Audio Switch (ART1094S)

Describimos en este artículo un dispositivo que permite seleccionar una de 4 fuentes de señales de audio por medio de control remoto e indicación digital, aplicándolas a la entrada de un amplificador. El mismo circuito es reversible, lo que significa que podemos aplicar la señal de una fuente de 4 entradas de amplificadores de audio en un sistema de distribución de sonido. El control remoto funciona por infrarrojos y es bastante sensible.

   Partiendo de la idea básica de conmutar 4 señales de audio de diferentes fuentes para la aplicación en la entrada de un amplificador de potencia en un sistema de sonido, en un grabador o incluso en un transmisor, y también de operación inversa: aplicar la señal de una fuente a una de 4 entradas de amplificadores diferentes, añadimos al sistema un control remoto y la indicación digital.

   El resultado de ello fue un equipo que puede encontrar varias aplicaciones de utilidad para el lector que le gusta el audio como:

- Cambiar de fuente de programa por control remoto, por el simple toque de un botón.

- Conmutar micrófono en una mesa de conferencias por medio de control remoto.

- Controlar mecánicamente un sistema de distribución de sonido.

   Además de estas, muchas otras posibilidades de uso serán encontradas por el lector imaginario.

   El circuito tiene una resistencia del orden de 150 ohmios cuando está activado y prácticamente infinito cuando se abre en el canal correspondiente, lo que permite la operación con señales de hasta 5 Vpp de amplitud y alta impedancia.

   Los preamplificadores, salidas de grabadoras, mezcladores y otras fuentes de señales de baja intensidad pueden conmutarse con este circuito.

 

 Características

   Tensión de alimentación: 110/220 V c.a.

   Número de canales conmutados: 4 x 1 o 1 x 4

   Alcance del mando a distancia: 10 metros

 

COMO FUNCIONA

   En la figura 1 tenemos un diagrama de bloques que sirve para ilustrar el funcionamiento del sistema.

 

Figura 1 - Diagrama de bloques del aparato
Figura 1 - Diagrama de bloques del aparato | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Un transmisor modulado en tono aplica una señal por infrarrojo a la entrada del circuito que tiene por sensor un foto-transistor. El tren de pulsos es suficiente para provocar el disparo de un 555 en la configuración monoestable, obteniéndose así un pulso único de salida en el pin 3.

   Este pulso se aplica en un circuito integrado 4017 conectado como contador hasta 4.

   De esta forma, a cada pulso de mando desde el transmisor tenemos la ida de una de las 4 salidas al. nivel alto, en secuencia. Al llegar a la última salida, el 4017 resuelve, reiniciando así el conteo en un ciclo infinito.

   Este circuito integrado tanto sirve para controlar el circuito conmutador de audio como el circuito indicador de qué canal está siendo activado.

   Tenemos dos posibilidades para ello que se sugieren en la parte práctica.

   La más simple consiste en la alimentación directa de uno de los 4 LED que corresponde al canal que está siendo alimentado o que está sirviendo de fuente de señal, según la función del aparato.

   La segunda posibilidad, más sofisticada, consiste en el uso de un display de 7 segmentos que presenta el número del canal que está siendo activado de 1 a 4.

     La conmutación de las señales de audio se realiza sobre la base de un circuito integrado CMOS del tipo 4066 cuyo diagrama interno se muestra en la figura 2.

 

Figura 2 - El 4066
Figura 2 - El 4066 | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Este circuito integrado está formado por 4 claves analógicas / digitales que no son más que transistores de efecto de campo MOS. Con las compuertas de estas llaves a tierra, el transistor de efecto de campo presenta una resistencia de miles de megohms en ambos sentidos, es decir, entre la fuente (s) y el dren (d).

   Sin embargo, cuando se lleva al nivel alto, o sometida a una tensión positiva la compuerta (g) hace que el transistor conduzca intensamente a la corriente, pues presentará una resistencia muy baja, del orden de 80 ohmios, típicamente.

   Podemos utilizar el 4066 de dos formas.

   En la modalidad digital, el pasador 7 va a la tierra (0 V) y el 14 al positivo de la alimentación que puede variar entre 3 y 15 V. Podemos entonces controlar en ambos sentidos señales que varían de intensidad entre 0 y la tensión de alimentación.

  Para operar con señales de audio que pueden tener semiciclos negativos operamos en la segunda modalidad.

  Para ello alimentamos el pin 14 con una tensión positiva y el pino 7 con una tensión negativa, de una fuente simétrica. Esta es la modalidad de operación en nuestro circuito.

   Entonces conectamos la entrada de cada llave a una fuente de señal y en la salida un jack de salida único. En la figura 3 mostramos lo que se ha hecho.

 

 

Figura 3 - La fuente de señal que controla el 4066
Figura 3 - La fuente de señal que controla el 4066 | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Como en esta modalidad de operación el 4066 puede controlar las señales en ambos sentidos, las 4 entradas pueden ser usadas como salida y la salida como entrada, eso para un sistema distribuidor de señales.

   A cada pulso de mando del transmisor activamos entonces una de las llaves colocando la entrada (o salida) correspondiente en conexión con la salida (o la entrada) única.

Es importante observar las características de funcionamiento con señales de baja intensidad de este aparato que sirve para acoplar fuentes como preamplificadores, micrófonos, mezcladores y otros aparatos similares a la entrada de amplificadores.

  Las señales intensas como las de la salida de amplificadores no pueden ser controladas por este circuito.

   También observamos que, como el sistema receptor no está dotado de filtros, puede responder a otros tipos de radiación modulada como, por ejemplo, de otros controles remotos que operan en el mismo sistema.

 

Montaje

 Comenzamos por dar el circuito del transmisor en la figura 4.

 

Figura 4 - Circuito del transmisor
Figura 4 - Circuito del transmisor

 

   

En la figura 5 tenemos el transmisor montado en una pequeña placa de circuito impreso.

 

Figura 5 - Placa para el transmisor
Figura 5 - Placa para el transmisor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   El LED emisor infrarrojo admite equivalentes. En realidad, cualquier LED que tenga emisión en el rango de infrarrojos con una corriente entre 20 y 50 mA puede ser usado sin problemas.

   Los resistores son de 1/8 W con 5% de tolerancia y el electrolítico es para 12 V o más. La alimentación puede venir tanto de batería de 9 V como 4 pilas pequeñas.

    Es interesante montar el LED en un tubo opaco con una pequeña lente convergente para dirigir el haz obteniendo así mayor alcance. Otra posibilidad consiste en usar una caja de control remoto de TV que ya posee un panel transparente al infrarrojo en su parte frontal.

   Para el accionamiento se utiliza un interruptor de presión del tipo normalmente abierto (NA). El diagrama completo del receptor y mostrado en la figura 6.

 

Figura 6 - Diagrama completo del receptor
Figura 6 - Diagrama completo del receptor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Esta parte del circuito no incorpora el sistema indicador y la fuente de alimentación.

   En la figura 7 tenemos la placa de circuito impreso para este sector del montaje.

 

 

   Figura 7 - Placa de circuito impreso del receptor
   Figura 7 - Placa de circuito impreso del receptor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

El foto-transistor puede ser el indicado en el diagrama y lista de material o cualquier equivalente para infrarrojos. Los transistores admiten equivalentes y para los circuitos integrados indicamos el uso de sockets.

   Los resistores son de 1/8 W o más con 5% de tolerancia y los condensadores menores tanto pueden ser de poliéster como cerámicos.

   Los electrolitos son para 12 V.

  Los cables de entrada y salidas deben ser blindados con las mallas debidamente conectadas a tierra.

  El indicador LED de accionamiento es opcional, ya que si existe la parte de la indicación digital, no es necesario utilizarlo.

  Dos circuitos de indicación se utilizan en el proyecto.

  El primero de ellos se muestra en la figura 8 y hace uso de 4 LED.

 

   Figura 8 - Circuito indicador de accionamiento con LEDs
   Figura 8 - Circuito indicador de accionamiento con LEDs | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

La placa de circuito impreso para esta parte del circuito se muestra en la figura 9.

 

    Figura 9 - Placa para el circuito de la figura 8
    Figura 9 - Placa para el circuito de la figura 8

 

   Los LED son rojos comunes y los resistores son de 1/8 W.

   Para el accionamiento de display de 7 segmentos tenemos el circuito de la figura 10.

 

  Figura 10 - Accionamiento de pantalla de 7 segmentos
  Figura 10 - Accionamiento de pantalla de 7 segmentos | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   La placa de circuito impreso mostrada en la figura 11.

 

   Figura 11 - Placa para el circuito del display
   Figura 11 - Placa para el circuito del display | Haga click en la imagen para ampliar |

 

Los diodos son comunes de silicio como el 1N4148 o 1N914 y el display es de 7 segmentos tipo LED con ánodo común.

   La fuente de alimentación se muestra en la figura 12.

 

   Figura 12 - Fuente de alimentación
   Figura 12 - Fuente de alimentación | Haga click en la imagen para ampliar |

 

 

   Los componentes de la fuente de alimentación se pueden colocar en la misma placa separada como se muestra en la figura 13.

 

 Figura 13- Placa para la fuente de alimentación
 Figura 13- Placa para la fuente de alimentación | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   El transformador tiene devanado primario de acuerdo con la red local y secundaria de 12 + 12 V con 500 mA. El LED es opcional y los circuitos integrados son reguladores de 6 V positivos y negativos no necesitando de radiador de calor dada la baja corriente del proyecto.

   Los diodos son 1N4002 o equivalentes y C1 y C2 deben tener tensiones de trabajo de 25 V. C3 y C4 son condensadores para 12 V.

   La fuente alimentará tanto el sector de indicación, como la conmutación de audio.

 

   Prueba y uso

   Para probar inicialmente alimente el circuito y accione el control remoto para verificar su acción sobre el circuito.

   Ajuste la sensibilidad del receptor en P1.

   A cada toque en el interruptor de presión del transmisor debe ocurrir la conmutación con el accionamiento del dígito siguiente en el display o el LED correspondiente.

   Una vez comprobado el funcionamiento del sistema de control remoto es sólo usar el aparato.

   En la versión con 4 fuentes y una salida de señal la conexión de los aparatos a los dos canales, ya que el sistema es estéreo, se muestran en la figura 14.

 

Figura 14 - Utilizando el circuito con 4 fuentes de señales
Figura 14 - Utilizando el circuito con 4 fuentes de señales

 

   Utilice siempre cables blindados para las conexiones para que no aparezcan zumbidos, los niveles de señales deben ser compatibles con las características del circuito para que no ocurran sobrecargas o distorsiones.

   Para la operación con 1 fuente y 4 salidas la conexión se realiza como se muestra en la figura 15.

 

Figura 15 - Operación como distribuidor de señales
Figura 15 - Operación como distribuidor de señales | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   A cada toque del control remoto debe haber la conmutación del dígito en el display o el LED correspondiente. Comprobado el funcionamiento es sólo hacer la instalación definitiva del aparato.

   Recomendamos también en este caso el uso de cables blindados para las conexiones de los aparatos. Sugerimos el montaje en caja metálica para servir de blindaje y así reducir la posibilidad de captación de zumbidos.

 

a) Transmisor

Semiconductores:

CI-1 - S55 - circuito integrado

Q1 - BC558 -transistor PNP de uso general

LED1 - PSU3400 o equivalente - LED emisor infrarrojo

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 47 k ohms

R2 - 4,7 k ohms

R3 - 1 k ohms

R4 - 47 ohms

 

Capacitores:

C1 - 47 nF - cerámico o poliéster

C2 - 100 uF x 12 V - electrolítico

 

Varios:

S1 - interruptor de presión NA

B1 - 9 o 6 V - batería o 4 pilas pequeñas

Soporte de pilas o batería, placa de circuito impreso, caja para montaje, hilos, soldadura, etc.

 

b) Receptor (conmutador)

Semiconductores:

CI-1 - 555 - circuito integrado

CI-2 - 4017 - circuito integrado CMOS

CI-3 y CI-4 - 4066 - circuitos integrados CMOS

Q1 - BPW42 o equivalentes - foto-transistores

Q2 y Q4 - BC548 o equivalentes - transistores NPN de uso general

Q3 - BC558 o equivalente -transistor PNP de uso general

LED1 - LED rojo común

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 100 ohms

R2, R3 y R5 -100 k ohms

R4 - 47 k ohms

R6 - 1 k ohms

R7 a R10 - 10 k ohms

 

Capacitores: (electrolíticos para 12 V o más)

C1 - 10 uF -electrolítico

C2, C11 y C12 - 220 nF - cerámicos o poliéster

C3 a C10 - 100 nF - cerámicos o poliéster

C13 y C14 - 100 uF - electrolíticos

Varios: Placa de circuito impreso, sockets para los integrados, jack de entrada y salida, caja para montaje, hilos, soldadura, etc.

 

c) Circuito indicador con LEDs

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

LED1 a LED4 - LEDs rojos comunes

R1 a R4 - 470 ohms 1/8 W - resistores

 

d) Circuito indicador con display

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

DY1 - display de 7 segmentos de ánodo común

D1 a D16 - 1N4148 o 1N914 - diodos de silicio

R1 - 470 ohms x 1/8 W - resistor

 

e) Fuente de alimentación

Semiconductores:

CI-1 - 7806 - circuito integrado regulador de tensión

CI-2 - 7906 - circuito integrado regulador de tensión

D1 a D4 - 1N4002 o equivalentes - diodos de silicio

LED1 - LED rojo común

Capacitores: (electrolíticos según la tensión indicada)

C1 y C2 - 1 000 uF x 25 V - electrolíticos

C3 y C4 -100 HF x 12 V - electrolíticos

 

Varios:

S1 - interruptor simple

F1 - 1 A - fusible

T1 -transformador con primario de acuerdo con la red local y secundaria de 9 + 9 o 12 + 12 V x 500 mA

R1 -1 k ohms - resistor -1/2 W

Placa de circuito impreso, cable de alimentación, soporte para fusibles, cables, etc.