Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Audiosignal mit µC umschalten?


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von Michael M. (webster)


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Moin, moin aus dem Norden!

Ich möchte ein vorhandenes Tonsignal gern regelmäßig vom Raspberry 
umschalten lassen. Also so als ob man Lautsprecher mit einem 
mechanischen Schalter umschaltet.

Signalsquelle --> µC Schalter
--> Kanal 1
--> Kanal 2
--> Kanal 3
...
..

Spezifikation:

Signal-Leistung (wechselnd): 10 - 200 Watt
Signalart 1: Echter Sinus (+ 0 -)
Signalart 2: Echtes Rechteck (KEINE gepulste (PWM) Gleichspannung 
sondern "echtes" Rechteck + 0 -)

Mit Relais geht das selbstveständlich prima. Da ich aber im Minutentakt 
umschalten muss, ist die Lebensdauer der Relais natürlich sehr 
beschränkt.

MOSFET scheidet wohl aus, da ich ja nicht nur ON-OFF benötige und es 
sich ja auch um keine Gleichspannung handelt. Außerdem ist die zu 
schaltende Spannung i.d.R. zu gering.

SSR scheidet m.E. auch aus, da die zu schaltende Spannung zu gering ist 
und  im SSR zu viel Leistung verbraten würde.

Hat jemand eine Idee. (Bevorzugt eine die ich mit einfachen Komponenten 
oder fertigen Boards aufbauen kann?)

Danke Euch herzlich, Michael

von Olaf (Gast)


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> Hat jemand eine Idee. (Bevorzugt eine die ich mit einfachen Komponenten
> oder fertigen Boards aufbauen kann?)

Ich glaub ganz so einfach wird das nicht. Im Prinzip koenntest du dir 
natuerlich sowas wie einen 4052/53 mit dickeren Halbleitern nachbauen.
Allerdings wird das beim umschalten jedesmal sehr laut PLOPP! machen.

Olaf

von Ratgeber (Gast)


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Wenn Du weiter vorn im Signalweg ansetzt, wird die Sache einfacher:
Du kannst dann die NF mittels CMOS-Analogschaltern wie 4066, 4051,52,53 
schalten lassen.

von Michael M. (webster)


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Weiter vorn im Signalweg wäre sicher elegant, jedoch müsste ich dann 
jeden einzelnen Kanal verstärken. Das wird dann sehr teuer. :-(

von Curby23523 N. (Gast)


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Olaf schrieb:
> Allerdings wird das beim umschalten jedesmal sehr laut PLOPP! machen.

Nicht unbedingt. Hier eine fertige Schaltung die auch funktioniert:
http://www.geofex.com/Article_Folders/cd4053/cd4053.htm

von Michael M. (webster)


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Curby23523 N. schrieb:
> Nicht unbedingt. Hier eine fertige Schaltung die auch funktioniert:
> http://www.geofex.com/Article_Folders/cd4053/cd4053.htm

Na ja, ... nicht für die geforderte Leistung.

von Curby23523 N. (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Curby23523 N. schrieb:
>> Nicht unbedingt. Hier eine fertige Schaltung die auch funktioniert:
>> http://www.geofex.com/Article_Folders/cd4053/cd4053.htm
>
> Na ja, ... nicht für die geforderte Leistung.

Tatsache. Das macht die Sache dann doch etwas schwerer..

von Ratgeber (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Weiter vorn im Signalweg wäre sicher elegant, jedoch müsste ich dann
> jeden einzelnen Kanal verstärken. Das wird dann sehr teuer. :-(

Wieso müßtetst Du irgendwas verstärken und das würde teuer? Diese 
Analogschalter haben keine so hohe Dämpfung im "Ein-Zustand", daß Du da 
Welten des Signals einbüßt.

von Michael M. (webster)


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Ratgeber schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Weiter vorn im Signalweg wäre sicher elegant, jedoch müsste ich dann
>> jeden einzelnen Kanal verstärken. Das wird dann sehr teuer. :-(
>
> Wieso müßtetst Du irgendwas verstärken und das würde teuer? Diese
> Analogschalter haben keine so hohe Dämpfung im "Ein-Zustand", daß Du da
> Welten des Signals einbüßt.

Das "Ur-Signal" max 1,5 Vss)könnte ich sicher prima mit einem 
Analogmultiplexer umschalten - ja. Aber ich brauche auf jedem Kanal 
Leistung von bis zu 200 Watt, also müsste ich hinter JEDEN Ausgang des 
Multiplexers einen "heftigen" Verstärker setzen.

Oder habe ich da was falsch verstanden?

von Ratgeber (Gast)


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Michael M. schrieb:

> Das "Ur-Signal" max 1,5 Vss)könnte ich sicher prima mit einem
> Analogmultiplexer umschalten - ja. Aber ich brauche auf jedem Kanal
> Leistung von bis zu 200 Watt, also müsste ich hinter JEDEN Ausgang des
> Multiplexers einen "heftigen" Verstärker setzen.
>
> Oder habe ich da was falsch verstanden?

Wenn Du die "Ur-Signale" per Multiplexer nacheinander auf EINEN 
Leistungsverstärker schaltest, müßte das doch Deine Aufgabe erfüllen.

Oder habe ich da was falsch verstanden?

von georg (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Also so als ob man Lautsprecher mit einem
> mechanischen Schalter umschaltet.

Michael M. schrieb:
> Weiter vorn im Signalweg wäre sicher elegant, jedoch müsste ich dann
> jeden einzelnen Kanal verstärken. Das wird dann sehr teuer. :-(

Natürlich nicht, du brauchst nur den einen Verstärker, den du schon 
hast.

Ein ordentlicher Verstärker hat doch von sich aus schon mehrere 
umschaltbare Eingänge.

Am besten: bleib bei Relais, die bringen keine zusätzlichen Verzerrungen 
rein, wie z.B. SSRs. Umschalten sollte man ohne Signal, das schont nicht 
nur die Relais, sondern auch den Rest und die Ohren. Dann halten die 
Relais ewig, jedenfalls wenn man die richtigen aussucht.

Georg

von Jens G. (jensig)


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Ratgeber (Gast)

>> Das "Ur-Signal" max 1,5 Vss)könnte ich sicher prima mit einem
>> Analogmultiplexer umschalten - ja. Aber ich brauche auf jedem Kanal
>> Leistung von bis zu 200 Watt, also müsste ich hinter JEDEN Ausgang des
>> Multiplexers einen "heftigen" Verstärker setzen.
>>
>> Oder habe ich da was falsch verstanden?

>Wenn Du die "Ur-Signale" per Multiplexer nacheinander auf EINEN
>Leistungsverstärker schaltest, müßte das doch Deine Aufgabe erfüllen.

>Oder habe ich da was falsch verstanden?

Offensichtlich. Denn der TO will EIN Signal auf mehrere 
Lautsprecher/Känäle umschalten. Und da hat der TO recht - wenn er mit 
4051 und Co das Eingangssignal auf die Kanäle umschalten würde, bräuchte 
er für jeden Kanal einen Verstärker.


Irgendwas mit zwei antiseriell verschalteten LeistungsMosfets je Kanal 
sollte da schon gehen, wenn man Lautsprecher direkt umschalten will.

: Bearbeitet durch User
von K. S. (the_yrr)


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Jens G. schrieb:
> Irgendwas mit zwei antiseriell verschalteten LeistungsMosfets je Kanal
> sollte da schon gehen, wenn man Lautsprecher direkt umschalten will.

nur wenn der Lautsprecher? zwischen Verstärker und Ground geschaltet 
ist, und dann auch nur in der Ground Leitung, so ein Mosfet will bis auf 
+- ein paar Volt eine feste Gate-Source Spannung, dann ist auch das 
level der zu schaltenden Spannung eher egal (mosfet haben eingeschaltet 
nur einige mOhm Widerstand).

Wenn nicht gegen Ground geschaltet wird oder Schalten auf der Ground 
Leitung nicht geht, liegt Source floating auf der Ausgangsspannung (von 
maximal/minimal wieviel Volt eigentlich?), dann braucht man:
- einen High Side Driver der 100% Tastgrad kann, also mit extra Charge 
Pump
- oder Steuerung mit floating Ground auf Ausgangslevel (wenn es mehrere 
Kanäle gibt für jeden das Ganze ein mal und galvanisch getrennt steuern)
- oder eventuell Photomos.

außerdem liegt in jedem Fall im ausgeschalteten Zustand bei 
antiparallelen Mosfet jede Source auf einem anderen Potential, folglich 
muss jedes Gate einzeln angesteuert werden (also zwei Ansteuerungen wie 
oben beschrieben pro Kanal).

antiparralel geht auch nicht wegen der Bodydioden, dass muss schon 
antiseriell sein, der Rest bleibt aber gleich.

Wenn es nur ein Plus gegen Ground "geschaltet" gibt wird es wesentlich 
einfacher (ein einzelner Mosfet reicht dann), allerdings hört sich das 
nicht so an, siehe:
Michael M. schrieb:
> Signalart 1: Echter Sinus (+ 0 -)

ist also schon machbar, aber wesentlich mehr Aufwand als ein Relais
Übersicht pro Kanal:
+ gegen 0: ein mosfet, 1x ca.5-10V Spannungsversorgung fürs Gate reichen
+/- gegen 0: Antiseriell, mindestens einmal floating Ansteuerung zum 
Gate
+/- gegen +/-: Antiseriell, 2x floating Ansteuerung

von energieSTROM (Gast)


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Michael M. schrieb:

> Signal-Leistung (wechselnd): 10 - 200 Watt

Die maximale Signalspannung wäre hier auch relevant..

Vielleicht reicht hier ein PhotoMOS?

von Rainer V. (a_zip)


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Also ich würde doch die einfache Lösung mit Relais bevorzugen. Such dir 
ein ordentliches Leistungrelais mit 2-4-mal-Um und schalte alle Kontakte 
parallel. Und je nachdem wie lange du das am Stück laufen läßt, wirst du 
halt ab und zu die Relais wechseln müssen.
Gruß Rainer

von Michael M. (webster)


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energieSTROM schrieb:
> Michael M. schrieb:
>
>> Signal-Leistung (wechselnd): 10 - 200 Watt
>
> Die maximale Signalspannung wäre hier auch relevant..
>
> Vielleicht reicht hier ein PhotoMOS?

Also, Dein Vorschlag mit dem PhotoMOS ist sehr, sehr elegant und würde 
ich gern umsetzen. Jedoch ist es so, dass die (einigermaßen) bezahlbaren 
Typen bei 3A Schluss machen. Da hätte ich kaum Reserve. Die Typen die 
10A schaffen kosten richtig Geld.

Da ich auf keinen Fall Relais einsetzen will (Ausfallsicherheit)komme 
ich nochmal auf den Gedanken von "nils_h494" zurück, der meinte, ich 
könne das Primärsignal mit einem Analog-Multiplexer verteilen.

Ich denke dass werde ich probieren, und hinter jedem Ausgang einen 
billigen Verstärker schalten, da ich nur Leistung brauche und 
Frequenzgang, Klirrfaktor, Verzerrung völlig irrelevant sind.

z.B. TDA7294, 90W Sinus (Mono), fertig aufgebaut für 4 EUR

https://www.amazon.de/TOOGOO-TDA7293-100W-Mono-Verstaerker-wie-gezeigt/dp/B01MF6TCGT/ref=sr_1_3?ie=UTF8&qid=1545137290&sr=8-3&keywords=TDA7294

Den Baustein kenne ich schon, der arbeitet sehr verlässlich und hat die 
Stromversorgung schon eingebaut (o. Trafo).

Was meinst Du/Ihr?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Was hast du gegen Relais?
Ich habe einige kaputte gesehen, aber (bis auf eine einzige Ausnahme) 
immer nur deswegen, weil sie deutlich überlastet wurden oder Snubber 
fehlten (was auch eine Variante der Überlastung ist).

Dieses eine unglückliche Ausnahmestück ist bis zum Ausfall immerhin mehr 
als 20 Jahre alt geworden.

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (webster)


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Stefanus F. schrieb:
> Was hast du gegen Relais?
> Ich habe einige kaputte gesehen, aber (bis auf eine einzige Ausnahme)
> immer nur deswegen, weil sie deutlich überlastet wurden oder Snubber
> fehlten (was auch eine Variante der Überlastung ist).
>
> Dieses eine unglückliche Ausnahmestück ist bis zum Ausfall immerhin mehr
> als 20 Jahre alt geworden.

Im Prinzip hab' ich gar nichts gegen Relais. Ganz im Gegenteil!

Aber ich habe mich mal informiert.... Standardrelais (z.B. Finder o.Ä.) 
schaffen sicher 1.000.000 Schaltungen. (Industriereais (teuer, teuer, 
teuer!) 3 - 5 Mio.)

Rechnung: 24 Stunden x 60 Min. x 365 Tage x 5 Schaltungen pro Min. = 
2.628.000 Schaltungen. Das würde heißen, dass ich nach rechnerisch rd. 4 
Monaten alle Relais neu brauchen würde. Kosten zwar nix, aber 
Ausfallsicherheit ....?

Denke ich da richtig?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Michael M. schrieb:
> Das würde heißen, dass ich nach rechnerisch rd. 4
> Monaten alle Relais neu brauchen würde.

Nein, das bedeutet nur, dass du im Schlimmsten Fall alle 4 Monate neue 
Relais brauchst.

Schau mal: Mein Hifi Receiver hatte 2 Jahre Garantie. Er ist jetzt 23 
Jahre alt und hatte (abgesehen von diesem Relais) keine Defekte.

Mein Auto hatte 3 Jahre Garantie, es ist jetzt ohne größere 
Zwischenfälle 13 Jahre alt geworden und wird wohl noch einige Jahre 
laufen.

Heise hatte mal SSD getestet, die haben ohne Ausnahme ein vielfaches der 
versprochenen Haltbarkeit erreicht.

Als ich das letzte mal ein Datenblatt von einer USB Buchse in der Hand 
hatte, war sie für 100 Steckzyklen spezifiziert. Stell Dir mal vor, alle 
USB Ladebuchsen würden wirklich so schnell ausfallen...

Und so wird das auch bei den Relais sein. Steck sie einfach in Sockel 
rein, dann kannst du sie leicht auswechseln. Wahrscheinlich wirst nicht 
mehr erleben, dass eins davon ausfällt.

Die Vorstellung von "Da bewegt sich etwas, deswegen geht es schneller 
kaputt als Kristalle" ist einfach falsch.

: Bearbeitet durch User
von K. S. (the_yrr)


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Michael M. schrieb:
> z.B. TDA7294, 90W Sinus (Mono), fertig aufgebaut für 4 EUR
>
> 
https://www.amazon.de/TOOGOO-TDA7293-100W-Mono-Verstaerker-wie-gezeigt/dp/B01MF6TCGT/ref=sr_1_3?ie=UTF8&qid=1545137290&sr=8-3&keywords=TDA7294
>
> Den Baustein kenne ich schon, der arbeitet sehr verlässlich und hat die
> Stromversorgung schon eingebaut (o. Trafo).

braucht also nur noch (außer Trafo) einen angemessenen Kühlkörper, zum 
Glück kann man nicht sehen was da auf dem Verstärker aufgedruckt ist, 
ein TDA7294 kostet bei Mouser ab 100 Stück soviel wie hier das Ganze, 
ich will ja niemandem etwas unterstellen, aber...
hast du gute Erfahrung mit diesem Modul?

energieSTROM schrieb:
>> Signal-Leistung (wechselnd): 10 - 200 Watt
>
> Die maximale Signalspannung wäre hier auch relevant..
sollten bei 4-8Ohm 30-40Volt Rms sein,

Michael M. schrieb:
> Jedoch ist es so, dass die (einigermaßen) bezahlbaren
> Typen bei 3A Schluss machen. Da hätte ich kaum Reserve.
200W/3A = 66V Rms, alles nicht so wild

wozu brauchst du Reserve? Kleb nen kleinen KK drauf, mach zwei Schlitze 
ins Gehäuse und gut ist, die alternativen sind offensichtlich schlecht 
oder teuer oder du musst selber bauen, wie gesagt zwei high side driver 
plus 2 Mosfet pro Kanal sollten funktionieren mit der negativen 
Versorgungsspannung als Ground.

ich würds mit guten Relais oder den Photomos testen, aber solange keine 
weiteren Anforderungen bekannt sind (max/rms Spannung/Strom, 
Lautsprecher oder ohmsche Last? welche Frequenz? welche minimale 
Spannung? schaltet das wirklich 24/7?)Bei allem was nicht Relais ist 
solltest du auf Flankensteilheit/Frequenz achten, bzw. wie viel 
THD/Verzerrung erlaubt ist.

von georg (Gast)


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Michael M. schrieb:
> da ich nur Leistung brauche und
> Frequenzgang, Klirrfaktor, Verzerrung völlig irrelevant sind.

Das ist nicht der Normalfall, deshalb findest du nichts Fertiges. Kein 
HiFi-Freak würde jemals seine Lautsprecher über Photomos schalten oder 
gar über Triacs.

Georg

von Rainer V. (a_zip)


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Michael M. schrieb:
> Weiter vorn im Signalweg wäre sicher elegant, jedoch müsste ich dann
> jeden einzelnen Kanal verstärken. Das wird dann sehr teuer. :-(

Hallo, wenn du jetzt doch die Variante mit der Umschaltung am Eingang 
nehmen willst, dann ok. Ansonsten bleibe ich bei der Version mit 
ordentlichen Relais.
Gruß Rainer

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