Портал для радиолюбителей, меломанов, аудиофилов и сочувствующих последним.

Схемы усилителей, регуляторов громкости и тембра, DAC, блоков питания и стабилизаторов и т.п.

Всё, что вы хотели знать о защите акустических систем, но боялись спросить (часть вторая)

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.

Понравилась статья? Расскажи друзьям:

0

Похожие статьи:


Следите за новостями портала:


Новое в "РадиоГазете"

5 комментариев к “Всё, что вы хотели знать о защите акустических систем, но боялись спросить (часть вторая)”

  1. 1
    Сергей:

    Данный пример защиты идет на два канала, есть ли смысл делать две защиты отдельно для каждого канала?

  2. 2
    Mars_Atlant:

    Добрый вечер.

    Есть смысл если один канал «вылетит» то второй продолжит работать и сразу будет видно в каком канале Ошибка. Так-же если плата защиты буду напаяны непосредственно на разъемы подключения акустики и эти разъемы буду расположены относительно друг к друга на большом расстоянии.

    А так разницы никакой. Одна плата на два канала дешевле и компактнее, две платы дороже, но и надежность в два раза.

    Вот такой нелегкий выбор за Вами.

    Удачи.

  3. 3
    Главный редактор:

    Полностью согласен, марсиане плохого не посоветуют. Разве что про в два раза большую надёжность спорный момент.

  4. 4
    Дмитрий:

    Всё хорошо- убился, нигде не могу найти , как защитить контакты реле от дуги ВС, при размыкании.

  5. 5
    Главный редактор:

    Зачем же убиваться? Есть стандартная искрогасящая цепь: последовательное соединение конденсатора и резистора, которое вешается параллельно контактам реле.

    Номиналы зависят от рабочих напряжений и тока нагрузки, так что, увы, универсальных рекомендаций нет.

Добавить комментарий

Спамеры, не тратьте своё время - все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Поиск по сайту:

Рубрики:

Самое читаемое:

Последние комментарии:

Главный редактор
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"А в справочник заглянуть религия не позв.."

kagantsov
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"Добрый день. У меня как раз лежит 2 ламп.."

Главный редактор
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"PCL86 очень похожа на нашу 6Ф3П (а этого.."

kemper
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"я использовал лампы 6н2 и 6п43 звук пора.."

Mars_Atlant
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"Доброе утро. Отчасти Вы все правы по дио.."

kagantsov
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"ОК. Но будет не скоро. Времени мало и пр.."

Главный редактор
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"Упёртость приветствуется! Мы двумя рукам.."

Вход:

Подписаться на новые выпуски РадиоГазеты:


Новое в "РадиоГазете"
Подписаться письмом


Контакты:

Если Вы хотите:
  1. Предложить свои материалы для публикации,
  2. Сообщить о неработающей ссылке,
  3. Поделиться своими впечатлениями или замечаниями по сайту,
пожалуйста, воспользуйтесь для этого
формой для контактов
.

Тираж: