Автоматическое включение колонок для компьютера

Как известно, при включении компьютера аудиоколонки нужно включать отдельным включателем на их корпусе. Если колонки установлены поодаль от места оператора, такое положение вряд ли можно назвать удобным. Как сделать так, чтобы звуковые колонки включались автоматически вместе с активацией компьютера? Самое простое решение напрашивается само собой - подключить компьютер и колонки в один электрический контур-фильтр, например SVEN OPTIMA, и включать всю аппаратуру одним включателем на корпусе тройника. Но есть другой путь.

Авторами были проведены исследования и разработана простая схема, позволяющая автоматизировать включение колонок для персонального компьютера (ПК) электронным способом.

Исследованием ПК с разными звуковыми платами от допотопных SB-1868 до современных (Creative Labs SB 0092) установлено, что выход звуковой платы (разъем для колонок) имеет особенности. При включении ПК осциллограф, подключенный к этому разъему, регистрирует всплески импульсов. Их длительность и размах приведены на рис. 3.5,а. Соответственно на рис. 3.5,6 для наглядности показаны импульсы при нажатии клавиш в режиме редактора WinWord. На рис. 3.5,в показано состояние выхода звуковой платы при выключении ПК. Выход звуковой платы ПК на колонки имеет два канала (стерео). Особенность его в том, что импульсы на рис. 3.5,а  соответствуют условно левому каналу, а на рис. 3.5,в - правому каналу.

Рис. 3.5

Эта особенность послужила толчком к разработке схемы на рис. 3.6.    В основе ее D-триггер на популярной микросхеме К561ТМ2. При подаче питания на схему конденсатор С2, зарядившись от напряжения 11В (напряжение стабилизации VD2), обеспечивает на входе сброса R триггера DD1.2 низкий уровень напряжения. На выходе Q (выв. 1 DD1.2) также низкий уровень.

Рис. 3.6

Транзисторы ѴТЗ, ѴТ4, включенные по схеме эмитерного повторителя, закрыты. Напряжение питания на схему усилителя колонок не поступает. Узел коммутации напряжения на транзисторах ѴТЗ, ѴТ4 включен в разрыв цепи от выпрямителя БП колонок к схеме усилителя звука.

При включении ПК на входе левого канала (ЛК) колонок появляется импульс длительностью 0,8 с размахом около 1 В (см. рис. 3.5,а). Через выпрямительный диод VD1 он поступает на транзисторный усилитель ѴТ1, ѴТ2. Германиевые транзисторы серии МП обеспечивают высокую чувствительность узла, так как напряжение открывания такого транзистора всего 0,3...0,4 В. Эти транзисторы сегодня редко используются, но наверняка завалялись в запасах радиолюбителей. В случае их отсутствия входной усилитель напряжения можно реализовать на кремниевых приборах с большим коэффициентом усиления, например КТ342В, КТ3102А (п-р-п проводимость) и соответственно КТ3107А (р-п-р проводимость). Усиленный сигнал с размахом 7,8 В (высокий МОП-уровень) поступает на вход S элемента DD1.1, включенного по схеме одновибратора. Одно-вибраторы (генераторы одиночного импульса) применяются в цифровой технике для устранения эффекта «дребезга контакта» входного сигнала и тем самым сводят возможные ложные срабатывания последующего триггера на нет. В исходном состоянии на выходе Q элемента DD1.1 имеется лог. 0. При поступлении на вход S DD1.1 сигнала высокого уровня выход Q на время действия этого сигнала переходит в состояние лог. 1. Этот элемент - классический RS-триггер. Он управляется лог. 1 по входам R и S.

Элемент DD1.2 работает иначе. Инверсный выход (выв. 2 DD1.2) соединен с входом D. При подаче импульса на вход С (выв. 3 DD1.2) состояние выхода триггера изменится. Если снова на вход С подать высокий логический уровень, то выход триггера вернется в прежнее состояние (например, на выходе Q станет лог. 0 вместо лог. 1). Так как лог. 1 на выходе Q появляется в два раза реже, чем высокий уровень на входе С, такой триггер выполняет деление частоты на два. Его еще называют счетным триггером, или Т-триггером.

Таким образом, высокий логический уровень в момент включения ПК дублируется на тактовом входе С триггера DD1.2 и перебрасывает триггер в другое устойчивое состояние - на выходе Q (выв. 1 DD1.2) устанавливается высокий уровень. Через ограничительный резистор R7 он поступает на вход эмиттерного повторителя на транзисторах ѴТЗ, ѴТ4 и открывает их. Через открытый переход эмиттер-коллектор транзистора VT4 напряжение питания поступает на схему усилителя аудиосигналов колонок. Для выключения усилителя колонок в схему добавлен кнопочный переключатель S1. Подачей высокого уровня на вход R DD1.2 на его выходе снова устанавливается низкий логический уровень и транзисто-рыѴТЗ, ѴТ4 закрываются. Напряжение питания на схему усилителя не поступает до нового сигнала на входе узла (вход ЛК колонок).

Детали. Стабилитрон VD2 введен в схему для устранения помех по цепи питания в случае значительных колебаний сетевого напряжения, например, ночью. Он может быть заменен на приборы Д809, Д811, Д815, Д814 с любым буквенным индексом. Ток, потребляемый микросхемой К561ТМ2 - в пределах 5 мА, поэтому стабилитрон функционирует в рабочем режиме. Для той же цели -стабилизации напряжении питания - применены конденсаторы С1, СЗ, С4 типа К50-12, К50-20, «Tesla» или аналогичные, на рабочее напряжение не ниже 16 В. Микросхему К561ТМ2 можно заменить на К176ТМ2 или К561ТМ1 (К176ТМ1). Во втором варианте следует учесть, что цоколевка выводов у приборов ТМ1 другая. Транзистор ѴТЗ можно заменить приборами КТ315, КТ503 с любым буквенным индексом. Транзистор ѴТ4 заменяется на КТ603, КТ608, КТ601, КТ605,КТ817, КТ819, КТ972 с любым буквенным индексом. Резистор R5 типа МЛТ-1. Все остальные постоянные резисторы типа МЛТ 0,125, МЛТ 0,25. Диод VD1 может быть любой из серий Д2, Д9, Д220, КД503, КД522.

Узел не требует настройки и при исправных деталях сразу начинает надежно работать. Печатная плата не разрабатывалась, так как все немногочисленные элементы монтируются на штатной печатной плате звуковых колонок методом навесного монтажа.

Включение на выход звуковой платы ПК триггерного узла управления включением колонок не оказывает отрицательного влияния на качество звука и мощность усилителя звуковой платы ПК и колонок. Максимально мощный аналоговый сигнал с выхода звуковой платы ПК, регистрируемый милливольтметром, - не более 100 мВ, поэтому ложные срабатывания триггерного узла исключены.

Вместо входного чувствительного усилителя на транзисторах ѴТ1, ѴТ2 можно применить простой узел на диодной оптопаре АОДЮ1. Прибор имеет низкую стоимость и полностью развязывает схемы звуковой платы ПК и триггера. Принципиальная схема узла показана на рис. 3.7. Здесь оптопара включена как электронный импульсный трансформатор. Входной положительный импульсвоздействует на светодиод оптопары - диодная оптопара включается.

Рис. 3.7

Темновое сопротивление фотоприемника достаточно велико -порядка 1 МОм, поэтому транзистор VT1 в режиме ожидания закрыт, а транзистор VT2, наоборот, открыт под воздействием смещения на его базу через резистор R1. С коллектора транзистора VT2 можно снимать напряжение низкого уровня. При воздействии входного сигнала сопротивление приемного фотодиода уменьшается и ток через него усиливается. Сигнал с выхода оптопары усиливается двумя транзисторами, вследствие чего коэффициент усиления по току транзисторного узла более 10 транзистор VT1 открывается, a VT2 соответственно закрывается и с его коллектора можно снимать сигнал высокого логического уровня.

Следует помнить, что в соответствии с паспортными данными напряжение более 1,8 В, поданное на вход оптопары АОДЮ1, может вывести прибор из строя. В нашем случае прибор находится в рабочем режиме, что подтверждено длительной практикой его применения в данном узле.

На рис. 3.8 показана альтернативная схема усилителя слабых сигналов на пяти транзисторах. Она не обладает триггерным эффектом и обеспечивает включение реле К1 только при воздействии на вход узла положительного сигнала размахом от 50 мВ.

Рис. 3.8

Задержка выключения реле, реализованная на элементах VD2, R11, С5, составляет 25 с при напряжении питания схемы 12 В. Схема испытана многолетней работой в круглосуточном режиме и применяется автором для включения видеомонитора при изменении звукового фона контролируемого помещения. Представлена здесь читателям- конструкторам для общего сведения.

Рекомендации по улучшению работы звуковых колонок для ПК. Параллельно каждому диоду в выпрямителе сетевого блока питания, находящегося в корпусе одной из колонок, подключите конденсатор типа КМ емкостью 0,01 мкФ. Кроме того, параллельно выходу БП для фильтрации фона установите компактный оксидный конденсатор фирмы HITANO емкостью 3300 мкФ на рабочее напряжение 16В вместо малоэффективного конденсатора 1000 мкФ. Эти простые доработки снижают фоновый шум с частотой 50 Гц, присутствующий в дешевых вариантах колонок китайского производства.

Шумность понижающего трансформатора в узле питания усилителя колонок можно снизить простым способом: отпаяйте выводы трансформатора из печатной платы, очистите ацетоном внешнюю поверхность Ш-образных пластин, аккуратно нанесите тонким слоем клей «супермомент-гель» на поверхность пластин и, не дав ему высохнуть, закрепите пластины скотчем. Естественный нагрев трансформатора не превышает +40°С, поэтому применение скотча в этом варианте пожаробезопасно.

Светодиод, сигнализирующий о подаче питания на схему усилителя колонок, горит очень ярко. Если ограничительный постоянный резистор (470 Ом) в цепи светодиода заменить постоянным резистором МЛТ-0,25 сопротивлением 3 кОм, то интенсивность свечения уменьшится и световой поток, исходящий от корпуса колонок, не будет так бросаться в глаза при работе с ПК, особенно в ночное время.

При воспроизведении музыки и речи с большой громкостью колонки марки SP-324A QC продемонстрировали посторонний шум, вызванный колебанием пластмассового корпуса колонок из-за звукового давления внутри. Такой же дефект имеют практически все модели колонок, реализованные в пластмассовом корпусе. Для устранения дефекта корпуса обеих колонок нужно разобрать и проложить места соединения пластмассовых частей корпуса автомобильным герметиком (под цвет корпуса колонок). Затем корпуса собрать и проложить герметиком места винтового соединении шурупов, обеспечивающих крепление пластмассовых стенок корпусов “ одну к другой. После завершения процедуры дать просохнуть автогерметику в течение 1 ч. Тип герметика может быть любой, например, фирмы BBF ТУ 2257-001-56703357-01.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008