1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Усилитель для сабвуфера в машину своими руками Ermmak

Сообщества › Кулибин Club › Блог › Самодельный усилитель для сабвуфера.

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.

Усилитель звука для сабвуфера в машину своими руками

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.

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).

Читать еще:  Как самому открутить масляный фильтр если он не откручивается

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.

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.

Простой самодельный усилитель для сабвуфера

Из той статьи вы узнаете о том, как сделать усилитель для автомобильного сабвуфера средней мощности.

Вся конструкция реализована на одной компактной печатной плате. По своей сути это законченный моноблок, который состоит из трех отдельных частей:

  1. Усилитель мощности низкой частоты.
  2. Фильтр низких частот.
  3. Преобразователь напряжения.

Усилитель мощности является одноканальным. В его основе лежит ультралегендарная микросхема TDA7294.

В представленном усилителе, как и во многих усилителях промышленного производства, отсутствуют различные защиты. Но на надежность усилителя это никак не влияет. Этот прибор способен проработать очень долго, если никто ничего не замкнет.

Чтобы добиться среза порядка 100 Гц (все частоты выше отсутствуют), в схему внедрен фильтр второго порядка.

В его основе лежит дешевая и популярная микросхема BA4558, которая представляет собой сдвоенный операционный усилитель. Этот компонент широко применяется в аудиотехнике.
Фильтр запитывается однополярным напряжением порядка 15 В. Для гашения тока установлен резистор мощностью 2 Вт.

Читать еще:  Стоимость системы ЭРА-ГЛОНАСС на автомобиль и ее установки

Также задействован стабилизатор напряжения, состоящий из 15-вольтового стабилитрона и сглаживающего электролитического конденсатора.

Микросхему можно установить на DIP-8, но следует помнить, что в условиях постоянной тряски и вибраций в автомобиле она может вылететь из посадочного места.
В схеме используется пассивный сумматор, который объединяет сигналы двух каналов перед входом в фильтр.

Преобразователь напряжения нужен обязательно, поскольку напряжение в бортовой сети автомобиля всего 12 В, а усилитель нуждается в двухполярном источнике повышенного напряжения, а точнее, двухполярные 30-35 В. Больше подавать не рекомендуется – это может плохо кончиться для микросхемы, хотя по документации верхний предел питающих напряжений до 40 В.
Мощность усилителя составляет 100 Вт. Для кого-то этого мало, а кому-то в самый раз. Но одно можно сказать точно – такой усилитель способен раскачать такие головки, как 70ГДН. Как правило, именно эту головку используют автолюбители для постройки самодельного сабвуфера.
Подробнее о преобразователе напряжения.
Именно по причине его наличия многие радиолюбители боятся собирать автомобильные усилители высокой мощности.

Это обычный Push-Pull преобразователь, двухтактный повышающий. Задающий генератор построен на микросхеме TL494.
Дальше стоит небольшой драйвер на транзисторах прямой проводимости. Эта часть разряжает емкость затворов полевых транзисторов после закрытия последних.

Как известно, если к затвору полевого транзистора приложить некоторое напряжение, в данном случае это управляющий импульс, то последний откроется. И если убрать напряжение на затворе, транзистор все равно останется открытым.

Поэтому некоторые схемы дополняются отдельным драйвером, который может вовремя закрыть транзистор. Хотя многие специализированные ШИМ–контроллеры имеют довольно мощный встроенный выходной каскад для этих целей, TL494 не в их числе.
В драйвере модно использовать буквально любые pnp-транзисторы. Отлично подходят и наши КТ3107.
Полевые транзисторы, как всегда, n-канальные – в данном случае IRFZ44, но можно и другие. При подборе транзисторов необходимо обратить внимание на документацию. Расчетное напряжение ключа должно быть не менее 40 В, а сила тока не менее 30 А. Идеальным вариантом станут ключи на 60 В с током на 50-60 А.

Сердечник трансформатора фирмы Epcos (N87), с которого можно выкачивать около 200 Вт мощности. Расчет трансформатора производился по программе ExcellentIT.

Первичная обмотка имеет 2 по пять витков намотана жгутом из 5 проводов по 0,7 мм. Вторичная обмотка 11 витков, 6 жил по 0,33 мм. Естественно, для каждого сердечника будут разные данные намотки, поэтому расчет необходимо производить самостоятельно.
Холостой ход инвертора получился не более 50 мА, а с подключенным фильтром и усилителем около 250 мА с учетом того, что на вход усилителя сигнал не подавался. Холостой ход минимален.

Генератор был настроен на частоту около 168 кГц, поскольку сердечник очень хороший, и никаких проблем не возникло. Но в случае использования советских сердечников марки 2000НМ и т. п. не рекомендуется поднимать частоту выше 60 кГц.
Выходные диоды из серии UF5408. Это ультрабыстрые диоды на 3 А. При максимальной мощности греются, но не перегреваются.
Дроссели на входе и на выходе извлечены из БП компьютера, но можно и заменить перемычкой – это не критично.

К сожалению, сглаживающие конденсаторы для выходной части необходимой емкости найти не удалось. Поэтому емкости в плечах отличаются на пару сотен микрофарад.
Моноблочный усилитель такого типа можно встроить в любой пассивный сабвуфер. Только следует помнить о теплоотводе.

Усилитель работает в классе A-B, и радиатор нужен довольно большой с учетом мощности. Обязательно изолировать корпуса полевых транзисторов и микросхемы усилителя от радиатора, используя теплопроводящие прокладки и изолирующие шайбы.

Прикрепленные файлы: СКАЧАТЬ

Автомобильный усилитель моноблок

Предисловие
Думаю каждый меломан автомобилист захочет иметь у себя в авто качественную аудио систему. Рассмотрим ситуацию воспроизведения НЧ частот, хм, одна мысль – без саба никуда! И если саб сможет с желанием собрать почти каждый (например на всем известном 75ГДН или на любой|какой-нибудь| другой НЧ головке), то с усилителем дела идут значительно тяжелее. Качественный, достаточно мощный усилитель что сможет раскачать саб стоит достаточно дорого (довольно сомнительные аппараты стоят не менее 80$). Поэтому попробую помочь в создании достаточно качественного и мощного автомобильного моноблока.

Усилитель содержит 4 блока – усилитель мощности, преобразователя напряжения, блок обработки сигнала а также блок коммутации и выпрямителя. Теперь о каждом из них детальнее.

Усилитель мощности
За основу взята статья А.Чивильча «Повышение мощности усилителя на микросхеме TDA7294» из журнала РАДИО №11 2005г., поскольку усилитель не один раз был испытан мной и отмечался достаточно большой надежностью, большой выходной мощностью, качественным басом. Схема усилителя приведена ниже. От оригинала отличается лишь заменой выходных транзисторов на более качественные импортные.

Не буду углубляться в принцип работы схемы, об этом более детально можно прочитать в оригинале статьи. Расскажу лишь принципиальные закономерности составления схемы. Собрана она на плате размерами 125х70мм. Все не электролитические конденсаторы, кроме С2, плёночные, входной емкостью 1мкф, можно 2.2мкф. Резисторы 0.25Вт, хотя достаточно и 0.125Вт. Выходные транзисторы загнуты и прижаты к плате так, что их корпуса расположены параллельно плате а их теплоотводная часть промазана термопастой и через диэлектрическую пленку прижатая к радиатору. То есть корпуса транзисторов изолированы один от другого и от радиатора. Катушка индуктивности L1 бескаркасная, намотанная проводом диаметром 1мм в два слоя и содержит 25 витков, внутренний диаметр 5мм. Предохранители перенесены на плату выпрямителя.

Читать еще:  Как снять передний бампер на Приоре

Преобразователь напряжения
Чаще всего именно через сложность этого блока большинство начинающих радиолюбителей отказываются собирать в авто усилители из двух полярным питанием. Действительно, этот блок является самой тяжелой частью данного усилителя, хотя не все так сложно как кажется, потому попробую более детально рассказать именно об этом блоке. И так, схема преобразователя приведена ниже.

Сердцем преобразователя является генератор импульсов построенный на микросхеме TL494. Частоту генерации можно изменить варьируя номиналом резистора R3. При желании можно скатить даташит и более детально узнать о работе микросхемы. Мускулами блока питания естественно являются полевые транзисторы IRFZ44N. Все резисторы (кроме R4, R9, R10) 0,25Вт, можно даже 0,125Вт. R9, R10 – 2Вт, R4 – можно даже 1Вт (у меня вообще 0,5Вт). Диод VD1 на входе поставлен для защиты от переплюсовки, я его исключил. Дроссель L1 в моем случае намотан на феритовом кольце диаметром около 2см из компьютерного блока питания. Он содержит 10 витков сдвоенным проводом диаметром 0,8мм которые распределены по всему кольцу. Этот дроссель также можно намотать на феритовом стержне диаметром 8-10мм и длиной 2-3см. Наверно самым тяжелым в преобразователе является правильное изготовление трансформатора, поскольку от него сильно зависит роботоспособность блока в целом. Мой транс намотан на феритовом кольце марки 2000НМ размерами 40*25*11. Сначала напильником закруглил все грани, и внешние и внутренние и обмотал его полотняной изолентой. Первичная обмотка намотана жгутом который состоит из 5 жил толщиной 0,7мм и содержит 2*6 витков, то есть 12. Мотается она так: берем одну жилу и мотаем ею 6 витков равномерно распределенных по кольцу, потом следующую мотаем вплотну к первой и так все 5 жил. На выводах жилы скручиваются. Потом на свободной от проводов части кольца начинаем мотать вторую половину первичной обмотки таким же образом. Получаем две равноценных обмотки. После этого опять аккуратно ообматываем кольцо изолентой и мотаем вторичную обмотку. Я мотал ее проводом 1,5мм 2*18 витков так же как и первичку. Готовый транс опять обмотал изолентой. Вот с трансом и завершено! К сожалению не сфотографировал процесс изготовления.
Фото конструкции ниже. На фото резисторы R9, R10 1Вт, потом заменил на импортные 2Вт.

Блок обработки сигнала
Поскольку усилитель для сабвуфера, сигнал который на него поступает нужно сначала обработать, вырезав только НЧ составляющие звукового сигнала. Схема устройства приведена ниже.

Поскольку саб один, то он должен воспроизводить НЧ составляющие из обоих стереоканалов, потому на входе стоит сумматор, который суммирует сигналы обоих каналов в один единственный. После этого сигнал фильтруется, отрезаються частоты ниже чем 16Гц и выше чем 300Гц. Потом регулирующий фильтр, который обрезает сигнал от 35Гц к 150Гц. И на выходе плавный регулятор фазы для лучшего согласования саба с акустикой и регулятор громкости. Все детали смонтированы на плате размерами 80х55мм. Резисторы 0,125Вт, конденсаторы в основном керамические, несколько плёночних в сигнальных цепях.

Блок коммутации и выпрямителя
Блок состоит из двух отделенных частей, блока коммутации, и блока выпрямителя, в который входят фильтрующие конденсаторы для питания усилителя мощности и стабилизатор напряжения для питания блока обработки сигнала.

В блоке выпрямителя все просто. Напряжение от преобразователя попадает на фильтрующие конденсаторы, сглаживается и идет к усилителю мощности, а также на стабилизатор напряжения. Транзисторы понижают напряжение к +-26В после чего кренки стабилизируют его до 15. Нагревание транзисторов или кренок я не наблюдал, потому на радиатор не ставил.

Блок коммутации работает следующим образом: когда на крайние по схеме клеммы подается напряжение 12В (силовые линии) зажигается красный светодиод, напряжение на преобразователь напряжения не поступает, усилитель не использует энергию. Когда от внешнего источника (от автомагнитолы или замка) подается +12В на клемму REM срабатывает реле, отключая красный диод, при этом подается напряжение на преобразователь и загорается зеленый светодиод, усилитель готов к работе.
Реле на 12В, что выдерживает на клеммах ключей ток в 30А, резисторы 0,125Вт.

Корпус и конструкция
Корпус имеет размеры 270х200х70. Основа сделана из ламинируемого МДФ толщиной 8мм, боковые стенки из ДСП 16, они обшиты карпетом. Передняя и задняя панели – алюминиевые пластины толщиной 3мм На передней панели сделаны 3 отверстия через которые отверткой можно крутить регуляторы громкости, фазы и частоты среза, а также два светодиода. На задней панели находятся все разъемы, входы, выход и зажимы для подаче напряжения и клема REM, все они, кроме входных, хорошо изолированны от пластины. Верхняя крышка – пластиковая решетка, по моему от акустической системы Аккорд. Все платы крепятся к нижней панели корпуса, кроме блока обработки сигнала, в котором переменные резисторы закрепляются дополнительно на алюминиевую пластинку. Микросхема TDA7294 и транзисторы из преобразователя напряжения смонтированы на одном Г-образном радиатое, что крепится к боковой панели. Транзисторы и микросхема изолированы от радиатора. В корпусе также находится не большой куллер. Сначала его не планировалось устанавливать но потом все же поставил. Как оказался его достаточно, чтобы гонять воздух в корпусе, даже после двух часов работы, радиаторы едва теплые (однако это зимой).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector