diy: простые интересные РАДИОСХЕМЫ сделанные своими руками

» ДАТАШИТ
Например: TDA2050


» ТРЕКЕР GPS


» РАДИОБЛОГИ
Как сделать усилитель из платы от телевизора
Детектор электромагнитных волн на базе детекторного приемника
Усилитель из старого магнитофона
Ремонт новогодней гирлянды своими руками
Ремонт микроволновки LG своими руками
Точный индикатор напряжения из 34063api
Суперконденсаторы для запуска двигателей
Ремонт стиральной машины Индезит WITL86


Радиосхемы » Усилители и звук

ТОНАЛЬНЫЙ ДЕКОДЕР

      

   Недавно на почту прислали один интересный материал, с просьбой разместить его на нашем сайте. И хотя он ранее уже был опубликован на авторской страничке, на этот раз мы отошли от традиции не копировать другие статьи и решили ознакомить вас с ним, учитывая действительно серьёзную и полезную работу. Тут речь идёт о микросхеме LMC567 – экономичный тональный декодер, выполненный по КМОП-технологии, которая предназначена для обнаружения в многочастотных сигналах сигнала с заданной частотой. При обнаружении определённой частоты во входном сигнале выход м/с дискретно изменяет своё состояние. Структура микросхемы показана на рисунке:

   При подаче питания на выв.4, начинает работать ГУН (VCO, Voltage-Controlled-Oscillator) на частоте свободных колебаний (это центральная или опорная частота генератора), при этом на выв.5 импульсы имеют прямоугольную форму, а на выв.6 – треугольную. От ГУН импульсы поступают на амплитудный (AMPL DET.) и фазовый (PHASE DET.) детекторы через делители частоты на два. Поэтому, для правильного декодирования, ГУН должен быть настроен для работы с удвоенной частотой входного сигнала. Центральная частота ГУН задаётся резистором Rt (TIMING RESISTOR) и конденсатором Ct (TIMING CAPACITOR), которые подключаются к выводам 5 и 6. Центральную частоту Fosc в зависимости от Ct и Rt рассчитывают по формуле:

Fosc = 1 / 1,4 * Rt * Ct  Hz (1),

   тогда частота входного декодируемого сигнала Finput будет определяться из выражения:

Finput = Fosc / 2 = 1 / 2,8 * Rt * Ct  Hz (2) .

   На структурной схеме резистор Rt составлен из постоянного и подстроечного резистора. Обозначим постоянный резистор как Rt1, а подстроечный как Rt2 и для примера рассчитаем центральную частоту ГУН при максимальном и минимальном сопротивлении подстроечного резистора Rt2. В этом примере выберем сопротивления резисторов: Rt1=33К, Rt2=100К, а ёмкость конденсатора Ct=10nF. В формулу (1) значение номиналов Rt будем подставлять в килоомах, а Ct – в микрофарадах, поэтому результат получим в килогерцах. Для Rt2 = 100К (сопротивление Rt2 максимально):

   Fosc =1 / 1,4 * (Rt1 + Rt2) * Сt = 1 / 1,4 * (33К + 100К) * 0,01мкФ = 1 / 1,862 = 0,537 кГц, Результат после округления: Fosc = 540 Гц.

   Для Rt2 = 0 (сопротивление Rt2 минимально):

   Fosc = 1 / 1,4 * Rt1 * Сt = 1 / 1,4 * 33К * 0,01мкФ = 1 / 0,462 = 2,164 кГц, Результат после округления: Fosc = 2160 Гц.

   Следовательно, частота декодируемого сигнала (Finput = Fosc/2) с выбранными номиналами Rt и Ct регулируется в полосе 270 – 1080 Гц.

   Задав в выражениях (1) или (2) требуемую частоту в килогерцах при известном номинале Rt, можно найти ёмкость Ct или наоборот, имея в наличии известный Ct, можно вычислить необходимый для требуемой частоты номинал Rt:

  • Ct = 1 / 1,4 * Fosc * Rt  = 1 / 2,8 * Finput * Rt мкФ (3),
  • Rt = 1 / 1,4 * Fosc * Ct  = 1 / 2,8 * Finput * Ct КОм (4).

   Кроме того, на полосу пропускания декодера влияет ёмкость конденсатора С1, который подключается к выводу 1 (OUTPUT FILTER). Этот конденсатор вместе с внутренним сопротивлением Rвыв.1 = 40КОм формирует выходной фильтр. Чем больше ёмкость С1, тем уже диапазон частот лежит в полосе захвата декодера. При выборе ёмкости С1 надо учитывать скорость нарастания выходного напряжения амплитудного детектора и передачу пульсаций на выход компаратора. Говоря проще, при большой ёмкости С1 выход «OUTPUT» (выв.8) будет переключаться «редко», то есть тогда, когда частота входного сигнала будет соответствовать выражению «Finput=Fosc/2». Выход «OUTPUT» будет переключаться «часто», если конденсатор С1 имеет малую ёмкость, то есть полоса пропускания будет широкой, и декодироваться будут также сигналы с близкими к «Fosc/2» частотами.

   Вывод 2 (LOOP FILTER) является комбинированным – выходным для фазового детектора и входным для управления петлёй ФАПЧ (PLL). Конденсатор С2 вместе с внутренним сопротивлением Rвыв.2 = 80Ком образует циклический фильтр. Если входная частота лежит в полосе захвата петли ФАПЧ, то фазовый детектор вырабатывает сигнал, фильтруемый конденсатором С2 и поступающий в ГУН, из-за чего частота ГУН приводится в соответствие с выражением «Fosc=Finput*2» (обнаружение сигнала). Происходит режим захвата. Конденсатор С2 определяет пропускную способность во всём диапазоне обнаруженных частот (LDBW). При недостаточной ёмкости С2 режим захвата неустойчив, т.к. петля ФАПЧ имеет малое время захвата – выход декодера может переключаться из одного состояния в другое. Увеличение ёмкости С2 повышает помехоустойчивость за счёт более длительного времени захвата и сужения его полосы по сравнению с полосой, лежащей в диапазоне обнаружения. 

   Конденсатор С4 (см. структурную схему), подключаемый к выводу 4 (Vs) – блокировочный. Конденсатор на плате должен размещаться как можно ближе к выводу питания, и необходим на частотах выше F = 50 кГц. В нашем случае декодеры будут работать с речевым или музыкальным частотным диапазоном, поэтому конденсатором можно пренебречь.

   Напряжение питания микросхемы находится в границах от 2V до 9V. Типовой ток потребления составляет: при Uпит=2V – 0,3mA, при Uпит=5V – 0,5mA, при Uпит=9V – 0,8mA (эти показатели не меняются при наличии или отсутствии входного декодируемого сигнала). Номинальный втекающий ток выхода «OUTPUT» (выв.8 – открытый сток) - 20mA. Сопротивление входа «INPUT» (выв.3) – 40K. Работа с входными частотами до 500 кГц. Высокая стабильность генератора ФАПЧ. В теме рассмотрены два варианта практического применения тонального декодера LMC567. В первом варианте приводятся несколько экспериментальных схем, позволяющих управлять нагрузкой голосовыми командами. Во втором варианте приводится схема несложной четырёх канальной ЦМУ.

Звуки и частоты

   Как известно, звуки речи делятся на две группы: гласные и согласные. Для обозначения этих звуков придуманы буквы, которые также называются гласные и согласные. В нашем случае остановимся только на гласных. В русском языке их десять:  А, О, У, И, Ы, Э, Е, Ё, Ю, Я.  Буквы Е, Ё, Ю, Я  могут давать два звука:

  • Е – { Й”Э } под ударением, { Й”И } без ударения;
  • Ё – { Й”О } всегда стоит под ударением;
  • Ю – { Й”У };
  • Я – { Й”А } под ударением, { Й”И } без ударения.

   Следовательно, в русском языке только шесть гласных звуков:  А, О, У, И, Ы, Э. Каждый звук при произношении его в словах характеризуется частотой и длительностью, причем частота будет зависеть от особенностей строения речевого аппарата конкретного человека. Если произносить команды, в которых имеются указанные звуки, то, после соответствующей обработки, можно управлять некоторыми домашними объектами. Голосовые управляющие устройства интереснее обычных звуковых, например, выключателей «хлопкового» типа (клапперов). Схемы устройств подобного назначения ранее публиковались, в частности в 1981 году была напечатана статья «Машина, слушай мою команду!» в журнале «Юный техник» №1 в рубрике «Заочная школа радиоэлектроники». Модель машины управлялась двумя командами «ИДИ» и «СТОЙ»:

   Здесь дешифратор команд – это два активных фильтра, выделяющих частоты звуков «И» и «О» и управляющие каждый своим исполнительным реле. Работа частотного фильтра  основана на эффекте резонанса. Чтобы обеспечить высокую избирательность, фильтр построен на LC-контуре, а так как контур работает на голосовой (сотни герц) частоте, то число витков катушки в каждом контуре составляет две и более тысяч. 

   Применение тональных декодеров позволяет избавиться от утомительной намотки проводов и настройки контуров, в составе которых работают катушки индуктивности, а сами устройства становятся экономичнее и миниатюрнее. Следует затронуть ещё один немаловажный вопрос – это помехи. Одно дело, если объект управления - детская игрушка и совсем другое, если это освещение в квартире или какой-нибудь бытовой прибор. При появлении звуковой помехи, частота которой совпадает с частотой гласного звука в командном слове, нагрузка может несанкционировано включиться, что приведет к нежелательным последствиям. Схемы голосовых управляющих устройств должны «уметь» не реагировать на такие помехи. В следующей части от теории переходим к практическим схемам на базе LMC567.

   Форум

   Обсудить статью ТОНАЛЬНЫЙ ДЕКОДЕР


Схемы наши, лайки ваши - всё по честному :)


САМОДЕЛЬНЫЕ КОЛОНКИ ДЛЯ ТЕЛЕФОНА

     Делаем простые самодельные колонки для мобильного телефона - описание, схема и фото.

ЖУЧОК НА КТ368

ЖУЧОК НА КТ368     Простой проверенный ФМ жучек шпиону-новичку.

КАК СДЕЛАТЬ СВЕТОДИОДНУЮ ВЕЛОФАРУ

КАК СДЕЛАТЬ СВЕТОДИОДНУЮ ВЕЛОФАРУ     Продолжение рассказа про изготовление велофары. Старая статья была дополнена и добавлены новые фото.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ БУДИЛЬНИК

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ БУДИЛЬНИК     Схема и фото простых часов с будильником, выполненных на микроконтроллере PIC16F628A. В качестве индикаторов - светодиодные сборки типа АЛС.


» ПОИСК СХЕМ


» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ


Группа вконтакте Канал ютуб Группа в фэйсбук Мобильная версия © 2010-2016, "Радиосхемы". Все права защищены. Почта