้เทคโนโลยี CMOS ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับแอปพลิเคชันเสียงและวิดีโอแบบหลายช่องสัญญาณ

IC นี้มีอินเทอร์เฟซการควบคุม I2C พร้อมช่วงการลดทอนตั้งแต่ 0 ถึง -79dB ที่ 1dB / step และมาในแพ็คเกจ DIP หรือ SOP 20 พิน

คุณสมบัติพื้นฐานบางประการ ได้แก่

• 6 ช่องอินพุตและเอาต์พุต (สำหรับระบบเสียงภายในบ้าน 5.1)
• ที่อยู่ I2C ที่เลือกได้ (สำหรับแอปพลิเคชัน Daisy-chain)
• การแยกช่องสัญญาณสูง (สำหรับการใช้งานเสียงรบกวนต่ำ)
• อัตราส่วน S / N> 100dB
• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานคือ 5 ถึง 9V

PT2258 IC ทำงานอย่างไร

IC นี้ส่งและรับข้อมูลจากไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านสาย SCL และ SDA SDA และ SCL เป็นส่วนต่อประสานบัส เส้นเหล่านี้จะต้องดึงให้สูงด้วยตัวต้านทาน 4.7K สองตัวเพื่อให้การทำงานมีเสถียรภาพ

ก่อนที่เราจะไปที่การทำงานของฮาร์ดแวร์จริงนี่คือคำอธิบายการทำงานโดยละเอียดของ IC หากคุณไม่ต้องการทราบทั้งหมดนี้คุณสามารถข้ามส่วนนี้ได้เนื่องจากส่วนการทำงานทั้งหมดได้รับการจัดการโดยไลบรารี Arduino

การตรวจสอบข้อมูล

• ข้อมูลบนสาย SDA ถือว่าเสถียรเมื่อสัญญาณ SCL สูง
• สถานะสูงและต่ำของบรรทัด SDA จะเปลี่ยนแปลงเมื่อ SCL ต่ำเท่านั้น

เริ่มต้นและหยุดเงื่อนไข

เงื่อนไขการเริ่มทำงานจะเปิดใช้งานเมื่อ

1. SCL ถูกตั้งค่าเป็น HIGH และ
2. SDA เปลี่ยนจากสถานะสูงเป็นสถานะต่ำ

เงื่อนไขการหยุดจะเปิดใช้งานเมื่อ

1. SCL ถูกตั้งค่าเป็นสูงและ
2. SDA เปลี่ยนจากสถานะต่ำเป็นสถานะสูง

บันทึก! ข้อมูลนี้มีประโยชน์มากสำหรับการดีบักสัญญาณ

รูปแบบข้อมูล

ทุกไบต์ที่ส่งไปยัง SDA Line ประกอบด้วย 8 บิตซึ่งเป็นไบต์ แต่ละไบต์ต้องตามด้วย Acknowledge Bit

การรับทราบ

การรับทราบทำให้การทำงานมีเสถียรภาพและเหมาะสม ระหว่าง Acknowledge Clock Pulse ไมโครคอนโทรลเลอร์จะดึงพิน SDA HIGH ในช่วงเวลาที่แน่นอนอุปกรณ์ต่อพ่วง (ตัวประมวลผลเสียง) ดึงสาย SDA ลง (ต่ำ)

ขณะนี้อุปกรณ์ต่อพ่วง (PT2258) ได้รับการแก้ไขแล้วและต้องสร้างการรับทราบหลังจากได้รับไบต์มิฉะนั้นสาย SDA จะยังคงอยู่ที่ระดับสูงในช่วง Clock Pulse ที่เก้า (9) ในกรณีนี้เครื่องส่งสัญญาณหลักจะสร้างข้อมูล STOP เพื่อยกเลิกการถ่ายโอน

ซึ่งจะช่วยลดความจำเป็นในการถ่ายโอนข้อมูลที่ถูกต้อง

การเลือกที่อยู่

ที่อยู่ I2C ของ IC นี้ขึ้นอยู่กับสถานะของ CODE1 (Pin No.17) และ CODE2 (Pin No.4)

CODE1 (PIN หมายเลข 17)	CODE2 (PIN หมายเลข 4)	ที่อยู่ HEX
0	0	0X80
0	1	0X84
1	0	0X88
1	1	0X8C

ลอจิกสูง = 1

ลอจิกต่ำ = 0

โปรโตคอลการเชื่อมต่อ

โปรโตคอลอินเทอร์เฟซประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้:

• บิตเริ่มต้น
• ไบต์ที่อยู่ชิป
• ACK = บิตรับทราบ
• ไบต์ข้อมูล
• หยุดสักหน่อย

แม่บ้านทำความสะอาดเล็กน้อย

หลังจากเปิด IC แล้วต้องรออย่างน้อย 200ms ก่อนที่จะส่งข้อมูลบิตแรกมิฉะนั้นการถ่ายโอนข้อมูลอาจล้มเหลว

หลังจากเกิดความล่าช้าสิ่งแรกที่ต้องทำคือการล้างรีจิสเตอร์โดยส่ง“ 0XC0” vi ไปยังบรรทัด I2C ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานจะถูกต้อง

ขั้นตอนข้างต้นเป็นการล้างรีจิสเตอร์ทั้งหมดตอนนี้เราต้องตั้งค่าให้กับรีจิสเตอร์มิฉะนั้นรีจิสเตอร์จะเก็บค่าขยะและเราได้ผลลัพธ์ที่เป็นกระ

เพื่อให้แน่ใจว่ามีการปรับระดับเสียงที่เหมาะสมจำเป็นต้องส่งหลาย 10dB ตามด้วยรหัส 1dB ไปยังตัวลดทอนตามลำดับมิฉะนั้น IC อาจทำงานผิดปกติได้ แผนภาพด้านล่างอธิบายเพิ่มเติม

ทั้งสองวิธีข้างต้นจะทำงานได้อย่างถูกต้อง

เพื่อให้แน่ใจว่ามีการทำงานที่ถูกต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล I2C ไม่เกิน 100KHz

นั่นคือวิธีที่คุณสามารถส่งไบต์ไปยัง IC และลดทอนสัญญาณอินพุต ส่วนด้านบนคือการเรียนรู้ว่า IC ทำงานอย่างไร แต่อย่างที่ฉันได้กล่าวไปก่อนหน้านี้เราจะใช้ไลบรารี Arduino เพื่อสื่อสารกับ IC ซึ่งจัดการฮาร์ดโค้ดทั้งหมดและเราต้องทำการเรียกใช้ฟังก์ชันบางอย่าง

ข้อมูลข้างต้นทั้งหมดนำมาจากแผ่นข้อมูลโปรดดูข้อมูลเพิ่มเติม

แผนผัง

แสดงให้เห็นภาพด้านบนวงจรทดสอบปริมาณ PT2258 ตามการควบคุมวงจร นำมาจากแผ่นข้อมูลและแก้ไขตามความต้องการ

สำหรับการสาธิตวงจรถูกสร้างขึ้นบนเขียงหั่นขนมแบบไม่บัดกรีด้วยความช่วยเหลือของแผนผังที่แสดงด้านบน

บันทึก! ส่วนประกอบทั้งหมดจะถูกวางไว้อย่างใกล้ชิดที่สุดเพื่อลดความเหนี่ยวนำและความต้านทานของกาฝาก

ส่วนประกอบที่จำเป็น

1. PT2258 IC - 1
2. Arduino Nano Controller - 1
3. เขียงหั่นขนมทั่วไป - 1
4. ขั้วต่อสกรู 5 มม. x 3 - 1
5. ปุ่มกด - 1
6. ตัวต้านทาน 4.7K, 5% - 2
7. ตัวต้านทาน 150K, 5% - 4
8. ตัวต้านทาน 10k, 5% - 2
9. ตัวเก็บประจุ 10uF - 6
10. ตัวเก็บประจุ 0.1uF - 1
11. สายจัมเปอร์ - 10

รหัส Arduino

เพื่อความง่ายฉันจะใช้ไลบรารี PT2258 จาก GitHub ซึ่งสร้างโดย sunrutcon

นี่เป็นไลบรารีที่เขียนได้ดีมากนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมฉันถึงตัดสินใจใช้มัน แต่เนื่องจากมันเก่ามากจึงมีข้อบกพร่องเล็กน้อยและเราต้องแก้ไขก่อนจึงจะใช้งานได้

ขั้นแรกให้ดาวน์โหลดและแยกไลบรารีจากที่เก็บ GitHub

คุณจะได้รับสองไฟล์ข้างต้นหลังจากการแตกไฟล์

# รวม # รวม # รวม

จากนั้นเปิดไฟล์ PT2258.cpp ด้วยโปรแกรมแก้ไขข้อความที่คุณชื่นชอบฉันใช้ Notepad ++

คุณจะเห็นว่า“ w” ของไลบรารีลวดเป็นตัวอักษรขนาดเล็กซึ่งเข้ากันไม่ได้กับ Arduino เวอร์ชันล่าสุดและคุณต้องแทนที่ด้วยตัวพิมพ์ใหญ่“ W” นั่นแหล่ะ

รหัสที่สมบูรณ์สำหรับ PT2258 Volume Controller สามารถพบได้ในตอนท้ายของส่วนนี้ นี่คือส่วนที่สำคัญของโปรแกรมจะอธิบาย

เราเริ่มต้นรหัสโดยรวมไฟล์ไลบรารีที่จำเป็นทั้งหมด ไลบรารี Wire ใช้เพื่อสื่อสารระหว่าง Arduino และ PT2258 ไลบรารี PT2258 มีข้อมูลการกำหนดเวลา I2C ที่สำคัญทั้งหมดและการตอบรับ ezButton ห้องสมุดจะใช้ในการอินเตอร์เฟซที่มีปุ่มกดที่

แทนที่จะใช้ภาพโค้ดด้านล่างให้คัดลอกอินสแตนซ์โค้ดทั้งหมดจากไฟล์โค้ดและทำให้เป็นรูปแบบเหมือนที่เราเคยทำในโครงการอื่น ๆ

# รวม # รวม # รวม

จากนั้นสร้างวัตถุสำหรับสองปุ่มและไลบรารี PT2258 เอง

PT2258 pt2258; ezButton button_1 (2); ezButton button_2 (4);

จากนั้นกำหนดระดับเสียง นี่คือระดับเสียงเริ่มต้นที่ IC นี้จะเริ่มต้นด้วย

ปริมาณ Int = 40;

จากนั้นเริ่มต้น UART และตั้งค่าความถี่สัญญาณนาฬิกาสำหรับบัส I2C

Serial.begin (9600); Wire.setClock (100000);

การตั้งค่านาฬิกา I2C เป็นสิ่งสำคัญมากมิฉะนั้น IC จะไม่ทำงานเนื่องจากความถี่สัญญาณนาฬิกาสูงสุดที่ IC นี้รองรับคือ 100KHz

ต่อไปเราจะทำความสะอาดเล็กน้อยด้วยคำสั่ง if else เพื่อให้แน่ใจว่า IC สื่อสารกับบัส I2C ได้อย่างถูกต้อง

ถ้า (! pt2258.init ()) Serial.printIn (“ PT2258 เริ่มต้นสำเร็จ”); อื่น Serial.printIn (“ ล้มเหลวในการเริ่มต้น PT2258”);

ต่อไปเราจะตั้งค่าการหน่วงเวลา debounce สำหรับปุ่มกด

Button_1.setDebounceTime (50); Button_2.setDebounceTime (50);

สุดท้ายเริ่มต้น PT2258 IC โดยตั้งค่าด้วยระดับเสียงช่องสัญญาณเริ่มต้นและหมายเลขพิน

/ * เริ่มต้น PT ด้วยโวลุ่มเริ่มต้นและ Pin * / Pt2258.setChannelVolume (ระดับเสียง 4); Pt2258.setChannelVolume (ระดับเสียง 5);

เครื่องหมายนี้ตอนท้ายของ การติดตั้งเป็นโมฆะ () ส่วน

ในส่วน Loop เราจำเป็นต้องเรียกใช้ฟังก์ชันลูปจากคลาสปุ่ม มันเป็นบรรทัดฐานของห้องสมุด

Button_1.loop (); // บรรทัดฐานของไลบรารี Button_2.loop (); // บรรทัดฐานของห้องสมุด

ส่วน if ด้านล่างคือการลดระดับเสียง

/ * ถ้ากดปุ่ม 1 ถ้าเงื่อนไขเป็นจริง * / ถ้า (button_1.ispressed ()) {Volume ++; // การเพิ่มตัวนับระดับเสียง // คำสั่ง if นี้ทำให้แน่ใจว่าโวลุ่มไม่เกิน 79 If (volume> = 79) {Volume = 79; } Serial.print (“ ปริมาณ:“); // การพิมพ์ระดับเสียง Serial.printIn (ระดับเสียง); / * ตั้งระดับเสียงสำหรับช่อง 4 ซึ่งอยู่ใน PIN 9 ของ PT2558 IC * / Pt2558.setChannelVolume (ระดับเสียง 4); / * ตั้งค่าระดับเสียงสำหรับช่อง 5 ซึ่งเป็น PIN 10 ของ PT2558 IC * / Pt2558.setChannelVolume (ระดับเสียง 5); }

ส่วน if ด้านล่างคือการเพิ่มระดับเสียง

// สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับปุ่ม 2 ถ้า (button_2.isPressed ()) {Volume--; // คำสั่ง if นี้ช่วยให้ระดับเสียงไม่ต่ำกว่าศูนย์ ถ้า (ปริมาตร <= 0) ปริมาณ = 0; Serial.print (“ ปริมาณ:“); Serial.printIn (ระดับเสียง); Pt2258.setChannelVolume (ระดับเสียง 4); Pt2558.setChannelVolume (ระดับเสียง 5); }

การทดสอบวงจรควบคุมระดับเสียงดิจิตอล

ในการทดสอบวงจรใช้อุปกรณ์ต่อไปนี้

1. หม้อแปลงไฟฟ้าที่มี Tap 13-0-13
2. 2 ลำโพง4Ω 20W เป็นโหลด
3. แหล่งที่มาของเสียง (โทรศัพท์)

ในบทความก่อนหน้านี้ฉันได้แสดงวิธีสร้างแอมพลิฟายเออร์เสียง 2x32 วัตต์อย่างง่ายด้วย TDA2050 IC ไปแล้วฉันจะใช้มันสำหรับการสาธิตนี้ด้วย

ฉันทำโพเทนชิออมิเตอร์แบบกลไกไม่เป็นระเบียบและทำให้สายไฟสองเส้นสั้นลงด้วยสายจัมเปอร์ขนาดเล็กสองเส้น

ตอนนี้ด้วยความช่วยเหลือของปุ่มกดสองปุ่มสามารถควบคุมระดับเสียงของเครื่องขยายเสียงได้

การปรับปรุงเพิ่มเติม

วงจรนี้สามารถแก้ไขเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพได้ การปรับปรุงเช่นวงจรสามารถทำกับ PCB เพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากส่วนดิจิตอลของ IC เพิ่มเติม นอกจากนี้เรายังสามารถเพิ่มตัวกรองเพิ่มเติมเพื่อปฏิเสธเสียงความถี่สูง นอกจากนี้ตรวจสอบวงจรขยายเสียงอื่น ๆ และโครงการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเสียง

ฉันหวังว่าคุณจะชอบบทความนี้และเรียนรู้สิ่งใหม่ ๆ จากบทความนี้ หากคุณมีข้อสงสัยคุณสามารถถามได้ในความคิดเห็นด้านล่างหรือสามารถใช้ฟอรัมของเราสำหรับการอภิปรายโดยละเอียด