Предлагаю собрать прототип сетевого комбайна. Всё в одном корпусе: cтример, ЦАП, усилитель НЧ, блок питания. Почему прототип? Потому что, изучив вашу заинтересованность в этой конструкции, возможно, будет выпущен конструктор в коробочной версии с полным набором компонентов под отвертку.
1. Сеть. В качестве сетевого модуля выбираем микрокомпьютер Raspberry Pi 3 или Raspberry Pi 4 на котором крутится аудиофильский плеер Volumio. В проекте я использую модель B.
Плеер Volumio выбран из-за самого дружеского и понятного интерфейса. В плеер интегрированы музыкальные сервисы Spotify, Tidal, Qobuz. Они нам и нужны. И ещё хочу отметить отличную техническую поддержку итальянских программистов. Отвечают сразу. Пробовал спросить на русском, тоже отвечают мгновенно, но на итальянском).
2. ЦАП. В роли ЦАП-а выступает HiFi-Pi №2, DAC 2.1 - Stereo DAC for Raspberry Pi with subwoofer channels, 2 x PCM5242. Он лучший! И не только среди наших шляп. Две PCM5242 воспроизводят HiRes аудио высочайшего качества. Одна пцм-ка делает широкополосный стерео канал, а вторая с помощью встроенных цифровых фильтров делает два сабвуферных канала. Впрочем всё это легко перестраивается. Например можно сделать четыре широкополосных канала (два стерео). Или например, стерео плюс один сабвуфер и центральный канал. ChipStudio и PurePath Studio вам в помощь.
3. УНЧ. Без сомнения это будет RDC2-0034 All-in-One Epcos - Усилитель мощности класса D. TPA3255, PurePath. На этом настаивает производитель PCM5242 из ЦАП-а и TPA3255 из УНЧ Texas Instruments. Эти два чипа созданы друг для друга. Понадобятся две платы усилителя, ода для стереоканала, а другая для двух сабов. Обе имеют стоковое подключение – BTL, т.е. стерео.
Так как у HiFi-Pi №2 все выходы дифференциальные, то и подключаемые усилители должны иметь дифференциальные входы. Так и есть! В стоковом исполнении. Понадобятся четыре шлейфа с тремя жилами P, N и GND. Даже не обязательно экранированные. Просто плоский кабель из трех жил! Распустите что-нибудь из раздела – Кабель плоский. Если не будете подпаиваться непосредственно к входам-выходам, то можно сделать аккуратные разъемы из гнёзд BLS-3
4. Блоки питания. Будут нужны два EPP-200-48, Блок питания, 48В,200Вт. Один для стерео канала, другой для усилителя сабвуфера.
Не маловато будет? Ведь усилитель то 600 Ваттный. Всё норм! Дело в том, что 600 Вт это при нагрузке 2 Ома напряжении питания 51В и при этом коэффициент нелинейных искажений будет аж 10%. Ничего этого у нас нет. Мы строим HiFi стример. Хорошая акустика это 8 Ом. Напряжение питания = 45В. (на блоках питания есть подстроечник. Снизим напряжение до 45В). 10% THD для нас не допустимо, это же не уличный мегафон, должно быть не более 1%. Не более! И что у нас получается?
Смотрим первый график, зависимость выходной мощности от напряжения питания зеленый маркер это наши данные. 105Вт на канал! Для дома больше и не надо.
И теперь второй график. Зависимость нелинейных искажений от выходной мощности. Наш – зелёный маркер. На выходной мощности в 100 Ватт THD = 0,004. Меньше только при 10Вт.
Поэтому выбираем 200 Ваттный блок питания. Два блока питания EPP-200-48.
Для питания Raspberry Pi понадобится пятивольтовый DC-DC преобразователь RDC1-0014 5V.
На вход преобразователя подаем 45В, которыми запитываем УНЧ. На выходе преобразователя получаем необходимые для RasPi 5В. Мощности этого преобразователя вполне хватит для питания микрокомпьютера.
5. Корпус. Разместим этот усилитель в двух корпусах. В первом - основной блок стримера (назовем его Мастер) в нем Raspberry Pi, HiFi-Pi №2 с усилителем стерео и блоком питания.
Сначала можно собрать только Мастера и насладится любимой музыкой. А потом, не хочу учить вас плохому, но есть конкретный набор музыки, где нужно притопить по низам. Стройте второй усилитель для саба.
Корпус для Мастера – G764, Корпус для РЭА 156х180х44 мм
Корпус немного дорабатывается самыми простыми инструментами. Сами поймете где.
Передняя панель Мастера это панель ЦАПа HiFiPi 2, в качестве задней панели можно использовать ту, которая в комплекте с корпусом, вырезав в пластике посадочные места для разъемов. А можно использовать специально подготовленную - back_panel_PT-224-01.
На эту панель устанавливаются:
- две кнопки типа PBS-15 для включения/выключения стримера.
- разъем для силового кабеля AS-224.
- служебный разъем для передачи сигнала включения/выключения на сабвуфер. Нам нужны три пина, поэтому выбираем DS1110-01-3.
- два аудио разъема для акустики – нажимные клеммники - PT-224-01.
- два разъема мини XLR. RT3MP Для передачи дифференциального сигнала от Мастера к сабвуферу.
Корпус для усилителя сабвуфера - G763, Корпус для РЭА 156х180х35 мм. Здесь вообще без доработок.
Передняя панель штатная из комплекта. В задней (тоже из комплекта) выпиливаются посадочные места для разъемов. Или можно использовать подготовленную для этого корпуса и проекта заднюю панель back_panel_PT-224-36
На панели расположены :
- Выключатель типа SPST.
- Служебный разъем DS1110-01-3 для сигнала включения/выключения от Мастера.
- Два аудио разъема для акустики – нажимной клеммник - PT-224-01.
- Два разъема мини XLR. RT3MP Для дифференциального сигнала от Мастера.
На фото вид сзади на два корпуса с подключениями.
Видны кабели с гнёздами XLR - Mini-XLR-MC-901 и кабель для сигнала выключения. Штекеры в комплекте.
На фото вид компоновки Мастера внутри. Всё очень компактно.
На следующем фото – модуль усилителя сабвуфера(ов).
Ещё раз Мастер с лицевой стороны.
Здесь усилитель закрыт в корпус.
Корректное выключение стримера – усилителя.
Raspberry Pi не имеет схемы корректного выключения. Но наш стримерный усилитель будет корректно выключатся и включатся, причем и с самого модуля, и дистанционно из веб-интерфейса или приложения.
Как это реализовано. Мы знаем, что при замыкании GPIO3 у RasPi на GND микрокомпьютер начинает сворачивать все запущенные приложения и секунд через 20-ть засыпает. При этом снимаются напряжения с разъемов USB. Этим и воспользуемся. На HiFi-Pi#2 нужно будет сменить прошивку. Скачайте RDC2-0051_v0.83_RasPWR. После того как вы обновите прошивку станут активны два пина на плате управления. Они показаны на фото.
Первый из них подключите к выводу +5В USB разъема на Raspberry Pi. Он будет мониторить наличие напряжения на USB. А второй подключите к управляющему входу релейного модуля.
Теперь алгоритм работы:
На задней панели у нас есть две кнопки ON и OFF. Кнопка ON подключена параллельно нормально открытому контакту реле. И при кратковременном замыкании ON на блок питания подается 220В, система включается, на реле как и на RasPi появляются 5В, реле замыкает контакт параллельный кнопке ON и удерживает его до выключения. Все работает, Volumio загружается, слушаем музыку.
При нажатии на кнопку OFF, а она включена между GPIO3 и GND, Raspberry начинает сворачиваться, через несколько секунд снимает напряжение с USB. Это видит модуль управления HiFi-Pi2, отсчитывает ещё 20 секунд, чтобы на микрокомпьютере все правильно свернулось и все нужные данные записались на SD-карточку, а потом подает сигнал на отключение реле. Блок питания обесточивается. Стример-усилитель корректно выключился.
То же самое происходит после подачи команды “выключение” через приложение Volumio, или веб-интерфейс. Или при срабатывании таймера сна на Volumio. Засыпайте под музыку.
Если из приложения подается команда “перегрузка” то микроконтроллер не выключается, хотя напряжение на USB и во время перегрузки также на некоторое время снимается. Мы это учли.
Иллюстрации
1. Сеть. В качестве сетевого модуля выбираем микрокомпьютер Raspberry Pi 3 или Raspberry Pi 4 на котором крутится аудиофильский плеер Volumio. В проекте я использую модель B.
Плеер Volumio выбран из-за самого дружеского и понятного интерфейса. В плеер интегрированы музыкальные сервисы Spotify, Tidal, Qobuz. Они нам и нужны. И ещё хочу отметить отличную техническую поддержку итальянских программистов. Отвечают сразу. Пробовал спросить на русском, тоже отвечают мгновенно, но на итальянском).
2. ЦАП. В роли ЦАП-а выступает HiFi-Pi №2, DAC 2.1 - Stereo DAC for Raspberry Pi with subwoofer channels, 2 x PCM5242. Он лучший! И не только среди наших шляп. Две PCM5242 воспроизводят HiRes аудио высочайшего качества. Одна пцм-ка делает широкополосный стерео канал, а вторая с помощью встроенных цифровых фильтров делает два сабвуферных канала. Впрочем всё это легко перестраивается. Например можно сделать четыре широкополосных канала (два стерео). Или например, стерео плюс один сабвуфер и центральный канал. ChipStudio и PurePath Studio вам в помощь.
3. УНЧ. Без сомнения это будет RDC2-0034 All-in-One Epcos - Усилитель мощности класса D. TPA3255, PurePath. На этом настаивает производитель PCM5242 из ЦАП-а и TPA3255 из УНЧ Texas Instruments. Эти два чипа созданы друг для друга. Понадобятся две платы усилителя, ода для стереоканала, а другая для двух сабов. Обе имеют стоковое подключение – BTL, т.е. стерео.
Так как у HiFi-Pi №2 все выходы дифференциальные, то и подключаемые усилители должны иметь дифференциальные входы. Так и есть! В стоковом исполнении. Понадобятся четыре шлейфа с тремя жилами P, N и GND. Даже не обязательно экранированные. Просто плоский кабель из трех жил! Распустите что-нибудь из раздела – Кабель плоский. Если не будете подпаиваться непосредственно к входам-выходам, то можно сделать аккуратные разъемы из гнёзд BLS-3
4. Блоки питания. Будут нужны два EPP-200-48, Блок питания, 48В,200Вт. Один для стерео канала, другой для усилителя сабвуфера.
Не маловато будет? Ведь усилитель то 600 Ваттный. Всё норм! Дело в том, что 600 Вт это при нагрузке 2 Ома напряжении питания 51В и при этом коэффициент нелинейных искажений будет аж 10%. Ничего этого у нас нет. Мы строим HiFi стример. Хорошая акустика это 8 Ом. Напряжение питания = 45В. (на блоках питания есть подстроечник. Снизим напряжение до 45В). 10% THD для нас не допустимо, это же не уличный мегафон, должно быть не более 1%. Не более! И что у нас получается?
Смотрим первый график, зависимость выходной мощности от напряжения питания зеленый маркер это наши данные. 105Вт на канал! Для дома больше и не надо.
И теперь второй график. Зависимость нелинейных искажений от выходной мощности. Наш – зелёный маркер. На выходной мощности в 100 Ватт THD = 0,004. Меньше только при 10Вт.
Поэтому выбираем 200 Ваттный блок питания. Два блока питания EPP-200-48.
Для питания Raspberry Pi понадобится пятивольтовый DC-DC преобразователь RDC1-0014 5V.
На вход преобразователя подаем 45В, которыми запитываем УНЧ. На выходе преобразователя получаем необходимые для RasPi 5В. Мощности этого преобразователя вполне хватит для питания микрокомпьютера.
5. Корпус. Разместим этот усилитель в двух корпусах. В первом - основной блок стримера (назовем его Мастер) в нем Raspberry Pi, HiFi-Pi №2 с усилителем стерео и блоком питания.
Сначала можно собрать только Мастера и насладится любимой музыкой. А потом, не хочу учить вас плохому, но есть конкретный набор музыки, где нужно притопить по низам. Стройте второй усилитель для саба.
Корпус для Мастера – G764, Корпус для РЭА 156х180х44 мм
Корпус немного дорабатывается самыми простыми инструментами. Сами поймете где.
Передняя панель Мастера это панель ЦАПа HiFiPi 2, в качестве задней панели можно использовать ту, которая в комплекте с корпусом, вырезав в пластике посадочные места для разъемов. А можно использовать специально подготовленную - back_panel_PT-224-01.
На эту панель устанавливаются:
- две кнопки типа PBS-15 для включения/выключения стримера.
- разъем для силового кабеля AS-224.
- служебный разъем для передачи сигнала включения/выключения на сабвуфер. Нам нужны три пина, поэтому выбираем DS1110-01-3.
- два аудио разъема для акустики – нажимные клеммники - PT-224-01.
- два разъема мини XLR. RT3MP Для передачи дифференциального сигнала от Мастера к сабвуферу.
Корпус для усилителя сабвуфера - G763, Корпус для РЭА 156х180х35 мм. Здесь вообще без доработок.
Передняя панель штатная из комплекта. В задней (тоже из комплекта) выпиливаются посадочные места для разъемов. Или можно использовать подготовленную для этого корпуса и проекта заднюю панель back_panel_PT-224-36
На панели расположены :
- Выключатель типа SPST.
- Служебный разъем DS1110-01-3 для сигнала включения/выключения от Мастера.
- Два аудио разъема для акустики – нажимной клеммник - PT-224-01.
- Два разъема мини XLR. RT3MP Для дифференциального сигнала от Мастера.
На фото вид сзади на два корпуса с подключениями.
Видны кабели с гнёздами XLR - Mini-XLR-MC-901 и кабель для сигнала выключения. Штекеры в комплекте.
На фото вид компоновки Мастера внутри. Всё очень компактно.
На следующем фото – модуль усилителя сабвуфера(ов).
Ещё раз Мастер с лицевой стороны.
Здесь усилитель закрыт в корпус.
Корректное выключение стримера – усилителя.
Raspberry Pi не имеет схемы корректного выключения. Но наш стримерный усилитель будет корректно выключатся и включатся, причем и с самого модуля, и дистанционно из веб-интерфейса или приложения.
Как это реализовано. Мы знаем, что при замыкании GPIO3 у RasPi на GND микрокомпьютер начинает сворачивать все запущенные приложения и секунд через 20-ть засыпает. При этом снимаются напряжения с разъемов USB. Этим и воспользуемся. На HiFi-Pi#2 нужно будет сменить прошивку. Скачайте RDC2-0051_v0.83_RasPWR. После того как вы обновите прошивку станут активны два пина на плате управления. Они показаны на фото.
Первый из них подключите к выводу +5В USB разъема на Raspberry Pi. Он будет мониторить наличие напряжения на USB. А второй подключите к управляющему входу релейного модуля.
Теперь алгоритм работы:
На задней панели у нас есть две кнопки ON и OFF. Кнопка ON подключена параллельно нормально открытому контакту реле. И при кратковременном замыкании ON на блок питания подается 220В, система включается, на реле как и на RasPi появляются 5В, реле замыкает контакт параллельный кнопке ON и удерживает его до выключения. Все работает, Volumio загружается, слушаем музыку.
При нажатии на кнопку OFF, а она включена между GPIO3 и GND, Raspberry начинает сворачиваться, через несколько секунд снимает напряжение с USB. Это видит модуль управления HiFi-Pi2, отсчитывает ещё 20 секунд, чтобы на микрокомпьютере все правильно свернулось и все нужные данные записались на SD-карточку, а потом подает сигнал на отключение реле. Блок питания обесточивается. Стример-усилитель корректно выключился.
То же самое происходит после подачи команды “выключение” через приложение Volumio, или веб-интерфейс. Или при срабатывании таймера сна на Volumio. Засыпайте под музыку.
Если из приложения подается команда “перегрузка” то микроконтроллер не выключается, хотя напряжение на USB и во время перегрузки также на некоторое время снимается. Мы это учли.
Иллюстрации
Последнее редактирование:
