Rack per Hi-Fi con accensione sequenziale e multi-ingresso

febbraio 17th, 2017 | Posted by Marco Plessi in Elettronica | Informatica | Visite: 1.609

Rack in legno con controlli elettronici per accensione sequenziale dei dispositivi e selezione dell’ingresso audio. Per consentire l’accensione di tutto il sistema Hi-Fi con un solo pulsante.

In questo articolo descriverò la realizzazione di un mobiletto rack per ospitare i finali di potenza e altri dispositivi per il mio impianto stereo Hi-Fi (già esistente).

Il Rack include anche una parte elettronica di controllo, che ha il compito di attivare in successione 4 gruppi di prese 230V ai quali sono collegati gli apparecchi. La stessa elettronica controlla anche i relè di selezione dell’ingresso audio, ed è possibile memorizzare quale ingresso collegare all’avvio del sistema (tenendo premuto 2 sec. il pulsante relativo).

L’accensione/spegnimento in sequenza consente di avviare/spegnere tutto l’impianto senza sentire il tipico “bump” e rumori fastidiosi nelle casse (e potenzialmente dannosi).

E’ stato realizzando facendo largo uso di componenti e materiale di recupero e che avevo già in magazzino da tempo.

rack_hifi_2016_rack  rack_hifi_2016_rack_2

 

Realizzazione della struttura in legno massiccio

Per prima cosa, ho realizzato un progettino del rack su SketchUp, in modo da avere una base di partenza.
Il rack deve avere un ripiano alla base in cui verranno installati i gruppi di prese e in cui staranno le abbondanze dei cavi di alimentazione dei dispositivi;
Quindi uno spazio ampio centrale in cui verranno installati i dispositivi;
Infine un sottile ripiano nella parte alta per ospitare l’elettronica di controllo.

La larghezza utile dovrà essere esattamente 45cm, che è la larghezza (più una piccola tolleranza) dei dispositivi per montaggio a Rack da 19”.

Di seguito lo screen del progetto approssimativo realizzato con SketchUp (clicca sull’immagine per scaricare il progetto):
Progetto_rack_hifi_00

Parte elettronica

Come detto precedentemente, il rack presentato non è composto solo dal mobiletto in legno, ma anche da una parte elettronica integrata in esso che permette il controllo di alcune funzioni.
Il pannello frontale dovrà essere dotato dei seguenti dispositivi:
-Selettore due posizioni per ON/OFF alimentazione;
-Pulsante per accensione;
-Pulsante per spegnimento;
-Pulsanti per selezione ingresso audio (4x);
-Led ON;
-Led OFF;
-Leds ingresso audio attivo (4x);
-Leds stato uscite 230v (6x ma di cui solo 4 utilizzati);
-Jack 5mm per ingresso audio frontale;

rack_hifi_2016_pannello_anteriore

Il pannello posteriore invece dovrà essere dotato dei seguenti dispositivi:
-2x Jack 5mm per ingressi;
-Prese RCA (1 rossa e 1 bianca) per ingresso;
-Presa VDE per alimentazione;
-2x Jack 5mm MONO per uscita audio;
-Predisposto un connettore DB9 per un utilizzo futuro;

rack_hifi_2016_pannello_posteriore_1 rack_hifi_2016_pannello_posteriore_2

Schema elettrico (clicca sull’immagine per aprire il PDF):

Schema_rack_hifi_00

Il rack viene alimentato mediante la presa VDE [X1], dalla quale la corrente va all’interruttore generale [SW1], che è il selettore a due posizioni installato nel pannello anteriore.

rack_hifi_2016_interruttore_generale

La tensione di rete (230Vac), dopo il selettore, è collegata ai relé di controllo e all’alimentatore switching.
Quindi l’alimentatore switching [U3] genera la 24Vdc per i dispositivi di controllo, abbassata ulteriormente a 5Vdc dal 7805 [U2] per alimentare Arduino.

Ho realizzato un circuito su millefori per controllare i relè, in cui ci sono tutti i transistor (classici NPN TO92 con emettitore a massa) e i relè di selezione dell’ingresso audio.

rack_hifi_2016_millefori

I relè per il controllo delle uscite a 230V sono esterni alla scheda, sia perché sono relè più grossi per montaggio su barra DIN, sia perché avrebbero disturbato troppo i segnali audio, che sulla scheda sono privi di schermatura.
Mediante [X2] si alimenta la scheda, e mediante lo strip di contatti [X3] si comandano i transistor. Lo strip [X4] porta all’esterno della scheda i collettori dei 4 transistor che comandano i relè per la selezione dell’ingresso. Questo per comandare i 4 led installati sul pannello frontale.
Gli altri 6 transistor hanno il collettore collegato direttamente alle morsettiere, per il collegamento di 4 relè esterni e i 2 led ON/OFF (preferisco non collegare carichi direttamente ad Arduino).
Poi c’è un’altra schedina, contenente il relé [K9], che ha il compito di fare il MUTE del segnale durante la commutazione e le operazioni di accensione/spegnimento. Il mute collega a massa il segnale attraverso due resistenze, in modo da azzerare e forzare a 0 tutti i disturbi (e ovviamente anche i segnali utili). Questa evita rumori di disturbo anche particolarmente fastidiosi.

I relè per il controllo delle uscite a 230V sono collegati alle morsettiere della scheda, e in parallelo ad essi ci sono anche altri 4 led a pannello, per visualizzare lo stato delle uscite.

rack_hifi_2016_led_out

I 2 pulsanti ON/OFF e i 4 pulsanti per la selezione dell’ingresso sono collegati direttamente ad Arduino.

rack_hifi_2016_pulsantiera

Quando si alimenta il rack (quindi collegando il cavo di alimentazione e spostando in posizione ON il selettore), il sistema è in stato di stand-by, ovvero la parte elettronica è alimentata, ma tutti i relè sono disattivati.

Premendo il pulsante ON [PLS1] inzia la sequenza di accensione che attiva i 4 relè delle uscite a 230V e infine abilita il selettore degli ingressi. Tutte le operazioni sono intervallate da pause di 1 secondo (che è facilmente modificabile nel firmware di Arduino, in quanto le pause sono appoggiate a dei #define).
Durante la sequenza di accensione, il led verde [D1] lampeggia, e diventa fisso quando il rack è pronto.
Premendo invece il pulsante OFF [PLS2] inizia la sequenza di spegnimento, che è lo specchio di quella di accensione, ovvero vengono disattivati tutti i relè ma in ordine inverso.
E’ facilmente intuibile che collegando i finali di potenza al gruppo prese n°4, saranno sempre gli ultimi ad essere accesi e i primi ad essere spenti, per evitare “bump” e fruscii strani nelle casse in fase di accensione (alla fine questo progetto è nato per questo).

Quando il rack è acceso e pronto, si può selezionare l’ingresso audio da riprodurre premendo uno dei 4 pulsanti [PLS3], [PLS4], [PLS5] e [PLS6].

Se ad esempio è attivo l’ingresso 1 e si preme il pulsante dell’ingresso 2, la sequenza sarà la seguente:
-disattivazione relè ingresso 1;
-pausa di 500ms;
-attivazione relè ingresso 2;

Se invece si preme il pulsante associato all’ingresso già attivo, questo si disattiverà.

In stato di stand-by, si può memorizzare l’ingresso da attivare all’accensione semplicemente tenendo premuto il pulsante relativo per 1,5s. Come conferma, il led associato lampeggia.
Questa impostazione viene memorizzata nella EEPROM, in modo da essere mantenuta anche se il rack viene disalimentato.

La parte elettronica finita risulta così:

rack_hifi_2016_elettronica_completa

Tutti i cavi a 230V sono twistati, in modo da ridurre i disturbi emessi.

Nel ripiano inferiore ci sono i 4 gruppi di prese:
rack_hifi_2016_gruppi_prese

Arduino

E’ stato utilizzato Arduino UNO per questa applicazione.

Il software è commentato in ogni sua parte, quindi le funzioni sono facilmente comprensibili.

All’interno del software sono presenti diverse definizioni (#define), ma solo alcune si possono modificare (le altre servono all’interno del software e alcune definiscono gli ingressi e le uscite).

 

Conclusione

Questo progetto non è nato per una vera necessità, bensì per dare un tocco di originalità all’impianto. Già è un po’ esagerato avere un impianto Hi-Fi a rack per ascoltare musica in casa e guardare i film, in questo modo lo è ancora di più :D.

Modifiche future

Ho appositamente lasciato liberi i pin 0 e 1 di Arduino, che è la porta seriale. Questo perché una modifica futura è quella di collegare la seriale ad un altro microcontrollore (con o senza Arduino, anche il micro stand-alone si presta benissimo) per controllare alcune strisce di led RGB.
Sarebbe molto utile aggiungere anche un potenziometro per la gestione del volume, magari motorizzato in modo da portarlo a zero all’accensione ed eventualmente tutte le volte che si commuta sorgente con il selettore degli ingressi. Quest’ultimo dovra ovviamente essere di qualità elevata (ad esempio Alps Blu) e potrà essere comandato dal secondo microcontrollore.

 

Impianto Hi-Fi al completo:

rack_hifi_2016_impianto_completo

 

Licenza Creative Commons
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