Усилитель для буфера в машину

Усилитель для буфера в машину

Всем привет, сегодня я хочу рассказать о самостоятельной постройке простого и бюджетного усилителя низких частот, предназначенного для работы с сабвуфером. Корпус хотел сделать компактным и без D-класса тут не обошлось. За основу взял проверенную и надёжную схему усилителя Алексея Королькова "Палник". Схема простая, при отсутствии ошибок в монтаже заводится с первого раза.

Прежде чем собирать, я стал искать необходимые детали для усилителя, и чтобы не переплачивать барыгам, решил комплектующие заказать из Китая через известный сайт. Меньше чем через месяц мне приходит вот такая коробка, набитая разными деталями, разложил их, посчитал, китайцы не доложили 2 транзистора, но ничего страшного, остальное было все в полном объёме.

Сначала был рассчитан силовой трансформатор.
Далее намотал необходимое количество витков первичной обмотки, затем изолировал обычным лейкопластырем, поверх намотал вторичные обмотки. В итоге у меня получилось 2 первичных и 6 вторичных обмоток (да, Карл, 6 штук, 4 из которых силовые и 2 слаботочные для питания блока фильтров). Затем зачистил все концы обмоток от лака ножиком и залудил. Проверил правильность намотки и фазировку обмоток с помощью компьютера путём измерения индуктивности каждой.

Далее намотал силовые дроссели. Ну и напоследок изготовил выходной дроссель, без которого усилитель не сможет работать. Его также рассчитывал в программе и мотал на Ш-образном сердечника с зазором.

Проектирование и сборка печатной платы заняли у меня больше всего времени, я решил все элементы усилителя расположить на одной плате, как в заводских автоусилителях. Сложные элементы замерил штангель-циркулем и нарисовал в программе Sprint-Layot, потом скомпоновал элементы на плате и развел дорожки.
На плате размером 130* 200мм удалось разместить преобразователь напряжения 12-2*55В, усилитель, фильтр и блок защит.
Далее рисунок платы распечатал на лазерном принтере и перенес горячим утюгом на зачищенную медную поверхность текстолита. Смыл бумагу водой, плату вытравил в подогретом растворе хлорного железа, просверлил отверстия и все, плата готова.

Далее залудил, разместил детали согласно схемы и припаял — тут все просто

Первый раз блок питания запускал путем подачи 12В не напрямую, а через токоограничивающий резистор 2 ома, чтобы ничего не спалить в случае короткого замыкания. ПН завелся не сразу, но непротравленный участок удалось быстро найти и устранить. Запустил, замерил напряжение на выходе: +-48в, -+12 в, все отлично.
Далее подал питание от преобразователя на усилитель, но тоже через резисторы 100ом в каждом плече, подключил динамик, включил. Ура! Завелся! Осталось только настроить защиту усилителя.
Система защит состоит из 3-х блоков:
1. Защита от короткого замыкания в нагрузке, отключающая усилитель при превышении выходного тока.
2. Защита от постоянного напряжения на выходе, отключающая динамик с помощью двух запараллеленных реле.
3. Защита от клиппа на выходе. Это, наверное, самая необычная функция, придумал я её сам. Она заключается в следующем: в нормальном режиме усилитель работает как положено, но стоит на нагрузке при большой мощности появится малейшим искажениям сигнала, защита мгновенно глушит усилитель на несколько секунд, давая понять водителю, что нужно убавить немного громкость, и через 5 секунд усилитель снова входит в рабочий режим. Тем самым спалить динамик клиппом просто не удастся.

Фильтр построен на двух операционных усилителях NE5532, имеется фиксированный сабсоник, регулируемый фильтр низких частот 4-го порядка ну и регулировка чувствительности (Gain). Питается фильтр стабилизированными +-12В.

Для изготовления корпуса долго искал у нас в городе алюминий, и тут случайно заехал в пункт приёма цветного металлолома.

При создании акустической системы в автомобиле используются усилительные блоки, позволяющие повысить громкость звучания. Заводское оборудование отличается высокой стоимостью; владелец автомашины может собрать стандартный усилитель для сабвуфера своими руками. Для изготовления изделия необходимы знания в области радиоэлектроники; требуется специальное оборудование для пайки печатных плат и последующей регулировки усилительных блоков.

Требования к устройству

При создании автомобильного усилителя необходимо учитывать количество и назначение колонок, которые будут коммутироваться к устройству. Оборудование рассчитывается на подключение к бортовой сети постоянного тока напряжением 12-14 В. Усилительный блок должен выводить звук высокого качества, быть удобным в монтаже и настройке. Корпус устройства оснащается точками для крепления к декоративным обшивкам багажного отделения.

Читайте также:  Как красиво отделать лоджию внутри фото

Пошаговая инструкция

При изготовлении усилительного устройства для авто своими руками необходимо придерживаться последовательности действий:

  1. Собрать блок для конвертации напряжения.
  2. Изготовить усилители для фронтальной акустики и низкочастотного динамика.
  3. Собрать дополнительные компоненты для усиления звука.
  4. Смонтировать устройства в автомобиль и произвести настройку.

Преобразователь напряжения

При сборке усилителя звука своими руками необходимо изготовить блок преобразования напряжения, построенный на основе микросхемы TL494, обеспечивающей частоту на уровне 150 кГц.

Ты водитель автомобиля?! Тогда ты сможешь пройти этот простейший тест и узнать . Перейти к тесту »

Поскольку частотный диапазон превышает рекомендуемое значение, то необходимо применять сердечник трансформатора Epcos N87. Обмотка трансформатора зависит от характеристики сердечника; устройство не должно давать просадки напряжения при коммутации нагрузки мощностью до 120-150 Вт.

Усилители для маломощных головок

Для подачи сигнала на маломощные громкоговорители, расположенные в панели приборов машины, используются устройства на базе микросхемы TDA2005. Чипы коммутируются по мостовой схеме; для каждого динамика применяется отдельный компонент; при одновременной работе в режиме стерео мощность составляет 12 Ватт на канал (при сопротивлении катушки 4 Ом). В конструкции модуля предусматривается радиатор для охлаждения компонентов; уровень звука настраивается при регулировке оборудования на стенде (с помощью резистора с переменным номиналом).

Усилители для фронтальной АС

Если в автомобиле используются мощные фронтальные динамики, то автоусилитель строится на базе микросхемы TDA7384, позволяющей отдавать нагрузку до 40 Вт на канал при сопротивлении катушки репродуктора 4 Ом. В конструкции устройства используются 2 микросхемы, что дает суммарную мощность 320 Вт (8-канальная схема). Каждый контур имеет индивидуальный фильтр; при использовании общего устройства наблюдается возникновение радиочастотных шумов, негативно влияющих на качество звука.

Из-за повышенной мощности увеличивается тепловыделение, поэтому на каждую микросхему необходимо установить алюминиевый или медный радиатор, а также обеспечить циркуляцию воздуха в корпусе устройства. Включение и выключение усилителя производится автоматически по сигналу от магнитолы. Допускается собрать устройство по схеме моноблока (с использованием единой печатной платы), но возможно применить отдельные платы, что позволит компактнее разместить электронные компоненты.

Усилитель сабвуфера

Усилитель для сабвуфера собирается на основе полупроводниковых транзисторов по схеме Ланзара, что позволяет достичь высокого качества звучания при сохранении повышенной мощности на выходе. В конструкции используется регулятор тока покоя, предназначенный для настройки оборудования. Устройство обладает мощностью до 300 Вт, что позволяет подключать 2 низкочастотных динамика, оснащенных катушками сопротивлением по 2 Ом, по параллельной схеме.

Для питания устройства требуется напряжение в пределах 60 В (обеспечивается преобразователем); при установке 2 динамиков параметр снижается до 45 В.

Для повышения мощности на выходе необходимо ввести дополнительные транзисторы в выходной цепи. Одновременно требуется повышать напряжение питания, поскольку от этого напрямую зависит мощность усилителя.

Блок стабилизации

Модуль стабилизации напряжения необходим для подачи питания к фильтрам звуковых частот и индикаторам звукового сигнала. От стабильности напряжения в цепи питания зависит качество обработки звукового сигнала. Устройство собирается на отдельной печатной плате; в конструкции предусматриваются стабилитроны, рассчитанные на поддержание напряжения на уровне 15 В (рекомендуется использовать компоненты мощностью 0,5 Вт).

Помимо стабилизатора, в схеме предусматривается защитный модуль, построенный на основе транзистора и контактного реле, рассчитанного на коммутацию тока силой 15-20 А. Устройство срабатывает в случае повреждения транзисторов в выходном каскаде, предотвращая подачу постоянного напряжения к катушке громкоговорителя. Защитный контур фиксирует момент выхода из строя транзистора; реле размыкается и разрывает цепь, соединяющую усилитель и громкоговорители.

Индикатор уровня звукового сигнала

Индикатор рассчитан на подключение к цепи питания напряжением 15 В; устройство построено на основе 2 микросхем LM324. В конструкции используются постоянные резисторы; для индикации состояния усилительного модуля использованы 8 светодиодов. Устройство устанавливается между преобразователем напряжения и усилительным блоком; в схеме предусмотрен подстроечный резистор, позволяющий скорректировать момент включения контрольной лампы.

Читайте также:  Построить теплую будку для собаки своими руками

Блок сумматора и ФНЧ

Сумматор предназначен для соединения сигналов, передаваемых по 2 каналам в единый поток, который выводится к низкочастотному динамику.

В конструкции устройства имеется фильтр низких частот ФНЧ, удаляющий диапазон ниже 16 Гц и выше 300 Гц.

Также вводятся дополнительные элементы, позволяющие ограничить частотный диапазон в соответствии с характеристиками используемого сабвуфера.

Сборка

Установка усилителя в машину своими руками предусматривает предварительную проверку работоспособности изготовленных блоков, которые затем монтируются в корпус из металла или пластика. Кожух изготавливается самостоятельно, допускается применение корпусов от вышедшей из строя электронной техники (например, старого видеомагнитофона или проигрывателя DVD-дисков). Фронтальная часть кожуха используется для установки контрольных светодиодов и регуляторов; рекомендуется наклеить бирки с указанием назначения органов управления и индикаторов.

Используемые в конструкции микросхемы и транзисторы располагаются в зоне притока холодного воздуха и оборудуются теплоотводами из алюминия или меди. Между электронными компонентами и радиаторами монтируются специальные прокладки; допускается применение кремний-органической теплопроводной пасты. Для улучшения условий охлаждения используется электрический вентилятор (от процессора или блока питания компьютера). Поток воздуха направляется на элементы с наиболее напряженным тепловым режимом работы (например, усилитель для фронтальной акустики).

Корпус сабвуфера

Низкочастотные динамики поставляются заказчикам в готовых корпусах, но существуют модели без внешней оболочки. Для изготовления кожуха потребуется древесностружечная плита или плита МДФ, обладающая повышенной прочностью и устойчивостью к воздействию влаги. Рекомендуется применять материал толщиной не менее 22 мм; для резки используется ножовка с мелкими зубьями, также потребуется инструмент для получения отверстий для корпуса динамика и канала фазоинвертора.

Для расчета параметров ящика используется приложение WinISD; вырезанные панели соединяются винтами длиной 50 мм; линии стыка обрабатываются герметиком на силиконовой основе (для устранения посторонних шумов и свиста при работе). Для обеспечения повышенной прочности необходимо предварительно просверлить отверстия для шурупов, а затем закрутить винты на место. Внешняя поверхность покрывается слоем ковролина, обеспечивающим дополнительную виброизоляцию.

Автомобиль для автолюбителя — это как второй дом, где все должно соответствовать вкусам и предпочтениям хозяина. Слабая звуковая система, установленная производителем, как правило плохо воспроизводит «басы». Чтобы «протюнинговать» звуковую систему в авто меломаны устанавливают сабвуфер.

Автомобильный сабвуфер: виды и конструктивные особенности

Сабвуфер (СБВ) — это акустическая система, которая преобразует звуковые волны низкой частоты.

Для прослушивания большинства музыкальных треков необходимости в нем нет. Саб нужен для качественного звучания низких частот (басов).

Сабвуферы бывают двух видов:

  • Активные — в них уже есть встроенный усилитель мощности;
  • Пассивные — усилитель отсутствует и требует дополнительного подключения, чтобы звук на выходе был чистым без искажений и помех.

Пассивный саб по внешнему виду может выглядеть как обычная колонка-динамик больших размеров или короб, в который помещен динамик.

Конструктивно активный саб состоит из следующих элементов:

  • корпус — деревянный или пластиковый;
  • динамик низких частот;
  • регулятор сигнала;
  • усилитель;
  • регулятор частоты сигнала.

Для качественного звука активный саб необходимо правильно подключить к магнитоле.

Типы сабвуферов по конструкции:

  • Рупорный — тип имеет свернутый рупор-динамик, используется на концертах;
  • Закрытый — представляет собой динамик, установленный внутри и плотно прилегающий к стенкам закрытого ящика;
  • Фазоинвентор — тип с использованием вентиляционной трубы, из которой под силой звуковых волн выходит воздух вместе с низкочастотным звуком;
  • Четвертьволновой резонатор — акустика с тоннельным оформлением, тоннель-труба, заданной длины и размером поперечного сечения, через который выходит звук;
  • Бендпасс — ящик с фазоинвентором, разделенный посередине стенкой на две камеры, разные в объеме, динамик помещен в перегородке между ними.

Подключение саба к магнитоле через усилитель

Чтобы подключить СБВ к автомагнитоле понадобится набор инструментов и материалов:

  • нож;
  • набор отверток и ключей;
  • пассатижи и кусачки;
  • изолента;
  • предохранители;
  • конденсатор;
  • крепежи-расходники (гайки/болты);
  • кольца-уплотнители;
  • проводка («тюльпаны», акустический кабель, питание).

Важно: перед подключением обязательно необходимо отсоединить от аккумуляторной батареи клеммы во избежание коротких замыканий.

Процесс подключения

Выбирается место в автомобиле для монтажа устройства. В зависимости от модели и размера это будет багажник или полость под задним сидением авто.

Читайте также:  Вязание крючком из лоскутков ткани

Теперь необходимо проложить силовой кабель от АКБ из-под капота к месту, где будет установлен усилитель и саб в багажном отсеке. Соединительные провода от магнитолы к усилителю прокладываются тем же путем.

Далее подключаем «черный» и «красный» провод в «-» и «+» контакты усилителя соответственно.

Когда усилитель запитан, его подключают к автомагнитоле, для этих целей подойдут обычные RCA провода — «тюльпаны» и провод питания (обычно «синий»).

Теперь аккуратно нужно снять магнитолу при помощи отвертки и ножа.

Затем к магнитоле подключаются «тюльпаны» по цветам проводов-соединителей. Чтобы саб включался одновременно с автомагнитолой можно сразу подключить «+» — провод питания.

Соединительные RCA-провода подключаются к портам усилителя согласно полярностей. Также подсоединяется силовой кабель питания.

В полученную схему соединения вставляется дополнительный предохранитель для защиты от скачков напряжения и коротких замыканий. Лучше если он будет установлен рядом с АКБ, чтобы его легко было поменять.

Далее провода подключаются к магнитоле в линейные выходные разъемы (ЛВ), а противоположный их конец в разъем LINE-IN усилителя.

Рекомендация: Чтобы избежать скачков напряжения в электросети авто, специалисты советуют дополнительно установить конденсатор на цепь. Этого делать не обязательно если мощность саба ниже 350 Вт.

Совет: чтобы звук был качественным и воспроизводился без помех в соединениях рекомендуется использовать акустические провода с толщиной сечения от 4 мм.

Примеры схем для соединения активного и пассивного сабвуферов

Обратите внимание, что не во всех автомагнитолах есть ЛВ. Как правило, в заводских моделях этот разъем отсутствует.

В таких случаях рекомендуется для подключения пассивного саба дополнительно приобрести специальный переходной адаптер, который подключается к магнитоле, не имеющей ЛВ. В свою очередь сабуфер будет подключен к этому адаптеру. Как это правильно сделать показано в схеме ниже.

Схема подключения актив. саба к автомагнитоле без ЛВ канала через адаптер.

Схема подключения пассив. СБВ через усилитель.

Как подключить сабвуфер без усилителя

  1. На задней панели автомагнитолы есть два входа, через которые при помощи линейного кабеля соединяется саб и магнитола.
  2. После подключается питание: силовой кабель прокладывается под обшивкой салона и подсоединяется на «+» — клемму АКБ одним краем, а второй подключается к сабу.
  3. Минусовой контакт к АКБ «-» клемме и заземляется на корпусе болтовым креплением. Для этих целей край провода заранее должен быть зачищен. Зачистка производится ножом и кусачками.
  4. Так как питание на АКБ равно 12В, то подключение допустимо только через предохранитель, который устанавливается на силовом кабеле возле аккумулятора.
  5. Далее прокладываются соединительные RCA-провода от сабуфера через салон и подключаются через разъемы LOW-Input, предварительно зачистив края. Если разъемы в магнитоле нет RCA-разъемов, то можно соединить через HI-Input-разъем.

Важно! Подключая устройство, не спутайте активный с пассивным, помните, что в активном уже есть встроенный усилитель, а в пассивном — он отсутствует, поэтому схемы соединений в обоих случаях разные.

Проблемы, с которыми можно столкнуться при подключении

При подключении устройства могут возникнуть следующие трудности:

  • В заводской автомагнитоле обычно нет специального аудиоразъема под усилитель — решается путем покупки специального адаптера-переходника;
  • Настройка и соотношение низких и высоких частот с главной акустикой авто.

Обратите внимание: для правильного подключения саба к автомагнитоле необходимо обладать базовыми знаниями в электротехнике. В ином случае лучше обратиться в автосервис за помощью специалистов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector