ComBox

Inhalt:

1) Übersicht

• läuft unter jedem Betriebssystem, da von Software unabhängig
• keine Störung der Soundwiedergabe, da die ComBox am Mikrofon-Eingang der Soundkarte angeschlossen wird
• gleichzeitige Kommunikation zwischen allen Teilnehmern einer Gruppe möglich
• keine Latenzzeiten, die Signale werden ohne Verzögerung weitergegeben
• sehr gute Sprachqualität
• keine Vollduplex-Soundkarten nötig
• kein Knopfdrücken erforderlich
• keine zusätzliche Netzlast
• eine echte Alternative zu Voice-Over-IP

Abb. 1: ComBox fertig aufgebaut

Abmessungen: 50x38x14mm

Im folgenden wird zunächst die Busstruktur der ComBox vorgestellt, danach der Bau der einzelnen Komponenten und die Inbetriebnahme erläutert.
Bei den Ausführungen wird angenommen, dass der Leser über grundlegende Elektronikkenntnisse und eine entprechende Ausrüstung für den Bau und den Funktionstest elektronischer Schaltungen verfügt, sowie mit dem Bau elektronischer Schaltungen in SMD vertraut ist. Ich meine das wirklich ernst: Der Aufbau dieses Gerätes ist kein Kindergeburtstag! Es sollte nicht das erste in SMD gebaute Gerät sein! Im Zweifelsfall an einem Bausatz mal üben...
 

2) Busstruktur

Der Bus der ComBox ist denkbar einfach aufgebaut. An einem Ende hängt ein Netzteil, das den gesamten Bus und alle angeschlossenen Boxen mit Strom versorgt. Die Boxen sind untereinander mit handelsüblichen Kabeln verbunden und an den Mikrofon-Eingang der Soundkarte des jeweiligen Rechners angeschlossen, sowie mit dem Mikrofon des Headsets verbunden. Der Kopfhörer ist nur mit der Soundkarte verbunden.
 

3) Elektronik

Schaltungsbeschreibung

Der Bus wird an den Buchsen CON1 und CON2 angeschlossen und vollständig durchgeschleift. D1 dient mit dem Vorwiderstand R11 als Funktionskontrolle. Die Versorgungsspannung des Busses von 9V wird- durch die Diode D2 vor Verpolung geschützt - durch das RC-Glied R13 und C6 geglättet und dem Operationsverstärker zur Verfügung gestellt. Diese geglättete Versorgung wird nochmals durch R12 und C5 tiefpassgefiltert um eine Rückwirkung zu verhindern. Damit wird der Vorverstärker versorgt. Ebenfalls wird die geglättete Versorgung durch den Spannungsteiler R5 / R6 halbiert und mit C3 geglättet. Dieses Potenzial stellt dann für die Operationsverstärker die Masse dar.
Das Mikrofonsignal des Kondensatormikrofons wird an der Buchse CON3 angelegt. R1 erzeugt die Vorspannung für das Mikrofon. Das Mikrofonsignal wird durch C1 ausgekoppelt und dann durch T1, der zusammen mit R2, R3 und R4 einen A-Verstärker bildet verstärkt.
Dieses so verstärkte Signal wird nun durch C2 ausgekoppelt und noch einmal durch einen der beiden OPs in IC1zusammen mit R7 und P1 regelbar vestärkt und anschließend durch R8 und C7 auf den Bus aufaddiert.
Das Bussignal wird durch C4 ausgekoppelt und durch den zweiten Operationsverstärker in IC1 mit R9 und R10 nochmals um den Faktor zehn verstärkt, bevor es durch den Optokoppler OK1 potenzialfrei gemacht und dann der Soundkarte zugeführt wird.
Der Grund für diese Art der Busankopplung liegt darin, dass beim Anschluss meherer ComBoxen an den Bus das Signal durch den Innenwiderstand der Boxen entsprechend der Anzahl der Boxen heruntergeteilt würde, was zu einem sehr schnellen Absinken der Signalspannung führen würde. Um das zu verhindern wird der Bus künstlich mit einem Abschlusswiderstand belastet um damit bereits etwa zehn angeschlossene Boxen zu simulieren, sodass eine weitere kaum mehr Auswirkungen auf den Signalpegel hat. Der zweite Verstärker dient nun dazu, diese  Teilung wieder auszugleichen und außerdem belastet er durch seinen hohen Innenwiderstand den Bus erheblich weniger, als das der direkte Anschluss einer Soundkarte tun würde.
 

Bau der Schaltung

Bestückt wird beidseitig (siehe Abb. 5). Auf die Lötseite kommen die SMD-Teile, wie die keramischen Kondensatoren, die Widerstände, das IC mit den Operationsverstärkern, der Transistor und die Diode. Auf die Bestückungsseite kommen die bedrahteten Bauteile, wie die Buchsen, der Trimmer, die Leuchtdiode, der Optokoppler und die Elkos. Bei der Bestückung der Leuchtdiode ist darauf zu achten, dass sich ihre Unterseite ca. 6mm über der Platine befindet, da sie ja später durch ein Loch im Gehäuse ragen soll.
Die beiden Bohrlöcher rechts und links nehmen die Zapfen des Gehäuses auf und müssen daher entsprechend groß ausfallen. Auf keinem Fall darf dabei aber die Massefläche durchtrennt werden.
 

Abb. 5: Bestückungsplan Bestückungsseite...

...und Lötseite

 

Abb. 6: Die fertige Platine von oben...

...und von unten

An PIN1 bis PIN4 kommt das Klinke-Kabel zum Mikrofoneingang der Soundkarte. PIN1 und PIN2 sind dabei Masse, PIN3 und PIN4 tragen das rechte und linke Signal. Zur besseren Zugentlastung kann die Kabelisolation mit Sekundenkleber auf der Platine festgeklebt werden.

Stückliste

Frontplatte

Die Frontplatte gibt's auch mit höherer Auflösung zum Ausdrucken. Druckt man diese mit 300dpi aus, so erhält man Originalgröße. Da sie beim Gehäuse (absichtlich) etwas übersteht, muss sie entsprechend zugeschnitten werden. Die Frontplatte kann auch als Bohrschablone dienen.
 

4) Netzteil

Dazu wird der alte Stecker entfernt und ein 3,5mm-Stereo-Klinkenstecker angebracht, und zwar so, dass der Pluspol an der Spitze und der Minuspol am Masseanschluss des Steckers zu liegen kommt. Außerdem muss noch ein 470Ohm-Widerstand in das Steckergehäuse eingebaut und mit dem Masse- und dem Mittenanschluss verbunden werden.
Ein Kästchen benötigt etwa 15mA. Mehr als etwa 300mA sollten dem Kabel nicht zugemutet werden, sodass sich maximal 20 ComBoxen an einen Bus anschließen lassen. Das Netzteil muss einen entsprechenden Strom liefern können.

Man benötigt also:
 

1   Netzteil

1   3,5mm-Stereo-Klinkenstecker

1   bedrahteten 470 Ohm-Widerstand 1/4 W

5) Mikrofone

Das Mikrofon kann auch für andere Anwendungen verwendet werden und wird dazu in den Mikrofoneingang der Soundkarte gesteckt.

Man benötigt also:
 

1   Elektret-Kondensatormikrofonkapsel

1   3,5mm-Stereo-Klinkenstecker

2m einpoliges, abgeschirmtes Mikrofonkabel

diverses Designmaterial, z.B.: eine Krokoklemme und ein 4mm Messingrohr   6) Buskabel

Als Verbindungskabel für den Bus kann ein handelsübliches 3,5mm-Stereo-Klinkenkabel (Männchen auf Männchen) verwendet werden, oder man kann sich eines selberbauen, wobei natürlich nicht Signalleitung und Stromversorgung vertauscht werden dürfen.
15 m Kabellänge wurden bereits erfolgreich getestet, 50m sollten kein Problem darstellen, darüber ist mit einer abnehmenden Qualität zu rechnen.
 

7) Grundset

8) Bedienung

9) Troubleshooting

10) Kontakt

Folgende Anwender haben sich als weitere Ansprechpartner zur Verfügung gestellt:

• Bruno Ohl

• Ocrana

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