Przełącznik sygnałów audio- wideo.pdf

Projekty AVT

P rzełącznik sygnałów

Do czego to służy?

Pomimo ich bardzo wyso−

kiej ceny kamery video stają

się coraz bardziej popularne

i można nawet zaryzykować

twierdzenie, że „trafiły pod

strzechy”. Powszechnie nie−

gdyś używane przez amato−

rów kamery filmowe 8mm

dawno już wylądowały na

śmietnikach, zmiecione, podobnie jak

wiele innych urządzeń z powierzchni zie−

mi przez bezlitosny „walec” elektroniki.

Dodatkowym czynnikiem, który przyczy−

nił się do wzrostu popularności kamer vi−

deo jest bardzo niski koszt ich eksploata−

cji. Ponieważ najczęściej filmy kopiowa−

ne są z drogich kaset VIDEO−8 na tanie

kasety VHS, koszt zarejestrowania j go−

dziny obrazu połączonego z dźwiękiem

jest niewielki, nie przekraczając obecnie

sumy 4zł. Niestety, jakość filmów wyko−

nywanych przez amatorów jest nie naj−

lepsza, a można nawet powiedzieć, że

najczęściej jest tragiczna. Powodem tego

jest brak w nich chyba najważniejszego

elementu sztuki filmowej – montażu.

Nie będziemy tu opisywać słynnych

eksperymentów jednego z największych

geniuszy światowego kina Sergiusza Ei−

sensteina, który powszechnie uważany

jest za twórcę sztuki montażu. Wystarczy

stwierdzić, że dobra montażystka potrafi

z najgorszych ścinków i śmieci stworzyć

zapierającą dech w piersiach sekwencję,

a kiepska zmarnować nawet zdjęcia sa−

mego di Palmy. W amatorskich filmach

video ujęcia wyświetlane są „jak leci”,

w takiej kolejności w jakiej zarejestrowa−

ła je kamera. Zmuszeni jesteśmy oglądać

także nieudane ujęcia i rozbiegówki, któ−

re w normalnym filmie zostałyby natych−

miast usunięte. Efekt tego wszystkiego

jest przerażający! Autor posiada kilkadzie−

siąt godzin nagrań z życia swojej Córki,

których bez zmontowania nikt nigdy nie

będzie w stanie obejrzeć, nawet najwy−

trwalsze ciocie i babcie.

Co możemy na to poradzić? W zasa−

dzie niewiele, budowa amatorskiego mik−

2263

sera video, który umożli−

wiałby płynne montowanie

ujęć oraz realizację spekta−

kularnych efektów specjal−

nych, jest właściwie niemożliwa. Istnieje

wprawdzie rozwiązanie umożliwiające

amatorom montowanie filmów video

i wprowadzania do nich praktycznie do−

wolnych efektów specjalnych, lecz z po−

wodu wysokich kosztów nie jest ono

jeszcze dostępne dla wszystkich. Mowa

tu oczywiście o cyfrowej obróbce sygna−

łu audio i video przeprowadzanej za po−

mocą komputera PC. Konieczność cyfry−

zacji w czasie rzeczywistym obrazu video

narzuca jednak ogromne wymagania

sprzętowe. Konieczne są najszybsze pro−

cesory, bardzo szybkie i pojemne dyski

twarde i ogromna ilość pamięci RAM.

Jak jednak wiadomo, elementy sprzętu

komputerowego tanieją w oszałamiają−

cym tempie i należy sądzić, że w ciągu

najbliższego czasu zarówno komputero−

we karty video jak i pozostały hardware

staną się osiągalne dla szerszego grona

użytkowników. Kiedy to nastąpi, przed fil−

mowcami amatorami otworzy się praw−

dziwy raj, taki jaki już dawno udostępnio−

ny został profesjonalistom: wszystko

w filmie będzie możliwe!

Na razie zastanówmy się, co możemy

zrobić w chwili obecnej i jak tradycyjnymi

środkami umożliwić amatorom w miarę

wygodne i szybkie uporządkowanie ich

domowych videotek. Podczas kopiowa−

nia domowych nagrań najczęściej korzys−

tamy z dwóch lub więcej źródeł sygnału:

np. z magnetowidu i kamery video. Po−

woduje to konieczność ustawicznego

przełączania przewodów doprowadzają−

cych sygnał do magnetowidu rejestrują−

cego. Przełączanie przewodów jest

szczególnie uciążliwe jeszcze z jednego

powodu: większość magnetowidów i od−

twarzaczy z możliwością zapisu ustawio−

nych na pauzę samoczynnie przełącza się

po pewnym czasie na STOP, co powodu−

je zerwanie synchronizacji w magnetowi−

dzie nagrywającym. Tak więc na odnale−

zienie kolejnego ujęcia i przygotowanie

go do kopiowania mamy zawsze ograni−

czoną ilość czasu. Mamy nadzieję, że

proponowany układ rozwiążę w dużym

stopniu te problemy, ułatwiając dokony−

wanie prostego montażu filmów video.

Układ, który za chwilę opiszemy może

być tylko jednym z elementów domowe−

go systemu kopiowania nagrań. W ofer−

cie AVT znajduje się spora liczba układów

umożliwiających wprowadzanie do kopio−

wanych filmów prostych efektów spe−

cjalnych i poprawę jakości kopii. Mogą

one bez problemów współpracować

z proponowanym układem. W szczegól−

ności warte polecenia są układy popra−

wiające ostrość (niestety, tylko pozornie)

kopiowanego obrazu.

Podczas opracowywania układu przy−

jęto następujące założenia konstrukcyjne:

1. Układ ma współpracować z czterema

urządzeniami audio – video, które mo−

gą być przez niego dołączane do mag−

netowidu rejestrującego.

2. Układ musi umożliwiać przesłanie do

monitora (telewizora) obrazu i dźwię−

ku z dowolnego z czterech źródeł, nie−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/97

rzełącznik sygnałów

audio –

audio – video

video

Projekty AVT

zależnie czy jest ono aktualnie dołą−

czone do magnetowidu rejestrujące−

go, czy nie.

3. Ze względu na wymaganą niezawod−

ność pracy i chęć obniżenia kosztów

wykonania urządzenia zrezygnowano

z jakichkolwiek przełączników i styków

mechanicznych zastępując je elemen−

tami półprzewodnikowymi.

4. Proponowany układ nazywa się

„Przełącznik sygnałów audio – video”,

co nie oznacza bynajmniej, że nie moż−

na zastosować go do innych celów.

Może on zostać użyty do przełączania

tylko sygnałów audio – dwóch kanałów

stereofonicznych lub sygnałów prowa−

dzących do aparatury pomiarowej.

Jak to działa?

Schemat elektryczny proponowanego

układu pokazany został na rysunku 1. Jak

widać, urządzenie nie jest nadmiernie

skomplikowane i zrozumienie zasady je−

go działania nie sprawi nikomu najmniej−

szych trudności. Miłośnikom „czystej”

cyfrówki satysfakcję sprawi z pewnością

fakt, że w układzie występują jedynie

dwa kondensatory i cztery rezystory (nie

licząc układu zasilania).

Najważniejszymi elementami układu są

dwa przełączniki – multipleksery \ demul−

tipleksery typu 4052. Układ tego typu mo−

żemy porównać do zwykłego przełącznika

mechanicznego, z tym że pokrętło zastą−

pione zostało przez dwa wejścia adresowe

A i B. W zależności od stanów logicznych

ustawionych na tych wejściach przełącznik

przepuszcza na swoje wyjścia odpowied−

nio wybrane pary sygnałów z wejść X0 X

i Y0 Y3. Poniższa tabela prawdy ilustruje

sposób działania układu 4052.

Tabela 1

Wejście A Wejście B Aktywne

wejścia

X0 i Y0

X1 i Y1

X2 i Y2

X3 i Y3

Sygnały wejściowe z czterech różnych

urządzeń audio – video doprowadzane są

do wejść CON2 CON5 układu. Może−

my się umówić, aczkolwiek w praktyce

jest to zupełnie obojętne, że torem

X przekazywany będzie sygnał video,

a torem Y – audio. Zadaniem układu IC1

jest przełączanie sygnału doprowadzane−

go magnetowidu nagrywającego, przeka−

zywanego na złącze CON7 naszego ukła−

du. Wejścia sterujące IC1 adresowane są

za pomocą dwubitowego licznika binar−

nego zrealizowanego na dwóch przerzut−

nikach typu D – 4013 (IC3). Na wejście

tego licznika podawane są impulsy gene−

rowane przy naciśnięciu przycisku S2.

Fragment układu z bramką IC7D służy lik−

Rys. 1. Schemat ideowy

widowaniu skutków wielokrotnego odbi−

jania styków, które bez jego stosowania

uniemożliwiłyby prawidłową pracę ukła−

du. Ten fragment układu rozwiązany jest

w trochę nietypowy, rzadko stosowany

sposób i Czytelnikom należy się w tym

momencie słowo wyjaśnienia. Na we−

jściu bramki IC7D ( i także na wejściu

bramki IC7C) panuje permanentnie stan

wysoki, wymuszony przez rezystor R4

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/97

Projekty AVT

(R1). Wartość rezystora R3 jest dziesię−

ciokrotnie większa od wartości rezystora

R4. Jeżeli teraz naciśniemy przycisk S2,

to napięcie na kondensatorze C2 zacznie

się zmniejszać i osiągnie poziom ok. 0,1

napięcia zasilającego w czasie o rząd

wielkości dłuższym niż czas trwania

drgań styków. Bramka IC7D jest bramką

z histerezą i zostanie przełączona po

spadku napięcia poniżej 1/3 napięcia zasi−

lania, kiedy drgania styków już całkowicie

ustały. Po puszczeniu przycisku S2 napię−

cie na kondensatorze C2 zacznie powoli

(to „powoli” to pojęcie względne, cały

opisywany proces trwa ułamek sekundy)

rosnąć i po przekroczeniu 2/3 napięcia za−

silania bramka IC7D zmieni swój stan,

także już po zaniknięciu drgań styków.

Tak więc, wiemy już w jaki sposób od−

bywa się przełączanie sygnału kierowane−

go na magnetowid rejestrujący. Zajmijmy

się teraz obsługą monitora, za którą odpo−

wiedzialny jest przede wszystkim kolejny

multiplekser \ demultiplekser typu 4052

– układ IC5. Podobnie jak przy komutacji

sygnałów doprowadzanych do magneto−

widu nagrywającego, wszystkie wejścia

naszego przełącznika dołączone są do

wejść czterech torów IC5. Pozornie spra−

wa jest równie prosta jak w przypadku

sygnałów dla magnetowidu: wystarczy

dołączyć wejście monitora (tak będziemy

w naszym przypadku nazywać zwykły te−

lewizor, który obecnie pełni wyłącznie fun−

kcje monitora) do wyjść układu IC5 i po

kłopocie. Tak jednak nie jest, w rzeczywis−

tości stosując takie rozwiązanie wpuścili−

byśmy się w niezłe maliny. Wyobraźmy

sobie, że magnetowid dołączony jest za

pośrednictwem układu IC1 do wejścia

CON2 naszego przełącznika, a my chcemy

podejrzeć, jak przebiega kopiowanie wy−

branej sceny i ile czasu jeszcze pozostało

do jej zakończenia. Ustawiamy przełącznik

IC5 na ten sam kanał i na monitorze, a co

gorzej na zapisywanej taśmie występuje

znaczny spadek jakości obrazu, a nawet

może dojść do zerwania synchronizacji. Po

prostu, wyjścia typowych urządzeń audio

– video nie są przystosowane do obsługi

dwóch odbiorników jednocześnie. Aby

uniknąć takich kłopotów zastosowano do−

datkowy przełącznik zrealizowany na ukła−

dzie IC6 i sterowany układem detekcyj−

nym zbudowanym na bramkach IC4

A i B i IC7 A i B. Autor użył sformułowania

„układ detekcyjny”, co więc ten fragment

układu ma wykrywać? Wejścia bramek

IC4A i B dołączone są do wyjść licznika

zbudowanego na przerzutnikach zawar−

tych w strukturze układu IC2, którego za−

daniem jest adresowanie wejść przełącz−

nika IC5 i do wyjść licznika z IC3, którego

funkcja została już wyżej omówiona. Są to

bramki typu EXCLUSIVE–OR, na których

wyjściach stan wysoki występuje wtedy

i tylko wtedy, kiedy stany wejść są sobie

równe (patrz tabela 2).

Montaż i uruchomienie

Płytki drukowane układu przełącznika

oraz rozmieszczenie na nich elementów

zostało pokazane na rysunku 2. Ze wzglę−

du na dość dużą komplikację połączeń

większa płytka zaprojektowana została na

laminacie dwustronnym z metalizacją

. Montaż większej płytki wykonujemy

w typowy i wielokrotnie już opisywany

sposób, rozpoczynając od elementów

o najmniejszych gabarytach. Pod układy

scalone autor radzi zastosować podstaw−

ki. Natomiast przy montażu małej płytki,

zawierającej wyłącznie diody świecące

LED i przyciski sterujące pracą układu

musimy trochę odstąpić od zasad monta−

żu. Mianowicie tylko złącze CON10 lutu−

jemy normalnie, od strony elementów.

Diody i przyciski musimy natomiast wlu−

tować od strony ścieżek, w pewnej od−

ległości od płytki.

Ostatnią czynnością jaka pozostała nam

do wykonania to montaż przewodu łączą−

Tabela 2 Tablica prawdy bramki EX–OR

Wejście A Wejście B

Wyjście

Tak więc, jeżeli będziemy chcieli skiero−

wać do monitora sygnał z tego wejścia

przełącznika, które już jest wykorzystywa−

ne przez magnetowid rejestrujący, to sta−

ny obydwóch liczników staną się sobie

równe. Na wyjściach bramek IC4 A i B po−

wstanie stan wysoki, a w konsekwencji

stan niski na wyjściu bramki NAND IC7B.

Dotychczas aktywne były dwa przełączniki

elektroniczne: IC6A i IC6B, włączone sta−

nem wysokim na wyjściu inwertera zreali−

zowanego na bramce IC7A. Przełączniki te

przepuszczały sygnały z wyjścia IC5 do

monitora. Po wykryciu przez układ chęci

„podglądania” aktualnie nagrywanego ka−

nału, zaktywizowana zostanie druga para

przełączników elektronicznych: IC6C

i IC6D, kierując na monitor sygnał z wy−

jścia magnetowidu, na którym dokonywa−

ne jest nagranie. Takie rozwiązanie ma

jeszcze jedną zaletę: na monitorze zoba−

czymy nie tylko przebieg aktualnie kopio−

wanej sceny, ale na bieżąco będziemy

mogli ocenić jakość nagrania i ewentual−

nie dokonać korekty obrazu lub dźwięku.

Należy teraz wspomnieć o roli jaką peł−

nią dwa dekodery 1 z 4 zawarte w struktu−

rze układu IC8. Umożliwiają one sygnalizo−

wanie za pomocą dołączonych do ich

wyjść diod LED, które wejścia są aktualnie

dołączone do magnetowidu i monitora.

Rozwiązanie to jest kompromisem pomię−

dzy wygodą obsługi, a ceną układu. Z pew−

nością ładniejsze i bardziej funkcjonalne

byłyby wyświetlacze siedmiosegmento−

we, ale takie rozwiązanie zwiększyłoby

znacznie koszt wyko−

nania urządzenia.

Reszta układu to

tylko typowo skon−

struowany zasilacz zbu−

dowany z wykorzysta−

niem scalonego stabi−

lizatora typu 7812.

Układ powinien być

zasilany napięciem sta−

łym o wartości z prze−

działu 14...20VDC,

także niestabilizowa−

nym. Pobór prądu

przez układ jest pomi−

jalnie mały, można

więc zastosować zasi−

lanie bateryjne (np.

z dwóch bateryjek

9V).

Rys. 2. Schemat montażowy

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/97

Projekty AVT

Rys. 3. Sposób dołączenia modułu

Wykaz elementów

Rezystory

R1, R3: 1M

R2, R4: 100k

Kondensatory

C1, C2, C4, C6: 100nF

C3: 220uF/16

C5: 470uF/25

Półprzewodniki

D1 D8: diody LED (f5, 4 czerwone i 4 zielo−

ne)

IC5, IC1: 4052

IC2, IC3: 4013

IC4: 4030, 4070

IC6: 4066

IC7: 4093

IC8: 4555

IC9: 7812

Pozostałe

CON1: ARK2

CON2 CON8: gniazda typu CINCH lutowane

w płytkę

S2, S1: przyciski typu RESET lutowane

w płytkę

CON9, CON10: złącze goldpin 2x7

Odcinek kabla taśmowego 14 żyłowego ok.

15cm

2 złącza zaciskowe 14

cego ze sobą obydwie płytki. Wykonujemy

go z odcinka kabla taśmowego (14 żył)

i dwóch wtyków pasujących do złącz CON9

i CON10. Sposób montażu takiego kabla

został już wyczerpująco opisany w EdW,

ale jeszcze raz przypominamy: żadnych

kombinerek czy innych „wynalazków”, po−

trzebne jest imadło lub specjalny przyrząd.

Dla naszego przełącznika nie przewi−

dziano żadnej konkretnej obudowy, ale

w ofercie AVT znajduje się przynajmniej

kilka pasujących obudów. Ze względu na

konieczność wykonania sporej ilości ot−

worów pod złącza i diody najlepiej będzie

wykorzystać obudowę z tworzywa

sztucznego. Możemy się także pokusić

o wykonanie całego kombajnu do kopio−

wania filmów, umieszczając w jednej

obudowie przełącznik i np. korektor obra−

zu video AVT−2013, lub jeden z podob−

nych układów publikowanych w EP.

Na rysunku 3 pokazano schemat połą−

czenia naszego układu z monitorem,

magnetowidem rejestrującym i czterema

urządzeniami odtwarzającymi. Wszystkie

połączenia należy wykonywać ekranowa−

nymi przewodami zakończonymi wtyka−

mi typu CINCH (lub CINCH i Eurozłącze).

Zbigniew Raabe

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: