Samochodowy subwoofer aktywny(1), schematy ELEKTRONIKA
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Samochodowy subwoofer aktywny
P R O J E K T Y
Samochodowy subwoofer
aktywny
kit AVT−493
Najwaøniejszym
i†najtrudniejszym problemem
z†dziedziny elektroakustyki
w†samochodzie jest
odtwarzanie sygna³Ûw
akustycznych o niskich
czÍstotliwoúciach - basÛw. Ich
brak jest zazwyczaj
nieod³¹czn¹ cech¹
akustycznego sprzÍtu
samochodowego.
Typowy, stosowany obecnie
powszechnie, samochodowy sprzÍt
elektroakustyczny jest zbudowany
w†oparciu o†stereofoniczny radio-
odtwarzacz ze wzmacniaczem
o†mocy sinusoidalnej rzÍdu kilku
watÛw dla kaødego kana³u stereo.
Pracuje on zazwyczaj w†zakresie
ca³ego pasma elektroakustycznego
i†ma dwa (po jednym dla kaødego
kana³u stereo) g³oúniki szeroko-
pasmowe. W†systemie tym czasa-
mi stosuje siÍ cztery g³oúniki - po
dwa dla kaødego kana³u stereo.
Czasami takøe w†miejsce g³oúni-
kÛw szerokopasmowych stosuje
siÍ zestawy g³oúnikowe, ktÛrych
gabaryty z†racji braku miejsca
w†samochodzie s¹ jednak niewiel-
kie. System taki nie jest efektywny
w†zakresie niskich czÍstotliwoúci.
Odtwarzanie tych düwiÍkÛw wy-
maga bowiem zastosowania g³oú-
nikÛw duøych, o†duøej i†ciÍøkiej
membranie, a†w†konsekwencji za-
stosowania wzmacniaczy duøej
mocy zdolnych do pe³nego ich
wysterowania. Takøe obudowa
g³oúnika odtwarzaj¹cego sygna³y
o†niskich czÍstotliwoúciach musi
byÊ duøa. Natomiast wymagania
przy odtwarzaniu düwiÍkÛw
o†úrednich i†wysokich czÍstotli-
woúciach s¹ ³agodniejsze, zarÛ-
wno pod wzglÍdem mocy - wy-
starczy kilka watÛw mocy jak
i†gabarytÛw obudowy g³oúnika od-
twarzaj¹cego - wystarczy ma³y
zestaw g³oúnikÛw lub g³oúnik sze-
rokopasmowy.
Poszukiwania sposobÛw dobre-
go odtwarzania niskich düwiÍkÛw
(basÛw) w†samochodzie trwaj¹ od
wielu lat. W†ostatnim okresie
szczegÛlnie siÍ nasili³y w†zwi¹zku
ze wzrostem popularnoúci samo-
chodowych odtwarzaczy p³yt kom-
paktowych. Instalowanie w†samo-
chodzie odtwarzaczy CD przyczy-
ni³o siÍ do wyraünego skoku ja-
koúciowego, zarÛwno jeúli chodzi
o†sposÛb obs³ugi urz¹dzenia jak
i†poziom odtwarzanego düwiÍku.
Aby zapewniÊ dobre odtwarza-
nie basÛw, producenci sprzÍtu
audio proponuj¹ rÛøne rozwi¹za-
nia, ktÛre s¹ zazwyczaj drogie,
skomplikowane i†k³opotliwe w†in-
stalacji. Tworzone s¹ systemy za-
wieraj¹ce oddzielne urz¹dzenia:
optymalizatory, korektory, wzmac-
niacze, g³oúniki, adaptery, zwrot-
nice i†obudowy g³oúnikowe.
Liczba po³¹czeÒ i†wymaganych do
tego z³¹cz rÛønego typu jest w†ta-
kiej sytuacji bardzo duøa. Po³¹cze-
nie, dopasowanie i†doprowadze-
nie zasilania do tych urz¹dzeÒ, to
czÍsto nie lada sztuka. Jedn¹
z†najlepszych metod jest zastoso-
Rys. 1. Schemat blokowy urządzenia.
Elektronika Praktyczna 2/99
61
Samochodowy subwoofer aktywny
Rys. 2. Schemat elektryczny układu.
wanie tuby akustycznej, ale jest
to takøe metoda bardzo k³opotliwa
i†droga, gdyø wymaga zastosowa-
nia dodatkowego wzmacniacza,
zwrotnic g³oúnikowych i†tuby
z†dwoma g³oúnikami.
OcenÍ takich systemÛw dodat-
kowo komplikuje wprowadzenie
rÛønych nowych definicji mocy
dla wzmacniaczy jak i†g³oúnikÛw
samochodowych (moc muzyczna,
szczytowa, moc PMPO, itp.).
Definicje te czÍsto nie s¹ pre-
cyzyjne. W†takiej sytuacji produ-
cenci przeúcigaj¹ siÍ w†podawa-
niu coraz to wiÍkszych liczb
okreúlaj¹cych moce ich produk-
tÛw. Jednoczeúnie rezygnuj¹ z†tra-
dycyjnej definicji, jak¹ jest moc
znamionowa sinusoidalna, ktÛra
by³a podstawowym parametrem
powszechnie stosowanym w†daw-
nych pionierskich czasach.
wzmacniacza basÛw i†g³oú-
nika niskotonowego. Przy
czym, tak jak w†przypadku
klasycznego subwoofera,
wystarcza zastosowanie
jednego wzmacniacza i†jed-
nego g³oúnika, gdyø niskie
düwiÍki rozchodz¹ siÍ nie-
kierunkowo i†nie jest moø-
liwa ich lokalizacja w†efek-
cie stereofonicznym. Zale-
cane miejsce zamontowa-
nia g³oúnika to tylna pÛ³ka,
ktÛra stanowi niezbÍdn¹
dla dobrego odtwarzania
basÛw przegrodÍ akustycz-
n¹.
Dzia³anie prezentowane-
go w†artykule subwoofera
aktywnego polega na tym,
øe pobiera on sygna³y
z†wyjúÊ (typowe stereofo-
niczne wyjúcia g³oúnikowe)
radioodtwarzacza samocho-
dowego, a nastÍpnie roz-
dziela je (wewnÍtrzna
zwrotnica elektryczna) na
trzy pasma elektroakustycz-
ne:
- düwiÍkÛw o†niskich czÍs-
totliwoúciach (20-250Hz)
z†obu kana³Ûw stereofo-
nicznych;
- düwiÍkÛw o†úrednich
i†wysokich czÍstotliwoú-
ciach (250Hz-20kHz) z†le-
wego kana³u stereofonicz-
nego;
- düwiÍkÛw o†úrednich
i†wysokich (250Hz-
20kHz) z†prawego kana³u
stereofonicznego.
Opis uk³adu
W proponowanym rozwi¹zaniu
zastosowano aktywny subwoofer,
sk³adaj¹cy siÍ z†dwÛch czÍúci:
Zasadnicze zalety urządzenia:
uniwersalność
− możliwość dopasowania do
dowolnego radioodtwarzacza i głośników;
prostota instalacji
− łatwy sposób
podłączenia do istniejących w samochodzie
urządzeń elektroakustycznych;
bezobsługowość
− nie ma potrzeby bieżącej
obsługi w czasie pracy;
Podstawowe parametry wzmacniacza
basów:
moc znamionowa:
20W sinus/4
Ω
pasmo przenoszenia:
20..250Hz
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce
drukowanej.
napięcie zasilania:
+12V (10V−15V)
62
Elektronika Praktyczna 2/99
Samochodowy subwoofer aktywny
/B
R1, R2, R8, R22, R27, R26, R29,
R30: 10k
Ω
R3, R4: 470k
Ω
R5, R13, R23: 2k
Ω
R9, R10, R18, R25: 4,7k
Ω
R11, R19, R24, Rspód: 120k
R12, R28: 1k
R14, R15: 18
R16, R17: 1
R20: 1,8M
Ω
Półprzewodniki
D1: 1N5401
D2: czerwona dioda LED
5
D3: 1N4148
D4: 1N4001
T1, T2, T4: BC547C
T3: BC557B
T5: BC337−40
US1: NE4558
US2: TDA2005
Kondensatory
C1, C13: 220pF
C2: 68nF/100V
C3, C7, C8, C9, C10, C11: 10nF/
250V
C4, C5, C12, C14: 100nF/100V
C6: 470nF/63V
E1, C2, C3, C5, C6: 4,7
F/16V
E4, E8, E9, E14: 100
F/16V
F/16V
E10, E11, E15, E16, E17, E18:
220
F/16V
E12: 2200
F/16V
Rys. 4. Sposób dołączenia subwoofera.
Różne
F1: wkładka bezpiecznikowa
z zaciskiem typ T4/250
G1, G2, G3, G4, G5, G6:
ARK500/2
REL1: JQC3FC−12V/3A
TR1, TR2: TM1−002
Schemat blokowy urz¹dzenia
przedstawiono na
rys. 1
. DüwiÍki
o†niskich czÍstotliwoúciach akus-
tycznych s¹ wzmacniane we
wzmacniaczu mocy i†podawane
na zewnÍtrzny g³oúnik niskotono-
wy. Natomiast düwiÍki o†úrednich
i†wysokich czÍstotliwoúciach akus-
tycznych s¹ podawane na oba
konwencjonalne g³oúniki szeroko-
pasmowe, ktÛre w†takiej sytuacji
spe³niaj¹ rolÍ g³oúnikÛw satelitar-
nych subwoofera. Do sterowania
tych g³oúnikÛw jest wykorzysty-
wany stereofoniczny wzmacniacz
mocy radioodtwarzacza. Rozwi¹-
zanie to umoøliwia odtwarzanie
basÛw i†odci¹øa wzmacniacz ra-
dioodtwarzacza od wzmacniania
sygna³Ûw o†niskich czÍstotliwoú-
ciach, daj¹c zwiÍkszenie poziomu
düwiÍkÛw o†úrednich i†wysokich
czÍstotliwoúciach akustycznych
odtwarzanych w†konwencjonal-
nych g³oúnikach szerokopasmo-
wych. W†tym systemie wymagania
jakoúciowe dotycz¹ce konwencjo-
nalnych g³oúnikÛw szerokopasmo-
wych nie s¹ duøe, gdyø dotycz¹
tylko úrednich i†wysokich czÍstot-
liwoúci akustycznych. Nie ma
wiÍc koniecznoúci stosowania no-
wych, duøych i†drogich g³oúni-
kÛw. Wystarczy ma³y zestaw g³oú-
nikowy.
Symbole na rys. 1†oznaczaj¹:
WEL, WEP
- wejúcie odpowiednio
lewego i prawego kana³u stereo-
fonicznego (przeznaczone do
pod³¹czenia do wyjúcia g³oúni-
kowego typowego radioodtwa-
rzacza);
WYL, WYP
- wyjúcie lewego
i†prawego kana³u stereofonicz-
nego (przeznaczone do pod³¹-
czenia konwencjonalnego zesta-
wu g³oúnikowego);
WYGN
- wyjúcie przeznaczone do
pod³¹czenia g³oúnika niskotono-
wego;
FGL
- filtr gÛrnoprzepustowy ka-
na³u lewego;
FGR
- filtr gÛrnoprzepustowy ka-
na³u prawego;
SEP
- transformatory separuj¹ce;
Elektronika Praktyczna 2/99
63
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
P1: 2x10k
R6, R7: 33k
R21: 1M
E7, E13: 10
Samochodowy subwoofer aktywny
FD
- filtr dolnoprzepustowy;
WM
- wzmacniacz mocy;
SENSOR
- czujnik sygna³u na
wejúciu;
SK
- sumator kana³Ûw;
RP
- regulator poziomu sygna³u;
RELAY
- przekaünik w³¹czaj¹cy
zasilanie.
Zastosowanie separatorÛw
SEP
(transformatory oddzielaj¹ce), od-
dzielaj¹cych galwanicznie wyjúcia
g³oúnikowe radioodtwarzacza od
wejúÊ subwoofera eliminuje prob-
lemy zwi¹zane z†doprowadzeniem
zasilania do obu urz¹dzeÒ,
w†przypadku stosowania w†radio-
odtwarzaczu wzmacniaczy most-
kowych. Natomiast zastosowanie
czujnika sygna³u
SENSOR
na wej-
úciu subwoofera i†przekaünika
RE-
LAY
w†obwodzie zasilania elimi-
nuje problemy zwi¹zane z†w³¹cze-
niem zasilania subwoofera. W³¹-
czane jest ono automatycznie
w†przypadku pojawienia siÍ syg-
na³u na wyjúciu g³oúnikowym ra-
dioodtwarzacza i†wy³¹czane auto-
matycznie w†przypadku braku te-
go sygna³u przez d³uøszy czas.
Konstrukcja wzmacniacza jest
bardzo prosta. Montowany jest na
jednej p³ytce drukowanej z do³¹-
czanym zespo³em gniazd wejúcio-
wo-wyjúciowych umieszczonych
w†obudowie z†kszta³townika alu-
miniowego, spe³niaj¹cego jedno-
czeúnie rolÍ radiatora. Sumator
kana³Ûw i†filtr dolnoprzepustowy
s¹ zbudowane w†oparciu o†wzmac-
niacze operacyjne uk³adu scalone-
go NE4558. Wzmacniacz mocy
zbudowany jest w†oparciu o†uk³ad
scalony TDA2005. Natomiast czuj-
nik sygna³u na wejúciu jest uk³a-
dem tranzystorowym, ktÛry reagu-
j¹c na sygna³ wejúciowy powoduje
w³¹czenie przekaünika podaj¹cego
zasilanie na uk³ad wzmacniacza.
Filtry gÛrnoprzepustowe s¹ zbu-
dowane podobnie jak typowe
uk³ady zwrotnic w†zestawach g³oú-
nikowych, w†oparciu o†sprzÍgaj¹-
ce kondensatory elektrolityczne.
Schemat urz¹dzenia przedstawio-
no na
rys. 2
.
Na
rys. 3
znajduje siÍ widok
rozmieszczenia elementÛw na
p³ytce drukowanej, ktÛrej mozaikÍ
úcieøek znajdziecie na wk³adce.
SposÛb pod³¹czenia
urz¹dzenia
Opisany subwoofer moøna wy-
korzystaÊ rÛwnieø jako dodatkowe
urz¹dzenie do wzmacniania ba-
sÛw pod³¹czaj¹c jego wejúcie rÛw-
nolegle do istniej¹cego systemu
g³oúnikÛw. WÛwczas uzyskuje siÍ
tylko dodatkowe wzmocnienie
düwiÍkÛw o†czÍstotliwoúci poni-
øej 250Hz.
Opisany wzmacniacz basÛw
moøna wykorzystaÊ takøe do bu-
dowy w³asnego, kompletnego sub-
woofera aktywnego, montuj¹c go
wewn¹trz typowej, dostÍpnej na
rynku tuby akustycznej.
SposÛb pod³¹czenia urz¹dzenia
do instalacji samochodowej przed-
stawiono na
rys. 4
.
Aleksander Kazimierski
, moc znamionowa
co najmniej 35W (sinus), duża średnica
membrany (co najmniej 160mm) i duża
średnica rdzenia magnetycznego (co naj−
mniej 70mm). Zamiast głośnika można za−
stosować także tubę akustyczną.
lub 4
64
Elektronika Praktyczna 2/99
Wymagania dotyczące głośnika
niskotonowego:
Impedancja 2
[ Pobierz całość w formacie PDF ]