Audio Schalt Matrix

Diese Box dient dazu vier Musikanlagen in vier verschiendenen Räumen miteinander zu verbinden. Es gibt vier Eingänge und vier Ausgänge in Stereo, sowie zusätzlich einen Monitorausgang auf der Frontplatte. Hier kann z.B. ein Audio-Funksender angeschlossen werden. Dieser Ausgang schaltet sich automatisch auf den aktiven Eingang. Sofern nur eine Stereoanlage ein Signal liefert, wird der Ausgang automatisch auf diese eingestellt. Zu jeder Musikanlage ist ein mehradriges geschirmtes Kabel verlegt. An einer kleinen Box bei jeder Musikanlage kann mit einem Taster die Audioquelle umschaltet werden.
Eine Bicolor-LED zeigt die gewählte Quelle. (grün/rot/orange/aus = Kanal 1 - 4)

Gehaeuseansicht

Mechanik

Das sehr robuste Gehäuse eines alten Tastaturumschalters zeigte sich erstaunlich passfreudig, um die neue Platine auszunehmen. Die Platine an der Frontplatte mit Taster und LEDs konnte angepasst und weiterverwendet werden. Der Monitorausgang auf der Frontplatte ist eine fertige Platine mit Verstärker, Klinkenbuchse und Lautstärkeregelung aus einem alten CD-Player. Die Rückseite wurde durch eine neue Aluplatte ersetzt.
Gehäuse offen Rückseite

Platine

Das Layout ist mit TARGET erstellt. Die Platine ist zweiseitig ausgeführt mit Masseflächen auf beiden Seiten. Hergestellt wurde sie mit dem Tonertransferverfahren. Die Herausforderung dabei besteht dabei darin, beide Seiten deckungsgleich übereinander zu bringen. Wie aus den Bilder ersichtlich, beinhaltet diese Herstellung noch Optimierungspotential, die Leiterbahnen sind nicht ganz scharf und daher etwas unterätzt. Auch die Massefläche ist etwas angegriffen. Die Platine funktioniert aber und ich hatte keine Lust auf eine erneute Herstellung:-) Widerstände und Block-Kondensatoren sind in SMD-Ausführung von unten bestückt.
Platine oben Platine unten

Elektronik

Jeden Stereo-Ein- und -Ausgang ist über einen Operationsverstärker gepuffert. Zwei Schaltmatrix-IC übernehmen das Schalten der Audiosignale. Sie werden über den I2C-Bus eingestellt. Ein Mikrocontroller steuert den Ablauf. Die Status-LEDs sind an einem I2C-Portexpander angeschlossen.
Linearregler erzeugen +9V/-9V für die OPs und +5V für den Digitalkram. Ursprünglich sollte ein externes Netzteil verwendet werden, es zeigte sich aber, dass dieses eine große Grundlast auf dem +5V-Zweig benötigt um sauber zu arbeiten. Daher wurde eine zusätzliche Platine mit einem konventionellen Trafonetzteil entwickelt. Eine RS232-Schnittstelle ist zum Debuggen, sowie für spätere Erweiterungen eingebaut.
(Externe Steuerbox / PC-Programm)
Die Audio-Ein- und Ausgänge sind als Chinchbuchsen ausgeführt, zum Anschluss der Umschaltboxen dient eine 5pol DIN Buchse pro Kanal. Eine zusätzliche Buchse stellt +12V zur Verfügung. Hiermit kann ein Audio-Funk-Sender versorgt werden. Liegt an keinem Eingang ein Audio-Signal an, wird dieser Versorgungs-Ausgang abgeschaltet.
Kurzübersicht der wichtigsten Bauteile
Nr.BezeichnungBeschreibung
1AT89S4051Mikrocontroller
2PCF8574I2C-Portexpander
3TEA6422Schaltmatrix-IC
4NE5532Operationsverstärker

Firmware

Die Software wurde in C geschrieben und mit SDCC compiliert. Zur Quelltextdokumentation wurde Doxygen eingesetzt. Verwendet man beim Schreiben der Programme spezielle Tags vor den Kommentaren, kann automatisch eine Dokumentation in html erzeugt werden, in der alle Funktionen mit den dazugehörigen Erklärungen aufgeführt und verlinkt sind. Sehr praktisch! Das Erzeugen dieser Doku lässt sich als Target im Makefile integrieren. Die Firmware ist nicht sonderlich trickreich programmiert, erfüllt aber ihren Zweck.