8-fach Audio Switch

Hallo zusammen,

Ich bin neu in der Welt des Arduino und habe mir bereits ein Starter Kit bestellt, um die Grundlagen des Arduino zu erlernen. Das ganze hat einen bestimmten Grund, denn ich habe bereits ein konkretes Projekt vor Augen, welches ich dann gerne mit dem Erlernten realisieren möchte.

Ich sammele Tapedecks und die meisten Verstärker haben maximal Ein-/Ausgänge (Line-In und Line-Out) für zwei Tapedecks. Da ich aber jetzt bereits fünf Tapedecks besitze und das Cinch-Kabel umstecken leid bin, bin ich auf der Suche nach einer Lösung, um bis zu 8 Tapedecks auf die zwei Anschlussmöglichkeiten des Verstärkers zu verteilen. So etwas gibt es am Markt leider nicht, weshalb mir die Idee gekommen ist, dieses mittels eines Arduinos zu lösen.

GRUNDSÄTZLICHES

Es werden für jedes Tapedeck vier Relais zur Schaltung der NF-Signale benötigt (Ausgang (Play) li/re, Eingang (Record) li/re). Das ergibt dann für 8 Tapedecks 32 zu schaltende Relais, wobei immer vier zugleich geschaltet werden müssen. Es werden also 8 Schaltausgänge benötigt. Da ich auf zwei Tapedeck-Ausgänge schalten möchte, verdoppelt sich die Anzahl der Relais. Ich benötige also gesamt 64 Relais, wobei 8 zur gleichen Zeit geschaltet werden können müssen (vier Relais für Tapedeck 1, vier Relais für Tapedeck zwei). Damit benötigen für die Ansteuerung der Relais schon alleine 16 Ausgänge seitens des Controllers.

Dabei muss im Microcontroller eine Logik vorhanden sein, dass ein auf Ausgang 1 oder 2 gewähltes Tapedeck nicht jeweils am anderen Ausgang gewählt sein kann (also wenn für Ausgang 1 Tapedeck 3 gewählt ist, darf es im Ausgang 2 nicht mehr auswählbar sein und umgekehrt).

STEUERUNG

Zur Steuerung würde ich gerne zwei Drehregler (Rotary Encoder) mit integriertem Auswahlknopf verwenden, jeweils einer für Tapedeck 1 und für Tapedeck 2.

1.) Druck auf Drehknopf: Auswahl wird ermöglicht
2.) Drehen: Auswahl aus den 8 (bzw. 7) Tapedecks, Display scrollt durch die Tapedecks
3.) Erneuter Druck auf Drehnkopf: Auswahl bestätigt, Relais werden geschaltet, Display zeigt ausgewähltes Tapedeck an

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Jeder Drehregler bekommt sein eigenes OLED Display (128x64px). Beim Drehen wird durch die acht Tapedecks “gescrollt”

ERSTE FRAGE

Das allerwichtigste ist wohl: ist der Arduino (oder ggf. Arduino Mega) überhaupt dafür geeignet, oder würde ihn das bereits überlasten? Ist das Projekt mit einem Arduino realisierbar, oder sollte man sich lieber gleich mit einem Raspberry Pi anfreunden.

Sobald das geklärt ist und der Arduino als geeignet befunden wird, gäbe es noch einen Haufen Folgefragen :wink:

Schon mal im Voraus herzlichen Dank. Ich habe ein Organigramm angefügt, welches die angedachte Funktionsweise hoffentlich besser erläutert.

Grüsse,
Frank

Tape Selector 8-fach.pdf (144 KB)

Das Umschalten der Audiosignale mittels Relais erzeugt jeweils einen lauten Knacks.
Ich habe wenig Erfahrung mit Audio um etwas anderes, besseres vorzuschlagen.
Erst wenn man die Umschaltorgane definiert hat, kann man über die notwendige Ansteuerung denken.
Grüße Uwe

Uwe, danke für den Input. Das habe ich bedacht. Ich kann pro Eingang der Wiedergabe Platine jeweils einen 100k Widerstand gegen Masse schalten, um das Knacken beim Schalten der Relais zu unterbinden. Die Umschaltung an sich ist also problemlos machbar mittels Relais.

64 Relais sollten sich mit einer handvoll Schieberegistern und ein Paar ULN2803 steuern lassen.

Die Herausforderung dürfte in den 2 OLEDs liegen. 128x64 -> 1kB. Ein Uno hat nur 2 kB RAM...

Hi

Was spricht gegen Analog-Multiplexer?
Per Bus ansprechbar und schalten - meines Wissen - ebenfalls ohne Knacken.
Brauchen außerdem wesentlich weniger Strom.

MfG

Die Relais kannst du leicht durch ein paar IC´s vom Typ 4066 ( Bi-direktionaler Schalter ) leiten, das geht bei Audiosignalen prima.
z. B. Link
Jedes IC enthält 4 Bi-direktionale Schalter.
Du brauchst davon also nur 8 Stück ( Kosten so um die 40 cent/Stck. )
Daher brauchst du auch nur 8 Ausgänge, da du die 4 Eingänge des IC´s einfach mit einem Ausgang ansteuern kannst.

Für die Auswahl brauchst du auch nur ein Display, welches geschickt anzeigt, in dem du den Verstärker als Vorauswahl nimmst.

Du Wählst Verstärker 1 an, und bekommst dann eine Tapeauswahl. Jetzt wählst du z.B. Tape 3 an.
Eine Variable prüft, ob das Tape gerade an Verstärker 2 ausgewählt ist oder nicht. Nur wenn nicht, hat die Auswahl hier Erfolg, sonst verweigert sie.
Bei der Auswahl für Verstärker 2 wird jetzt bei Auswahl des Tapes geprüft ( 2. Variable ) ob das gewählte Tape gerade an Verstärker 1 geschaltet ist, und damit wird in dem Fall Tape 3 nicht anwählbar, weil dessen " Prüfvariable" z.B. nicht “0” ist. Das ist gar nicht schwierig, eigentlich nur Fleißarbeit.

Jedenfalls sparen die die IC´s jede Menge geklapper, und nebenbei auch noch Mengenweise Strom.
Sie sparen Ausgänge und sind auf einer kleinen Platine schnell untergebracht.

es gibt auch 4fach (Um)schaltrelais, und ich würde daher für jedes Stereopaar alle 4 (li/re + gnd/gnd) immer gemeinsam mit einem Relais schalten lassen).

uv-birke:
Uwe, danke für den Input. Das habe ich bedacht. Ich kann pro Eingang der Wiedergabe Platine jeweils einen 100k Widerstand gegen Masse schalten, um das Knacken beim Schalten der Relais zu unterbinden. Die Umschaltung an sich ist also problemlos machbar mittels Relais.

Wie willst du denn den Widerstand schalten ?

Und bedenke bitte, auch das zuschalten des Widerstandes verursacht einen Knacks.
Evtl. nicht so stark, aber knacken tuts auch.

Ich würde immer eine Lösung mit einem 4066 vorziehen.

postmaster-ino:
Was spricht gegen Analog-Multiplexer?

Das Wechselspanungsaudiosignal.
Um wechselspannungssignale schalten zu können braucht es kompliziertere Elektronik.

Grüße Uwe

skyfox60:
Die Relais kannst du leicht durch ein paar IC´s vom Typ 4066 ( Bi-direktionaler Schalter ) leiten, das geht bei Audiosignalen prima.
z. B. Link
Jedes IC enthält 4 Bi-direktionale Schalter.
Du brauchst davon also nur 8 Stück ( Kosten so um die 40 cent/Stck. )
Daher brauchst du auch nur 8 Ausgänge, da du die 4 Eingänge des IC´s einfach mit einem Ausgang ansteuern kannst.

Für die Auswahl brauchst du auch nur ein Display, welches geschickt anzeigt, in dem du den Verstärker als Vorauswahl nimmst.

Du Wählst Verstärker 1 an, und bekommst dann eine Tapeauswahl. Jetzt wählst du z.B. Tape 3 an.
Eine Variable prüft, ob das Tape gerade an Verstärker 2 ausgewählt ist oder nicht. Nur wenn nicht, hat die Auswahl hier Erfolg, sonst verweigert sie.
Bei der Auswahl für Verstärker 2 wird jetzt bei Auswahl des Tapes geprüft ( 2. Variable ) ob das gewählte Tape gerade an Verstärker 1 geschaltet ist, und damit wird in dem Fall Tape 3 nicht anwählbar, weil dessen " Prüfvariable" z.B. nicht "0" ist. Das ist gar nicht schwierig, eigentlich nur Fleißarbeit.

Jedenfalls sparen die die IC´s jede Menge geklapper, und nebenbei auch noch Mengenweise Strom.
Sie sparen Ausgänge und sind auf einer kleinen Platine schnell untergebracht.

Herzlichen Dank für die ausführliche Darstellung, wie man die Sache einfacher und effektiver angehen kann!

Ich habe auch fast alles verstanden. Die Sache mit der Auswahl mit nur einem Display ist mit klar, man würde quasi nur noch eine Menüebene („Ausgang 1“ sowie „Ausgang 2“) hinzufügen, die man vor die eigentliche Tape Auswahl (Tape 1 bis 8) stellen würde.

Das mit den ICs ist natürlich deutlich eleganter, günstiger, Platz sparender und geräuscharmer. Danke für den Link zu Reichelt! Ich müsste halt eine Platine dafür fertigen. Gemäß Datenblatt könnte ich die quasi direkt mit dem Arduino ansteuern?

Was mit jedoch nicht klar ist, wieso ich mit den ICs auf 8 Steuerausgänge verzichten können soll. Die vier Schalter im IC haben ja jeweils nur einen Steuereingang vom Arduino kommend und jeweils einen Eingang und einen Ausgang (vertauschbar) für je ein NF Signal.

Woher sollen die 8 ICs wissen, auf welchen Ausgang am Gerät (Tape 1 oder Tape 2 gemäß meinem Organigramm) sie schalten sollen? Beziehungsweise können die das doch gar nicht, da sie nur einen Ausgang haben und nicht zwei? So wie ich das verstanden habe ersetzt ein IC lediglich vier Relais, also eine Relaisschaltung für ein Tapedeck. Demnach bräuchte ich doch nach wie vor 16 Schaltausgänge vom Arduino und 16 ICs, um die 8 Tapedecks auf die zwei Geräteausgänge verteilen zu können?

Und auch an alle anderen vielen Dank für die Beiträge so weit, es hilft mit enorm bei de Planung meines Projektes!

Jeder der 4 Analogschalter des 4066 hat einen Kontroleingang.
Um Audio-Signale (Wechselspannung) mit dem 4066 Schalten zu können braucht DSu eine Duale Spannungversorgung für den 4066.

All das verhindert nicht ein Knaxen beim Umschalten weil die Audiosignale im Umschaltmoment verschieden sind.
Grüße Uwe

uwefed:
Jeder der 4 Analogschalter des 4066 hat einen Kontroleingang.
Um Audio-Signale (Wechselspannung) mit dem 4066 Schalten zu können braucht DSu eine Duale Spannungversorgung für den 4066.

All das verhindert nicht ein Knaxen beim Umschalten weil die Audiosignale im Umschaltmoment verschieden sind.
Grüße Uwe

Eine Möglichkeit, ein Knacken beim Umschalten zu vermeiden ist neben dem leise Stellen der Endstufe die Relais verzögert zu schalten. Dabei lässt man kurz den bisher gewählten IC weiterhin geschaltet, schaltet den neuen IC hinzu und dann erst den alten ab. „Make before you break“ nennt sich das Prinzip.

Stimmt, kann sein, das du 16 IC´s brauchst.

Aber schalten tun die tatsächlich bi-direktional.

Du kannst einen Ausgang des Arduino direkt auf alle 4 Eingänge des 4066 geben. Die sind mit TTL-Pegel, 5V anschaltbar.

So einen Umschalter hab ich vor kurzem, muss so 1985 gewesen sein, auch damit gebaut.

Eine duale Stromversorgung hats dafür nicht gebraucht. Die schalten einfach durch wie ein Relais. Am besten probierst du das mit einem simplen Schalter auf die Eingänge und probierst es mal aus.
So ein Ding kostet ja nahezu nix, oder du schickst mir per PN deine Adresse, dann schicke ich dir einen zu. Müsste ich noch haben in meinem Schubladenkasten.

skyfox60:
Eine duale Stromversorgung hats dafür nicht gebraucht. Die schalten einfach durch wie ein Relais. Am besten probierst du das mit einem simplen Schalter auf die Eingänge und probierst es mal aus.

Wenn Du Wechselspannung schalten willst dann brauchst Du eine duale Stromversorgung.

Grüße Uwe

jemand der alte Tape-Decks sammelt wird mit einer Halbwelle sicher nicht zufrieden sein,
jemand der das nicht hört, soll keine Tape-Decks sammeln keks

OK, also ist eine duale Spannungsversorgung der ICs vonnöten, damit ich das NF Audio Signal mit ICs schalten kann. Als Anfänger hoffe ich hier dann dazu Hilfe zu finden. Wie realisiere ich das am einfachsten? Leider hat meine Google Suche dazu keine wirklichen Ergebnisse geliefert. Ein Link dazu würde mir schon reichen.

Gehe ich richtig in der Annahme, dass ohne diese im IC im NP Übergang ansonsten die negativen Anteile der Sinuswelle "abgeschnitten" würden?

Gemäss Datenblatt des ICs kann ich an VDD -0.5V bis 20V im Bezug zu VSS anschliessen?

Ich habe eine Frage und zwei Anmerkungen:

Frage: Die ganze Zeit wird über ein Geräusch beim Umschalten gesprochen. Welches Geräusch ist dabei gemeint? Das mechanische Geräusch aus dem Relais, oder ein Geräusch durch das Trennen des Signals?

Erste Anmerkung: Wenn die Tonqualität eine Rolle spielt, würde ich nichts anderes als kleinsignal-Relais oder Drehschalter nehmen. Zum Beispiel gibt es von FiC die FRT5,welche von namenhaften Herstellern in den HighEnd Geräten über 10k€ verbaut werden, oder auch von TE die P1 V23026 mit Gold/Rhodium Kontakten, dann auch nicht mehr so günstig.

Zweite Anmerkung: Wenn mit dem Geräusch ein Knacksen beim Wechsel der Kanäle durch das Trennen der Masse vor / gleichzeitig mit dem Signal gemeint ist, dann ist genau das das Problem. Normalerweise würde man bei einem Audio Eingangswahlschalter die Massen alle zusammenlegen und auch nicht trennen beim Wechsel der Eingangskanäle. Wenn man die Massen trennen möchte, ohne Störgeräusche, muss an das Signal vor der Masse trennen. (So baut Neutrik seine "Profi" Chinch Stecker mit federnden Masseanschlägen, dass erst das Signal und dann die Masse beim HotPlug/Hot-un-Plug getrennt wird.)

janpho:
Ich habe eine Frage und zwei Anmerkungen:

Frage: Die ganze Zeit wird über ein Geräusch beim Umschalten gesprochen. Welches Geräusch ist dabei gemeint? Das mechanische Geräusch aus dem Relais, oder ein Geräusch durch das Trennen des Signals?

Erste Anmerkung: Wenn die Tonqualität eine Rolle spielt, würde ich nichts anderes als kleinsignal-Relais oder Drehschalter nehmen. Zum Beispiel gibt es von FiC die FRT5,welche von namenhaften Herstellern in den HighEnd Geräten über 10k€ verbaut werden, oder auch von TE die P1 V23026 mit Gold/Rhodium Kontakten, dann auch nicht mehr so günstig.

Zweite Anmerkung: Wenn mit dem Geräusch ein Knacksen beim Wechsel der Kanäle durch das Trennen der Masse vor / gleichzeitig mit dem Signal gemeint ist, dann ist genau das das Problem. Normalerweise würde man bei einem Audio Eingangswahlschalter die Massen alle zusammenlegen und auch nicht trennen beim Wechsel der Eingangskanäle. Wenn man die Massen trennen möchte, ohne Störgeräusche, muss an das Signal vor der Masse trennen. (So baut Neutrik seine "Profi" Chinch Stecker mit federnden Masseanschlägen, dass erst das Signal und dann die Masse beim HotPlug/Hot-un-Plug getrennt wird.)

Danke janpho für Deine Anmerkungen, auch diese helfen mir weiter.

Mit dem Geräusch ist das Knacksen in den Boxen beim Umschalten gemeint, allerdings bekomme ich das sicher in den Griff.

Ich werde mit mal die beiden von Dir vorgeschlagenen Kleinrelais genauer ansehen und schauen, ob ich diese mit dem Arduino geschaltet bekomme. Ich hätte gerne einen Arduino vorne dran und nicht nur einen Drehschalter, da ich gerne die gewählten Tapedecks mit Produktnamen benennen könne möchte und dieses dann auch anzeigen.

Gerne,
in meinem letzten Projekt habe ich 7 Relais (aber Leistungsrelais für 220v) mittels Seriell-Parallel Schieberegister (74HC595) und ULN2803 Darlington Transistor Array an den Nano 33 IoT geschlossen. 74HC595 und ULN2803 haben auch genau 8 Bit, du kannst also 8 Relais unabhängig steuern. (Den ULN2803 habe ich aus Bequemlichkeit, da da schon Dioden und Transistoren drin sind und man nurnoch ein Netzteil braucht quasi.)
Das Nano IoT hat WLAN on Board und ich kann meine Relais über einen kleinen Webserver steuern, macht spaß.

Zum Thema Relais muss man sich noch entscheiden, ob zweifach Relais (DPDT) oder einfach Relais (SPDT) und ob sie LATCHING oder Öffner/Schließer sein sollen. Die Latching Relais muss man nur kurz Ansteuern und sie bleiben dank Magnetismus in dem Zustand bis sie durch (entweder Wechseln der Polarität → Single Coil oder durch ansprechen einer zweiten Spule ->dual coil) wieder geändert werden. Schließer schließen einfach den angeschlossenen Kreis solange Strom durch die Spule fließt, Öffner andersrum.

Ich habe selbst eine ganze Weile nach guten kleinsignal Relais gesucht, da ich wie du, noch einen Umschalter für einen PreAmp basteln möchte.