Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.

ghost666 21 Jun 2022 14:10 2391 12
e-mierniki
  • Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.
    Historia tego projektu zaczęła się, gdy jego autor chciał kupić prosty mikser do łączenia dźwięku dwóch urządzeń w jednej parze słuchawek. Niestety nie mógł znaleźć niczego, co byłoby małe i proste w użyciu. Dlatego też postanowił wykonać rzecz samemu.

    „Zrobiłem prosty mikser audio, w którym można podłączyć wyjście słuchawkowe dwóch sprzętów i zmiksować je w jeden zestaw. Na przykład podłączenie telefonu i pianina cyfrowego, jeśli chcesz ćwiczyć na instrumencie ze słuchawkami, a jednocześnie, aby w tle grała muzyka z telefonu” — opisuje twórca. Prezentuje on także film podsumowujący cały proces projektowania:



    W poniższym artykule przyjrzymy się całemu ujęciu. Autor wyjaśnił wszystkie poszczególne kroki, dzięki czemu przygotowanie podobnego urządzenia we własnym zakresie nie będzie stanowić dla nikogo większego problemu.

    Krok 1: Potrzebne umiejętności i narzędzia

    Jest to prosty koncept, więc nie wymaga zbyt wielu kompetencji. Czytelnik chcący w pełni przyswoić całość musi:

    * Umieć czytać schematy i listy z materiałami (BoM), a także rozumieć projekty PCB;
    * Potrafić zamawiać PCB u producenta, jeśli chce zrealizować projekt we własnym zakresie;
    * Mieć pojęcie, jak lutować elementy SMD.

    Niezbędne będą następujące przybory:

    * Lutownica do lutowania elementów SMD (detale w rozmiarze 0805);
    * Wiertło do wykonania otworów w obudowie (jeśli zdecydujesz się na metalową, tak jak autor);
    * Przydatna może być frezarka CNC do opisywania etykiet na obudowie, ale można znaleźć prostszy sposób...

    Krok 2: Każdy system audio należy zacząć od symulacji

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Spędzając kilka godzin w programie symulacyjnym, można zaoszczędzić sobie sporo pracy i modyfikacji w projekcie. Poprzez symulację, szczególnie charakterystyki przenoszenia, można sprawdzić, jaka będzie odpowiedź częstotliwościowa obwodu.

    W danym ujęciu autor przetestował obwód przedwzmacniacza, aby potwierdzić, że charakteryzuje się on płaską krzywą wzmocnienia od 20 Hz do 20 kHz — w pasmie akustycznym. Dzięki temu dźwięk przechodzący przez system będzie wysokiej jakości. Dla pewności odzwierciedlenie przeprowadzono przy wielu poziomach głośności. Dlatego też na schemacie pokazane są cztery identyczne obwody. Do tego wykorzystano program Tina-TI firmy Texas Instruments. Jest nieco prostszy w użyciu niż LTSpice. A autor zdecydował się na zastosowanie produktu TI również przez wzgląd na wzmacniacze operacyjne od Texas Instruments — ich oprogramowanie ma już do nich dołączone modele. To nieco przyspieszyło proces. Zasadniczo jednak na cały obwód nie ma większego wpływu wybór op-ampa.

    Krok 3: Schemat

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Powyżej pokazano pełny schemat urządzenia. W kolejnych krokach wyjaśniono, jak funkcjonuje każdy moduł, co robi i dlaczego znalazł się w układzie.

    Krok 4: Zasilanie

    Wszystko zaczyna się od zasilania. Całość napędzana jest napięciem 5 V z zasilacza USB, jako że są one dostępne w zasadzie wszędzie, a sam mikser nie pobiera dużo prądu. Dodatkowo zastosowano złącze micro USB, ponieważ każdy ma dużo zbędnych kabli tego typu.

    Napięcie 5V z USB prowadzone jest przez mały koralik ferrytowy. Nie przepuszcza on wysokich częstotliwości — mówimy tutaj o MHz. Dzięki temu żaden szum o wysokiej wartości nie może zostać przeniesiony do obwodu. W rzeczywistości koralik ferrytowy można by pominąć, bez prawdopodobnie żadnych skutków ubocznych.

    Następnie zasilanie trafia do izolowanej przetwornicy DC/DC. Przekształca ona napięcie z wejścia USB 5 V w izolowane 5 V. W ten sposób układ jest odizolowany galwanicznie od zasilania. W pierwszej wersji autor nie stosował izolacji. Jednakże tworzyło to problemy podczas podłączania miksera do np. komputera — powstawały pętle masy, przez co na wyjściu audio pojawiło się dużo niepożądanego szumu. Dzięki izolacji problemy te nie mają miejsca.

    Do zasilania po stronie wtórnej przetwornicy podłączono również małą diodę LED, aby wskazać obecność zasilania 5V.

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Krok 5: Generator napięcia symetrycznego

    Mikser audio składa się ze wzmacniaczy operacyjnych (opisanych dalej). Do obróbki dźwięku powinny one być zasilane z zasilacza symetrycznego. Autor zdecydował się na ± V, które jest w pełni wystarczające do potrzeb tego układu. Do wytworzenia napięcia symetrycznego wykorzystano LM2664, czyli przetwornicę napięcia z przełączanym kondensatorem. Odwraca ona napięcie wejściowe. Co oznacza, że z 5V z USB generuje -5 V. Dzięki temu wzmacniacze operacyjne mogą być zasilane efektywnym napięciem 10 V z masą pośrodku.

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Krok 6: Stopień wejściowy

    Stopień wejściowy (dwa identyczne obwody dla dwóch kanałów) najpierw obciąża linie sygnałowe rezystancją 1k. Jest to standard dla wejść liniowych. Idealnie byłoby, gdyby wstawić tutaj 33 omy, aby zasymulować impedancję słuchawek, ale raczej nie jest to konieczne. Podobno przy niższej impedancji uzyskuje się nieco lepszą jakość dźwięku, jednak realnie zależy to od typu sterownika w samym urządzeniu wyjściowym. Co więcej, obciążenie wejścia eliminuje szumy w sytuacji, gdy nic nie jest podłączone do gniazda wejściowego.

    Następnie sygnał jest filtrowany dwoma kondensatorami poliestrowymi. To usuwa niepożądane sygnały prądu stałego.

    Wzmacniacz operacyjny w pierwszym stopniu jest skonfigurowany jako prosty sumator o wzmocnieniu 1, mieszający lewy i prawy kanał w jeden. Kondensator 100pF połączony równolegle z rezystorem sprzężenia zwrotnego ma na celu ograniczenie górnej granicy częstotliwości. Toteż wzmacniacz nie musi podbijać szumów o bardzo wysokiej wartości, co ogranicza ogólny ich poziom w systemie.

    Op-ampy na schemacie to OPA4316. Są one całkiem dobre, ale można je zamienić na OPA4134m, aby zmniejszyć poziom szumu. Można wypróbować też inne, o kompatybilnych wyprowadzeniach.

    Opisywany układ jest mono. Autor początkowo chciał zrobić go w wersji stereo, jednakże to strasznie komplikuje całość — dwa razy więcej wzmacniaczy operacyjnych i podwójne potencjometry do regulacji głośności. Uznał, że mono jest wystarczająco dobre do tej aplikacji.

    Potencjometr za pierwszym stopniem reguluje głośność danego kanału. Na wyjściu znajduje się kondensator. Pomaga on zmniejszyć dźwięk przekręcanego potencjometru.

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Krok 7: Drugi stopień

    Jest bardzo podobny do pierwszego. Mamy tu prosty sumator ze wzmocnieniem 1. Ten stopień miksuje razem dźwięk z obu wejść urządzenia.

    Kondensator ma ponownie ograniczyć górny zakres częstotliwości do 30 kHz. Drugi stopień posiada główny potencjometr głośności, który kontroluje całkowitą jej wartość wyjściową, trafiającą z pudełka do słuchawek czy dowolnego innego urządzenia.

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Krok 8: Trzeci stopień — wzmacniacz słuchawkowy

    Sygnał znów filtrowany jest dwoma kondensatorami poliestrowymi.

    TPA6111A2 to stereofoniczny wzmacniacz słuchawkowy o mocy wyjściowej równej 150 mW. Podłączony jest on tak, aby uzyskać wzmocnienie równe 1. Jest w zasadzie bardzo podobny do zwykłego wzmacniacza operacyjnego, z tą różnicą, że jego wyjście jest w stanie wysterować większe obciążenie — słuchawki. Na wyjściach znajdują się dwa kondensatory elektrolityczne o pojemności 470 µF. Te oddzielają wyjściowy sygnał audio od składowej stałej. Pojemność 470 µF jest wystarczająco duża, aby pokryć cały niezbędny zakres częstotliwości audio.

    Krok 9: Oddzielne masy

    Zapewne zauważyłeś, że w schemacie pojawiają się trzy symbole — DGND i AGND oraz USB_GND.

    USB_GND to masa wejściowa (PC lub ładowarka USB), galwanicznie oddzielona od reszty obwodu izolowanym konwerterem DC/DC (opisanym w rozdziale o zasilaniu).

    DGND to masa o wyższym poziomie szumu. Na niej znajduje się przetwornica z przełączaną pojemnością, która kluczuje przy częstotliwości około 160 kHz. Jakkolwiek sam ton nie byłby słyszalny, to mógłby powodować niepożądane zakłócenia w sygnale audio, gdyby sprzęgł się z tym wyjściowym.

    Cała ścieżka sygnału audio znajduje się na potencjale AGND — masie analogowej. W audio należy szczególnie czułe części obwodu umieszczać na osobnej, na której nie ma szumów. Ta masa jest połączona z DGND za pomocą koralika ferrytowego. Ma on wysoką impedancję dla wysokich częstotliwości i niską dla niskich. Dlatego nie przepuszcza szumu o wysokiej wartości.

    Obie masy są wyraźnie oddzielone od siebie na PCB.

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Krok 10: PCB

    Autor zaprojektował kompaktową 2-warstwową płytkę o wymiarach 80 mm x 55 mm, która pasuje do wytłaczanej aluminiowej obudowy MC002216 lub MCREAS80 (lub dowolnej innej, o podobnych gabarytach). Dokumentację PCB można znaleźć na stronie z całym konceptem (patrz link na dole).

    Krok 11: Lutowanie elementów na PCB

    Na stronie z projektem załączono również pełen schemat, plany montażowe oraz zestawienie materiałów użytych na PCB, dzięki czemu bez problemu uda się odtworzyć tę płytkę. Komponenty pasywne mają rozmiar 0805 — nie są zbyt trudne do ręcznego lutowania.

    Gotowe urządzenie

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.
    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Źródło: https://www.instructables.com/Audio-Mixer-Two-Devices-Into-One-Headphones/

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11099 posts with rating 9415, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • e-mierniki
  • #2
    krisRaba
    Level 31  
    Hehehe, piękna sprawa. Swojego czasu też szukałem dokładnie czegoś takiego i echo... Finalnie kupiłem pełnoprawny mikser, ale to overkill do tak prostego zastosowania.
    Pogratulować autorowi samozaparcia, że zaprojektował taki mikserek na swoje potrzeby. Liczy się przede wszystkim satysfakcja, bo patrząc na komponenty - tanio nie było ;)
  • #3
    katakrowa
    Level 22  
    Sam projekt interesujący choć powód powstania zaskakuje.

    ghost666 wrote:
    Niestety nie mógł znaleźć niczego, co byłoby małe i proste w użyciu.

    Może nie miał Internetu?

    Nawet Behringer ma model Xenyx 502 do tego z opcją interfejsu audio i nagrywania na komputerze
    albo: Mini Stereo 2 Channel Line Mixer Headphone Monitoring
  • #4
    spec220
    Level 26  
    katakrowa wrote:
    ghost666 wrote:
    Niestety nie mógł znaleźć niczego, co byłoby małe i proste w użyciu.

    Może nie miał Internetu?

    Za moich młodych lat Internetu nie było...

    a za brak podstawowej wiedzy nawet w ZSZ była "dwójka"?
    Już nie chcę wnikać w sprzęt audiofilowski, ale w tamtych czasach do zrobienia najprostszego mieszacza sygnałów wejściowych bez jakiś skomplikowanych obliczeń wystarczył naprawdę prosty układ wzmacniaczy, albo tranzystorów...
    Tutaj tylko przykład;

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.

    Nie jest to coś super, ale działa nawet nieźle...
  • e-mierniki
  • #5
    ghost666
    Translator, editor
    katakrowa wrote:
    Sam projekt interesujący choć powód powstania zaskakuje.

    ghost666 wrote:
    Niestety nie mógł znaleźć niczego, co byłoby małe i proste w użyciu.

    Może nie miał Internetu?

    Nawet Behringer ma model Xenyx 502 do tego z opcją interfejsu audio i nagrywania na komputerze
    albo: Mini Stereo 2 Channel Line Mixer Headphone Monitoring


    Xenyx jest chyba 4 razy większy niż to urządzenie...
  • #6
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Tak proste urządzenie da się o wiele prościej zrobić, i żadne symulacje nie są potrzebne. W latach 90-tych zostałem poproszony o poprowadzenie i nagłośnienie imprezy urodzinowej. Nigdy nie miałem styczności z takimi "małymi" imprezami i poza nagłośnieniem nie dysponowałem żadnym mikserem. Na szybko zbudowałem mikser 2 kanały stereo + 1 mikrofonowy (tak aby spiąć dwa decki i mikrofon). Całość w "pająku" na tranzystorach BC239 mieściła się w obudowie wielkości paczki papierosów (bez zasilacza). Do zasilania służył typowy "zasilacz wtyczkowy" od anten TV. To było naprawdę kieszonkowe.
  • #7
    walbe
    Level 17  
    ArturAVS wrote:
    Całość w "pająku" na tranzystorach BC239 mieściła się w obudowie wielkości paczki papierosów (bez zasilacza). Do zasilania służył typowy "zasilacz wtyczkowy" od anten TV. To było naprawdę kieszonkowe.

    Oczywiście, że tak! Teraz zapomina się już że istnieje taki podzespół jak tranzystor, do wszystkiego są potrzebne układy scalone ;-P zawierające setki i tysiące tranzystorów.
  • #8
    katakrowa
    Level 22  
    walbe wrote:
    Teraz zapomina się już że istnieje taki podzespół jak tranzystor, do wszystkiego są potrzebne układy scalone ;-P zawierające setki i tysiące tranzystorów.

    Zgadza się. Tym bardziej jeśli autorowi zależało na rozmiarze to można było to zrobić na dosłownie 4 tranzystorach SMD i wszystko upakować w obudowie rzędu 5x2.5x1 cm.

    https://www.google.com/search?q=transistor+based+mixing+audio
  • #9
    spec220
    Level 26  
    katakrowa wrote:
    walbe wrote:
    Teraz zapomina się już że istnieje taki podzespół jak tranzystor, do wszystkiego są potrzebne układy scalone ;-P zawierające setki i tysiące tranzystorów.

    Zgadza się. Tym bardziej jeśli autorowi zależało na rozmiarze to można było to zrobić na dosłownie 4 tranzystorach SMD i wszystko upakować w obudowie rzędu 5x2.5x1 cm.

    Poczwórny OA + jakiś PA w wersji SMD też upchnie w miniaturowej obudowie... Ale jak ktoś lubi tranzystory, to czemu nie. Kiedyś wszystko robiło się na tranzystorach...

    Wersja z postu #4 nie miesza sygnałów na wejściu gdyby była potrzebna większa izolacja tych wejść...
  • #10
    spec220
    Level 26  
    czareqpl wrote:
    Nic się nie znają na tym jak równie dobrze można załatwić "sprawę" bez tak skomplikowanych technologii

    No wiesz gdyby była mowa o jakimś procesorze obrabiającym sygnał audio + PA w klasie D lub T, to można było by psioczyć. Natomiast znajomość jak również projektowanie audio na analogowych OA jest taką samą podstawową podstawą, jak dawniej znajomość lamp/ zasady działania itp. Naprawdę trudno jest zrobić w miarę dobrej jakości sprzęt audio na kilku tranzystorach zamkniętych w "paczce po zapałkach"
    Tutaj kolega @tytka też budował preamp na tranzystorach;
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3899210.html
    Gdzie ostatecznie nie udało się osiągnąć 100% zakładanych parametrów. Pokazuje to jak trudno jest zaprojektować wzmacniacz na tych podzespołach tak aby uzyskać jak najlepszą jakość. We wzmacniaczu operacyjnym całość masz zamkniętą na bardzo małej przestrzeni, co na wstępie eliminuje wiele problemów jakie dotyczyły projektowania elektroniki na tranzystorach, gdzie wymagana była spora wiedza, ale przede wszystkim ogromne doświadczenie...
    Miniaturyzacja, to taka trochę droga na skróty, aczkolwiek chociaż się da, to bez niej trudno byłoby dziś żyć tj. bez prądu, centralnego ogrzewania czy też kanalizacji... :)
  • #11
    rnb_bolii
    Level 38  
    ArturAVS wrote:
    Tak proste urządzenie da się o wiele prościej zrobić, i żadne symulacje nie są potrzebne. W latach 90-tych zostałem poproszony o poprowadzenie i nagłośnienie imprezy urodzinowej. Nigdy nie miałem styczności z takimi "małymi" imprezami i poza nagłośnieniem nie dysponowałem żadnym mikserem. Na szybko zbudowałem mikser 2 kanały stereo + 1 mikrofonowy (tak aby spiąć dwa decki i mikrofon). Całość w "pająku" na tranzystorach BC239 mieściła się w obudowie wielkości paczki papierosów (bez zasilacza). Do zasilania służył typowy "zasilacz wtyczkowy" od anten TV. To było naprawdę kieszonkowe.


    Też tak zrobiłem. Prostym układem. Czyli dwa na stereo , dwa kanały plus trzeci mikrofon(dodatkowy układ wzmocnienia) potecjometry wytargałem wtedy z amatora i mam do dziś tą "skrzyneczke ala mixer". Nawet wstawiłem tam wskaźnik led i odsłuchy z każdego kanału na słuchawki. Do tego jeszcze barwa, bass i treble na wyjściu. Wszystko prawie na pajęczynie i działa bez problemu. Celowo zasłoniłem kartą modyfikacje. Ale były nie potrzebne. Tego rezystora do wytłumienia też nie wstawiłem. Okazał się zbędny. Oj dawno to było...widać po kolorze kartki😉 ile to czasu... Nie było mnie stać na prawdziwy mixer. A ten zagrał nie raz wtedy... Mogę Wam go pokazać, ale nie marudźcie że coś nie teges... To były też początki 90 lat.
  • #12
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Nie dysponuję co prawda oryginalnym schematem (gdzieś w mrokach dziejów zaginął) ale z tego co pamiętam wyglądał tak (rysowałem z pamięci);

    Jak wykonać kieszonkowy mikser audio DIY samodzielnie? Poradnik krok po kroku.


    Nawet około 2014 roku zbudowałem podobny dla szwagierki do baru aby zmiksować mikrofony z "podkładem" do karaoke.
  • #13
    398216 Usunięty
    Level 43  
    O czym ma być komentarz w wypadku takiego tematu? O konstrukcji jako o schemacie czy o konstrukcji obudowy?
    Co do schematu - przerost formy nad treścią. Na dobrą sprawę wystarczyłby nawet TDA 2822 i dwa potencjometry.
    Co do obudowy - zazdroszczę frezarki CNC. Poza tym obudowa to gotowiec do kupienia w większości sklepów z tego typu towarem.
    Jedyne czym poszczycił się Autor to projekt PCB - bo samo wykonanie to też nie on sam; tyle że polutował kilka elementów.

    Co by uniknąć zbędnych komentarzy - piszę o konkretnym celu wykonania tegoż "miksera".