Subo papiktinimas 2014.01.13 at 16:43

Mano naujametinis žemų dažnių kolonėlės perdarymo projektėlis pagaliau finišavo. Finišas nesudėtingas – paklausymas ir įvertinimas. Nu tai nuo pradžių. Vienžo, nusičiupom sub’ą, pagal dokumentus – Automobilinė aktyvinė kolonėlė Ø300mm 160W 4om, 91dB; 30-2500Hz; maitinimas 12VDC; pajungimas 2xRCA; 45x30x34cm. Palyginus su grandais žinoma nieko ypatingo, bet baziniai principai yra, juos tereikia papiktinti :). Štai tas žvėriukas užvadintas Dibeisi P1207A:

IMAG0840O čia jo stiprintuvo radiatoriukas ir pajungimai:

IMAG0841Dizainas paprastas, „aprengtas” kilime danga – žodžiu standartinis sub’as be „vikrentasų”. Lupam lauk stiprintuvą ir žiūrim ką turim:

IMAG0843

Radiatoriaus vidinėje pusėje dvi plokštės – žalia su įėjimais, reguliatoriais ir saugiklių, bei gelsva (?) su maitinimu ir stiprintuvu. Išardžius vaizdas nelabai įdomus, bet vistiek įdedu 🙂

IMAG0845 IMAG0846

Takeliai, litavimas visai neblogi, „didžiasroviai” takeliai netgi pariebinti lydmetaliu. Tik va termopastos tai kažkaip skystokai… Toliau lupam kolonėlę ir žiūrim kas inkiliuke gyvena 🙂

IMAG0847 IMAG0848 Nu jo, matosi, kad kitaicai paskūpino silikonu patept sudūrimus…
IMAG0849 Fazoinverteris „meniškai” 😀 IMAG0850

Stiprintuvo dėžutė iš vidaus. Nu, kad jau turiu viską išvandalintą reiktų ir surinkti, bet nepamiršti šį bei tą pataisyti. Pirmiausia visi prieinami ir nelabai sudūrimai užpilami geru silikonu (Wurth 0893 225 105-C/SF). Riebiai pertepus visas siūles silikonu galima jį palikti džiūti ir, tuo tarpu, užsiimti kitais dalykais. Oooo, mano draugas stiprintuuuvas 😀 Nu, žiūrim ką turim, o turim nelabai ką. Iš karto matosi ploni ekonominiai laidukai maitinimui ir į kolonėlę, silpni bootstrapiniai kondensatoriai… Reiks pakeist. O tuo pačiu galima pasinagrinėti ir šitą stiprintuvėlį. Su automobiline audio technika yra blogai, ir viskas dėl elementarios fizikos. Ir kad viską suprasti, reikia žinoti bent pagrindines automobilinės audio technikos projektavimo subtilybes. Bandysiu parašyti tokią mini instrukciją. Pirmas dalykas – kokią kolonėlę turės tampyti stiprintuvas. Tiksliau kokios galios. Tuomet bandome pasiskaičiuoti maksimalia stiprintuvo išėjimo galią pagal formulę :

formulečia: P – maksimali galia išėjime, U – įtampa (lengvom 12-14,4VDC, sunkvežimiams 23-24VDC), R – kolonėlės varža nuolatinei srovei. Taigi,

form_sk

maksimali galia kurią galima „padaryti” su 14,4V – tik 25,92 W. Mažokai sub’ui. Mastom logiškai – formulėje dalyvauja tik du parametrai – įtampa ir kolonėlės varža. Kolonėlės varžos pakeisti neišeis, tai kodėl gi nepakeitus įtampos ? O ką jei tarkim įtampa būtų ne 14,4V, o 50V ? Tuomet galia išėjime galėtų būti 312,5W. Jau net per daug :D. Taigi, projektuojant stiprintuvą automobiliui pradėti reiktų nuo maitinimo šaltinio (beje, kas tingi – reiks pasidomėti G ar H klasės stiprintuvų schemomis). Reiškia taip, mano atveju kolonėlės maksimali galia 160W, taigi stiprintuvas turės būti maitinamas 35,77V:

voltage

Štai vat jums ir prašom – stiprintuvo maitinimas turi būti ne mažiau 35V. O kur tokį gauti automobilyje ? Nėra… Tam ir reikalingas papildomas maitinimo šaltinis. O kad nereiktų mašinoje vežiotis dar ir papildomo generatoriaus su „nenormalia” įtampa – paprasčiausia bus pasidaryti iš 12V tiek kiek reikia stiprintuvui. Paprasčiausias ir patikimiausias būdas – SMPS, kas reikštų Switched-mode power supply, o jei ne paukščių kalba – impulsinis maitinimo šaltinis. Būtų beveik analogiškas šitam, tik dirbtų atvirkščiai, ne iš 24VDC daro 12VDC, o iš 12VDC darytų 35VDC. Ten kur yra impulsiniai maitinimo blokai – nepamainomas darbinis aklys TL494 čipas. Toks pats (ar jo analogai) naudojami visuose kompiuteriniuose ATX maitinimo blokuose. Mikroschemos maitinimas – nuo 7VDC iki 40VDC paduodamas į 12 (+) ir 7 (-) išvadus, generatoriaus dažnis nuo 1kHz iki 300 kHz, tereikia pajungti tinkamus C ir R prie 5 ir 6 kojų. Po to pjūklo formos signalas paduodamas į vidinį komparatorių ir palyginamas su dviejų stiprintuvų išėjimo įtampomis. Vadinamųjų klaidos stiprintuvų (error amplifer) įėjimai – 1, 2 ir 15, 16 išvadai. Tokie stiprintuvai naudojami vienos krypties grįžtamojo ryšio grandinėse įtampos valdymui, kai paimama išėjimo įtampa ir palyginama su stabilia atramine įtampa. Bet koks skirtumas tarp jų generuoja kompensuojamąjį klaidos signalą kuriuo pakoreguojama išėjimo įtampa iki reikiamo lygio.

blok

Toliau iš komparatoriaus signalas patenka į vidinį valdiklį (ta Pulse Steering Flip Flop – impulsu valdoma dviejų stabilių padėčių valdiklį) kuris pagal ateinantį signalą jungia loginį 1 tai į vieną tai į kitą išėjimą ir su keletu loginių elementų (skirtų valdyti išėjimą iš išorės per 13 išvadą) pagalba valdo tranzistoriukus, kurių kolektoriai ir emiteriai pajungti į 9, 9 ir 11, 10 išvadus. Tranzistoriai dirba su įtampom iki 41 VDC ir srovės iki 250 mA. Tokia srovė yra mažoka, taigi, jie dažniausiai valdo didelius ir storus tranzistorius, kurie jau sugeba praleisti žymiai didesnę srovę. Dar truputį apie tą nelaimingą 13 išvadą, nes jo panaudojimas gali irgi būti aktualus. Kai į išvadą paduotas aukštas lygis (5VDC) – išėjimo grandinės loginiai elementai dirba pagal valdiklio komandas, nes loginiai IR gauna loginius vienetus į vieną iš kontaktų. IR teisingumo lentelė (ėėėch, dėstytojas Kirvaitis…):

    A                        B                     A IR B

0                          0                          0

0                          1                          0

1                          0                          0

1                          1                          1

O jei suprantama kalba tai – kol viename įėjime bus 1 (tie patys 5V), tol išėjimas atkartos antro įėjimo 1 ir 0. Taigi, atjungus 5V – nesvarbu kaip dirbtų valdiklis – išėjimas bus 0. Antrasis loginių elementų lygmuo skirtas automatiniam valdymui. Žiūrim kairiau nuo FlipžFlop valdiklio – ten yra toks nei trikampis nei apskritimas – loginis elementas ARBA. Jo teisingumo lentelė:

      A                          B                      A OR B

0                          0                          0

0                          1                          1

1                          0                          1

1                          1                          1

Iš lentelės matome, kad jei bent vienas įėjimas yra 1 – išėjime visada bus 1. Kad būtų lengviau įsivaizduoti, galvokime, kad kai bent viename įėjime yra 5V tai ir išėjime bus 5V. Normaliu darbo režimu į kairįjį ARBA elementą ateina bent vienas 1, taigi ir išeina loginis 1, tuo užkurdamas Flip-Flop valdiklį, kuris junginėja tai vieną tai kitą savo išėjimą, kurie praeina IR elementus (jeigu paduoti 5V į 13 išvadą, taip sakant paduotas loginis 1), praėjęs signalas vėl patenka į du NE-ARBA elementus, kuriuos pati mikroschema panaudoja išėjimo valdymui. Įdedu trumpą vizualizaciją:

Pradžioje yra normali „darbine” būklė – viršutinis mygtukas įjungtas (čia 13 išvadas, tipo pašertas 5V), centre valdiklis mėtantis vienetukus tai vienam tai kitam elementui, apačioje vidinis „mygtukas” iš PWM komparatoriaus ir Deat time valdiklio. Ties 6 sekunde išorinio valdymo mygtukas išjungiamas, valdiklis vis dar mėto vienetukus, bet išėjime turim abu aukštus lygius, taigi abu tranzistoriai atidaryti. Ties 9 sekunde įjungiamas vidinio valdymo mygtukas ir pasikeičia tik tai, kad dabar išėjimo lygiai yra abu žemi, t.y. tranzistoriai abu uždaryti. Ties 12 sekunde įjungiamas ir išorinis valdymas, bet tai nieko nepakeičia. Ir gale išjungiamas vidinis valdymo mygtukas – vėl viskas veikia. Šitie du dalykai paprastai naudojami dviem atvejais – kai galiniai tranzistoriai dirba pakaitom (push-pull) arba kartu (nuosekliai/lygiaigrečiai sujungti), keičiasi tik komutavimas. Kadangi vien apie šitą mikroschemą būtų galima rašyti jei ne baigiamąjį tai bent jau kursinį darbą, gal ties tuo ir apsistokime – turime tai ko reikia – kintamą įtampą iš nuolatinės. Nu ir kas, kad ta įtampa ne graži sinusoidė o paprastas stačiakampis impulsas (ir dar dvigubas). Aukštinančiam transformatoriui to gana, reiškia gana ir mums :). Jeigu reikia smulkiau – prašom spausti čia. Iš tikrųjų labai geras aprašymas ir visiems, kam įdomūs impulsinių maitinimo šaltinių darbo principas/projektavimas. Tai va, turim kintamą įtampą. Stiprintuvuose (o ir maitblokiuose) dažniausiai naudojamas push-pull arba half bridge topologija. Ta „kintama” įtampa šeriama aukštinančiam transformatoriui (galima darytis, galima panaudoti transformatorių iš ATX maitinimo bloko). Padavus 14V į 5V apviją išėjime bus apie 34VAC :), tik labai atidžiai tikrinti ar transformatoriaus išvadai negaus ar neperduos kokio papildomo maitinimo (nes ten bendras GND apvijoms). ATX transformatoriai geriausiai dirba prie 50 kHz, tai tokį dažnį ir reiktų šerti iš TL494 (vidinis generatorius turėtų dirbti 2·50 kHz = 100 kHz dažniu). Po jėgos tranzų (pvz, IRFZxx) dedam tiltelį, keletą kondensatorių ir psio, maitekas yra. Aš netgi daugiau pasakysiu – yra dvipolis – teigiamo ir neigiamo poliarumo maitinimo šaltinis, kas labai gerai :). SMPS maitinimo bloko pagrindinė detalė – TL494 mikroschema trumpai aptarta, toliau projektuojant tik parenkami kondensatoriai, droseliai, tranzistoriai… Ir rekomenduoju įdėti šiokią tokią apsaugą – laužtuvą.

Toliau – pats stiprintuvas. Kas pastebima iš pirmo žvilgsnio ? Ogi:

IMAG0851Nu o kas gi čia blogai ? Tas, kad aukščiau aptartas maitinimo šaltinis šeria šituos kondensatorius 36V įtampa. Nežinau, kas per gamintojas „Sancon”, bet įtariu net ir jo kondensatoriams nepatinka didesnė nei nominalas įtampa. Kažkiek, žinoma, veiks, bet… (kai geras sakinys gavosi – vieni kableliai 😀 ). Taigi, kondensatorius rekomenduoju keisti. O kad jau keičiam tai dėsim ir talpesnius – Jamicon’o 4700 μF x 50 V žvėriukus. Pagelbės žemuose dažniuose. PCB prisukta, atsukus vaizdas toks:

IMAG0853

Matom blogį – guminiai izoliatoriai nesutepti termopasta, o mes juk žinom, kad jie ir taip yar labai blogi šilumos laidininkai (termopastos tik vos matomas pėdsakas)… Kažkokie keisti korozijos pėdsakai, o naujas daiktas… Negražu. Jamam ir su gera chemija nuvalom (Wurth 0893 60-H/LT ir po to 0893 65). Gražiam finišui dar ir užpurškiam lako Wurth 0893 70. Ir vaizdas po to:

IMAG0854 IMAG0855Iš šitos pusės nelabai kas matosi, tranzistoriai… Didieji galinukai 2SC4468E ir 2SC6011A (jei didinti galią galima keisti į 2SA2151A ir 2SC6011A, komplementarinė pora, 30 % galingesni), tarp ju mažiukas NPN’iukas 2SC1815 ir kitoj pusėj pora tranziukų iš maitinimo bloko. Viską sutvarkom, pertepam termopasta, suveržiam varžtais ir štai kaip atrodo surinktas stiprintuvo blokas:

IMAG0856Laidai tarp žalios ir šviesios PCB jai pakeisti į storesnius, buvo tokie, nu kitajski – kai laidas storas, bet didžioji skerspjūvio dalis vien izoliacija ir keletas vario gyslelių vidury… Lygiai tas pats ir su laidu nuo stiprintuvo į kolonėles – įlituotas gražus, varinis, 2,5 mm² laidukas…

IMAG0861… ir visos sunkios ir galinčios vibruoti dalys priklijuotos juodu silikonu (Wurth 0893 235 3). Tesiam surinkimą – laidas prilituotas prie kolonėlės, kolonėlės kraštas perteptas tuo pačiu geruoju silikonu:

IMAG0862 IMAG0863

Beliko prispaudus kolonėlę, kad priliptų, prisukti tvirtinimus, uždėti „grotas”. Štai ir viskas. Mūsų nuomone garsas stipriai pagerėjo, „o-bet-tačiau” neturime įrangos pamatuoti pagerėjimo kokybę, taigi tenka kliautis tik savo ausimis. Dingo buvęs ūžesys (gal SMPS dažnio kažkokia harmonika praslysdavo), bumsėjimas tapo skaidresnis, aiškesnis ir gilesnis – vienu žodžiu tikslesnis, naujų kondensatorių įtaka. Chm… Reikia gamintis kokį stiprintuvėlį, taigi, jau žinau koks bus sekantis didelis projektas 🙂 Jei netingėsiu tai ir šitą papildysiu elementų/blokinėmis schemomis (nors ir taip jau ilgas straipsnelis gavosi…).

One Response to “Subo papiktinimas”

  1. Dekui uz puiku posta 🙂 labai pagelbejo 🙂

Leave a Reply

*