AudioSwitcher - Automatisierung dessen, was scheinbar nicht automatisiert werden muss

Vorwort

Ich habe ein paar gute sowjetische Lautsprechersysteme zu Hause. Aber diese Technik ist ziemlich alt und kann einfach nicht über die Fernbedienung oder automatisch eingeschaltet werden, sondern nähert sich ständig dem Klangverstärker und schaltet ihn einfach zu faul ein / aus. Ich habe dieses Problem gelöst. Zuerst wurde Arduino gekauft und das Projekt wurde darauf durchgeführt, aber die Qualität der Arbeit passte nicht zu mir und das Projekt wurde für STM32F103C8 überarbeitet. Als Ergebnis habe ich ein Gerät mit 4 Audioeingängen, 1 Audioausgang, 220V-Eingang und 220V-Ausgang. Wenn mindestens ein aktiver Audioeingang vorhanden ist, erscheint am 220-V-Ausgang eine Spannung, wodurch ein Tonverstärker eingeschlossen wird, und der aktive Audiokanal wird zum Ausgang übertragen.

Entwicklungsherausforderungen

Es scheint einfach: Wenn der ADC nicht 0 empfängt, betrachten Sie den Kanal als aktiv. Fast alles ist so, aber es funktioniert nur, wenn Sie die Audioquelle einschalten und den Ton darauf ausschalten. Im ausgeschalteten Zustand stören verschiedene Geräte unterschiedlich, da sie nicht vollständig stromlos sind. Und bei schlechten Schallquellen kann der Mikrocontroller beim Ausschalten des Geräusches Geräusche aufnehmen, die recht stark sind. Und genau das ist die Quellenstörung, der STMka sieht keine Störung auf meiner externen Audiokarte, außerdem ist der leise Ton von ihr 0.

Wie geht das selbst?

Lassen Sie uns zuerst entscheiden, was wir brauchen. Ich werde die Kosten nicht schreiben, weil es hängt sehr von Ihrem Standort ab.

Was wir brauchen:

• Leiterplatte
• Programmierer ST-Link v2
• 1 Chip STM32f103C8
• 4 Relais zum Umschalten des Eingangs-Audiokanals auf den Ausgang
• 1 Relais zum Schalten von 220 V zum Einschalten des Verstärkers
• AC-DC-Abwärtswandler 220V - 5V (kann aus einer alten Telefonladung entnommen werden)
• Netzkabel und Stecker zur Stromversorgung unseres Geräts und Verstärkers
• Steckdose
• Widerstände, Kondensatoren und andere kleine Dinge

Natürlich brauchen wir Audiokabel und einen Minibuchsenstecker mit Buchsen.

Ich möchte mich auf die Auswahl der Relais konzentrieren ... Wenn bei der Auswahl des 220-V-Relais alles sehr klar ist: Es sollte in der Lage sein, die 220-V-Wechselspannung umzuschalten und von 3,3 V gesteuert zu werden. Die Auswahl der Soundrelais ist nicht so einfach. Nicht jedes Relais, auch kein Halbleiterrelais, stört den Ausgang nicht, und dies ist für uns sehr wichtig. Ich lebe in Minsk und konnte nichts Passendes und zu einem vernünftigen Preis finden. Daher wurden 4 PVT322A-Relais in einem bekannten chinesischen Geschäft bestellt. Vielleicht finden Sie in Ihrer Nähe etwas billigeres.



Von Anfang an werden wir die Hardwarefunktionen weiter untersuchen. In dem Diagramm, das Sie im Repository im Eagle-Ordner finden, müssen Sie Strombegrenzungswiderstände (R4-7) für Ihre Relais auswählen. In meinem Fall sind es 30 Ohm. Es gibt auch eine L1-Spule: Wählen Sie einen Filter, der hochfrequentes Rauschen glättet.

Sie können eine Leiterplatte auf PCBWAY oder JLCPCB bestellen. Ihre Preise sind niedrig, ich habe bei JLCPCB bestellt und sie haben mir nur 2 Dollar in Rechnung gestellt. Wenn Sie eine Leiterplatte bestellen, benötigen Sie Gerber-Dateien. Sie können alles aus demselben Ordner finden oder selbst generieren.

Fahren wir mit dem Softwareteil fort

Ich werde nicht darüber sprechen, wie man den Programmierer an den Computer anschließt, die Programmierumgebung und den Treiber installiert, weil Es gibt viele dieser Anweisungen und sie sind äußerst zugänglich. Auf meiner Schaltung sind Ausgänge für Programmierer vorgesehen. Ich habe Visual Studio 2017 + VisualGDB verwendet. Nachdem Sie das Projekt aus demselben Repository heruntergeladen haben , können Sie das Projekt öffnen. Wechseln Sie sofort zur Datei Settings.cpp.


Alle Einstellungen in dieser Datei sind dokumentiert, aber wir werden trotzdem bei jeder Einstellung aufhören.

 #define DEBUG0 0 #define DEBUG1 1 #define DEBUG2 0 

Wenn wir DEBUG0 eine Einheit zuweisen, hört unser Gerät auf, etwas anderes zu tun, außer dass es die von den Audioeingängen empfangenen Werte in einem Format ausgibt, das SerialPortPlotter von UART „verdauen“ kann.

Wenn Sie die Einheit DEBUG1 zuweisen, ist das Gerät bereits voll funktionsfähig, zeigt jedoch einige Informationen zur Arbeit an UART an. All dies ist ausschließlich zum Debuggen erforderlich.

Wenn Sie DEBUG2 zuweisen, wird nur der UART initialisiert. Wenn Sie nicht verstehen, warum das so ist, dann nicht :-)

 #define MaxEqualToZeroValue 3 

Als nächstes haben wir einen Parameter, dessen entsprechender Wert oder weniger als Null betrachtet wird. Wie bereits erwähnt, sind einige Tonquellen von schlechter Qualität und sehr laut.

 #define MaxAvarageForNoise (float)0.4 

Wenn der Audiokanal derzeit inaktiv ist (d. H. Der Kanal, der derzeit nicht auf Ausgang geschaltet ist) und der durchschnittliche Messwert für einen Messzyklus auf diesem Kanal kleiner als der Wert dieses Parameters ist, wird der Kanal ohne Ton betrachtet.

 #define MaxAvarageForActiveNoise (float)0.06 

Dieser Parameter ist fast der gleiche wie der vorherige, nur für den aktuell aktiven Kanal. Tatsache ist, dass die Spannung des Audiokanals abfällt, wenn der Kanal aktiv ist und der Verstärker arbeitet. Wenn Sie diese Einstellung vernachlässigen, wird das Gerät auch dann einen Ton hören, wenn das Kabel an kein Gerät angeschlossen ist.

 #define CountOfConsecutiveZeroValueForNoise 250 

Dieser Parameter dient ausschließlich zur Optimierung des CPU-Verbrauchs. Wenn das Gerät eine vorgegebene Anzahl von Nullen in einer Reihe erfüllt, wird davon ausgegangen, dass dieses Signal kein Ton ist.

 #define MinCountOfZeroValue 550 

Und das ist eine wichtige Einstellung. Einige Geräte verursachen beim Ausschalten seltsame Geräusche, aber ich habe einen gemeinsamen Faktor hervorgehoben: Sie fallen sehr selten auf Null. Deshalb musste ich diesen Parameter eingeben. Wenn die Anzahl der Nullwerte pro Messzyklus kleiner als der angegebene Wert ist, wird das Signal als Rauschen betrachtet.

 #define USE_LED 1 #define LED_GPIO_PERIPH RCC_APB2Periph_GPIOC #define LED_GPIO_GROUP GPIOC #define LED_GPIO_PIN GPIO_Pin_13 #define USE_AMP 1 #define AMP_GPIO_PERIPH RCC_APB2Periph_GPIOB #define AMP_GPIO_GROUP GPIOB #define AMP_GPIO_PIN GPIO_Pin_12 

Dieser Block ist für diejenigen, die bereits Mikrocontroller programmiert haben, äußerst verständlich. Er wählt den Pin aus, an dem sich die LED befindet, und den Ausgang zum Verstärkersteuerrelais. Wenn Sie mein Schema nicht ändern, benötigen Sie diese Parameter nicht.

Fahren wir mit den folgenden Einstellungen fort:

Durch Öffnen der Datei main.cpp ganz am Anfang der Funktion

 int main() 

Sie finden eine Definition einer Reihe von Variablen.

Lassen Sie uns näher darauf eingehen. Es gibt viele Parameter, die für die Hardwarekonfiguration des Mikrocontrollers verantwortlich sind. Wir werden sie nicht berühren.

 const uint8_t channelsCount = 2; 

Dies ist die Anzahl der zu verwendenden Audioeingangskanäle.

 const uint8_t countOfIterationsForSwitch = 5; 

Die Anzahl der Messzyklen, die erforderlich sind, um den aktiven / passiven Zustand zu ändern.

 const uint8_t ADCSampleTime = ADC_SampleTime_239Cycles5; 

Dieser Parameter ist für die Qualität der Messung verantwortlich. Es ist auf Maximum eingestellt, ich empfehle nicht, es zu ändern.

 const uint16_t measurementsDuration = 2000; 

Dies ist die Zeit in ms, in der ein Messzyklus durchgeführt wird.

 const uint32_t measurementFrequencies[] = { 1000, 1000, 1000, 1000 }; 

Ich weiß nicht warum, aber ich habe eine Funktion implementiert, mit der ich Eingangskanäle mit unterschiedlichen Frequenzen für jeden Kanal messen kann. Vielleicht braucht jemand diese Funktion.

Fazit

Nun, das ist alles. Ich habe alle notwendigen Einstellungen beschrieben. Es bleibt nur die Schaltung zusammenzubauen, das Projekt zu kompilieren, die Firmware in den Mikrocontroller zu füllen und zu genießen.

Abschließend möchte ich sagen, dass Sie das Eingangs-Audiokabel nicht einfach in nichts stecken lassen können, sondern es in ein beliebiges Gerät einstecken oder in Form einer Minibuchse anschließen müssen, in der alle Kontakte miteinander verbunden sind.


Wenn Ihre Tonquellen ziemlich gut sind, können Sie niedrige Einstellungen vornehmen. Um den Tonzustand zu ändern, müssen Sie ihn möglicherweise ausschalten (nicht an einer Steckdose). Vielleicht werde ich eines Tages einen Link zum 3D-Modell des Gehäuses hinzufügen, aber bisher habe ich keinen 3D-Drucker und das Gehäuse ist derzeit so. Das ist aber erstmal so: Der 3D-Drucker läuft schon :-)


Dies ist mein erster Artikel, ich freue mich über jede begründete Kritik. Ich verstehe, dass dies kein Meisterwerk ist, aber ich habe mein Bestes versucht.

Danke fürs Lesen.

UPD1: Schaltplan- und Verdrahtungsbilder im Artikel hinzugefügt.

UPD2: Schaltplan- und Verdrahtungsbilder zum Repository hinzugefügt, neue Kommentare im Code hinzugefügt.