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Áudio Switch (ART2065)

Descrevemos neste artigo um dispositivo que permite selecionar uma de 4 fontes de sinais de áudio por meio de controle remoto e indicação digital, aplicando-as à entrada de um amplificador. O mesmo circuito é reversível, o que significa que podemos aplicar o sinal de uma fonte de 4 entradas de amplificadores de áudio num sistema distribuidor de som. O controle remoto opera por infra vermelho e é bastante sensível.

Partindo da ideia básica de comutar 4 sinais de áudio de fontes diferentes para aplicação na entrada de um amplificador de potência num sistema de som, num gravador ou mesmo num transmissor, e também de operação inversa: aplicar o sinal de uma fonte a uma de 4 entradas de amplificadores diferentes, acrescentamos ao sistema um controle remoto e a indicação digital.

O resultado disso foi um equipamento que pode encontrar diversas aplicações de utilidade para o leitor que gosta de áudio como:

  • - Trocar de fonte de programa por controle remoto, pelo simples toque de um botão.
  • - Comutar microfone numa mesa de conferências por meio de controle remoto.
  • - Controlar mecanicamente um sistema de distribuição de som.

 

Além destas, muitas outras possibilidades de uso serão encontradas pelo leitor imaginoso.

O circuito tem uma resistência da ordem de 150 ohms quando ativado e praticamente infinita quando aberto no canal correspondente, o que permite a operação com sinais de até uns 5 Vpp de amplitude e alta impedância.

Pré-amplificadores, saídas de gravadores, mixers e outras fontes de sinais de baixa intensidade podem ser comutados com este circuito.

 

Características

  • Tensão de alimentação: 110/ 220 V c.a.
  • Número de canais comutados: 4 x 1 ou 1 x 4
  • Alcance do controle remoto: 10 metros

 

 

COMO FUNCIONA

Na figura 1 temos um diagrama de blocos que serve para ilustrar o funcionamento do sistema.

 

Figura 1 – Diagrama de blocos do aparelho
Figura 1 – Diagrama de blocos do aparelho

 

Um transmissor modulado em tom aplica um sinal via infravermelho à entrada do circuito que tem por sensor um foto-transistor. O trem de pulsos é suficiente para provocar o disparo de um 555 na configuração monoestável, obtendo-se assim um pulso único de saída no pino 3.

Este pulso é aplicado num circuito integrado 4017 conectado como contador até 4.

Desta forma, a cada pulso de comando vindo do transmissor temos a ida de uma das 4 saídas ao. nível alto, em seqüência. Ao chegarmos a última saída, o 4017 resseta, reiniciando assim a contagem num ciclo infinito.

Este circuito integrado tanto serve para controlar o circuito comutador de áudio como o circuito indicador de que canal está sendo ativado.

Temos duas possibilidades para isso que são sugeridas na parte prática.

A mais simples consiste na alimentação direta de um dos 4 LEDs que corresponde ao canal que está sendo alimentado ou que está servindo de fonte de sinal, conforme a função do aparelho.

A segunda possibilidade, mais sofisticada, consiste no uso de um display de 7 segmentos que apresenta o número do canal que está sendo ativado isso de 1 a 4.

A comutação dos sinais de áudio é feita com base num circuito integrado CMOS do tipo 4066 cujo diagrama interno é mostrado na figura 2.

 

Figura 2 – O 4066
Figura 2 – O 4066

 

Este circuito integrado é formado por 4 chaves analógicas/digitais que nada mais são do que transistores de efeito de campo MOS. Com as comportas destas chaves aterradas, o transistor de efeito de campo apresenta uma resistência de milhares de megohms em ambos os sentidos, ou seja, entre a fonte (s) e o dreno (d).

No entanto, quando levada ao nível alto, ou submetida a uma tensão positiva a comporta (g) faz com que o transistor conduza intensamente a corrente, pois apresentará uma resistência muito baixa, da ordem de 80 ohms, tipicamente.

Podemos utilizar o 4066 de duas formas.

Na modalidade digital, o pino 7 vai ao terra (0 V) e o 14 ao positivo da alimentação que pode variar entre 3 e 15 V. Podemos então controlar em ambos os sentidos sinais que variem de intensidade entre 0 e a tensão de alimentação.

Para operar com sinais de áudio que podem ter semiciclos negativos operamos na segunda modalidade.

Para isso alimentamos o pino 14 com uma tensão positiva e o pino 7 com uma tensão negativa, de uma fonte simétrica. Esta e a modalidade de operação no nosso circuito.

Ligamos então a entrada de cada chave uma fonte de sinal e na saída um jaque de saída único. Na figura 3 mostramos o que foi feito.

 

Figura 3 – A fonte de sinal controlando o 4066
Figura 3 – A fonte de sinal controlando o 4066

 

Como nesta modalidade de operação o 4066 pode controlar os sinais em ambos os sentidos, as 4 entradas podem ser usadas como saída e a saída como entrada, isso para um sistema distribuidor de sinais.

A cada pulso de comando do transmissor ativamos então uma das chaves colocando a entrada (ou saída) correspondente em conexão com a saída (ou a entrada) única.

E importante observar as características de operação com sinais de baixa intensidade deste aparelho que serve para acoplar fontes como pré-amplificadores, microfones, mixers e outros aparelhos semelhantes à entrada de amplificadores..

Sinais intensos como os da saída de amplificadores não podem ser controlados por este circuito.

Também observamos que, como o sistema receptor não é dotado de filtros, ele pode responder a outros tipos de radiação modulada como, por exemplo, de outros controles remotos que operam no mesmo sistema.

 

 

Montagem

Começamos por dar o circuito do transmissor na figura 4.

 

Figura 4 – Circuito do transmissor
Figura 4 – Circuito do transmissor

 

Na figura 5 temos o transmissor montado numa pequena placa de circuito impresso.

 

Figura 5 – Placa para o transmissor
Figura 5 – Placa para o transmissor

 

O LED emissor infravermelho admite equivalentes. Na verdade qualquer LED que tenha emissão na faixa de infravermelho com uma corrente entre 20 e 50 mA pode ser usado sem problemas.

Os resistores são de 1/8 W com 5% de tolerância e o eletrolítico é para 12 V ou mais. A alimentação pode vir tanto de bateria de 9 V como 4 pilhas pequenas.

Será interessante montar o LED num tubo opaco com uma pequena lente convergente de modo a dirigir o feixe obtendo-se assim maior alcance. Outra possibilidade consiste em se usar uma caixinha de controle remoto de TV que já possui um painel transparente ao infravermelho em sua parte frontal.

Para acionamento é usado um interruptor de pressão do tipo normalmente aberto (NA). O diagrama completo do receptor e mostrado na figura 6.

 

Figura 6 – Diagrama completo do receptor
Figura 6 – Diagrama completo do receptor | Clique na imagem para ampliar |

 

Esta parte do circuito não incorpora o sistema indicador e a fonte de alimentação.

Na figura 7 temos a placa de circuito impresso para este setor da montagem.

 

   Figura 7 – Placa de circuito impresso do receptor
Figura 7 – Placa de circuito impresso do receptor | Clique na imagem para ampliar |

 

O foto-transistor pode ser o indicado no diagrama e lista de material ou qualquer equivalente para infravermelho. Os transistores admitem equivalentes e para os circuitos integrados indicamos a utilização de soquetes.

Os resistores são de 1/8 W ou mais com 5% de tolerância e os capacitores menores tanto podem ser de poliéster como cerâmicos.

Os eletrolíticos são para 12 V.

Os cabos de entradas e saías devem ser blindados com as malhas devidamente aterradas.

O LED indicador de acionamento é opcional, já que se houver a parte da indicação digital, ele não precisará ser usado.

Dois circuitos de indicação são usados no projeto.

O primeiro deles é mostrado na figura 8 e faz uso de 4 LEDs.

 

   Figura 8 – Circuito indicador de acionamento com LEDs
Figura 8 – Circuito indicador de acionamento com LEDs

 

A placa de circuito impresso para esta parte do circuito é mostrada na figura 9.

 

    Figura 9 – Placa para o circuito da figura 8
Figura 9 – Placa para o circuito da figura 8

 

Os LEDs são vermelhos comuns e os resistores são de 1/8 W.

Para acionamento de display de 7 segmentos temos o circuito da figura 10.

 

  Figura 10 – Acionamento de display de 7 segmentos
Figura 10 – Acionamento de display de 7 segmentos

 

A placa de circuito impresso mostrada na figura 11.

 

   Figura 11 – Placa para o circuito do display
Figura 11 – Placa para o circuito do display | Clique na imagem para ampliar |

 

Os diodos são comuns de silício como o 1N4148 ou 1N914 e o display é de 7 segmentos tipo LED com anodo comum.

A fonte de alimentação é mostrada na figura 12.

 

   Figura 12 – Fonte de alimentação
Figura 12 – Fonte de alimentação

 

Os componentes da fonte de alimentação podem ser colocados na mesma placa separada conforme mostra a figura 13.

 

 Figura 13- Placa para a fonte de alimentação
Figura 13- Placa para a fonte de alimentação

 

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 12 + 12 V com 500 mA. O LED é opcional e os circuitos integrados são reguladores de 6 V positivos e negativos não se necessitando de radiador de calor dada a baixa corrente do projeto.

Os diodos são 1N4002 ou equivalentes e C1 e C2 devem ter tensões de trabalho de 25 V. C3 e C4 são capacitores para 12 V.

A fonte alimentará tanto o setor de indicação, como comutação de áudio.

 

Prova e Uso

Para provar inicialmente alimente o circuito e acione o controle remoto para verificar sua ação sobre o circuito.

Ajuste a sensibilidade do receptor em P1.

A cada toque no interruptor de pressão do transmissor deve ocorrer a comutação com o acionamento do dígito seguinte no display ou do LED correspondente.

Uma vez comprovado o funcionamento do sistema de controle remoto é só usar o aparelho.

Na versão com 4 fontes e uma saída de sinal a conexão dos aparelhos para os dois canais, já que o sistema é estéreo, são mostradas na figura 14.

 

Figura 14 – Utilizando o circuito com 4 fontes de sinais
Figura 14 – Utilizando o circuito com 4 fontes de sinais

 

Use sempre cabos blindados para as conexões para que não apareçam zumbidos, os níveis de sinais devem ser compatíveis com as características do circuito para que não ocorram sobrecargas ou distorções.

Para operação com 1 fonte e 4 saídas a conexão é feita conforme mostra a figura 15.

 

Figura 15 – Operação como distribuidor de sinais
Figura 15 – Operação como distribuidor de sinais

 

A cada toque do controle remoto deve haver a comutação do digito no display ou do LED correspondente. Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva do aparelho.

Recomendamos também neste caso o uso de cabos blindados para as conexões dos aparelhos. Sugerimos a montagem em caixa metálica para servir de blindagem e assim reduzir a possibilidade de captação de zumbidos.

 

a) Transmissor

Semicondutores:

CI-1 - S55 - circuito integrado

Q1 - BC558 -transistor PNP de uso geral

LED1 - PSU3400 ou equivalente - LED emissor infravermelho

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 47 k ohms

R2 - 4,7 k ohms

R3 - 1 k ohms

R4 - 47 ohms

 

Capacitores:

C1 - 47 nF - cerâmico ou poliéster

C2 - 100 uF x 12 V - eletrolítico

 

Diversos:

S1 - interruptor de pressão NA

B1 - 9 ou 6 V - bateria ou 4 pilhas pequenas

Suporte de pilhas ou bateria, placa de circuito impresso, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 

b) Receptor (comutador)

Semicondutores:

CI-1 - 555 - circuito integrado

CI-2 - 4017 - circuito integrado CMOS

CI-3 e CI-4 - 4066 - circuitos integrados CMOS

Q1 - BPW42 ou equivalentes - foto-transistor

Q2 e Q4 - BC548 ou equivalentes - transistores NPN de uso geral

Q3 - BC558 ou equivalente -transistor PNP de uso geral

LED1 - LED vermelho comum

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 100 ohms

R2, R3 e R5 -100 k ohms

R4 - 47 k ohms

R6 - 1 k ohms

R7 a R10 - 10 k ohms

 

Capacitores: (eletrolíticos para 12 V ou mais)

C1 - 10 uF -eletrolítico

C2, C11 e C12 - 220 nF - cerâmicos ou poliéster

C3 a C10 - 100 nF - cerâmicos ou poliéster

C13 e C14 - 100 uF - eletrolíticos

Diversos: Placa de circuito impresso, soquetes para os integrados, jaques de entrada e saída, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 

c) Circuito indicador com LEDs

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

LED1 a LED4- LEDs vermelhos comuns

R1 a R4 – 470 ohms 1/8 W - resistores

 

d) Circuito indicador com display

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

DY1 - display de 7 segmentos de anodo comum

D1 a D16 - 1N4148 ou 1N914 - diodos de silício

R1 - 470 ohms x 1/8 W - resistor

 

e) Fonte de alimentação

Semicondutores:

CI-1 - 7806 - circuito integrado regulador de tensão

CI-2 - 7906 - circuito integrado regulador de tensão

D1 a D4 - 1N4002 ou equivalentes - diodos de silício

LED1 - LED vermelho comum

 

Capacitores: (eletrolíticos conforme tensão indicada)

C1 e C2 – 1 000 uF x 25 V - eletrolíticos

C3 e C4 -100 HF x 12 V - eletrolíticos

 

Diversos:

S1 - interruptor simples

F1 - 1 A - fusível

T1 -transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 9 + 9 ou 12 + 12 V x 500 mA

R1 -1 k ohms - resistor -1/2 W

 

Placa de circuito impresso, cabo de alimentação, suporte para fusível, fios, etc.

 

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