مدار کنترل ولوم دیجیتالی چندکاره

اکثر تلویزیون ها و ویدئوهای مدرن دارای ولوم دیجیتالی می باشند. در کنترل دیجیتال به جای چرخاندن پیچ معمولا یک دکمه فشار داده می شود. این مدار کنترل ولوم دیجیتال چند کاره، می تواند در ضبط صوت، تقویت کننده ها و تلویزیون ها به کار رود.

شکل 1 نقشه شماتیک کنترل ولوم دیجیتالی

شکل 2 اندازه واقعی نقشه PCB مدار شکل 1

آی سی 555 به عنوان یک مولتی ویبراتور آستابل در این مدار عمل می کند و یک پالس ساعت با فرکانس 1Hz در پایه 3 ایجاد می نماید. این پالس ساعت از طریق یک سری گیت به شمارنده IC4510 اعمال می شود. در حالت عادی گیت های N1 و N2 اجازه عبور هیچگونه پالس ساعت را نمی دهند. زیرا یکی از ورودی های آنها توسط یک مقاومت 10KΩ زمین شده است.

شکل 3 نقشه قطعات PCB شکل 2

هنگامی که کلید INCR (افزایش) یا DECR (کاهش) فشرده می شود، گیتهای مورد نظر اجازه عبور پالس ساعت را می دهند و پالس ساعت از طریق گیت N3 به شمارنده اعمال می شود. گیت N4 جهت تعیین صعودی یا نزولی بودن شمارنده به کار می رود. پایه 10 از IC4510 در حالت عادی یک است اما هنگام کاهش ولوم صفر می گردد.

لیست قطعات پروژه کنترل ولوم دیجیتالی

هرگاه کلید INCR / DECR ( کاهش / افزایش) فشرده شود، شمارش شمارنده به صورت نزولی یا صعودی آغاز می گردد. این شمارنده چهار خروجی دارد و در نتیجه 16 ترکیب مختلف را در اختیار قرار می دهد.

خروجی 4510 IC، آی سی 4514 را تغذیه می کند که یک دیکدر 16–4 می باشد. این آی سی 16 پایه خروجی دارد که با توجه به 16 حالت مختلف پایه های ورودی آن، به حالت یک یا صفر می روند. البته در این مدار از 16 حالت خروجی فقط 12 حالت آن مورد استفاده قرار گرفته است.

تمام خروجی های دیکدر به سه آی سی 4016 که کلیدهای یک پل یک راهه (spst) هستند، متصل می شود. هر آی سی شامل چهار کلید یک پل یک راهه (SPST) است که هرگاه ورودی نظیر آنها یک شود، بسته می شوند. بنابراین با داشتن سه آی سی، دوازده خروجی مختلف داریم. یک پایه هر کدام از کلیدها به یک شبکه مقاومتی و پایه دیگر به یک خط خروجی مشترک وصل شده است. هنگامی که کلید INCR فشرده می شود، مقاومت بین ورودی و خروجی (در ضبط صوت، پایه ورودی کلید به خروجی پری آمپلی فایر و پایه خروجی کلید به ورودی تقویت کننده قدرت وصل می شود) کاهش می یابد و در نتیجه ولوم افزایش پیدا می کند. عکس این حالت زمانی اتفاق می افتد که کلید DECR فشرده شود.

شکل 4 ساختار پایه های IC CD 4514

اکنون گیت های a و b و c و d و e و f مورد بررسی قرار می گیرد. اگر کلید افزایش (INCR) فشرده شود، خروجی شمارنده افزایش پیدا می کند، اما پس از 16 مرحله افزایش، شمارش تکرار می گردد. همین فرآیند برای کلید کاهش (DECR) نیز رخ می دهد. یعنی اینکه خروجی پس از رسیدن به نقطه ماکزیمم بلافاصله مینیمم می گردد یا برعکس که این ایرادی بر کار دستگاه است. گیتهای a تا f این مشکل را برطرف می سازند.

فرض کنید ولوم ماکزیمم است. در این حالت خروجی های Q1 تا Q4 همه یک هستند. این تنها حالت از 16 حالت ممکن است که بیت های Q1 و Q4 یک هستند و ما از همین خاصیت استفاده می کنیم. به محض اینکه Q1 و Q4 به طور همزمان یک شوند، خروجی پایه 10 گیت C صفر می شود. در نتیجه با فشردن کلید INCR هیچ پالسی با سطح یک ایجاد نمی شود. بنابراین فشردن کلید INCR در موقع داشتن ماکزیمم ولوم هیچ اثری ندارد. این حالت مطلوب ماست.

در حالت ولوم مینیمم، خروجی شمارنده یعنی Q1 تا Q4 برابر 0000 خواهد شد. این تنها حالت ممکن از 16 حالت است که Q1 تا Q4 به طور همزمان صفر می گردد. در این حالت خروجی های گیت e و f که به ورودی گیت NAND به نام d وصل است یک خواهد شد. خروجی صفر در پایه 11 سبب می شود که فشردن کلید DECR بی اثر باشد. بنابراین هنگامی که ولوم مینمم است، کلید کاهش (DECR) بی اثر می شود و ولوم، مینیمم باقی خواهد ماند تا اینکه کلید INCR (افزایش) فشرده شود.

منبع تغذیه

مدار با ولتاژ 5V ،DC+ و 5V- کار می کند. مدار از یک ترانسفورماتور 6V-0-6V و 500mA با ورودی برق شهر استفاده می نماید. یکسوساز پل و خازن های 25V و 1000µF برای یکسو سازی و صاف کردن به کار گرفته شده اند. آی سی رگولاتورهای 7805 و 7905 به ترتیب برای تولید ولتاژ 5V+ و 5V- به کار رفته اند. مهمترین مزیت مدار این است که پارازیت صدا را حذف می نماید.

شکل 5 منبع تغذیه 5V±

تذکر: توجه داشته باشید که در فاصله کمترین تا بیشترین ولوم 12 مرحله وجود دارد. در استریو از یک مدار دیگر نیز برای کنترل ولوم باند دوم استفاده می شود.

نظریات خوانندگان

سوال: آیا می توان مدار کنترل ولوم دیجیتالی فوق را با برداشتن چهار آی سی گران IC6 تا IC9 ساده نمود؟ به گونه ای که از مدار ساده شده زیر به جای آنها استفاده نمود؟

این مدار همچنین دارای این مزیت است که به جای دوازده مرحله دارای شانزده مرحله، است و پارازیت آن نیز بسیار کم است.

جواب: مدار شما فقط برای دو مرحله اول خوب کار می کند. در مرحله سوم یعنی برای 0011، مقاومت های 2.2KΩ و 1KΩ با هم موازی شده و مقاومت معادل کمتر از 1KΩ خواهد شد. در نتیجه خروجی ولوم در این حالت کمتر می شود. این حالت برای مراحل دیگر نیز ممکن است تکرار گردد. بنابراین چنین مداری خروجی خطی ندارد.

سوال: در حالت استریو، عینا یک مدار دیگر باید اضافه کرد، یا اینکه می توان بعضی آی سی ها را حذف نمود؟

جواب: برای استریو، کافی است سه آی سی 4016 دیگر با IC7 تا IC9 موازی شود.

سوال: چگونه می توان با اتصال LED به پایه های خروجی IC6، حالت مینیمم یا ماکزیمم ولوم را قابل رویت نمود؟

جواب: جهت نشان دادن حالت ماکزیمم یا مینیمم ولوم از مدار روبرو استفاده شود.

مدار نمایش حالت ماکزیمم یا مینیمم ولوم

سوال: در حالتی که خروجی CD4510 برابر 1001 است، اگر منبع تغذیه خاموش گردد، پس از وصل مجدد منبع تغذیه خروجی IC5 به چه صورت خواهد بود؟

جواب: اگر تغییری در ولوم در اثر خاموش و روشن کردن دستگاه به وجود آید، باید با اتصال پایه reset آی سی 4510 به شبکه R–C زیر از آن جلوگیری نمود.

ولوم بیشتر از 1001 و کمتر از 0000 نخواهد شد، زیرا (IC3(a حالت 1001 و (f و IC4(e حالت 0000 را تشخیص می دهد. این همچنین از تغییر ناگهانی ولوم جلوگیری می نماید.