Články |
Zvukový generátor modelu přejezdu
V tomto článku je popsána konstrukce jednoduchého, levného zvukového generátoru primárně určeného pro generování zvukové a světelné signalizace modelů přejezdových výstražníků. Do modulu lze však nahrát jakýkoliv zvuk s ohledem na velikost paměti mikrokontroléru. V modulu jsou použity běžně dostupné a levné součástky (např. v TME), které lze při troše zručnosti snadno ručně zapájet. Mikrokontrolér je Arduino kompatibilní a lze jej programovat v Arduino IDE, HW návrh je proveden v programu KiCAD 4 a podklady jsou k dispozici zde pod svobodnou licencí CC BY-SA.
Schéma zapojení je k náhledu níže:
Popis zapojení
Pro snadné programování, dostatečnou kapacitu paměti programu 32 kB a dostupnost je použit mikrokontrolér ATmega328 (U3), který je možné programovat jako Arduino nebo přímo. Pro tyto účely jsou přítomny standardní programovací konektory J2 pro Arduino programátor a J3 pro ISP. J3 je také nutný pro první nahrání bootloaderu Arduina.
Modul obsahuje mikrokontrolér, který pomocí PWM generuje periodicky opakující se zvukový signál. V případě přejezdu a níže publikovaného zdrojového kódu se jedná o zvuk výstražníku VÚD 62 poblíž Minkovic. Se svolením autora nahrávky je vybrána jedna perioda zvonění, která se opakuje (vzorkování 22050 Hz, 8 bit unsigned). Pro 22394 vzorků periody zvonku vystačí mikrokontrolér s 32kB pamětí. Dále mikrokontrolér generuje signály světelné signalizace. Kondenzátory C13, C14, C15, případně rezistory R8 až R13 lze nastavit dosvit světel napodobující žárovky na výstražnících. Záleží na proudu LED či žárovek připojených na spínací tranzistory i na jejich proudovém zesilovacím činiteli. Není-li dosvit požadován, kondenzátory C13 až C15 se neosazují. Červené LED se přes rezistory zapojují na piny RD1, RD2 oproti kladnému napájení (Vcc nebo Vsup), obdobně bílá LED s rezistorem či žárovka na pin WHT. Stav výstražníku se přepíná vstupem SWI, pro nezapojený je výstraha, pro připojený na GND je kmitavá bílá.
PWM signál z mikrokontroléru je filtrován RC členem R3, C8. R2 pro 8bitové vzorky neosazujeme. Pomocí VR1 nastavujeme hlasitost. Koncový zesilovač může být osazen jakýmkoliv kompatibilním typem s použitým LM4889. Jedná se o můstkový zesilovač, který do 8ohmové zátěže dodá výkon 1 W, což je obvykle dostatečný výkon. Ve stejném pouzdře lze osadit ještě výkonnější zesilovač, např. LM4871, který do 4ohmů dodá až 3 W. V tomto případě je už potřeba dbát na řádné chlazení pouzdra zesilovače. Reproduktor se připojuje přímo na piny SP1, SP2.
Modul lze napájet ze stabilizovaného zdroje +5V přes pin Vcc (pak není nutné osazovat regulátor U1 a D1, C1) anebo ze zdroje 5,5 až 8 V přes regulátor U1. Horní hranice vstupního napětí je omezena výkonovou ztrátou na U1 a jmenovitým napětím C1, které by mělo býtalespoň dvojnásobné než maximální trvale připojené. C1 a C2 by měly být tantalové kondenzátory.
Ukázka funkce vyzváněče
Podklady ke stažení
Zdrojové soubory KiCAD, Gerber data pro výrobu DPS, rozpiska součástek (rev. A)
Program v C pro Arduino se zvukem výstražníku VÚD
Poslední aktualizace: 17. 06. 2017 21:27