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Progetti

Multieffetto audio stereo digitale
Riverbero, Delay, chorus, flanger

Per per la gioia di utenti che si sbizzarriscono tra cavi audio, chitarre, tastiere, microfoni, nonchè DJ ecc ecc... ecco un dispositivo che vi potrebbe far comodo, un multieffetto digitale stereo di buonissima qualità usando un modulo DSP della Resolute Audio che, nonostante il basso costo (€ 27,60), esibisce performance di tutto rispetto, vediamone alcune:

-AD-DA sampling-rate: 48KHz
-Bit depht: 24BI
-Dynamic range (pesato A): 97db
-TDH + N (pesato A): -88db
-Frequency response: 20-16KHz in un range di +0/- 1db

Analizziamo adesso il progetto in dettaglio:

Il modulo DSP:
Come ho già descritto in precedenza il progetto è stato possibile crearlo grazie al modulo dsp RAFX-1V della Resolute Audio reperibile alla PROFUSION-PLC ( in fondo pagina il PDF), in Italia purtroppo non c'è un distributore ma vi posso assicurare che sono stati velocissimi nella spedizione anche se, bisogna dirlo, la spedizione costa + o - quanto il modulo. La qualità audio è ottima ma la caratteristica fondamentale di un DSP dedicato a riverberazione, delay, chorus ecc ecc, consta nella qualità degli algoritmi di elaborazione presenti in esso e, in questo caso visto il basso costo del modulo, veramente OTTIMI! Potete fidarvi, il sottoscritto è da molti anni in questo settore e di multieffetti me ne sono passati a valanga sotto le mie mani, compreso il LEXICON 960....18000€!, quindi posso confermare questo con cognizione di causa, certo non suonerà come lui ma ci sono pur sempre 17972,40 € di differenza.



Il modulo della PROFUSION

Come potrete notare è in pratica un PCB dalle dimensioni molto contenute (58x58mm) il quale contiene tutto il necessario al processamento audio e cioe' AD-DA, DSP e circuiti di controllo, l'alimentazione è a 5V con un consumo medio 115mA, i 16 preset presenti in memoria non volatile, sono gestiti dall'esterno tramite 4 bit con la possibilità di modificarne un parametro (diverso a seconda dell'effetto selezionato) mediante la variazione di tensione rispetto ad un riferimento su di due pin specifici del connettore a 16 pin passo 2,54 presente sulla parte inferiore del PCB. Sullo stesso  connettore troviamo inoltre due masse separate, una per il digitale ed una per l'analogica.

Collegamenti del modulo

Tabella dei preset

Come ho già accennato il modulo per poter poter essere controllato ha la necessità di 2 parametri fondamentali che sono:

1-Presenza di 4 bit (4^2=16 programmi) su altrettanti pin per selezionare l'effetto desiderato.

2-Presenza di una tensione sul pin 14 variabile tra la tensione di riferimento (pin12) e massa per cambiare i parametri.

Per far questo ho utilizzato il microcontrollore classico della Microchip 16F877A che mi ha permesso di poter memorizzare nella sua EEPROM oltre che il preset anche il parametro ultimo utilizzato per un determinato effetto,.....certo... ma in che modo? Il PIC non ha DA per poter variare la tensione presente al pin 12, e allora? Allora è ora (scusate il gioco di parole) di imparare ad usare i potenziometri digitali.

Detto, fatto....cerco in rete e mi imbatto nell' MCP42010 della Microchip, scelgo lui in quanto penso che essendo della stessa Casa che produce il PIC dovrebbero "conoscersi" e "parlare la stessa lingua", infatti così è, dopo qualche tentativo di comandi inviati, il tester collegato mi dava valori di resistività diversi in base ai codici che spedivo via seriale dimensionati dal software e dalla porta RA0 in configurazione analogica dove è collegato un potenziometro(EDIT).....e....... urràààà anche questa è fatta!!!!!!!.

A proposito l'MCP4210, il quale datasheet è in fondo pagina, è un potenziometro da 10Kohm duale con comunicazione SPI (serial periferal interface) e mediante sequenze di codici seriali a 8 bit imposta i cursori dei due potenziometri in 256 step diversi, anche in modo differente l'uno dall'altro semplicemente cambiando l'ultimi due bit (vedi in tabella P1 e P0) del command-byte da 11 a 12 in hex oppure in alternativa 13 se si vuole cambiarli entrambi sullo stesso valore.In definitiva per inviare un comando verso il potenziometro in questione si utilizzeranno due byte in sequenza inviandoli sul bus DI in modo seriale, prima il command-byte (cosa deve fare)

e successivamente il data-byte (di quanto), un valore da 0 a 255 in decimale ma, prima di spedire questi due byte è necessario portare a livello logico "0" il pin CS (chip select) dell'integrato per poi riportarlo a livello alto non appena i dati da inviare sono terminati, questo fa sì che se sullo stesso bus dati fossero collegati diversi chip, tutti i potenziometri si posizionerebbero sullo stesso valore, mentre se il CS è alto il potenziometro ignora i dati presenti sul pin DI.

Per l'uso in questione avrei potuto optare per il potenziometro MCP41010 che è la versione mono ma, visto che ne ho usato un'altro nel circuito (vedi in seguito) in modo duale, ho optato per l'acquisto di due identici pezzi.

Per quanto riguarda la selezione degli presets il giochetto è molto semplice, un encoder a 4 bit GREY-CODE è usato per applicare i dati ad altrettanti pin del PIC e precisamente RC0,RC1,RC2,RC3 portandoli "alti" rispettando la tabella di cui sopra, essendo "bassi" mediante la rete di pull-down da 8,2 Kohm, mentre 4bit applicati alle 4 porte PGM del modulo RA-FX1V si inviano tramite le porte RD7,RD6,RD5,RD4 per poterli richiamare.

Esaurito il discorso legato al modulo effetti procedo nella descrizione del secondo potenziometro presente nel progetto, esso è posizionato a valle del front-end di ingresso e serve alla regolazione in modo automatico (e scusate se è poco) del livello dell'audio applicato ai connettori di ingresso dopo che è stato bufferizzato e sbilanciato dall'ottimo e "veloce" doppio operazionale NE5532....spiego meglio:

Una pressione prolungata dell'unico pulsante sul PCB frontale (2 sec.) indicherà al firmware, precedentemente caricato a bordo del microcontrollore, l'intenzione di verificare il segnale di ingresso e di adattarne il livello al circuito, questo avviene mediante l'applicazione dell'audio bufferizzato di entrambe i canali, precedentemente raddrizzato e livellato, a 2 porte del PIC e precisamente ai pin RA2 ed RA3, successivamente ne verrà valutato il livello e adattato al circuito attraverso proprio questo potenziometro che si posizionerà sul valore ottimale partendo dal livello più basso per finire a quello più alto in modo da poter evitare facili distorsioni. Naturalmente nell'arco di tempo che comprende la suddetta operazione DEVE essere applicato l'audio al suo ingresso e possibilmente al massimo del livello al quale dovremmo farlo lavorare, altrimenti l' AUTO-LEVEL sarà inefficace.

Schema a blocchi

Nel creare questo sistema è logico che mi sia venuta l'idea di realizzare un compressore-limiter di dinamica gestito da microcontrollore (forse in seguito cercerò di lavorarci sù).

Il modulo effetti non implementa il segnale cosiddetto "DRY" cioè il segnale non effettato quindi, prima di applicare il segnale audio ai due TL072 in uscita che fungono anche da bilanciatori, oltre al segnale elaborato c'è bisogno di miscelarlo, qualora se ne avesse bisogno, al segnale privo di effetto, per questa operazione è previsto un doppio potenziometro MIX BALANCE che funge da bilanciamento tra segnale diretto "DRY" e segnale elaborato "WET".

Mix balance

Le restanti sezioni sono dedicate oltre al buffer bilanciatore in uscita come ho già accennato, alla sezione alimentatrice che necessita di una semplice 12V ma questa volta in corrente alternata, essa è necessaria alla creazione delle tensioni necessarie al funzionamento che sono +12V, -12V e +5V.Sono presenti, altresì, due relè MUTING che si eccitano dopo qualche secondo seguente l'accensione per evitare fastidiosi "BUMP" all'accensione in uscita audio. La corrente totale con display LCD compreso si aggira sui 250mA. Ah dimenticavo, tramite la pressione non prolungata del pulsante "SET" si accede alla routine VU-METER dove è possibile verificare i livelli audio di ingresso stile barra LED, premere nuovamente "SET" per uscire dalla routine e tornare nella modalità PROGRAM.

Sul PCB frontale quindi troviamo: Display LCD, un pulsante "SET", potenziometro "EDIT", encoder "PGM" e potenziometro "MIX-BALANCE" oltre che ai led relativi alla segnalazione presenze tensioni di alimentazione più il led arancio dedicato al midi-IN (purtroppo non ancora implementato).

Lista dei preset

VU meter display

Auto level

Demo digital EFX



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