Автоматический коммутатор сигналов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Телевидение, видеотехника

 Комментарии к статье

Значительная часть находящихся в пользовании недорогих моделей телевизоров и компьютерных мониторов не имеет необходимого в современных условиях числа входов для подключения внешних источников сигналов, а устаревшие телевизионные приемники в основном оборудованы только одним композитным входом для подачи видеосигнала. Это создает неудобства, если к телевизору или компьютерному монитору, оснащенному одним видеовходом и декодером PAL/NTSC, требуется подключать несколько воспроизводящих видеоустройств (проигрыватель видеодисков, спутниковый тюнер, игровую приставку, мобильный плейер или видеокамеру). Частое переключение соединителей приводит, в конце концов, к выходу их из строя.

Чтобы существенно уменьшить эти неприятности, рекомендуется собрать относительно несложный автоматический коммутатор сигналов, который упростит процедуру использования многочисленной видеотехники и повысит надежность ее эксплуатации.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1. Оно представляет собой электронный коммутатор сигналов, имеющий по два видео- и аудиовхода. Его выходы подключают соответственно к композитному видеовходу телевизора (монитора) и аудиовходу, но можно и к разъему SCART через переходник. Устройство построено на интегральных микросхемах NJM2233BS с двумя входами, выборочно коммутируемыми на один выход. Максимальная рабочая частота микросхем достигает 10 МГц.

На микросхеме DA1 собран коммутатор аудиосигналов. Когда на ее управляющем входе SW1 присутствует низкий уровень напряжения, на выход OUT микросхемы проходит сигнал, поступающий через вход "Аудио 1" на ее вход IN1. При высоком уровне на входе SW1 управляющего напряжения на выход коммутатора пройдет сигнал с входа "Аудио 2". Конденсаторы C2 и C3 препятствуют проникновению на оба входа микросхемы радиочастот, в том числе видеосигналов при ошибочной их подаче на аудиовходы коммутатора.

Аналогично работает и коммутатор видеосигналов, реализованный на микросхеме DA2. Видеосигнал "Видео 1" проходит на выход при низком уровне напряжения на управляющем входе, а видеосигнал "Видео 2" - при высоком. Следует иметь в виду, что в случае отсутствия видеосигнала "Видео 1" высокий уровень на управляющем входе присутствует всегда. Подробнее об этом будет рассказано дальше.

Резисторы R1 и R2 обеспечивают согласование входного сопротивления коммутатора с выходным сопротивлением источников видеосигналов. Стабилитроны VD1-VD4 и диоды VD7-VD10 защищают входы и выходы микросхем от импульсов высокого напряжения, которые могут возникать при подключении сигнальных кабелей к работающим от сети переменного тока устройствам. Обычно разностное напряжение между общими проводами двух "незаземленных" устройств с импульсными блоками питания не превышает 600 В, но иногда из-за особенностей схемотехники, например, при отсутствии разрядных резисторов между первичной и вторичной цепями импульсного блока, такое напряжение может достигать 10 кВ и более. Типичным признаком-индикатором этого следует назвать проскакивание искры между штыревой и гнездовой частями соединителя при их приближении.

Подаваемые пары (аудио- и видео-) сигналов могут переключаться автоматически. Если видеосигнал поступает только на вход "Видео 2", то оба коммутатора пропускают на выходы сигналы, приходящие на входы IN2 микросхем DA1 и DA2. Это происходит потому, что на входах управления обеих микросхем действует, как было сказано выше, напряжение высокого уровня (около 5 В). Если же видеосигнал подан и на вход "Видео 1", то независимо от того, есть на входе "Видео 2" видеосигнал или нет, обе микросхемы переключаются и пропускают сигналы, поступающие на их входы IN1.

Переключением коммутаторов управляет узел, собранный на транзисторах VT1 и VT2. Приходящий на вход "Видео 1" видеосигнал через цепь R12C1 проходит на базу транзистора VT1, усиливается и через разделительный конденсатор C8 поступает на выпрямитель, выполненный на диодах VD5 и VD6. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором C9. Постоянное напряжение с него воздействует через резистор R17 на эмиттерный переход транзистора VT2, открывая его. Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT2 и, следовательно, напряжение на выводах 7 микросхем DA1 и DA2 становится близким к нулю. В результате обе микросхемы переключаются на коммутацию сигналов, поступающих на их входы IN1.

Следовательно, вход "Видео 1" имеет приоритет перед входом "Видео 2". Если же при наличии видеосигнала на входе "Видео 1" требуется переключить устройство на коммутацию сигналов со вторых входов, можно воспользоваться кнопкой SB1 с фиксацией. При замыкании ее контактов на выход коммутатора будут проходить сигналы с его вторых входов.

При такой логике работы автоматического коммутатора к его вторым входам желательно подключить наиболее часто используемый источник сигналов, например проигрыватель DVD, а к первым входам подсоединить реже используемый аппарат, который будет иметь приоритет, например игровую видеоприставку.

Узлы коммутатора питаются от параметрического стабилизатора, собранного на транзисторах VT3 и VT4. Полевой транзистор VT4 работает в качестве источника стабильного тока для стабилитрона VD11. Диод VD12 защищает устройство от неправильного подключения напряжения питания. Если в готовом коммутаторе такая ситуация исключена, диод можно не устанавливать. Хотя напряжение питания микросхем может быть от 5 до 13 В, для них выбрано значение 10,5 В. Это связано с тем, что при напряжении менее 9 В может наблюдаться ухудшение качества синхронизации в старых отечественных телевизорах, в которых устройство синхронизации разверток собрано на микросхеме К174ХА11.

Обе микросхемы устройства питаются стабильным напряжением через фильтры L1C10C12 и L2C11C13, что предотвращает появление муара и других подобных дефектов на изображении. Светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения питания. Устройство потребляет ток 30 мА при входном напряжении питания 12 В. При использовании коммутатора ухудшение качества видеосигнала не было замечено.

Рис. 2

Все детали устройства, кроме кнопки SB1, всех гнезд типа "Тюльпан" и светодиода HL1, смонтированы на монтажной плате размерами 78x65 мм навесным способом. Их ориентировочное расположение видно на рис. 2. Обратная сторона платы не показана, так как большая часть соединений выполнена выводами самих деталей, а необходимые перемычки - проводом МГТФ-0,03. Общий провод (минусовый провод питания) коммутатора сделан на плате в виде перечеркнутой буквы Ш многожильным монтажным проводом диаметром 1 мм.

Резисторы в устройстве могут быть любые малогабаритные. Неполярные конденсаторы - К10-50 или аналоги. В коммутаторе, собранном автором, резисторы R16 и R17, а также керамические конденсаторы С10, С11 и С18 применены в исполнении для поверхностного монтажа. Оксидные конденсаторы - К50-35, К53-19, К53-30 и т. п. Дроссели L1 и L2 можно установить любые малогабаритные маломощные с индуктивностью в пределах 10...100 мкГн. Автор применил дроссели для поверхностного монтажа от старого компьютерного жесткого диска. Все эти элементы размещены с обратной стороны платы.

Диоды 1N914 (VD5-VD10) можно заменить 1N4148 или КД503, КД521, КД522 с любым буквенным индексом, а MUR120 (VD12) - любым из серий 1 N4001 -1N4007, КД105, КД208, КД243. Вместо стабилитронов BZV55C-6V2 (VD1-VD4) можно применить любые из 1N4735A, 1N4734A, BZV55C-5V1, TZMC-6V2, а вместо стабилитрона BZV55C-11 (VD11) - любой из TZMC-11, 1N4741A, КС211Ж.

Транзисторы STS9014 (VT1, VT2) заменимы BC547 или SS9014, а также КТ3102, КТ6111 с любыми буквенными индексами, а транзистор 2SD2058 (VT3) - любым из КТ817, КТ819, КТ863. Вместо полевого транзистора КП303В (VT4) подойдет любой из серий КП303, 2П303, КП307 с начальным током стока 2.3 мА. При заменах следует учитывать различия в цоколевках упомянутых серий транзисторов.

Микросхемы NJM2233BS выполнены в корпусе SIP-9. Их можно легко заменить аналогичными NJM2233BL в корпусе SIP-8 с похожей цоколевкой. Микросхемы NJM2233BX в корпусах с двухрядным расположением выводов имеют цоколевку, существенно отличающуюся.

Источником питания коммутатора может служить любой блок с постоянным выходным напряжением 12.24 В, способный обеспечить выходной ток не менее 30 мА. Например, подойдет любой блок от антенных усилителей, если заменить стабилизатор 78L12 более мощным и увеличить емкость конденсатора фильтра выпрямленного напряжения. При встраивании коммутатора в телевизор или монитор можно использовать имеющийся там источник подходящего напряжения, например, обычно работающий в облегченном режиме источник напряжения 12...18 В, предназначенный для питания УМЗЧ или ламп подсветки ЖК-экрана.

При питании устройства от одного и того же источника с неизменным выходным напряжением вместо полевого транзистора (VT4) можно установить резистор. Его сопротивление выбирают так, чтобы ток через стабилитрон VD11 был в интервале 2.3 мА. При этом конденсатор C19 должен иметь емкость в пределах 47...100 мкФ. Стабилизатор может быть собран и на любой подходящей микросхеме в корпусе TO-220, например LM78M12, причем минимальное входное напряжение питания должно быть не ниже 15 В.

Рис. 3

Компоновка конструкции коммутатора показана на рис. 3. На верхней крышке корпуса размещены входные (слева) и выходные гнезда, кнопка SB1 для переключения входных сигналов, гнезда для подачи напряжения питания и светодиод HL1.

Безошибочно собранный коммутатор начинает работать сразу и не требует налаживания.

Это устройство удобно применять не только для автоматической коммутации сигналов от двух разных источников, но и в качестве своеобразного "буфера", например, во время ремонта при соединении DvD-проигрывателя и телевизора, когда один из аппаратов неисправен. Это уменьшит вероятность повреждения исправного аппарата. Хотя коммутатор и содержит узлы для защиты интегральных микросхем, аналогичные защитные узлы могут отсутствовать в переключаемых аппаратах. Поэтому соединять различную аппаратуру даже через описанный коммутатор желательно при полном отключении всех задействованных аппаратов от электрической сети.

Если необходима коммутация многоканальных сигналов звука, то нужно установить соответствующее число узлов, собранных на микросхемах NJM2233BX, включив их аналогично микросхеме DA1 рассмотренного устройства. В этом случае может потребоваться установка транзистора VT3 на небольшой теплоотвод.

Автор: А. Бутов

Смотрите другие статьи раздела Телевидение, видеотехника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Новый тип искусственной кожи 14.02.2019 Международная группа ученых разработала кардинально новый тип искусственной кожи. Датчики, созданные американскими и канадскими исследователями, помогут пациентам испытывать те же ощущения, которые присущи настоящей коже. Научные сотрудники Университетов Торонто и Коннектикута работали над созданием механизма для расширения человеческих возможностей. В процессе разработок им удалось найти возможность максимально натурализовать свое творение. Специальные датчики позволят людям с трансплантацией органов чувствовать атмосферное давление, ощущать любые вибрации и влияние магнитных полей. "Электронная кожа", как назвали свое произведение эксперты биологи и химики, направлена на помощь пациентам после ампутации конечностей. Пластичный материал, аналогичный природным кожным покровам, абсолютно эластичен, что позволяет применять его для имитации максимально широко. Датчики сделаны из силиконовых трубок, заполненных наночастицами оксида железа в жидком виде, в оболочке из медной проволоки. Такая технология позволяет датчикам отслеживать и воспринимать практически любые изменения в окружающей среде, такие как звуковые вибрации или границы магнитных полей. Такие свойства материалу преданы учеными для того, чтобы соответствующие реакции кожи-гаджета отслеживали все изменения окружающей среды и могли сообщить пациенту о возможной опасности. Прототип, представленный учеными, по стоимости не превышает пяти долларов, что дает основания предполагать его широкое распространение. В будущем, уверены авторы разработки, на основании данной технологии будут созданы новые материалы, визуально приближенные к внешнему виду настоящей кожи. Однако для этого необходимо обеспечить их полную безопасность и биосовместимость.

Другие интересные новости:

▪ Ткань будущего меняет форму и цвет

▪ Мягкая робототехника для сельского хозяйства

▪ Спортивная одежда по технологии NASA

▪ Порошковое покрытие электродов улучшит параметры аккумуляторов

▪ Автомобили Google с автономным управлением вышли на дороги

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электробезопасность, пожаробезопасность. Подборка статей

▪ статья Бойцовка в дипломате. Советы моделисту

▪ статья Кто нарисовал первые картины? Подробный ответ

▪ статья Медсестра про предвыездным медицинским осмотрам водителей. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Шестиканальный стереомикшер для активных громкоговорителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ясновидец. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026