Защита акустики схем нет

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 (dtsdts@meta.ua)

29 комментариев: Защита акустических систем (5 вариантов схем)

можно ли спросить 1 вариант можно ли запитать от 5 вольт если соответственно поставить реле на 5 вольт

запитать можно, только работать нормально не будет.
если есть реле на 5в и питание 12-35в, то просто последовательно с обмоткой реле можно припаять резистор на сопротивление в полтора раза превышающее сопротивление обмотки реле. К примеру сопротивление обмотки реле составляет 200Ом, реле на 5в, то для напряжения 12в, потребуется (200:5*12)-200=280Ом , ближайший номинал 270Ом и 300Ом.
при 5в и 200Ом ток , протекающий по цепи, составит 5:200=0.025А . Теперь вычитаем из 12в напряжение обмотки реле и получаем 12-5=7в. Теперь умножаем ток протекающий в цепи на напряжение на резисторе 0.025*7=0.175Вт . Теперь берём ближайший номинал с удвоенной мощностью 0.175*2= 0.35Вт, ближайшим номиналом будет 0.5Вт.
ВАЖНО: данный способ (метод) расчёта добавочного резистора справедлив для любой схемы, но сопротивление реле было взято не для какого то конкретного случая , а лишь для наглядности расчётов, по этому следует сначала измерить сопротивление обмотки реле и уже потом приступать к расчётам.

Доброго времени суток. Подскажите пожалуйста, для первого варианта схемы защиты. Я хотел подключить индикацию нормального режима работы и режима перегрузки, либо отключения АС. Как мне можно осуществить это?

в реле есть вторая парка контактов , в простейшем случае – используйте её.

Источник

Устройство защиты акустических систем на базе схемы А. Котова. Универсальное, простое, надёжное

Существует множество вариантов зашиты АС от постоянного напряжения, щелчков при включении и выключении. Самые совершенные из них собраны на микроконтроллерах, управляют большим числом каналов, имеют дополнительные функции, например — датагорский кит Project-004 «Gatekeeper» (сервисный блок УМЗЧ, защита АС, включение одной кнопкой, управление вентиляторами и пр.)

Удобны, функциональны и малогабаритны так же устройства на специализированных микросхемах. К сожалению, они не всегда доступны, их доставка по почте может занять много времени.

Мне стало интересно — какая схема из дискретных элементов проста, дёшева, функциональна и нуждается в минимальной настройке. Наиболее отвечающую, на мой взгляд, этим требованиям схему, предлагаю вашему вниманию.
Поскольку статья рассчитана в основном на начинающих радиолюбителей, я постараюсь подробно описывать даже простые вещи.

Содержание / Contents

↑ Прототип защиты АС — схема А. Котова

На первый взгляд, есть широкий выбор схем, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что они имеют недостатки — много деталей, дефицитные детали, низкая чувствительность, необходимость настройки, работоспособность в узком диапазоне напряжений питания и т. п.

Однако, и эта схема не лишена недостатков:
— нет быстрого отключения АС при выключении усилителя,
— строго определенное напряжение питания,
— весь потребляемый ток протекает через светодиод,
— режим работы с «оторванной базой» VT10.
Кроме того, нет диаграммы напряжений и рекомендаций по настройке, нет рисунка печатной платы.

↑ Усовершенствованная схема устройства защиты акустических систем

Сохранена и продолжена нумерация деталей схемы А. Котова.
Хочу отметить достоинства и особенности схемы:
— задержка включения составляет оптимальные 4 секунды, определяется цепочкой R5C3,
— цепь D5R8R9C4 при выключении из сети позволяет быстро обесточить реле и отключить АС,
— после срабатывания защиты (отключении реле), конденсатор С3 разряжается быстро, а заряжается через резистор R5 медленно, поэтому не будет быстрых хаотичных переключений,
— устройство работает в широком диапазоне напряжений, от напряжения срабатывания реле (и плюс 2 В) до 36 В (предел для TL431),
— практически единственный резистор, требующий подбора — R7 служит для погашения избыточного для реле напряжения, номиналы остальных резисторов могут отличаться в несколько раз и не требуют замены в широком диапазоне напряжений питания,
— все элементы, кроме TL431, работают при очень малых токах, что обеспечивает высокую надежность,
— применение TL431 обеспечивает ключевой режим работы реле,
— напряжения на конденсаторах кроме С4 очень малы, не более 2,5 В, что позволяет использовать емкости на низкие напряжения, поэтому я испытал вариант с одиночными полярными конденсаторами С1 и С2 на низкое напряжение,
— годится любой светодиод (лучше яркий) т. к. ток через него задается резистором,
— чувствительность очень высока (порядка 1 В), ее лучше загрубить, для этого на плате предусмотрены площадки под SMD резисторы (на схеме серым цветом).

↑ Собственный БП

Если запитать УЗ от основного БП усилителя (как у А. Котова), при выключении сети, реле не отпустит сразу из-за больших емкостей БП и возможен щелчок, треск и т. п. Здесь же из-за очень малой ёмкости С4 = 1-4,7 мкФ реле отпускает сразу.

Можно взять переменку с трансформатора основного БП УНЧ, тогда возможно придется изменить делитель R8R9, чтобы снизить напряжение.

230/12 В, мощностью 2 ВА. Блок питания выполнен на плате той же ширины, что и узел защиты, их удобно разместить на одной плате.

Наличие отдельного блока питания позволяет использовать узел защиты с любым усилителем, в том числе с макетируемым, что особенно удобно т. к. АС подвергаются повышенной опасности именно в этом случае.

↑ Применённые детали и настройка

Установлено реле «OMRON G2R-2» на 12VDC в прозрачном корпусе. Это сделано не случайно — хотя оно имеет габариты большие, чем у аналогичных в неразборном непрозрачном корпусе, его можно открывать и чистить контакты. Рекомендую при использовании неразборного реле, заранее осторожно распилить его корпус так, чтобы крышку с него можно было бы снимать и ставить на место. Особенно советую в случае б/у реле.

Герметичные реле обычно меньше по размерам, поэтому легко устанавливаются с минимальными доработками печатной платы. Поскольку я расположил реле и зажимы с винтовыми клеммами достаточно плотно, при повторении платы надо убедиться в идентичности размеров зажимов, в противном случае чуть-чуть подкорректировать печатную плату. Можно обойтись без зажимов, это даже надежнее, но неудобно, особенно при настройке макетов усилителей.

При отсутствии ошибок в монтаже и исправных деталях, схема начинает работать сразу, надо только рассчитать резистор ограничения тока через обмотку реле.
Например, питание +18 В, реле на 12 В сопротивлением 280 Ом. Рабочий ток реле 12 В/280 Ом = 43 мА.
Погасить надо 18В − 12В − 2В (падение напряжения на открытом TL431) = 4 Вольта.
4 В / 43 мА = 100 Ом. Мощность резистора 43 мА х 4 В = 170 мВт, т. е. нужен резистор от 0,25 Вт и выше. На плате этот резистор «стоит», это сделано, чтобы можно было ставить резисторы разных габаритов и с запасом по мощности до 2 Вт.

Все диоды, кроме шунтирующего обмотку реле, практически любые маломощные, надо только не забыть, что маркировка полоской на корпусе диодов КД522 и других советских, обратная импортной маркировке.

При проблемах в работе, в первую очередь надо проверить правильность установки деталей, особенно диодов, транзисторов и TL431. Затем проверить качество паек (у меня плохо паялись выводы диодов), для этого надо хорошо промыть плату и осмотреть пайки с лупой (или с хорошим глазом).
Затем проверить режимы по постоянному току, напряжения на базах транзисторов должны соответствовать указанным на схеме ± 0,1 В.

Поскольку среди начинающих любителей есть страсть к гигантомании и усилителям мощностью в сотни Ватт и с напряжением питания усилителей порядка ± 50 В, надо помнить, что чем больше мощность усилителя, тем большие токи протекают через контакты реле, при высоких напряжениях возрастает вероятность возникновения дуги между разомкнутыми контактами реле.

В этом случае на данной плате может быть установлено любое реле с одной группой контактов, это реле будет промежуточным и управлять другим, более мощным реле с контактами, рассчитанными на бОльший ток и с увеличенным расстоянием между разомкнутыми контактами. К этому мощному реле можно будет подвести провода бОльшего сечения.

Универсальность данного узла защиты со «своим» питанием и в том, что его можно подключить к выходам мостового (как правило, повышенной мощности) усилителя. Общий провод соединяют не с общим проводом усилителя, а с одним выходом усилителя, а один вход узла защиты со вторым выходом мостового усилителя.

При установке узла защиты в готовую конструкцию, надобность в отдельном блоке питания отпадает (для обычного, не мостового усилителя).

↑ Итого

Не надо забывать, что подобное устройство защищает только НЧ-головки от постоянных напряжений и все головки от переходных процессов в усилителе, в том числе при выходе усилителей из строя и не защищает ВЧ-головки при перегрузках и возбуждении усилителей. Вместе с тем, данное схемное решение позволяет подключать датчики перегрева, ограничения (клиппирования), возбуждения для сохранности всех головок АС.

Кроме того (что используется в ряде усилителей) можно управлять подключением к выходу усилителя одной или несколькими пар АС с помощью переключателя на лицевой панели усилителя, при этом не надо пропускать сильноточные сигнальные цепи через данный переключатель.

↑ Файлы

Печатную плату в формате LAY прилагаю.
🎁ASsmd.zip 19.07 Kb ⇣ 321

Спасибо за внимание!

↑ Добавки от читателей

Печать сохранена авторская, добавлен диодный мостик D6-D9 и фильтрующий С5. Плата получает питание от вторички трансформатора усилителя.
D6 — D9 = FR102-FR107; 4007, и пр. Выбирайте диоды по Uобр, и I >= 200мА.
С5 = 4,7-10uF, раб. напряжение зависит от питания, ставьте 50V, не ошибётесь.

На печатке под провода с трансформатора разведена колодка, но я её не поставил, пожалел 🙂
Никаких настроек не делал, блок запускается и работает сразу.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Сборка и доработка китайского модуля защиты акустических систем

Содержание / Contents

↑ Состав набора

Устанавливаемые на печатной плате детали подписаны методом шелкографии, поэтому надписей на плате и прилагаемой инструкции вполне достаточно для того, чтобы произвести пайку элементов (рис. 2).

Однако сборка устройства без принципиальной схемы не дает понимания принципа его работы и не приносит удовлетворения от полученного результата.

↑ Описание принципиальной схемы устройства

Питание устройства осуществляется от источника переменного напряжения 12…16 В, подаваемого на клеммы J5. С помощью диодного моста D1 переменное напряжение выпрямляется, фильтруется оксидным конденсатором С2 и поступает на вход интегрального стабилизатора 1812CT, обеспечивающего на выходе стабилизированное напряжение +12 В.

Основу устройства защиты образует ключ на составных транзисторах VT1, VT2, в коллекторную цепь которого включены обмотки электромагнитных реле J1, J2, а в базовую — RC-цепь R2C1, определяющую время задержки после включения.

Для защиты от обратной ЭДС при выключении электромагнитных реле параллельно обмоткам установлен диод D1; цепь R1, HL1 индицирует отключение обмоток реле, указывающее на срабатывание защиты.

Для управления электронным ключом в каждом канале использованы отдельные сенсоры на транзисторах VT3, VT5 и VT4, VT6.

Напряжение с соответствующего выхода УМЗЧ (клеммники JP3, JP4) подается через фильтр нижних частот R4, C3 и R5, C4 на входы сенсоров каждого канала. Нижняя граница полосы пропускания фильтра fн=1/(2πR4C3)=1/(2πR5C4)=0,11 Гц.

Фильтр верхних частот на входе УМЗЧ обычно имеет частоту среза 1,5…4 Гц, поэтому оптимальная частота среза фильтра нижних частот устройства защиты может быть примерно на порядок ниже, т. е. 0,15…0,4 Гц.

При появлении на выходе УМЗЧ напряжения положительной полярности, вызванного неисправностью, открываются транзисторы VT5, VT6 сенсоров, что приводит к уменьшению напряжения на базе составного ключа VT1, VT2, который закрывается, отключая электромагнитные реле J1, J2.

При этом контакты реле J1, J2 (имеют одноименное обозначение с обмотками реле) отключают УМЗЧ от акустических систем, загорается светодиод HL1, указывая на аварийный режим работы усилителя.

Аналогичным образом происходит работа устройства при появлении отрицательного напряжения на выходе УМЗЧ, с той разницей, что срабатывают транзисторы VT3, VT4 сенсоров, включенные по схеме с общей базой.

↑ Доработки схемы

Имеется пара недостатков принципиальной схемы, которые следует устранить.

↑ Избавляемся от полярных конденсаторов в ФНЧ

Полярные конденсаторы С3, С4 в фильтрах нижних частот. При возникновении неисправностей в УМЗЧ напряжение на них составляет ±0,6…0,7 В, поэтому конденсаторы С3, С4 должны быть неполярные.

Емкость конденсаторов может находиться в пределах 47…100 мкФ, а рабочее напряжение составлять 6,3 В и более. Кстати, на печатной плате предусмотрены SMD — площадки под керамические конденсаторы, например ЧИП 1210 100 мкФ 6,3 В X5R.

Но устройство работоспособно и с полярными конденсаторами. Почему?
Рассмотрим Вольт -амперную характеристику (ВАХ) алюминиевого оксидного конденсатора (рис. 4).

ВАХ конденсатора подобна характеристике полупроводникового диода. Имеются два участка, в которых токи утечки резко возрастают. Для положительного напряжения эта величина примерно в 1,6…1,8 раз больше рабочего напряжения конденсатора, а для отрицательного — в диапазоне от — 2 до — 4 В.

Последствия работы вблизи резкого возрастания токов утечки известны — деградация конденсатора. Резко увеличивается ESR, конденсатор превращается в резистор.

Разработчики кита считают, что ничего страшного в том, что на полярный конденсатор может подаваться отрицательное напряжение, нет, это же редкий случай, возникающий при неисправности УМЗЧ.

Мое мнение — надо ставить неполярный или керамический конденсатор.

↑ Шунтируем выход стабилизатора

Отсутствует конденсатор, шунтирующий выход стабилизатора напряжения IC1. Вполне достаточно установить керамический конденсатор емкость 0,1…1 мкФ.

Посмотрите осциллографом, что творится на выходе стабилизатора, не зашунтированного конденсатором, и всякие сомнения в его необязательности отпадут.
Хотя справедливости ради нужно отметить, что устройство без конденсатора вполне работоспособно.

↑ Итоговая схема защиты

Таким образом, кит должен быть дополнен следующими элементами.

Дополнительные детали кита:

C3, C4 — 47 мкФ х 16 В NPL или ЧИП 1210 100 мк 6,3 В X5R (вместо 100 мкФ х 35 В) — 2 шт.,
C5 — ЧИП 1206 0,1 мк 50 В X7R — 1 шт.,
Стойки DA3M05-5,5 с шайбой и винтом — 4 шт.

↑ Входной контроль элементов

При исправных деталях и правильном монтаже устройство начинает работать сразу и не требует налаживания.
Резисторы я проверил тестером PM18C, конденсаторы — измерителем ESR-MICRO V4.0s. Все параметры в норме: резисторы имеют точность 5%, емкость оксидных конденсаторов близка к номиналу, а ERS равен 3,8 Ом.

Транзисторы серии SS8050 разделены на несколько групп по коэффициенту усиления. В наборе применены транзисторы SS8050 группы D с самым высоким коэффициентом усиления (h21э=160…300).

По результатам измерения два транзистора с h21э=290 поставлены в качестве ключа VT1, VT2; остальные четыре с h21э=440 — запаяны в сенсорах VT3…VT6.

Сопротивление обмоток электромагнитных реле составляет около 400 Ом.

Любители для входного контроля элементов зачастую применяют простые универсальные измерители с AliExpress, например, Универсальный тестер LCR-T4, измеритель ESR (рис. 6).

Рис. 6. Проверка транзисторов с помощью универсального тестера LCR-T4

Перечень основных возможностей устройства:
Измерение сопротивлений в широком диапазоне;
Измерение ёмкостей конденсаторов в широком диапазоне;
Определение эквивалентного последовательного сопротивления конденсаторов (ESR*);
Измерение индуктивностей в широком диапазоне;
Определение основных параметров диодов (прямое падение напряжения, проходная ёмкость);
Определение основных параметров транзисторов любых типов;
Определение цоколевки тиристоров и триаков (симисторов);
Определение назначения выводов всех поддерживаемых полупроводниковых компонентов с числом выводов 2 или 3.

Тестируемые элементы:
Резисторы;
Полярные и неполярные конденсаторы;
Катушки индуктивности;
N-P-N и P-N-P биполярные транзисторы;
MOSFET транзисторы P- и N-канальные;
JFET транзисторы;
Диоды;
Двойные диоды;
Тиристоры;
Симисторы.

Спецификация:
диапазон:
резисторы: 0.1 Ω-50МОМ
конденсаторы: 25pF-100000uF
индуктивности: 0,01 mH-20 H
рабочее напряжение: DС-9В
ток в режиме ожидания: 0,02uA

Примечание:
*ESR — Equivalent Series Resistance — один из важных параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока.

↑ Сборка платы

Мощность паяльника должна быть не более 25…30 Вт. Пайку легче произвести припоем с канифолью ПОС61М. Также приветствуется жидкий флюс для радиомонтажных работ. Важно не переусердствовать и не допускать его затекания под корпуса элементов.

Следует помнить о недопустимости перегрева элементов. Время пайки одного контакта не должно превышать 3 с.

Отформуйте выводы резисторов и установите их на печатную плату. Выполните пайку электролитических конденсаторов, соблюдая полярность.
Установите полупроводниковые элементы (транзисторы, диод, диодный мост, микросхему стабилизатора напряжения).
При расположении надписей на плате к себе порядковые номера транзисторов VT1…VT6 следующие: VT2, VT1; VT4, VT3 и VT6, VT5.

После завершения пайки проведите проверку монтажа, обращая особое внимание на правильность установки полярных электролитических конденсаторов, транзисторов, микросхемы стабилизатора, диода и выпрямительного моста.
Проконтролируйте качество паек и исправьте огрехи, если имеются. Внешний вид собранной платы показан в начале статьи.

↑ Проверка функционирования защиты

может быть проведена автономно (рис. 7). Устройство подключают к вторичной обмотке трансформатора с напряжением 12…16 В, измеряют время задержки срабатывания реле после включения.

Также проверяют отключение реле путем подачи на сенсоры напряжения различной полярности (и в различных сочетаниях).
Для испытания удобно взять две бывшие в употреблении батарейки АА или ААА напряжением чуть более 1,2 В.
Для проверки факта срабатывания реле достаточно тестера в режиме прозвонки цепей.

↑ Режимы работы устройства по постоянному току

В качестве трансформатора Т1 я удачно применил ТПП242-127/220-50, шесть вторичных обмоток которого позволили легко получить напряжения в диапазоне от 12 В до 16 В.

При напряжении на клеммной колодке J5, равном 12 В, температура корпуса микросхемы IC1 находилась в диапазоне 30-32°С при температуре в помещении 24,5°С.
Измерения температуры проведены с помощью инфракрасного термометра (рис. 8).

↑ Проблемы в комплектухой

Поначалу собранное из деталей набора устройство не заработало. Оказалась бракованной микросхема IC1 стабилизатора напряжения. Вместо положенных 12 В на выходе было 8,5 В, не отличающихся стабильностью.
Микросхема вызвала недоверие еще до пайки, так как имела тонкую теплопроводящую пластину (0,6 мм) вместо стандартной 1,2 мм.
После замены микросхемы устройство заработало, как положено.

↑ Итоговые характеристики блока защиты АС

Размеры ПП 65×40×25 мм.
Задержка срабатывания при включении питания УМЗЧ 3…5 с.
Порог срабатывания защиты ±1,2 В.
Переменное напряжение, подаваемое на вход J5 12…16 В.
Потребляемый ток 56…60 мА.

↑ Подключение устройства к УМЗЧ

Для питания платы защиты акустики я использовал отдельный малогабаритный силовой трансформатор ТП132-7 (12V/0,6A).

При монтаже провод (кабель) очищают от изоляции примерно на 7 мм и залуживают.
Зачищенный участок провода должен быть ровным, без изгибов.
Провод вставляют в контактный разъем клеммника без перекосов, таким образом, чтобы в зажим не попал участок провода с изоляцией, и чтобы оголенный участок провода не выступал за колодку клеммника.
Затягивают винты клеммника и легким подергиванием убеждаются, что провод надёжно зажат.
Примерно через 10…15 минут подтягивают соединения еще раз.

↑ Выводы

Считаю доработку схемы обязательным условием надежной и длительной работы.
Плата защиты АС вполне подходит для простых УМЗЧ небольшой мощности, в которых не столь критично отсутствие таких функций, как, например, быстрое отключение АС при пропадании питания [3].

↑ Полезные ссылки по теме

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник