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FILODIFFUSIONE MULTIROOM

14 July 2009

Abstract

In questo articolo presento un nuovo progetto di diffusione sonora multiroom.

Le peculiarità del progetto sono le seguenti:

-controllo del volume da 4 stanze indipendenti

-accensione e spegnimento della sorgente automatico

-può funzionare con qualsiasi sorgente audio, purchè preamplificata

-cablaggio semplicissimo, si esegue con 3 fili!

In pratica il circuito è diviso in 2 sezioni, completamente indipendenti tra loro: laprima comprende la parte logica e il controllo del volume; la seconda è soltantorappresentata dal finale audio (quadruplo).

ANALISI DEL CIRCUITO

Partiamo dalle spiegazioni relative alla prima sezione, e riportata in figura.

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Vediamo che, a sinistra , c’è il solito micro ST6210/20, onnipresente nei mieiprogetti, che si incarica di gestire il funzionamento logico del circuito; quindi, alza/abbassa il volume delle 4 stanze, ed accende i finali tramite il segnale presente sulconnettore indicato con R41.

scheda uno.jpg

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Intorno al micro ci sono vari componenti passivi, tutti necessari al suo correttofunzionamento. Quindi, circuito R-C per il reset, e condensatori e quarzo per lo stadiodi temporizzazione.

Poco più in basso c’è un operazionale (il glorioso LM741), che si occupa didisaccoppiare la sorgente audio dal nostro circuito; sulla linea di reazione c’è untrimmer (indicato con V1) che ci permette di regolare il volume di questo stadio.Quindi, se il segnale che proviene dalla sorgente è troppo basso o troppo alto,con questo trimmer possiamo regolarlo in maniera ottimale. La sorgente dovrebbeessere mono, e, nel caso fosse stereo, bisogna impostarla come “mono” e collegareun solo canale. Con i valori delle resistenze indicati il segnale in ingresso nonviene amplificato dall’operazionale, ma attenuato (quindi amplificazione G<1), o,al massimo, viene riportato circa pari a 1, agendo sul trimmer V1. Sostituendotale trimmer con un altro di diverso valore (per esempio 100k), si può ottenereun’amplificazione maggiore, ed utilizzare come sorgente anche i piccoli Mp3 player,che in genere hanno un’uscita molto bassa.

A destra troviamo il “controllo di volume” vero e proprio, cioè l’integrato AD8403,che contiene al suo interno 4 potenziometri digitali. Di fatto, sono questi che regolanoil volume delle 4 stanze. Questo integrato viene controllato tramite 3 segnali,provenienti dal micro: SDI, SCK e CS .- Rispettivamente: SDI= dati ; SCK= clock ; CS= circuit select .-

I potenziometri digitali hanno 256 posizioni,…. davvero tante per ciò che ci serve!Quindi, tramite software, tutta l’escursione dei potenziometri sarà ottenuta in 31posizioni .-

Questo integrato è disponibile nella versione a montaggio superficiale (SMT), quindiocchio alle saldature, dato che i pin sono a distanza ravvicinata (1,27 mm). Ciò,ovviamente, richiede che tale integrato venga saldato dal “lato piste” del circuito.Come anticipato in precedenza, l’operazionale non amplifica il segnale, ma alcontrario, lo attenua (in pratica l’amplificazione è minore di 1) ; in questo modol’AD8403 si trova a lavorare con un segnale molto basso, lasciando al solo finale ilcompito di amplificare in ampiezza (e in potenza) il segnale stesso.-

Il segnale audio sarà disponibile sul connettore JP1, a destra nello schema; questoconnettore ha 7 pin, di cui : 4 sono relativi al segnale audio delle 4 stanze; 1 pinè la massa; 1 pin è l’alimentazione positiva per il finale audio. Un ultimo pin non èutilizzato.-

A proposito del segnale audio, una volta “regolato” dall’AD8403, questo passaattraverso delle resistenze (es. R35, se ci riferiamo al canale 1); poi lo stesso segnaletransita attraverso il condensatore C8, ed infine ancora in R14: questa potrebbeessere una incongruenza, perché le 2 resistenze sono in pratica in serie, e quindi

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avrei potuto mettere una resistenza “singola”. Ho lasciato la possibilità di potercambiare la resistenza R14, in quanto , cambiando stadio finale, (cioè mettendoneuno con diversa resistenza di ingresso), abbiamo la possibilità di adattare meglioil segnale allo stadio successivo variando il valore di questa resistenza, ma, nelcaso dovesse venir cortocircuitata, resta comunque la resistenza precedente peraccoppiare l’AD8403 allo stadio successivo.

Una scelta progettuale indubbiamente “criticabile”, ma senz’altro pratica, alla lucedelle prove che ho fatto.

Infine due parole sui connettori P4 – P5 – P6 – P7 : questi permettono il collegamentocon gli altoparlanti e con i pulsanti delle 4 stanze. Vediamo che ognuno di questiconnettori ha 3 contatti:

• il pin 1 fa capo al processore• il pin 2 è la massa• il pin 3 è l’uscita dell’altoparlante

Ognuno di questi connettori deve essere cablato con il circuito “locale” , per ognistanza da sonorizzare.

Sulla scheda principale è presente una morsettiera apposita, con 12 contatti (3 perogni stanza) .-

Come fa il processore a “capire” che un tasto è premuto, ed eventualmente ad agiredi conseguenza? In condizioni “normali”, cioè senza nessun tasto premuto, sulle lineedei pin 12-13-14-15 del micro devo misurare 5 volt: questa è la condizione di riposo.Prendiamo ad esempio la linea che fa capo al pin 15 : questa linea è collegata tramitela R3 (da 10k) ai 5 volt dell’alimentazione. Non solo: tramite il bus (p1) – e quindiattraverso il connettore P4-, tale linea è collegata ai pulsanti della stanza “1”. - Anchequi, il connettore ha 3 pin, dei quali il primo è collegato con una resistenza, anch’essada 10 k. Ora, premendo P1, la resistenza da 10 k forma un partitore resistivo con laresistenza vista precedentemente (R3, sullo schema elettrico principale), e dato chele 2 resistenze hanno lo stesso valore, la tensione al pin 15 del micro sarà di circa 2,5v. Se invece premo P2, collego di fatto il pin 15 del micro a massa (cioè a 0 v).

Le 2 tensioni appena viste, cioè 2,5v e 0 v sono quelle che permettono al micro dicapire se un tasto è premuto, e quale. - E agisce di conseguenza. Quanto appenadetto, ovviamente, vale per tutte le 4 stanze.

Di seguito, un piccolo schema “pratico” della scheda principale, così come l’hocostruita , e di come viene collegata per il controllo del volume e il collegamentodell’altoparlante (per ogni stanza):

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Si può vedere che il collegamento si effettua con 3 fili soltanto. E' riportato anche ilcollegamento per l'accensione automatica della sorgente (alimentata a 220 v).

Ricordo che i pulsanti P1, P2 e la resistenza R possono trovare posto tranquillamentein un solo “frutto” della scatola 503 relativa alla stanza da sonorizzare!

La seconda sezione, riportata nello schema seguente, è anch’essa molto semplice, eriguarda lo stadio finale del circuito.

collegamenti.jpg

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E’ un piccolo finale quadrifonico, con circa 1,5 w di potenza per ogni canale. Nelleintenzioni iniziali avrei voluto semplificare ulteriormente il circuito, utilizzando unsingolo integrato con 4 canali, tipo quelli utilizzati nelle normali autoradio, ma allafine ho verificato che erano più i problemi che i vantaggi. Soprattutto la diafoniaaveva livelli altissimi, dato che tutto il finale quadruplo era costituito da un unicointegrato. Ho optato quindi per la soluzione che qui propongo, e il circuito è costituitoda 4 finali TDA7231A, che conosco per aver già utilizzato in un altro circuito simile.Per funzionare, questo integrato ha bisogno di pochissimi componenti. Vediamoinfatti che lo schema è davvero semplice. Il segnale audio proviene dal connettoreJP1, e dopo essere stato amplificato dai 4 finali, è disponibile alle uscite J1 – J2 – J3 –J4.

Da qui dovrà essere riportato, tramite 4 corti spezzoni di filo, sulla scheda principale,e da questa, tramite i connettori P4 ……. P7, potrà essere disponibile nella stanzainteressata. Al di là della apparente complessità, il circuito è davvero semplice, nonnecessita in pratica di nessuna taratura, e una volta collegato funziona all’istante.Ogni finale viene alimentato soltanto quando il processore “sente” la richiesta daipulsanti di ogni stanza, ed abilita soltanto il relè /finale di quella stanza.Automaticamente accende anche la sorgente, nel caso non sia già accesa.

…E TRA LE 2 SCHEDE APPENA ILLUSTRATE

… si può interporre uno stabilizzatore del tipo LM7812 , così da stabilizzare latensione che alimenta la scheda dei finali. In questo modo abbassiamo/eliminiamo ilripple residuo sulla linea di alimentazione, evitando che influenzi gli stadi finali. Talestabilizzatore non è riportato sugli schemi elettrici, dato che “di fatto” è esterno alle2 schede, e viene collegato come riportato in figura :

scheda due.JPG

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• il pin di ingresso è collegato al pin 6 del connettore JP1 della schedaprincipale (+vpp)

• il pin centrale è collegato a massa• il pin di uscita è collegato al pin 6 del connettore JP1 della scheda dei finali

(+vpp)

Con il circuito in stand-by, (quindi con l’audio spento in tutte le stanze), tale circuitointegrato resta giustamente “freddo”. Durante il funzionamento , ovviamente tende ascaldare, e quindi va montato su una piccola aletta di raffreddamento.

PER GLI AUTOCOSTRUTTORI

NOTE COSTRUTTIVE

Come anticipato, il montaggio del circuito non comporta grandi difficoltà; ovviamentenel montaggio dell’ AD8403 bisognerà porre l’attenzione necessaria, visto che i pinsono davvero vicini, ed inoltre il componente è sensibile alle scariche elettrostatiche;è necessario quindi toccarlo il meno possibile, e comunque con prudenza. Lo stessodicasi per il micro ST6210/20 . Se si opta per lo stadio finale come quello da meproposto – cioè con gli integrati TDA7231 – bisogna saldare questi integrati senza lozoccoletto, ma direttamente sul circuito stampato. Il piano di massa disegnato sullascheda avrà la funzione di radiatore, dissipando il calore degli integrati. Bisognaricordare altresì che la scheda può essere inserita – volendo – anche in una scatolaper derivazioni elettriche, rendendo quindi l’impianto praticamente “invisibile”. Inquesto caso è evidente che la scatola dovrà essere abbastanza grande da contenereanche il trasformatore, e per permetterci di effettuare agevolmente i collegamenti. Inoltre dovrà favorire un regolare ricambio di aria (possono essere previste delleferitoie o dei fori sul coperchio).

TARATURA

Il circuito non necessita di tarature. L’unica cosa da fare è regolare il trimmer perun ascolto ottimale, e ciò varia anche in funzione della sorgente. Ricordo che lasorgente deve essere preamplificata.- I circuiti montati da me vengono regolati perottenere una amplificazione totale (Vu/Vi) circa pari a 1, ma utilizzo come sorgenteun sintonizzatore HiFi che fornisce in uscita un segnale molto alto.

Come detto in precedenza, sostituendo tale trimmer si può variare - e di molto –l’amplificazione totale, adattando così il circuito a sorgenti molto diverse.

Ricordo che l’elettronica “scalda” , soprattutto gli amplificatori, quindi non ènecessario “spremere” dai finali troppa potenza, perché in questo modo si rischia di

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“cuocerli”, e di surriscaldare la scheda! Tale aspetto è molto importante nel caso ilcircuito venga inserito in una scatola per derivazioni elettriche.

VERIFICA DELLE ALIMENTAZIONI

Il trasformatore non è riportato nello schema elettrico, ma deve essere comunque ingrado di erogare 8 - 10 V al secondario, con potenza di 13- 15 W.

Prima di inserire il micro ST6210/20 e prima di saldare il AD8403 conviene verificareche le alimentazioni siano corrette, quindi all’ingresso dello stabilizzatore U11devono esserci circa 13-15 v, mentre all’uscita 5 v .- Gli stessi 5 volt devono esserepresenti ai pin 12 – 13 – 14 – 15 del micro ST62, in condizioni “normali”, cioè senzache nessun tasto sia premuto.

A PROPOSITO DEL FINALE…..

Essendo il circuito composto da 2 sezioni completamente indipendenti, lo stadiofinale potrebbe essere sostituito con uno più potente, o comunque diverso da quelloda me proposto.

E’ evidente che, nel caso si utilizzi un finale più potente, l’alimentatore presente sullascheda non sarà sufficiente, e quindi dovrà essere costruito un nuovo alimentatore.Ciò perché l’alimentatore presente sulla scheda è progettato per i finali da mautilizzati , o comunque di pari potenza, e non sarebbe in grado di supportare finali piùpotenti. A parte l’alimentazione, sul nuovo finale dovrebbero arrivare i 4 collegamentidei segnali provenienti dalla scheda principale (connettore JP1, sulla destra nelloschema elettrico). Per il resto, il circuito non cambia.

QUALCHE FOTO DEI PROTOTIPI

Di seguito qualche foto dei primi prototipi in laboratorio, durante le varie misure;l’AD8403 non è visibile….

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dato che è montato sul “lato piste” della scheda…

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Un paio di schede sul banco di lavoro, durante le misure…

UN ESEMPIO DI INSTALLAZIONE

Un esempio di scheda installata durante le prove…

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ULTIME ANNOTAZIONI

Come sempre, sono disponibile ad aiutare chiunque voglia cimentarsi nellacostruzione di questa apparecchiatura. E’ evidente che non posso ritenermiresponsabile per eventuali insuccessi, e/o per danni che un utilizzo non appropriatodel circuito potrebbe causare. Del circuito posso fornire il micro ST6210/20programmato e testato (per chi vuole realizzarlo in proprio), o la scheda già costruitae funzionante per coloro che non sono in grado di farlo; costoro dovranno limitarsisoltanto ad installarla in casa – un’operazione semplicissima-!

Contattatemi al mio indirizzo: ducamax@yahoo.it

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