Loop switcher(коммутатор педалей эффектов).

By | 10.07.2016

Предисловие.

Доброго дня всем заинтересовавшимся!

Как нетрудно заметить из названия, данное устройство служит для коммутации Вашего педалборда. Если вам никак не дается чечетка на педалях, то данный проект – для Вас!

Постараюсь рассказать о построении коммутатора максимально подробно. Возможно, многие опытные diy-шники найдут это описание чрезмерно подробным, но такие люди и без моих рассказов во всем разберутся, все соберут и даже улучшат. Я же попытаюсь собрать максимум информации и пояснений в одном месте, чтобы менее опытным самодельщикам не пришлось тратить много времени на поиски нужной информации.

Кроме того, постараюсь побороть стыд и подробно остановиться на допущенных мной ошибках, чтобы Вы не наступали на те же грабли.

Также хочу сказать огромное спасибо пользователям форума Graff‘у и Дым‘у, за создание такого замечательного устройства, за предоставленные наработки, а также за неоценимую помощь и советы при воплощении данного проекта!

Для затравки – фото собранных коммутаторов:

Graff‘a:

loop switcher рис 1

Мой:

loop switcher рис 2

Схема.

loop switcher схема

В данном устройстве, петли коммутируются при помощи реле. Каждое из реле имеет свой светодиод-индикатор. Управление реле происходит посредством контроллера. Схема имеет два банка (условно назову их «зеленый» и «красный») по пять программируемых пресетов в каждом. Выбор банка выполняется кнопкой Shift, после чего выбираем необходимый пресет соответствующей кнопкой.

Кнопка on/off all – включает/выключает все петли. Индикация заключается в отсутствии всех прочих индикаций. В схеме реализован «холодный» обход эффекта(true bypass).

Режим редактирования пресетов включается кнопкой Edit. Более подробно о редактировании пресетов – в конце проекта.

Коммутатор позволяет подключить до 8 педалей. Но, благодаря небольшому моду Graff‘a, можно подключить до 16 педалей. При этом дополнительные 8 педалей будут подключены в звуковой тракт постоянно (например, если вы играете всегда и везде, скажем, с дилеем, то нет смысла тратить петлю на постоянно включенную педаль). Подробнее остановлюсь на реализации этой возможности позже.

Также схема имеет отдельный выход на тюнер. Включается кнопкой, одновременно с включением тюнера основная схема мьютится(mute). На схеме тюнер не показан. Но там и показывать, в общем, нечего.

При сборке коммутатора у Graff‘a обнаружились щелчки при переключении пресетов. Поэтому в схему была добавлена оптопара, которая глушит сигнал на заданное в прошивке время (5-20 миллисекунд). На работу основной схемы наличие/отсутствие оптопары не влияет.

Печатные платы.

Платы разведены в SprintLayout 6. Как вы заметите, платы на фотографиях немного не соответствуют разведенным. По мере обнаружения ошибок приходилось перекраивать платы по месту. В приложенных фаилах уже все исправлено.

Все платы петель, а также входа и выхода сделаны отдельно, чтобы, во-первых, снизить влияние неточностей при изготовлении корпуса и во-вторых снизить потребность в текстолите. Обратной стороной этого решения стало увеличение количества проводов при сборке.

Платы у меня получились такие:

loop switcher рис 3

loop switcher рис 4

Вырез на плате IN пришлось сделать из-за того, что немного ошибся в разметке корпуса, и платы IN и LOOP1 накладывались друг на друга. Пришлось подгонять.

При запаивании плат, не забудьте про перемычки, потому что они полностью перекрываются другими деталями и доступа к ним потом не будет.

Платы петель 1-3 и 6-8 абсолютно взаимозаменяемы, но петли 4 и 5 в фаилах печатных плат «прицеплены» дорожками к соответствующим выходам ULN, так что, если решите перенести «ЦУП» – учитывайте это обстоятельство.

Т.к. блок питания у меня 9В, а реле я использовал на 5В, то пришлось ставить гасящие резисторы.

Расчет резиторов:

  • Питание 9В.
  • На реле нужно подать 5В. Т.е. на резисторе должно упасть 4В.
  • Ток, потребляемый реле – 36мА. Тогда R=U/I=4/0.036~111 Ом.
  • Мощность резистора Р=R*I^2=111*0.036^2=0.144Вт. Я поставил 100R 0,25Вт. Если используете другие реле – пересчитайте гасящие резисторы по приведенным формулам. В принципе, если поставить стабилизатор не 78L05, а помощнее, то, при использовании реле на 5В эти резисторы и не нужны.

Аналогично можно посчитать светодиод для оптопары. В моем случае получилось 1,5k.

Теперь вернемся к моду Graff‘a:

16 pedals loop

Обведенные красным прямоугольником коннекторы – это своеобразный разрыв, в который можно подключить еще одну педаль, используя стерео-джек. Эта педаль будет всегда включена параллельно либо с байпассом (если петля выключена), либо с другой педалью (при включенной петле). Чтобы воспользоваться данной возможностью – нужно замкнуть эти коннекторы и использовать стерео-джек для подключения педалей. При использовании моно-джека, очевидно, сигнал будет замкнут на землю и ничего кроме тишины вы не услышите. Если данная возможность вам не нужна – либо не делайте эти контакты совсем, либо просто оставьте разомкнутыми.

Управление коммутатором осуществляется посредством кнопок, поэтому индикацию пресетов логично расположить неподалеку. С этой целью прямо на кнопку монтируются небольшие платы, на которые устанавливается светодиод со своим резистором. Обратите внимание, что в схеме используются светодиоды с общим минусом.

loop switcher рис 5

loop switcher рис 6

Общий максимальный ток схемы, при всех включенных петлях, в моем случае составил около 300мА.

Перед изготовлением плат обязательно сверяйте размеры и расположение контактов ваших деталей с теми, что в фаилах печатных плат. Например, у меня размеры гнёзд и положение подключаемых контактов отличались от тех, что были на лейках Graff‘a.

Прошивка.

Мой «программатор» выглядит так:

loop switcher рис 7

Да, уважаемые опытные diy-шники, я согласен, что это полное безобразие. Но, мне прошивать микросхему понадобилось на сегодняшний день всего 2 раза. Так что собирать что-то более приличное для себя, я лично, не вижу смысла. Извините.

Не такие опытные diy-шники, как вы можете видеть, собрать простейший программатор не так сложно. И ничего сверхсложного в прошивке микросхемы также нет.

Прошивал на двух компьютерах через LPT – ничего не сжег. Просто не лез руками к контактам, подключал сначала программатор к LPT-порту, потом землю LPT к микросхеме, затем остальные провода и только потом подавал питание на микросхему. Питание микросхемы производил напряжением 12В, от блока питания (нашел от старого внешнего винчестера) через стабилизатор 78L05. Наверное, проще брать 5В сразу из usb-порта, но у меня штекера usb не было, а 78L05 был. Поэтому я сделал так. Но, учитывая, что теперь LPT-порты встречаются все реже, думаю, стоит сразу собрать СОМ-программатор. Тем более, как пишут, он надежнее.

Залить прошивку через Uniprof у меня не вышло. Программа не опознала микросхему. Прошивал через PonyProg. Пробовал прошивать на двух компьютерах с Win XP и Win7 32bit. Никаких ошибок не возникало. На других операционных системах не пробовал.

Как мне показалось, нет разницы, подавать при программировании 5В на 30 ногу или нет. В итоге, все-таки решил подключить.

Прошивки прилагаются. Цифра означает время в миллисекундах, на которое сигнал мьютится оптопарой. Я залил прошивку на 10мс. Другие не пробовал, но должны работать корректно.

Фьюзы необходимо выставить следующим образом (скриншот из PonyProg):

loop switcher Фьюзы

Обращайте внимание на логику выставления фьюзов в программе, которую будете использовать!

На случай, если сайты, на которые ведут ссылки, перестанут существовать, прилагается архив с сохранёнными копиями страниц.

Корпус.

Возможно, этот раздел немного испортит впечатление, но уж что было, то было…

За неимением готового решения необходимых размеров и друзей с гибочным станком, пришлось включить фантазию. В итоге выбор пал на обычный профиль для гипсокартонных перегородок (100х50х0,6). Стоит он не дорого и доступен в любом строительном магазине. Фактически, одного такого профиля должно хватить на три коммутатора. Корпус изготавливался мной методом «на коленке».

Фотографий в процессе изготовления не делал, но на других фотках все видно.

Разметка корпуса у меня получилась такой (синими линиями наносил приблизительные габариты деталей и плат):

loop switcher рис 8 (разметка)

Также, прилагаю исходный файл в формате dwg. Для редактирования нужен Autocad, nanocad или подобная программа.

На данной разметке я уже сдвинул отверстия для платы IN, так, чтобы она не цеплялась с Loop1. Но, на всякий случай, проверьте перед тем, как начинать сверлить.

Нога у меня 43 размера и расстояния между кнопками (по 6,5см на сторону) мне достаточно. Даже еще сантиметр-полтора запаса.

Корпус состоит из двух частей. В нижней части с боков выполнены «уши» (не знаю, как правильно это называется, поэтому буду называть так), к которым крепятся бока крышки. Верхняя часть – крышка, закрывающая верх и бока.

Здесь следует остановиться еще на одной моей ошибке. На фото, в конце данного раздела, видно, что правый край нижней части неровный – это я пытался сделать такое же «ухо» снизу, но, т.к. соответствующего инструмента у меня нет, получилось очень криво. Тогда «ухо» с днища я отрезал, а выпрямить обратно до конца уже не получилось. Но, в итоге, и без этого получилась достаточно жесткая конструкция.

Верхняя часть – тот же профиль, только по всей длине отрезаны стенки. Резал приблизительно так (продольные резы старался выполнять максимально близко к краям стенки):

loop switcher рис 9

loop switcher рис 10

Размечал необходимые линии угольником и карандашом, а все резы я выполнял, на радость соседям, обычной болгаркой.

Все сгибы выполнял руками. С одной стороны струбциной прижимал ровную деревяшку соответствующей ширины и гнул руками. Пришлось делать так, потому что загнутые свободные концы стенок мешают использовать, например, тиски. Конечно, кустарщина, но, как гласит пословица – голь на выдумки хитра…

Если вы будете использовать более совершенный инструмент – получится гораздо аккуратнее.

Вот тут, остановлюсь на еще одной оплошности. В одном месте я отогнул боковое ухо не в ту сторону. Наружу. Уж не помню, почему я так сделал, да и не важно. Важно то, что при попытке загнуть в обратную сторону линия сгиба сместилась и при сборке получился западающий угол. Вывод: будьте аккуратнее и внимательнее.

Пострадавший угол:

loop switcher рис 11

Для сравнения, менее пострадавший угол:

loop switcher рис 12

Сначала, я сделал заготовки для обеих частей сантиметров на 5 длиннее, чем мне было нужно, а затем уже аккуратно подгонял по длине. Какие-то мелкие резы (в частности, когда подгонял длину боковых «ушей») выполнял ножницами по металлу.

Сперва изготовил нижнюю часть, а крышку потом гнул и подрезал по длине непосредственно по готовой нижней части.

Отверстия для саморезов размещал и сверлил по месту. При размещении креплений следите, чтобы не попасть на светодиоды петель и кнопки. Я сразу не обратил на это внимание, потом пришлось немного менять разметку корпуса. Благо, отверстия выполнял после изготовления и подгонки обеих частей корпуса.

В конце, не поленитесь снять фаску с кромок и краёв отверстий напильником, либо сверлом большего диаметра.

Кстати, если кто подскажет что-то более эстетичное, чем эти саморезы – буду очень признателен!

Как вы можете заметить на фотографиях, крышку немного повело. Не знаю почему. Но при сборке она прижимается винтами и выпрямляется.

Покраску выполнял обычными акриловыми грунтом и краской из баллончиков. В соответствующей статье все описано. С той лишь разницей, что я использую прозрачную самоклеющуюся «бумагу».

В итоге, перед монтажом электрической составляющей, корпус выглядел так:

loop switcher рис 13

Конструкция.

Все платы выполнены так, что крепятся непосредственно на корпус. После монтажа всех плат и кнопок на корпус, можно приступать к подключению проводов. В принципе, с самой сборкой проблем возникнуть не должно, в фаилах печатных плат подписано что и куда подключать. Остановлюсь лишь на некоторых моментах.

Сборку выполнял на коннекторах:

loop 33loop 44

На мой взгляд, не стоит даже пытаться обойтись без них (лично я бы не стал). Слишком много проводов, да и переделывать что-то в случае необходимости несравненно проще. Обратная сторона удобства – цена. Коннекторы, которые напаиваются на провода (справа) – почему-то ужасно дорогие и редкие. В моем городе я их нашел в одном-единственном магазине по 5р/штука!!

Для сборки берите провода потоньше, потому как их получилось реально много. Места для проводов в корпусе остается достаточно, так что по длине делайте запас, чтобы не пришлось мучатся при сборке.

И еще, рекомендую для каждой группы контактов использовать свой цвет провода. Так гораздо удобнее собирать и уменьшается вероятность ошибки. У меня получилось так: черный – земля; красный — +9В; белый – группа В (на атмеге); зеленый – группа С; синий – группа А; желтый – гитарный сигнал. Итого 6 цветов. Длину проводов не считал, но каждого провода (кроме желтого – его понадобилось немного) ушло в районе полутора-двух метров. А то и больше.

Заземление корпуса выполнял через петельку, которую накинул на одно из гнезд на плате Loop8 и прижал гайкой.

Также не забывайте, что к выходам ULN мы подключаем землю! Я долго не мог понять, почему у меня не работают петли. Оказалось, что я перепутал и пытался взять оттуда +9V. Спасибо Дым‘у – подсказал.

Светодиоды петель изначально планировал (и сверлил корпус) таким расчетом, чтобы впаять прямо на плату (как на кнопках), но корпус оказался слишком высоким и пришлось рассверливать и ставить держатели.

Все кнопки, кроме кнопки тюнера, без фиксации, нормально разомкнутые (т.е. нажал – замкнул). Кнопка под тюнер – DPDT с фиксацией.

На плате кнопки Shift также устанавливаются коннекторы, но, поскольку в этом углу монтаж достаточно плотный, необходимо либо поставить загнутые под 90* коннекторы, либо загнуть их самостоятельно. Иначе они будут цепляться с гнездом IN. Такой же трюк, возможно, придется проделать на кнопке пресета 3, если ваш корпус будет ниже, чем у меня.

Как бы то ни было, перейдем от слов к практике.

Вначале выполнил монтаж плат и проводов в нижней части корпуса:

loop switcher рис 14

loop switcher рис 15

Затем смонтировал кнопки и платы на крышку:

loop switcher рис 16

loop switcher рис 17

После чего соединил крышку с нижней частью.

Собранное устройство, перед фиксацией крышки, у меня выглядело так:

loop switcher рис 18

После закрепления светодиодов в держателях и прикручивания крышки прибор приобретает следующий вид:

loop switcher рис 2

loop switcher рис 19

Примерная оценка затрат на сборку.

Под конец я перестал вести точный подсчет, но всего получилось в районе 6,5-7 тысяч рублей. В основном, это кнопки, гнёзда и коннекторы на провода. Это в ценах апрель-май 2016г. Также, для вашего города итоговая стоимость может отличаться. Плюс, если не хотите, как я, мучиться корпусом, то добавляйте, наверное, еще тысячи 3 на изготовление корпуса.

Недешево, конечно, но подобные приборы даже на aliexpress’е стоят раза в 2 дороже.

Демонстрация работы.

Теперь, когда все собрано и работает, пришло время запрограммировать собственные пресеты:

В завершение – небольшая демонстрация работы прибора. Данное видео служит исключительно для демонстрации работы коммутатора и не несет какой-либо музыкальной ценности. Эффекты я специально накрутил достаточно сильно, чтобы было ясно слышно, что включено в данный момент.

Список элементов.

Остальное:

  • Гнезда стерео-джек (если мод Graff‘a вам не нужен, то можно и моно) – 19шт
  • Реле 5В на две группы контактов – 8шт;
  • Гнездо питания – 1шт.
  • Стабилизатор 78L05 – 1шт
  • Оптопара (АОР124А в моем случае) – 1шт.

Кнопки:

  • без фиксации, нормально разомкнутые – 8шт;
  • DPDT с фиксацией– 1 шт

Светодиоды:

  • Двухцветные (красный/зеленый) с общим минусом – 6шт;
  • Синий (для индикации петель) – 8шт.
  • Красный (индикация тюнера) – 1шт.
  • Держатели светодиодов – 9шт

Конденсаторы (можно смело ставить керамику):

  • 100n — 1шт.
  • 220n — 1шт.

Микросхемы:

Панельки для микросхем:

  • DIP40 – 1шт (в моем случае DIP40 не было, и я собрал из двух DIP-28)
  • DIP18 – 1шт

Резисторы:

  • 1,5к -1шт;
  • 1к – 6шт
  • 100R (0.25Вт)– 8шт
  • 10к – 17шт

Коннекторы:

  • сколько ни пытался считать, все время сбивался, но получается что-то около 150-200шт на плату и 200-250шт на провода.

Если вы заметили ошибки, или вам кажется, что какой-то вопрос недостаточно освещен – пишите, будем исправлять и дополнять!

Спасибо за внимание и успехов в повторении!