Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Galvanische Trennung von Audio (NF-Analogsignale), bidirektional (und AD/DA Wandlung)


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von Fernsprecher (Gast)


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Ich möchte eine analoge Sprechanlage mit galv. Trennung ans Netzwerk 
bringen (RPi oder ESP8266/ESP32).

Die Audioqualität (Sprache, mono) sollte besser sein als 8 bit 8 kHz, 
muss aber nicht CD-Qualität haben (ca. 700 kbit/s). Also vielleicht 12 
Bit, 20 kHz.

Was kann man nehmen?

1. analog: Übertrager (groß) und DAC/ADC
2. analog: Optokoppler (linear?) und DAC/ADC
3. digital: ADC bzw. DAC und digitaler Isolator
4. ?

Für 3. bietet sich ein Mikrocontroller an, der ADC und DAC vereint, und 
flexibel hinsichtlich der Schnittstelle(n) ist.
Alternativ lassen sich separate ADC und DAC evtl. gleichzeitig an 
derselben Schnittstelle betreiben - spart die Programmierung.
Man könnte SPI mit 3 Kanälen nutzen (CLK, IN, OUT - zwei hin, einer 
zurück).
Ohne Mikrocontroller und Protokoll ist min. ein weiterer Kanal 
erforderlich, um auch die Signale "Klingel" und "Türöffner" übertragen 
zu können (CS für z.B. Schieberegister).

Also: zwei oder drei Kanäle "hin", einer "zurück".

"Digital Isolators": z.B. TIs ISOxxx, ADs ADUMxxx, SLs SI8xxx, ONs 
NCxxx.

Bei Optokopplern ist es mit den Bitraten evtl. schon schwierig? Laut 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Optokoppler sind MBit kein 
Problem. Ein Nachteil ist die Alterung.

Könnte man die Iso-ICs einsparen und die Daten differentiell über 
(spannungsfeste) Kondensatoren übertragen? Oder was ist hier der Haken?

MCU und SPI über ISO-IC ist mein Favorit - nur zwei ICs und Flexibilität 
(=Arbeit) durch Software.

Welchen Weg würdet ihr gehen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fernsprecher schrieb:
> Welchen Weg würdet ihr gehen?

Sicher den mit den Übertragern. Das ist billig, zuverlässig und so gut 
wie kein Gefummel. Als Soundinterface am RPi dann einen USB 
Audioadapter. Und gross sind solche Übertrager auch nicht. Würfel mit 
2-3cm Kantenlänge pro Stück.
Klingel und Taste mit einfachen Optokopplern.

: Bearbeitet durch User
von Fernsprecher (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Soundinterface am RPi dann einen USB
> Audioadapter

Das ist auch ne gute Idee, dann kommt evtl. auch ein USB-Isolator (low 
speed) infrage.

von Fernsprecher (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> mit den Übertragern

Könnten die nicht sogar - richtige Impedanz und Übertragungsverhältnis 
vorausgesetzt - direkt in die Sprechanlage geschaltet werden? Das sind 
meist einfache Verstärkerschaltungen. Es kommt natürlich auf die Details 
an.
Aber zumindest die Empfangsrichtung, d.h. anstelle des Lautsprechers, 
müsste es ja gehen. Höhere Impedanz als der Lautsprecher, und 
Windungsverhältnis passend zu Versorgungsspannung und line-level der 
Soundkarte (bzw. des ADCs).

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Fernsprecher schrieb:
> Ich möchte eine analoge Sprechanlage mit galv. Trennung ans Netzwerk
> bringen.
Und was soll das Ding dann "am Netzwerk" tun? Ist nicht der übliche Weg, 
die Sprechanlage ins Telefonnetz zu bekommen? Und dann z.B. via 
IP-Telefonie nach Skype/Teams oder sonstwohin?

Denn: wer sollte was mit deinem neuen Netzwerkgerät anfangen können? 
Welches Protokoll spricht es? Wer kann drauf zugreifen? Die Sprechanlage 
wird sich ja wohl kaum als Laufwerk am Netz darstellen...

> Welchen Weg würdet ihr gehen?
Ich würde mal am Markt nachsehen, wie andere dieses (vermutlich recht 
alltägliche) Problem gelöst haben.

von Fernsprecher (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Ich würde mal am Markt nachsehen, wie andere dieses (vermutlich recht
> alltägliche) Problem gelöst haben.

Finde nur was für a/b-Schnittstelle - evtl. könnte man aber ein altes 
analoges Telefon schlachten, es an die Sprechanlage adaptieren, und 
darüber an eine käufliche a/b-Telefonanlage-Lösung gehen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Lothar M. schrieb:
> Und was soll das Ding dann "am Netzwerk" tun?

Ich hatte das so verstanden, das der RPi dann SIP Client spielen soll. 
Aber wenn es keine SIP Infrastruktur gibt, wäre das sinnlos.

von Fernsprecher (Gast)


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Bitte bleibt beim Thema.

von Fernsprecher (Gast)


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Habe ein paar AD-Wandler angesehen, die aber alle Daten oder CLK-Zyklen 
zur Konfiguration benötigen. Der Parallelbetrieb mit DAC wird damit wohl 
schwierig.
Kombinierte ADC/DAC mit SPI habe ich bislang nicht gesehen.

Für I2C gibt es welche - 400 kHz könnte evtl. gehen (10 bit, 20 kHz), 
vielleicht gibt's auch welche mit 1 MHz Busgeschwindigkeit. Braucht 
spezielle I2C-Isolatoren (z.B. ADUM1251).

Audio CODECs haben meist mehrere Kanäle und auch Verstärker an Board, 
und separate Konfigurationsschnittstellen.
RPi und ESP haben I2S-Schnittstellen, das wäre eine Alternative zu SPI.
Die zusätzlichen Konfigurations und Steuersignale müssten dann aber auch 
galv. getrennt werden.

Die Idee von mschoeldgen ist auf jeden Fall schneller umzusetzen, als 
passende ICs gefunden sind, oder Firmware für einen Mikrocontroller 
geschrieben ist.

Bluetooth wäre auch eine Idee, aber ich zweifele an der Zuverlässigkeit, 
und die Steuersignale sind damit noch nicht gelöst (evtl. über Tasten 
und LED-GPIOs am BT-Chip machbar?).

von Fernsprecher (Gast)


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Mit Übertrager aus einem billigem "Audio Isolator" und ein paar Kiloohm 
Vorwiderstand geht es mit dem Mikrofoneingang einer (schlechten) 
USB-Soundkarte.
Wie könnte ich die Belastung der Quelle minimieren, bei gleichem 
Ausgangssignal?

Übertrager mit hoher Eingangsimpedanz (10k scheint üblich, ist aber eine 
Größenordnung teurer)?
Oder einen Verstärker vor den bestehenden Übertrager schalten?

von Elektrofurz (Gast)


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So etwas könnte man auch für zwei Kanäle aufbauen (Hin- und Rückkanal):

Beitrag "Re: 30Hz-1000Hz galvanische Trennung"

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