Защита динамиков от постоянного напряжения – Полный усилитель на микросхемах. Часть 3. Устройство защиты акустических систем. Схема соединений функциональных блоков усилителя

Схема защиты акустических систем

Схема защиты акустических систем
В интернете сейчас представлено огромное количество различных усилителей звука, на любой вкус и цвет, под любые нужны. Как известно, даже самые надёжные усилители имеют свойство выходить из строя, например, из-за неправильных условий эксплуатации, перегрева или неправильного подключения. В этом случае велика вероятность того, что высокое питающее напряжение окажется на выходе усилителя, и, следовательно, беспрепятственно окажется прямо на динамиках акустической системы. Таким образом, вышедший из строя усилитель утягивает за собой «в мир иной» подключенную к нему акустическую систему, которая может стоить гораздо дороже самого усилителя. Именно поэтому крайне рекомендуется подключать усилитель к колонкам через специальную плату, которая называется защитой акустических систем.

Схема


Схема защиты акустических систем
Один из вариантов такой защиты показан на схеме выше. Работает защита следующим образом: сигнал с выхода усилителя подаётся на вход IN, а колонки подключаются к выходу OUT. Минус усилителя соединяется с минусом схемы защиты и идёт к колонкам напрямую. В обычном состоянии, когда усилитель работает и на плату защиты поступает питание реле Rel 1 замыкает вход платы на выход и сигнал идёт напрямую с усилителя на колонки. Но как только на входе появляется постоянное напряжение хотя бы 2-3 вольта, защита срабатывает, реле отключается, тем самым отключая усилитель от колонок. Схема не критична к номиналам резисторов и допускает разброс. Транзистор Т1 можно ставить 2N5551, 2N5833, BC547, КТ3102 или любой другой маломощный npn транзистор. Т2 обязательно должен быть составным с большим коэффициентом усиления, например, BDX53 или КТ829Г. Светодиод на схеме служит для индикации состояния реле. Когда он горит реле включено, сигнал идёт напрямую с усилителя на колонки. Помимо защиты от постоянного напряжения, схема обеспечивает задержку подключения акустической системы. После подачи напряжения питания реле включается не сразу, а через 2-3 секунды, это нужно для того, чтобы избежать щелчков в колонках при включении усилителя. Напряжение питания схемы 12 вольт. Реле можно применить любое с напряжением питания обмотки 12 вольт и максимальным током через контакты хотя бы 10 ампер. Кнопка с фиксацией S1 выводится на проводах, она нужна для принудительного отключения реле, на всякий случай. Если это не требуется, можно просто замкнуть дорожки на печатной плате.

Схема защиты акустических систем

Сборка устройства


Усилители, чаще всего, рассчитаны на два канала, левый и правый, поэтому схему защиты нужно повторить дважды для каждого канала. Для удобства плата разведена так, что на ней уже предусмотрена сборка сразу двух одинаковых схем. Печатная плата изготавливается методом ЛУТ, её размеры составляют 100 х 35 мм.
Схема защиты акустических систем
После сверления отверстий дорожки желательно залудить. Теперь можно приступать к запаиванию деталей. Особое внимание следует уделить цоколёвке транзисторов, очень важно не перепутать её и впаять транзисторы нужной стороной. Как обычно, сначала запаиваются мелкие детали – резисторы, диоды, конденсаторы, а уже затем транзисторы, клеммники, и в самую последнюю очередь массивные реле. Для подключения всех проводов можно использовать клеммники, места для которых предусмотрены на плате. После завершения пайки нужно смыть остатки флюса с дорожек, проверить правильность монтажа.
Схема защиты акустических систем
Схема защиты акустических систем

Испытания защиты


Теперь, когда плата полностью готова, можно приступать к испытаниям. Подаём питание на схему (12 вольт), спустя две секунды одновременно должны щёлкнуть реле и включиться светодиоды. Теперь берём какой-нибудь источник постоянного напряжения, например, батарейку, и подключаем её между минусом схемы и входом. Реле должно сразу же выключиться. Убираем батарейку – реле вновь включается. Можно подключить батарейку, поменяв её полярность, схема срабатывает независимо от того, какой полярности напряжение появится на её входе. Те же самые манипуляции проделываем со второй схемой, расположенной на этой же плате. Порог срабатывания защиты составляет примерно 2 вольта. Теперь, когда плата защиты протестирована, можно подключать её к усилителю и не бояться, что динамики в дорогостоящих колонках испортятся из-за поломки усилителя. Удачной сборки.
Схема защиты акустических систем
Схема защиты акустических систем

Защита динамиков своими руками. Схема защиты колонок от постоянного напряжения

Схема усилителей низкой частоты должна обеспечивать безопасность устройств при эксплуатации. Одним из таких решений является устройство для защиты динамиков.

электросхемы защиты динамиков

Мощные транзисторы выходных каскадов может пробить и тогда постоянное напряжение питания попадает на акустические системы. Если усилитель низкой частоты питается от напряжения свыше 40 вольт, то динамики гарантированно выйдут из строя. Схема защиты динамиков включает задержку приема питания - это позволит избежать громких щелчков при включении звуковой аппаратуры.

Схема защиты динамиков от постоянного напряжения

Современные схемы защиты могут быть собраны как на транзисторах, так и на интегральных микросхемах. Классические схемы на транзисторах широко применяются в промышленной звуковой аппаратуре и могут быть использованы радиолюбителями для своих разработок. Напряжение питания данной схемы может достигать 65 вольт благодаря использованию стабилизатора. Транзистор VT5 должен устанавливаться на радиаторе. Его замена на BD139 позволит поднять напряжение питания до 120 вольт. В цепи управления электромагнитным реле применён составной транзистор, который можно заменить на КТ972. В качестве VT1,2 можно использовать КТ3102. Кроме отключения акустических систем при появлении на выходе усилителя постоянного напряжения, схема обеспечивает задержку включения динамиков на 1-2 секунды. Схема защиты состоит из двух совершенно одинаковых ключей, поэтому на рисунке показан только один.

схема защиты динамиков от постоянного напряжения

Для управления подключением акустических систем используются электромагнитные реле на напряжение 24 вольта и ток 15 мА.

Электросхемы защиты динамиков

Транзисторные схемы защиты динамиков от постоянного напряжения обладают рядом существенных недостатков, поэтому хорошим решением проблемы будет использование схемы на интегральных компараторах. Устройство собрано на одной микросхеме, включающей четыре компаратора, и одном n-p-n транзисторе средней мощности. Контактные группы реле на схеме не показаны, но они включаются в разрыв цепей, соединяющих выходы усилителя звуковой частоты и акустические системы. Четыре диода на входе схемы выполняют защиту схемы от броска напряжения в результате неисправности усилителя звуковой частоты. Резистор R8 позволяет установить порог срабатывания от 0 до ± 1,75 V.

схемы защиты динамиков

В схеме применены двойные интегрирующие RC цепи, поскольку одиночные цепи работают некорректно. С увеличением ёмкости конденсатора, время срабатывания увеличивается, а уменьшение ёмкости приводит к ошибочным срабатываниям на больших уровнях громкости. Данное схемное решение позволяет использовать устройство на усилителях с киловаттной мощностью. Гарантированное время срабатывания устройства не превышает 75-80 мсек. Для обеспечения задержки подключения акустических систем к выходу усилителя используется конденсатор С6. При указанной ёмкости время задержки включения составляет 2 секунды.

Защита динамика

Сделать системы защиты динамика своими руками может любой радиолюбитель. Есть простые схемы, при налаживании которых не требуется измерительная аппаратура и дефицитные радиодетали. В данной схеме на КТ315А сделано реле времени, а на КТ815В электронный ключ. Сразу после включения питания начинает заряжаться конденсатор С1. Пока он заряжается, транзистор VT1 будет открыт, а VT2 закрыт и через обмотку реле ток не идёт. После зарядки конденсатора напряжение на базе VT1 уменьшится, и он откроется, при этом сработает выходной ключ и реле своими контактами подключит акустические системы к выходу усилителя звуковой частоты. Время заряда конденсатора и время задержки включения составляет около 4 секунд. При появлении на выходе усилителя постоянного напряжения любой полярности транзистор VT2 закроется, реле обесточится и колонки будут отключены от усилителя.

защиты динамика своими руками

Входные диоды ограничивают максимальное отрицательное напряжение на базе VT1 уровнем 1,3 V. Пороги срабатывания защиты не превышают ±4 V. Собранная без ошибок схема начинает работать сразу и не требует налаживания. Реле можно использовать любое, на указанное напряжение, но нужно будет подобрать сопротивление резистора R4. Чтобы исключить ложные срабатывания, устройство для защиты динамиков необходимо питать от стабилизированного источника. Простые схемы защиты не всегда могут обеспечить надёжное и мгновенное отключение акустических систем от каналов низкочастотного усилителя.



Набор для сборки платы защиты акустических систем

Сегодня у меня обзор набора для сборки по своему полезного устройства — защиты акустических систем, соответственно будет описание что это вообще такое, зачем надо и как собрать. Ну и конечно немного тестов.

Много лет назад я купил в магазине «Юный техник» усилитель Радиотехника УКУ-020. Да, именно в Юном технике, а не в разделе аудиоаппаратуры в каком нибудь универмаге. Был он без корпуса, но вполне живой, продавали тогда такие вот экземпляры от заводов и ремонтных мастерских.

Выглядел внутри примерно так, может и была небольшая разница, но незначительная.
Что-то смотрю на это фото и ощущаю какие-то ностальгические чувства, темброблок на 140УД1, идеи сделать к нему встроенный эквалайзер на место лампочек индикации подключенных входов (даже была готова передняя панель с чернением и гравировкой), муки изготовления корпуса «из г и палок», и конечно постоянные переделки/доработки…

И все было хорошо за одним исключением, у него не было платы защиты акустических систем. Не в смысле что ее убрали, а в смысле что она там не задумывалась изначально. Тогда же я увидел в журнале «В помощь радиолюбителю» простенькую схемку защиты, причем была даже печатная плата страссированная именно под эту модель усилителя, она даже ставилась на фактически штатное место между трансформатором и задней панелью.
Собрал, работало, потом в итоге продал этот усилитель вместе с этой платой.

Так что же такое — устройство защиты акустических систем?
Данное устройство обеспечивает следующие функции:
1. Защиту АС от прохождения на выход постоянного напряжения обеих полярностей в случае пробоя выходных транзисторов усилителя мощности.
2. Задержку подключения АС для исключения щелчка из-за переходных процессов в усилителе
3. Мгновенное отключение АС при пропадании питания, хотя усилитель может еще продолжать работать от конденсаторов фильтра, но АС уже будут отключены. Опять же, для защиты от переходных процессов.

4. Иногда защиту от перегрузки усилителя.

Все это нужно чтобы защитить ваши акустические системы, потому как в случае пробоя выходных транзисторов на выход может быть подано полное напряжение питания усилителя. Понятно что потом могут сработать предохранители, но не всегда, да и им тоже нужно некоторое время.

Если раньше подобные вещи приходилось полностью делать самому и выше есть тому пример, то сейчас все гораздо проще, купил готовую плату или набор для сборки и все, а иногда защита присутствует уже на самой плате усилителя как в тех, что я уже как-то обозревал.

Комплект приходит просто в обычном пакетике, никаких инструкций, просто набор деталек и платка.

В комплект входит печатная плата и все необходимые компоненты включая клеммники, единственно что на мой взгляд могли бы еще дать — стойки для установки платы, зажали…

Печатная плата двухсторонняя.

Качество на мой взгляд нормальное.

Схемы в комплекте нет, но на плате есть вся необходимая маркировка номиналов компонентов, как мне кажется, запутаться нереально.

Немного о процессе сборки и компонентах.
1, 2. Сначала устанавливаем резисторы и пару диодов. Резисторы имеют номиналы — 2.2кОм, 10кОм (2шт), 22кОм, 47кОм (2шт). Диоды 1N4007.
3, 4. Затем светодиод, диодный мост, стабилизатор напряжения 7812, и контроллер защиты uPC1237.
5, 6. А также конденсаторы, 10 и 100мкФ (2шт) подписаны на плате, ну а пару 47мкФ соответственно на оставшиеся места.

Микросхема C1237 специально предназначена для построения устройства защиты АС, насколько я понимаю, таких контроллеров в мире нет так и много, потому если на плате стоит что-то внешне похожее то это будет С1237

В даташите нашлась типовая схема подключения, правда не совсем удобная для восприятия.

Потому было решил начертить реальную схему данной платы, производитель к сожалению в комплекте ее не дает. Собственно отличий не так и много, в основном разница в номиналах компонентов, кроме того вход защиты от перегрузки никуда не подключен.

В комплекте дали пару штук реле якобы Omron, но как по мне, то это какой-то дикий клон. Мало того что создалось впечатление что их контакты вырубали зубилом из куска железяки, так еще и у одного реле контактная группа стоит криво, да и часть контактов для пайки окислена…
Сопротивление НО контактов в замкнутом состоянии около 10мОм.

Хотя на фото с сайта DigiKey контакты выглядят очень похоже, но правда ровнее.

Ставятся они только в одном положении, но из-за окисленных контактов паяются тяжело. При этом на плате слева вход/выход одного канала, справа вход/выход другого, лично на мой взгляд удобнее было бы иметь слева входы, справа выходы, но это дело вкуса.

Я не зря отметил что реле два, потому как довольно часто встречаются платы с одним реле. Не то чтобы это было ну очень критично, но здесь у реле контакты соединены параллельно, следовательно меньше падение напряжения и влияние на сигнал.

С клеммниками также была своя история. Сами по себе удобные, можно соединять друг с другом для получения большего количества контактов в одном конструктиве, но куда смотрели разработчики или поставщики компонентов дав плату и клеммники с разным шагом выводов?

Я конечно немного изогнул крайние контакты, вставил клеммник и запаял, но как-то это неправильно. Кроме того клемники немного торчат за пределы платы и крепежные отверстия рядом с ними получаются почти притирку к клеммнику. Думаю что изначально планировались какие-то другие, но что было на складе, то и положили.

Вот и все. Сборка заняла меньше времени чем я набирал текст который вы прочитали выше, никаких больших сложностей в процессе не было, ну кроме неудобств с контактами реле и клеммников, но это было также быстро решено.

Готовая плата выглядит аккуратно.

Есть маркировка назначения контактов клемников, важно соблюдать подключение входа и выхода.

Паял без флюса, использовался только тот что был в припое, но при этом паялось отлично, претензия была только к реле. Осталось плату промыть и возможно покрыть защитным лаком.

Питание платы производится от переменного тока напряжением 10-24 Вольта, но так как на стабилизаторе 7812 нет радиатора (хотя место под него есть), то я бы не рекомендовал подавать больше чем 15 Вольт.
В принципе можно питать плату и постоянным током, в этом случае плюс питания подаем на дальний от угла платы контакт клеммника, напряжение соответственно тогда 12-24 Вольта, ток потребления около 80мА.

Задержка включения реле 2-3 секунды, даже после короткого обесточивания время задержки почти не меняется.

Полное сопротивление цепей вход/выход составило 13 и 14мОм.

Минимальное постоянное напряжение для срабатывания/восстановления защиты составляет около 0.6/0.5 Вольта для положительного напряжения и -1.1/-1.0 для отрицательного. При малом напряжении восстановление происходит почти сразу, при более высоком (5 Вольт и выше) задержка восстановления составляет 15 секунд для положительного и 3 секунды для отрицательного напряжения.

И конечно проверим самое главное, насколько она быстро умеет отключать акустику при появлении постоянного напряжения на входе в зависимости от напряжения и полярности. Проверялся один вход так как фактически они включены параллельно. Конечно из-за того что резисторы объединены на один конденсатор будет некоторая разница, но не сильно критичная.

Для начала подал напряжение порядка 3-3.5 Вольта.
При положительной полярности наблюдается нестабильное время срабатывания, кроме того оно доходит до 0.7 секунды (скриншот 1 и 2).
При отрицательном напряжении все заметно лучше, время срабатывания стабильно и составляет 0.4 секунды (скриншот 3 и 4).

Но не стоит переживать, такое напряжение обычно не опасно для вашей акустики, хотя конечно громкий щелчок вы услышите, но реле все равно отключит АС.

1, 2. При напряжении 10 Вольт время отключения стабильно и составляет 0.3 и 0.12 секунды для положительного и отрицательного напряжения соответственно.
3, 4. При 15 Вольт время срабатывания становится еще меньше, 0,14 и 0.08с для положительного и отрицательного напряжения.
5, 6. Дальнейшее поднятие напряжения ничего не меняет, время отключения остается таким же, судя по всему дальше идет уже «аппаратное» ограничение.
Но если вы заметили, во всех случаях при подаче отрицательного напряжения время отключения меньше чем при подаче положительного.

В качестве выводов могу сказать что по своему набор полезный и что особенно важно, работает после сборки и не требует высокого уровня знаний. Все четко отключается, есть задержка включения и мгновенное отключение при обесточивании.
К сожалению не обошлось без недоработок, например разъемы с другим шагом выводов, хотя это можно простить так как не сильно влияет на качество работы. Но вот низкокачественные реле это реально плохо, а ведь обычно именно они являются довольно большой частью стоимости подобного устройства. В общем здесь решать вам, я бы купил такие реле в оффлайне, так как больше шанс купить качественные, например тот же Finder, а не более часто подделываемый Omron.

Магазин дал пару купонов, правда они не сильно помогут если надо купить только одну такую платку, но возможно пригодятся при более дорогих заказах.
3000-300: umkapromo300
5000-600: umkapromo600

На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Защита акустических систем (5 вариантов схем)

Различные варианты защиты акустических систем, как от постоянного тока, так и перегрузки. Многие начинающие, и не только, радиолюбители часто сталкиваются с этой проблемой, ведь акустика довольно дорого стоит, по сравнению с узлом защиты, а хорошая акустика так вообще может превышать стоимость всего усилителя, возможно даже в разы.

Несколько достаточно популярных схем и готовых устройств собранных по этим схемам, а так же печатные платы для самостоятельного изготовления. Всего 5 вариантов.

 

1 вариант, схема и фото, печатная плата в файле:

 

2 вариант, схема, фото и печатная плата в файле:

 

3 вариант, схема и печатная плата в файле:

 

4 вариант, фото и печатная плата в файле:

 

5 вариант, схема и печатная плата в файле:

 

Автор: dts ([email protected])

Плата защиты акустики

Добрый день, уважаемые читатели! Вас ждет обзор маленькой но полезной платы для DIY усилителей. Проверим ее работоспособность.


Покупал за свои, за рулетку и отзывы накопились поинты и сменял их на купон 5/10.

Доставка меньше месяца, безтрековая бандеролью.

Упаковка



Это кит для самостоятельной пайки.
Все элементы:

Параметры реле: по переменному току 12А 120 В, по постоянному 10А 28 В.

Плата:

Обозначение элементов:

Снизу


Инструкция на китайском

Характеристики:
Рабочее напряжение 12-16 В (нужно использовать независимый источник питания).
Задержка включения 3 — 5 секунд.
Защита от постоянного напряжения от 1,2 В.
Размеры: 65 x 40 x 25 мм
Спаянная плата:


Паять 20 минут, с перерывом на чай.

Для чего собственно нужна такая плата — для защиты акустики от постоянного напряжения на выходе усилителя (такое может быть при поломке усилителя), а так же для защиты от переходного процесса при включении и выключении усилителя, усилитель подключается к нагрузке через 3-5 сек через реле, а отключает ее мгновенно.

Проверка:
Постоянное напряжение будем брать с батарейки и зарядника 12В.
Трансформатора с вторичкой 12-16 В я не нашел, подал 12В постоянки для питания платы защиты сразу после 7812.

Пауза при подключение нагрузки у моего экземпляра 5 сек. При пропадании питания отключает нагрузку сразу. При этом красный диод горит несколько секунд.
При подачи постоянки (без разницы 1,5 или 12В), отключает нагрузку не мгновенно, а где то через секунду. Динамик успевает дернуться, это несколько настораживает.

Выход и + лучше подписать, под клеммниками не видно надписей

Если у Вас реально мощный усилитель — существуют подобные платы с более высокотоковыми реле.

В целом плата недорогая и практичная, в усилителе небольшой мощности лишней не будет.

Я планирую применить эту плату в небольшом мультимедийном центре, питаться она будет от блока питания 12В и работать в паре с усилителем и flac модулем.

Платы

Спасибо за внимание! Всем удачных конструкций! Задавайте вопросы в комментариях.

Быстродействие системы защиты акустических систем | РадиоГазета

Быстройдействие.

схема системы защиты акустических системМы уже выяснили в первой части, что система защиты акустических систем в современном усилителе мощности  быть должна и определились с требованиями, предъявляемыми к подобным системам.

Одно из основных требований — это быстродействие. При любом потенциально опасном для колонок воздействии они должны быть отключены от выхода усилителя мощности как можно быстрее.

Рассмотрим систему защиты последовательно: от входа до выхода (реле), и определим, как различные узлы системы влияют на её быстродействие.

На входе системы защиты акустических систем для выделения из звукового сигнала постоянной составляющей обычно устанавливается фильтр низкой частоты (ФНЧ).

Чтобы оптимизировать быстродействие системы защиты и в тоже время исключить ложные срабатывания необходимо определить верхнюю  граничную частоту ФНЧ. На практике для однополосных систем  предел в 20Гц вполне достаточен и обеспечивает минимальную задержку в 25 мс. Для реального звукового сигнала из-за несимметричности полуволн на более высоких частотах большей задержки не требуется. Кроме того, в широкополосных акустических системах средне- и высокочастотные динамики чаще всего подключаются через конденсаторы фильтров кроссовера, которые обеспечивают их дополнительную защиту  от постоянной составляющей.

Для систем bi-amping или tri-amping придётся использовать несколько систем защиты, пересчитав номиналы элементов ФНЧ для повышения быстродействия системы и надёжной защиты более чувствительных к постоянной составляющей СЧ- и ВЧ-динамиков.

В качестве ФНЧ обычно используется простой однозвенный фильтр с наклоном характеристики 6 дБ/октаву. Может показаться, что лучше более сложные фильтры: двух или трёхзвенные. Но, как показали эксперименты, с ними быстродействие системы защиты получается хуже, т.к. обеспечивая лучшую фильтрацию высоких частот, они хуже (с большей задержкой) выделяют постоянную составляющую сигнала.

ФНЧ устрройства защиты АС

В таблице приведены значения ёмкости конденсатора фильтра для использования системы защиты с различными системами усиления: широкополосными, bi-amping, tri-amping и с различными частотами разделения для многополосных систем:

 
 Частота (Гц)  Номинал С1, C2 (неполярный) 
 широкополосная 10 мкФ
100 1 мкФ
300 330 нФ
1000 100 нФ
3000 33 нФ

 

Резистор (R1 и R2) во всех случаях используется на 100 кОм.

Не следует использовать в качестве конденсатора С1 полярные электролитические конденсаторы, потому как даже небольшое напряжение обратной полярности часто приводит их к выходу из строя, что снижает надёжность системы. Если есть проблемы с неполярным электролитическим конденсатором, то его легко можно заменить двумя полярными, включив их по представленной схеме:

Электролитический конденсатор

Если с некоторыми типами музыки на большой громкости будут наблюдаться ложные срабатывания системы защиты, то ёмкость конденсатора фильтра придётся увеличить. Но максимум до 47мкФ иначе время задержки будет недопустимо велико.

Следующий элемент влияющий на быстродействие системы — детектор напряжения. Именно он определяет порог срабатывания системы. Разумеется, чем ниже порого срабатывания, тем мы имеем более быстродействующую систему.

Рассмотрим несколько типовых схем детекторов.

Довольно типичная схема даже для промышленных аппаратов:

защита динамиков

При тестировании схема показала надёжное срабатывание при положительном напряжении на входе порядка 0,8-1В и отрицательном напряжении свыше -4В. Если для положительного напряжения порог срабатывания хороший, то для отрицательного напряжение полученное значение оставляет желать лучшего.

Другая схема, довольно популярная на просторах Рунета показала примерно аналогичные результаты:

принципиальная схема защита АС

Не буду утомлять вас описанием всех исследованных схем. Приведу пример схемы, которая показала очень хорошие результаты — одинаковые значения напряжения срабатывания (порядка 0,7В) для положительного и отрицательного входных напряжений:

принципиальная схема защиты акустических систем

Увеличение по клику

Кроме того данная схема обеспечивает задержку подключения акустических систем после включения усилителя и  отключение акустических систем при пропадании любого из напряжений питания усилителя.

В качестве оптронов здесь отлично работают оптроны PC817 из компьютерных блоков питания. Такие же (или аналогичные) оптроны можно  найти в блоках питания мониторов, DVD-проигрывателях и даже зарядках для мобильных телефонов и смартфонов.

Следующий способ повышения быстродействия системы защиты довольно экзотический, так как в радиолюбительских конструкциях практически не встречается (из-за некоторого усложнения схемы). Способ состоит в снижении напряжения на катушке реле после её срабатывания. Дело в том, что указанное на реле напряжение — это напряжение срабатывания. Большинство современных реле позволяют после замыкания контактов снизить напряжение на катушке в 2-3 раза. При этом контакты останутся по-прежнему надёжно замкнуты, а время отпускания контактов (т.е. по сути время срабатывания защиты) сократится в несколько раз. Но, как уже было сказано, такой способ требует усложнения схемы.

Следующий способ повышения быстродействия системы защиты достаточно простой, дешёвый, но почему-то так же редко встречается в практических конструкциях.

Сначала немного теории. Как известно, обмотка реле по сути является катушкой индуктивности из-за чего при подключении или отключении напряжения на её контактах в катушке возникает противо-ЭДС. Чтобы вы имели представление о величине противо-ЭДС приведу результаты экспериментов.

Система защиты АС

Для реле с относительно небольшой катушкой на 24 В (сопротивление обмотки было 730 Ом) напряжение противо-ЭДС, которое наводилось на обмотке при отключении составило свыше 500В. Понятно, что без принятия соответствующих мер по снижению напряжения противо-ЭДС, надёжность такой системы будет весьма сомнительной. Существует риск выхода из строя и самого реле при частых срабатываниях, и силового транзистора, управляющего реле. Либо нам потребуется дорогой высоковольтный транзистор.

Избавится от противо-ЭДС можно простым народным методом — поставить диод в обратном включении параллельно обмотки реле:

схема защиты акустических систем

Однако, многие радиолюбители не знают, что эта мера приводит к существенному снижению быстродействия реле. Эксперименты проводились для реле типа OMRON G6B-2214P-US-DC12. Без применения защитного диода время размыкания контактов составило около 1,2 мсек. После установки защитного диода время размыкания контактов увеличилось до 8 мсек, т.е. в разы!

Существенно сократить время размыкания реле при наличии защитного диода поможет... стабилитрон:

принципиальная схема защиты колонок

Как показали эксперименты, для такого варианта время размыкания контактов составляет всего 2,5 мсек, т.е. всего в два раза выше, чем без защитных цепей.

Стабилитрон необходимо выбирать с напряжением стабилизации равному напряжению срабатывания реле.

Приведенные выше советы и схемы позволяют радиолюбителям довольно легко доработать уже имеющиеся системы защиты акустических систем как в самодельных, так и в промышленных аппаратах с целью повышения их быстродействия.

Как мы уже выяснили в первой части, для обеспечения надёжной защиты  акустических систем наша система защиты должна быть надёжной сама по себе. О том, что влияет на надёжность схемы и как её улучшить поговорим в следующий раз.

Продолжение следует.

Похожие статьи:


ДОМАШНИЙ УСИЛИТЕЛЬ - УНЧ И БЛОК ЗАЩИТЫ

   Мы наконец заставили достойно звучать наш усилитель домашней аудиосистемы, проверили его работоспособность, оценили качество звука основного канала. Самое время добавить в него модуль защиты от случайных замыканий, чтоб вся работа не пошла лесом, из-за неизбежных случайностей в процессе его эксплуатации. Также соберём остальные маломощные каналы УНЧ, для подключения тыловых колоночек.

ЗАЩИТА АС УМЗЧ

   Изначально задумал использовать схему защиты от БРИГ, но затем читая отзывы о симисторной защите захотел попробовать ее. Блоки защиты были сделаны в самом конце, тогда было туго с финансами, а симисторы и прочие компоненты схемы у нас оказались довольно дороги, поэтому вернулся к релейной защите. Напоминаю, что все схемы находятся в первой части обзора.

ЗАЩИТА АС УМЗЧ - плата

ЗАЩИТА АС УМЗЧ - плата и дорожки

   В итоге были собраны три блока защиты, один из них для сабвуферного усилителя, а два остальных для каналов ОМ. 

ЗАЩИТА АС УМЗЧ - РЕЛЕ

   В сети можно найти большое количество схем блоков защиты, но эта схема перепробована мной неоднократно. При наличии постоянного напряжения на выходе (выше допустимого) защита мгновенно срабатывает спасая динамическую головку. После подачи питания реле замыкается, а при срабатывания схемы оно должно размыкаться. Защита включает головку с небольшой задержкой - это тоже в свою очередь, является дополнительной страховкой и щелчок после включения, почти не слышен. 

ЗАЩИТА АС УМЗЧ 2 канала

ЗАЩИТА АС УМЗЧ стерео

   Компоненты блока защиты могут отклоняться от указанного, Основной транзистор можно заменить на наш КТ815Г, использовал высоковольтные транзисторы MJE13003 - их у меня навалом, кроме того, они довольно мощные и не перегреваются в ходе работы, поэтому в теплоотводе не нуждаются. Маломощные транзисторы можно заменить на S9014, 9018, 9012, даже на КТ315, оптимальный вариант - 2N5551.

три блока защиты для усилителя

   Реле на 7-10 Ампер, подобрать можно любое реле на 12 или 24 Вольта, в моем случае на 12 Вольт. 

Блоки защиты для каналов ОМ

   Блоки защиты для каналов ОМ установлены возле трансформатора второго инвертора, работает все это дело довольно четко, при максимальной громкости защита может сработать (ложно) крайне редко.

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ - плата печатная

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ - монтаж деталей

   Долго решал какой усилитель использовать для маломощных акустических систем. Как дешевый вариант вначале решил использовать микросхемы TDA2030, потом подумал, что 18-ти ватт на канал маловато и перешел к TDA2050 - умощненный аналог на 32 ватта. Затем сравнив звучание основных вариантов выбор впал на любимую микросхему - LM1875, 24 ватта и качество звучания на 2-3 порядка лучше, чем у первых двух микросхем.

LM1875 - усилители и питание

   Долго копался в сети, но печатную плату под свои нужды так и не нашел. Сидя за компом несколько часов была создана своя версия для пятиканальноо усилителя на микросхемах LM1875, плата получилась довольно компактной, на плате также предусмотрен блок выпрямителей и фильтров. Этот блок был полностью собран за 2 часа - все компоненты к тому времени имелись в наличии.

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ аудиокомплекса

ВИДЕО УСИЛИТЕЛЯ

   Качество звучания этих микросхем на очень высоком уровне, в конце концов разряд Hi-Fi, отдаваемая мощность приличная - 24 ватта синуса, но в моем случае мощность повышена путем повышения питающего напряжения до 24-х вольт, в таком случае можно получить порядка 30 ватт выходной мощности. На основной плате усилителя у меня было предусмотрено место для 4-х канального усилителя на TDA2030, но чем-то оно мне не понравилось...

фото 4-х канального усилителя на TDA2030

   Плата для LM крепится на основную плату УНЧ через стойки в виде трубок и болтов. Питание для этого блока берется со второго инвертора, предусмотрена отдельная обмотка.  Выпрямитель и фильтрующие конденсаторы расположены непосредственно на плате усилителя. В качестве выпрямительных диодов уже традиционные КД213А.

   Дросселей для сглаживания ВЧ помех не использовал, да и нет нужды их применять, поскольку даже в довольно брендовых автомобильных усилителях их часто не ставят. В качестве теплоотвода использовал набор дюралюминиевых болванок 200х40х10 мм. 

набор дюралюминиевых болванок 200х40х10 мм

набор дюралюминиевых болванок

   На плату также укреплен кулер, который одновременно отводит теплый воздух с этого блока и отдувает теплоотводы инверторов. С электроникой аудиокомплекса полностью разобрались - переходим к механике и слесарным работам... С уважением - АКА КАСЬЯН.

   Форум по созданию универсального домашнего аудиокомплекса

   Обсудить статью ДОМАШНИЙ УСИЛИТЕЛЬ - УНЧ И БЛОК ЗАЩИТЫ


Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *