Блок для зашиты динамиков

Схема защиты акустических систем

Схема защиты акустических систем

В интернете сейчас представлено огромное количество различных усилителей звука, на любой вкус и цвет, под любые нужны. Как известно, даже самые надёжные усилители имеют свойство выходить из строя, например, из-за неправильных условий эксплуатации, перегрева или неправильного подключения. В этом случае велика вероятность того, что высокое питающее напряжение окажется на выходе усилителя, и, следовательно, беспрепятственно окажется прямо на динамиках акустической системы. Таким образом, вышедший из строя усилитель утягивает за собой «в мир иной» подключенную к нему акустическую систему, которая может стоить гораздо дороже самого усилителя. Именно поэтому крайне рекомендуется подключать усилитель к колонкам через специальную плату, которая называется защитой акустических систем.

Схема

Один из вариантов такой защиты показан на схеме выше. Работает защита следующим образом: сигнал с выхода усилителя подаётся на вход IN, а колонки подключаются к выходу OUT. Минус усилителя соединяется с минусом схемы защиты и идёт к колонкам напрямую. В обычном состоянии, когда усилитель работает и на плату защиты поступает питание реле Rel 1 замыкает вход платы на выход и сигнал идёт напрямую с усилителя на колонки. Но как только на входе появляется постоянное напряжение хотя бы 2-3 вольта, защита срабатывает, реле отключается, тем самым отключая усилитель от колонок. Схема не критична к номиналам резисторов и допускает разброс. Транзистор Т1 можно ставить 2N5551, 2N5833, BC547, КТ3102 или любой другой маломощный npn транзистор. Т2 обязательно должен быть составным с большим коэффициентом усиления, например, BDX53 или КТ829Г. Светодиод на схеме служит для индикации состояния реле. Когда он горит реле включено, сигнал идёт напрямую с усилителя на колонки. Помимо защиты от постоянного напряжения, схема обеспечивает задержку подключения акустической системы. После подачи напряжения питания реле включается не сразу, а через 2-3 секунды, это нужно для того, чтобы избежать щелчков в колонках при включении усилителя. Напряжение питания схемы 12 вольт. Реле можно применить любое с напряжением питания обмотки 12 вольт и максимальным током через контакты хотя бы 10 ампер. Кнопка с фиксацией S1 выводится на проводах, она нужна для принудительного отключения реле, на всякий случай. Если это не требуется, можно просто замкнуть дорожки на печатной плате.

Схема защиты акустических систем

Сборка устройства

Усилители, чаще всего, рассчитаны на два канала, левый и правый, поэтому схему защиты нужно повторить дважды для каждого канала. Для удобства плата разведена так, что на ней уже предусмотрена сборка сразу двух одинаковых схем. Печатная плата изготавливается методом ЛУТ, её размеры составляют 100 х 35 мм.

Схема защиты акустических систем

После сверления отверстий дорожки желательно залудить. Теперь можно приступать к запаиванию деталей. Особое внимание следует уделить цоколёвке транзисторов, очень важно не перепутать её и впаять транзисторы нужной стороной. Как обычно, сначала запаиваются мелкие детали – резисторы, диоды, конденсаторы, а уже затем транзисторы, клеммники, и в самую последнюю очередь массивные реле. Для подключения всех проводов можно использовать клеммники, места для которых предусмотрены на плате. После завершения пайки нужно смыть остатки флюса с дорожек, проверить правильность монтажа.

Схема защиты акустических систем

Схема защиты акустических систем

Испытания защиты

Теперь, когда плата полностью готова, можно приступать к испытаниям. Подаём питание на схему (12 вольт), спустя две секунды одновременно должны щёлкнуть реле и включиться светодиоды. Теперь берём какой-нибудь источник постоянного напряжения, например, батарейку, и подключаем её между минусом схемы и входом. Реле должно сразу же выключиться. Убираем батарейку – реле вновь включается. Можно подключить батарейку, поменяв её полярность, схема срабатывает независимо от того, какой полярности напряжение появится на её входе. Те же самые манипуляции проделываем со второй схемой, расположенной на этой же плате. Порог срабатывания защиты составляет примерно 2 вольта. Теперь, когда плата защиты протестирована, можно подключать её к усилителю и не бояться, что динамики в дорогостоящих колонках испортятся из-за поломки усилителя. Удачной сборки.

Набор для сборки платы защиты акустических систем

Сегодня у меня обзор набора для сборки по своему полезного устройства — защиты акустических систем, соответственно будет описание что это вообще такое, зачем надо и как собрать. Ну и конечно немного тестов.

Читайте также:
Ремонт динамика своими руками

Много лет назад я купил в магазине «Юный техник» усилитель Радиотехника УКУ-020. Да, именно в Юном технике, а не в разделе аудиоаппаратуры в каком нибудь универмаге. Был он без корпуса, но вполне живой, продавали тогда такие вот экземпляры от заводов и ремонтных мастерских.

Выглядел внутри примерно так, может и была небольшая разница, но незначительная.
Что-то смотрю на это фото и ощущаю какие-то ностальгические чувства, темброблок на 140УД1, идеи сделать к нему встроенный эквалайзер на место лампочек индикации подключенных входов (даже была готова передняя панель с чернением и гравировкой), муки изготовления корпуса «из г и палок», и конечно постоянные переделки/доработки…

И все было хорошо за одним исключением, у него не было платы защиты акустических систем. Не в смысле что ее убрали, а в смысле что она там не задумывалась изначально. Тогда же я увидел в журнале «В помощь радиолюбителю» простенькую схемку защиты, причем была даже печатная плата страссированная именно под эту модель усилителя, она даже ставилась на фактически штатное место между трансформатором и задней панелью.
Собрал, работало, потом в итоге продал этот усилитель вместе с этой платой.

Так что же такое — устройство защиты акустических систем?
Данное устройство обеспечивает следующие функции:
1. Защиту АС от прохождения на выход постоянного напряжения обеих полярностей в случае пробоя выходных транзисторов усилителя мощности.
2. Задержку подключения АС для исключения щелчка из-за переходных процессов в усилителе
3. Мгновенное отключение АС при пропадании питания, хотя усилитель может еще продолжать работать от конденсаторов фильтра, но АС уже будут отключены. Опять же, для защиты от переходных процессов.
4. Иногда защиту от перегрузки усилителя.

Все это нужно чтобы защитить ваши акустические системы, потому как в случае пробоя выходных транзисторов на выход может быть подано полное напряжение питания усилителя. Понятно что потом могут сработать предохранители, но не всегда, да и им тоже нужно некоторое время.

Если раньше подобные вещи приходилось полностью делать самому и выше есть тому пример, то сейчас все гораздо проще, купил готовую плату или набор для сборки и все, а иногда защита присутствует уже на самой плате усилителя как в тех, что я уже как-то обозревал.

Комплект приходит просто в обычном пакетике, никаких инструкций, просто набор деталек и платка.

В комплект входит печатная плата и все необходимые компоненты включая клеммники, единственно что на мой взгляд могли бы еще дать — стойки для установки платы, зажали…

Печатная плата двухсторонняя.

Качество на мой взгляд нормальное.

Схемы в комплекте нет, но на плате есть вся необходимая маркировка номиналов компонентов, как мне кажется, запутаться нереально.

Немного о процессе сборки и компонентах.
1, 2. Сначала устанавливаем резисторы и пару диодов. Резисторы имеют номиналы — 2.2кОм, 10кОм (2шт), 22кОм, 47кОм (2шт). Диоды 1N4007.
3, 4. Затем светодиод, диодный мост, стабилизатор напряжения 7812, и контроллер защиты uPC1237.
5, 6. А также конденсаторы, 10 и 100мкФ (2шт) подписаны на плате, ну а пару 47мкФ соответственно на оставшиеся места.

Микросхема C1237 специально предназначена для построения устройства защиты АС, насколько я понимаю, таких контроллеров в мире нет так и много, потому если на плате стоит что-то внешне похожее то это будет С1237

В даташите нашлась типовая схема подключения, правда не совсем удобная для восприятия.

Потому было решил начертить реальную схему данной платы, производитель к сожалению в комплекте ее не дает. Собственно отличий не так и много, в основном разница в номиналах компонентов, кроме того вход защиты от перегрузки никуда не подключен.

В комплекте дали пару штук реле якобы Omron, но как по мне, то это какой-то дикий клон. Мало того что создалось впечатление что их контакты вырубали зубилом из куска железяки, так еще и у одного реле контактная группа стоит криво, да и часть контактов для пайки окислена…
Сопротивление НО контактов в замкнутом состоянии около 10мОм.

Хотя на фото с сайта DigiKey контакты выглядят очень похоже, но правда ровнее.

Ставятся они только в одном положении, но из-за окисленных контактов паяются тяжело. При этом на плате слева вход/выход одного канала, справа вход/выход другого, лично на мой взгляд удобнее было бы иметь слева входы, справа выходы, но это дело вкуса.

Читайте также:
Колонка из старой автомагнитолы

Я не зря отметил что реле два, потому как довольно часто встречаются платы с одним реле. Не то чтобы это было ну очень критично, но здесь у реле контакты соединены параллельно, следовательно меньше падение напряжения и влияние на сигнал.

С клеммниками также была своя история. Сами по себе удобные, можно соединять друг с другом для получения большего количества контактов в одном конструктиве, но куда смотрели разработчики или поставщики компонентов дав плату и клеммники с разным шагом выводов?

Я конечно немного изогнул крайние контакты, вставил клеммник и запаял, но как-то это неправильно. Кроме того клемники немного торчат за пределы платы и крепежные отверстия рядом с ними получаются почти притирку к клеммнику. Думаю что изначально планировались какие-то другие, но что было на складе, то и положили.

Вот и все. Сборка заняла меньше времени чем я набирал текст который вы прочитали выше, никаких больших сложностей в процессе не было, ну кроме неудобств с контактами реле и клеммников, но это было также быстро решено.

Готовая плата выглядит аккуратно.

Есть маркировка назначения контактов клемников, важно соблюдать подключение входа и выхода.

Паял без флюса, использовался только тот что был в припое, но при этом паялось отлично, претензия была только к реле. Осталось плату промыть и возможно покрыть защитным лаком.

Питание платы производится от переменного тока напряжением 10-24 Вольта, но так как на стабилизаторе 7812 нет радиатора (хотя место под него есть), то я бы не рекомендовал подавать больше чем 15 Вольт.
В принципе можно питать плату и постоянным током, в этом случае плюс питания подаем на дальний от угла платы контакт клеммника, напряжение соответственно тогда 12-24 Вольта, ток потребления около 80мА.

Задержка включения реле 2-3 секунды, даже после короткого обесточивания время задержки почти не меняется.

Полное сопротивление цепей вход/выход составило 13 и 14мОм.

Минимальное постоянное напряжение для срабатывания/восстановления защиты составляет около 0.6/0.5 Вольта для положительного напряжения и -1.1/-1.0 для отрицательного. При малом напряжении восстановление происходит почти сразу, при более высоком (5 Вольт и выше) задержка восстановления составляет 15 секунд для положительного и 3 секунды для отрицательного напряжения.

И конечно проверим самое главное, насколько она быстро умеет отключать акустику при появлении постоянного напряжения на входе в зависимости от напряжения и полярности. Проверялся один вход так как фактически они включены параллельно. Конечно из-за того что резисторы объединены на один конденсатор будет некоторая разница, но не сильно критичная.

Для начала подал напряжение порядка 3-3.5 Вольта.
При положительной полярности наблюдается нестабильное время срабатывания, кроме того оно доходит до 0.7 секунды (скриншот 1 и 2).
При отрицательном напряжении все заметно лучше, время срабатывания стабильно и составляет 0.4 секунды (скриншот 3 и 4).

Но не стоит переживать, такое напряжение обычно не опасно для вашей акустики, хотя конечно громкий щелчок вы услышите, но реле все равно отключит АС.

1, 2. При напряжении 10 Вольт время отключения стабильно и составляет 0.3 и 0.12 секунды для положительного и отрицательного напряжения соответственно.
3, 4. При 15 Вольт время срабатывания становится еще меньше, 0,14 и 0.08с для положительного и отрицательного напряжения.
5, 6. Дальнейшее поднятие напряжения ничего не меняет, время отключения остается таким же, судя по всему дальше идет уже «аппаратное» ограничение.
Но если вы заметили, во всех случаях при подаче отрицательного напряжения время отключения меньше чем при подаче положительного.

В качестве выводов могу сказать что по своему набор полезный и что особенно важно, работает после сборки и не требует высокого уровня знаний. Все четко отключается, есть задержка включения и мгновенное отключение при обесточивании.
К сожалению не обошлось без недоработок, например разъемы с другим шагом выводов, хотя это можно простить так как не сильно влияет на качество работы. Но вот низкокачественные реле это реально плохо, а ведь обычно именно они являются довольно большой частью стоимости подобного устройства. В общем здесь решать вам, я бы купил такие реле в оффлайне, так как больше шанс купить качественные, например тот же Finder, а не более часто подделываемый Omron.

Читайте также:
Сабвуфер стелс своими руками

Магазин дал пару купонов, правда они не сильно помогут если надо купить только одну такую платку, но возможно пригодятся при более дорогих заказах.
3000-300: umkapromo300
5000-600: umkapromo600

На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Защита акустических систем DEF 2017

Представленное в данной статье устройство предназначено для защиты акустической системы (предотвращения повреждения акустической системы), подключенной к усилителю мощности звуковой частоты в случае возникновения аварийной ситуации (в случае появления постоянного напряжения на выходе усилителя мощности). Кроме того, данная схема обеспечивает задержку подключения акустической системы к усилителя для устранения слышимых переходных процессов (хлопков динамиков и других неприятных звуков) при включении усилителя.

Принцип работы данного устройства не нов и предельно прост: при отсутствии опасного постоянного напряжения на выходе усилителя (входе защиты), акустическая система с помощью контактов реле, через определенный короткий промежуток времени, подключается к выходу усилителя, в случае появления опасного постоянного напряжения на выходе усилителя реле размыкает свои контакты и акустическая система отключается от выхода усилителя.

Скелет схемы придуман не мной, его в разных вариациях часто можно встретить в промышленных аппаратах и за долгое время подобные схемы очень хорошо себя зарекомендовали.

Кратко перечислю особенности и технически характеристики данной схемы:
– независимая защита для каждого из двух каналов усилителя. При аварии в одном из каналов усилителя отключится только неисправный канал.
– встроенный стабилизатор напряжения позволяет питать устройство защиты непосредственно от плюсовой шины питания усилителя мощности.
– допустимый диапазон напряжений питания (+Vc) от 15 до 50В (при использовании реле с катушкой на 12В) или от 30 до 90В (при использовании реле с катушкой на 24В).
– время срабатывания защиты (отключения акустической системы) при появлении постоянного напряжения на выходе усилителя (на входе защиты):
0,7 сек (при постоянном напряжении на входе защиты 5В);
0,25 сек (при постоянном напряжении на входе защиты 15В);
0,15 сек (при постоянном напряжении на входе защиты 25В);
0,07 сек (при постоянном напряжении на входе защиты 50В).
– минимальное постоянное напряжение на выходе усилителя (входе защиты) необходимое для отключения акустической системы +1В / -3,5В.
– время задержки подключения акустической системы к выходу усилителя с момента подачи напряжения питания – 3 сек.
– автоматическое подключение акустической системы к выходу УМЗЧ после исчезновения на его выходе опасного постоянного напряжения.
– время подключения акустической системы после исчезновения опасного постоянного напряжения на выходу УМЗЧ – 3 сек.
– моментальное отключение акустической системы от выхода усилителя мощности в случае обесточивания или неисправности устройства защиты.

Рассмотрим принцип действия схемы на примере одного из каналов устройства защиты (верхнего по схеме). При нулевом постоянном напряжении на входе схемы, оба входных транзистора VT2 и VT4 полностью закрыты. При подаче питания, начинает заряжаться конденсатор С3 через резистор R4, при достижении на обкладках конденсатора напряжения примерно в 1,2-1,5В (спустя примерно 3 сек после подачи питания), открывается транзистор VT6 и на катушке реле K1 появляется напряжение равное напряжению на выходе стабилизатора напряжения (VT1), контакты реле К1.1 замыкаются и выход усилителя соединяется с акустической системой. В случае аварийной ситуации, когда на входе схемы появляется постоянное напряжение величиной более минимального напряжения срабатывания устройства защиты, открывается один из транзисторов (VT2 или VT4) в зависимости от знака постоянного напряжения на входе – плюс или минус. Открывшийся транзистор шунтирует собой конденсатор С3 и база-эмиттерный переход транзистора VT6, что приводит к его закрытию, исчезновению напряжения на катушке реле и размыканию контактов К1.1. Акустическая система отключается от выхода усилителя мощности. Как только постоянное напряжение на входе устройства защиты опускается ниже минимального значения напряжения срабатывания защиты, транзисторы VT2 и VT4 закрываются, заряжается С3, транзистор VT6 открывается, на катушке реле появляется управляющее напряжение и акустическая система снова подключается к выходу усилителя мощности. Транзистор VT1 вместе с R2 и VD1, образуют простейший стабилизатор напряжения который дает возможность запитывать устройство защиты от плюсовой шины блока питания усилителя мощности или любого другого источника питания с напряжением от 15 до 90В.

Читайте также:
Подиумы под ВЧ на примере – авто Астра

В зависимости от величины имеющегося напряжения источника питания, которое будет использовано для питания защиты, целесообразно выбирать реле с катушкой либо на 12, либо на 24В. Это необходимо для снижения рассеиваемой мощности на транзисторе стабилизатора напряжения (VT1), который обязательно должен быть установлен на небольшом теплоотводе. Так при напряжении питания от 15 до 30В, необходимо использоваться реле с катушкой рассчитанной на 12В, а при напряжении питания от 50В и выше – реле с катушкой рассчитанной на 24В. При использовании источника питания с напряжением от 30 до 50В, допускается использовать реле с катушкой как на 12В, так и на 24В. При использовании реле с катушкой рассчитанной на 24В, в обязательном порядке необходимо заменить стабилитрон VD1 (1N4743, 13В), на стабилитрон с напряжением стабилизации 24В, например на 1N4749.

Рассмотрим схему сопряжения устройства защиты с платами усилителей мощностей, блоком питания и подключаемой акустической системой.

Все довольно наглядно и просто. Единственное насчет чего может возникнуть вопрос: зачем на печатной плате защиты две клеммы GND и какую из них использовать для подключения к блоку питания? Использовать можно любую из них.

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

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

↑ 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).

Читайте также:
Подиумы без эпоксидки, полиэфирки, пены…

↑ 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.

Для «универсальности» данной схемы нужен блок питания с маломощным трансформатором с низким напряжением вторичной обмотки. Я использовал трансформатор ~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.

Читайте также:
Подиумы для динамиков своими руками

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

↑ Итого

Я сделал два экземпляра — с обычными резисторами и SMD, плата позволяет это сделать. Впечатления от устройств очень хорошие. Длину платы можно уменьшить на 1…2 см, особенно с резисторами SMD, но я предпочитаю широкие дорожки, позволяющие неоднократно перепаивать детали и прощающие смещения при сверлении отверстий; достаточные промежутки между дорожками.

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 ⇣ 342

Спасибо за внимание!

↑ Добавки от читателей

17/10/2021 Камрад Дмитрий (Aknodik) повторил конструкцию с небольшими вариациями. Применил питание блока защиты от трансформатора УМЗЧ.

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.

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 94 читателя.

18.10.21 изменил Datagor. Добавлена схема подключения к БП по переменке.

Еще одна защита акустических систем

При выходе из строя транзисторов выходного каскада усилителя звуковой частоты, на его выходе образуется напряжение постоянного тока, значение которого может достигать напряжения питания. При этом если в считанные секунды не отключить акустическую систему (АС) от усилителя, то акустика выйдет из строя. Обычно при этом перегорает обмотка динамической головки.

Чтобы отключить АС от усилителя, при появлении на его выходе постоянной составляющей, необходимо применить защиту акустических систем, схема которой представлена в этой статье.

Также рекомендую посмотреть схему еще одной защиты в статье «Защита акустических систем».

Помимо защиты АС от постоянной составляющей схема выполняет задержку подключения акустики к усилителю при его включении. Это необходимо для исключения воспроизведения переходных процессов (щелчков, тресков, повышенного фона и так далее) при включении.

Защита акустики

Основные характеристики защиты

Напряжение питания ………. +15?50В

Время отключения при появлении постоянной составляющей:

при появлении +5В ………. 0.7сек

при появлении +25В ………. 0.15сек

при появлении +50В ………. 0.07сек

Защита срабатывает при появлении на выходе усилителя напряжения постоянного тока начиная со значения +1В по положительному напряжению, и начиная с -3.5В при отрицательном напряжении. Каналы защиты работают независимо друг от друга, то есть могут срабатывать раздельно.

Защита подключает акустику обратно примерно через 3 секунды после устранения постоянной составляющей.

Также реализована задержка подключения АС при подаче питания. Задержка составляет 3 секунды.

Схема защиты акустических систем

Защита АС схема

Работа схемы

Элементы VD1, VT1, R2 стабилизируют напряжение +13 для питания реле. Далее я опишу работу одного канала защиты. При отсутствии напряжения постоянного тока на входе схемы, переменный сигнал через резистор R1 не способен (не успевает) зарядить электролитический конденсатор C1 до порога открывания транзисторов VT2 и VT4. Поэтому они закрыты. Электролитический конденсатор C3 заряжается (примерно в течение 3 секунд) через резистор R4 и транзистор VT6, управляющий обмоткой реле K1 открывается, замыкаются контакты K1.1 и сигнал поступает на акустическую систему.

Как только на выходе усилителя появится постоянная составляющая, то она через резистор R1 поступит на базу транзистора VT4 и на эмиттер VT2 (база VT2 при этом на GND). Один из транзисторов открывается (VT4 от положительного напряжения, VT2 от отрицательного) и шунтирует электролитический конденсатор C3. Напряжение на переходе БЭ транзистора VT6 снизится практически до нуля, и транзистор закроется, ток по обмотке K1 перестанет протекать и контактная группа K1.1 разомкнется, отсоединив АС от выхода усилителя.

Читайте также:
Hi-Fi cабвуфер для авто или дома

Диоды VD2 и VD3 защищают транзисторы от пробоя при явлении самоиндукции в катушке реле.

Защита акустических систем от постоянки

Компоненты

В качестве K1 и K2 необходимо применить реле с напряжением катушки 12В и током контактных групп 10А, я применил HK3FF-DC12V-SHG.

Защита акустических систем

Электролитические конденсаторы могут быть рассчитаны на напряжение 16В, я поставил на 25В под размеры на плате.

Все резисторы мощностью 0.25Вт.

Транзисторы VT6 и VT7 можно заменить на BC517, их проще найти. Хочу обратить ваше внимание, что у транзисторов KSP13 и BC517 отличается расположение выводов, BC517 необходимо развернуть на 180 0 , я сделал именно так.

Стабилитрон VD1 на напряжение 13В.

На транзистор VT1 необходимо установить теплоотвод, площадь которого подбирается практическим путем в зависимости от напряжения питания, чем оно больше, тем больше поверхность теплоотвода.

Повышение напряжения питания защиты выше +50В

При установке реле с напряжением катушки 24В и применении стабилитрона VD1 на 24В (1n4749) напряжение питания схемы защиты может находиться в диапазоне +30?90В.

Подключение

Через защиту необходимо пропускать центральную (сигнальную) жилу выхода усилителя, а общий провод (GND) выхода усилителя нужно подключать напрямую к акустической системе.

Схема, печатная плата и некоторое описание защиты взяты из сообщества «[Nem0] Аудиотехника и Радиоэлектроника».

Блок для зашиты динамиков

1196496331.png

Часто при выходе из строя выходного каскада(далее вк) усилителя мощности звуковой частоты (далее умзч), на выход усилителя поступает напряжение равное напряжению питания одного из плеч, что ведёт к выходу из строя акустической системы (далее ас), которая часто имеет не маленькую стоимость, защитить свои любимые колонки можно установив в выход усилителя специальное устройство которое отключит ас от усилителя если он выйдет из строя, так же решается ещё одна проблема это раздражающий звук “бум” и другие неприятные звуки которые можно услышать при включении умзч, происходит это из-за переходных процессов в самом умзч.

1732590655.jpg1512379791.jpg

Предлагаемое устройство также имеет задержку включения которую можно регулировать в широких пределах от доли секунд до 15 секунд, увеличить при необходимости задержкуможно увеличив сопротивление переменного резистора, на практике достаточно задержки в 5 секунд.

далее приступим к просмотру самой схемы и описанию принципа её работы.

3137259771.png

Начнём с резисторов на 10 ком эти резисторы ограничивают протекающий ток, который выпрямляется диодным мостом состоящем из 4 диодов 1n4007 (1 ампер 1000 вольт), их можно заменить аналогичными с током не менее 0.1 ампера и напряжением не менее 200 вольт.

Диод подключённый паралельно катушке реле служит защитой реле от эдс самоиндукции возникающей в момент включения / выключения. Следует отметить что у диода есть и тёмная сторона, он замедляет отпускание контактов реле на 0.1-0.2 секунды.

997050371.png

Далее напряжение поступает на транзистор 2sc945 который работает как ключ совместно с конденсатором на 220мкф, далее сигнал через 2sc945 и 2sc9013 которые вместе образуют транзистор дарлингтона поступает на реле.

При попадании на вход защиты постоянного тока схема отключает реле, и контакт между усилителем и акустической системой прерывается, следует отметить то что скорость отключения реле завит от уровня постоянной состовляющей на входе, при 1.5 вольтах постоянного тока защита отключается за 2-3 секунды, а при 12 вольтах отключение происходит за долю секунды, и так далее чем больше постоянки на выходе тем быстрей срабатывает защита.

Данная схема совместно с плавным пуском обеспечит вашему усилителю настолько тихое включение что если бы не щёлкующие реле вы бы даже не догадались включался ли в данный момент умзч.

3501671250.png376964805.png

Индикатором работы схемы является светодиод, ограничителем тока для его служит резистор на 1 ком, если индикация вам не нужна эту цепь можно не устанавливать.

Существует несколько версий этой защиты, монофоническая и стереофоническая, также можно устанавливать реле на 10 и 30 ампер, если мощность усилителя не превышает 200 вт на 4 ома то можно собирать версию с 10 амперным реле.

Читайте также:
Сабвуфер для авто своими руками.

Реле следует выбирать на 12 вольт и с током катушки не более 100 ма.

1071156610.png

В моём случае были установлены реле jqx 15f t90 расчитанные на ток 30 ампер

Схема проста и содержит минимум компоненотов тем временем надёжна и запускается сразу после сборки без плясок с бубном (разумеется если вы её правильно собрали)

Скачать архив можно тут

Устройство задержки включения и защиты громкоговорителей

Конструируя схему своего усилителя НЧ я заранее предусмотрел в нем блок защиты акустических систем. Для чего это нужно и что может навредить акустическим системам? — во первых хотелось избавиться от «щелчка» при подаче питания на усилитель.

При включении питания конденсаторы выпрямителя начинают заряжаться что в этот момент сказывается на УНЧ — на акустические системы кратковременно попадает постоянное напряжение. Чтобы избежать этого попадания нужна схема несложного реле времени, которое сделает задержку подключения акустических систем на 0,5-1 секунду.

Во вторых — с УНЧ может случиться всякое, например, от перегрузки может сгореть один из транзисторов в УНЧ и на колонки поступит постоянное напряжение достаточно большой величины, что может спалить НЧ динамическую головку или же вывести из строя часть фильтра ваших колонок. Чтобы исключить подобные инциденты нужна схема контролирующая напряжение на выходе УНЧ и в случае появления проблем отключающая акустические системы от УНЧ.

Принципиальная схема

Я рассмотрел множество схем для защиты АС, хотелось найти универсальный вариант и с минимумом электронных компонентов, из всех схем четко выделилась одна — нашел я ее в журнале РАДИО №5 за 1998 год, автор публикации: Ю. Залиский (г. Львов, Украина).

Кроме того что схема выполняет все пункты, о которых я упоминал выше, она построена с использованием всего двух транзисторов и обеспечивает надежную защиту акустических систем для двух каналов усилителя низкой частоты.

Схема устройства задержки включения и защиты акустических систем (АС)

Рис.1. Схема устройства задержки включения и защиты акустических систем (АС).

↑ Собираем все в кучу

Схема соединения блоков усилителя показана на рис. 7.

Рис. 7. Схема соединений блоков УМЗЧ

Для монтажа понадобятся следующие расходные материалы:

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Для обрезки и снятия изоляции с проводов (кабелей) лучше воспользоваться специальным инструментом (рис. 9).

Рис. 9. Клещи для зачистки провода и обжима наконечников – помощник при монтаже усилителя

Описание схемы и журнала

Далее я приведу дословное описание из журнала радио, там все изложено кратко и понятно.

Принципиальная схема устройства задержки включения и защиты АС показана на рисунке выше. Оно состоит из входного ФНЧ R1 R2C1, реле времени на транзисторе VT1 и элементах R1-R4, С1 и ключа на транзисторе VT2.

В момент включения питания конденсатор С1 начинает заряжаться через резисторы R1, R2. В течение времени его зарядки транзистор VT1 будет открыт, VT2 закрыт и ток через обмотку реле не потечет.

Резистор R3 устраняет влияние базового тока транзистора VT1 на зарядку конденсатора и увеличивает положительный порог срабатывания устройства защиты.

Когда конденсатор зарядится, напряжение на базе транзистора VT1 упадет и он закроется, а связанный с ним ключевой транзистор VT2 откроется и через обмотку реле К1 по течет ток.

Реле сработает, и его замкнувшиеся контакты К1.1 и К1.2 подключат громкоговорители к усилителю. Задержка включения равна примерно 4 с.

Если на каком-то из выходов усилителя появится постоянное напряжение положительной полярности, это приведет к частичной разрядке конденсатора С1, открыванию транзистора VT1 и закрыванию транзистора VT2. В результате ток через обмотку реле прекратится и его контакты отключат громкоговорители от усилителей.

Если же на выходах последних появится постоянное напряжение отрицательной полярности, то оно непосредственно через диод VD1 поступит на базу транзистора VT2, закроет его и таким образом обесточит реле К1, контакты К1.1, К1.2 которого разомкнутся и снова отключат громкоговорители от усилителя.

Диоды VD1-VD2 ограничивают максимальное отрицательное напряжение на базе входного транзистора VT1 на уровне 1,3 В. Хотя и в режиме защиты громкоговорителей, и в режиме задержки их включения конденсатор С1 заряжается через одни и те же цепи, время срабатывания защиты на порядок меньше, поскольку для этого конденсатор должен изменить свой потенциал всего на несколько вольт. Пороги срабатывания защиты составляют не более ±4 В.

Читайте также:
Хороший сабвуфер с недорогим динамиком

Правильно изготовленное устройство начинает работать сразу и настройки не требует. Диоды можно применить любые кремниевые. Остальные элементы желательно применить те, которые указаны в схеме. Реле К1— РЭС-9, паспорт РС4.524.200 с сопротивлением обмотки примерно 400 Ом.

Подойдет и любое другое реле, срабатывающее при выбранном напряжении питания, но в этом случае нужно подобрать резистор R4, от которого зависит отрицательный порог срабатывания защиты.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в пределах 20…30 В. При другом напряжении питания нужно будет изменить сопротивление резистора R4. Недостаток этого устройства — необходимость питания его от источника с пульсациями не более 1 В, иначе возможны ложные срабатывания.

↑ Включаем!

Первое включение всегда показательно. Включаю усилитель, слышен щелчок сработавших реле устройства защиты, дальше тишина. Хотя все узлы «гонял» по отдельности, еще раз измеряю напряжения питания и нули на выходах: все в порядке. Отвлекаюсь на дела и только через полчаса начинаю прослушивание. Звучит усилитель хорошо, отдавая в нагрузку сопротивлением 6 Ом около 20 Вт. Работает чисто и прозрачно, доставляя удовольствие от прослушивания. Однако не следует забывать, что усилитель на LM1875 представляет собой систему начального уровня (лучшее из простого) и есть куда расти и развиваться.
Еще раз напомню, что вместо LM1875

можно применить и другие микросхемы, указанные в табл. 1 первой части статьи; при этом напряжение питания двухполярного источника должно составлять ±22 В для TDA2050, ±16 В для TDA2030, TDA2040 и ±12 В для TDA2006.

Настоятельно советую повторить этот проект всем желающим, чтобы приобрести опыт и построить неплохой усилитель для радиокомплекса. Не случайно девизом проекта я выбрал слоган «Не мечтай, действуй!» .

Замечания по схеме

Теперь добавлю от себя: подтверждаю, для устройства действительно нужен хорошо стабилизированный источник питания иначе будут частые ложные срабатывания.

Для стабилизации я использовал схему стабилизатора с регулировкой напряжения на основе микросхемы КРЕН5 (7805) — в публикации про блок питания для моего УНЧ я о ней рассказал.

В зависимости от того какое напряжение питания схемы (20…30В) придется подобрать реле с обмоткой рассчитанной на данное напряжение срабатывания, здесь главное надежное срабатывание и чтобы катушка не перегревалась от перенапряжения. У себя я нашел пачку РЭС-48 с разными паспортами, полистав справочник я выбрал те что мне подходят по напряжению.

К каждой схеме я добавил еще резистор R5 и вывод для подключения светодиода VD4, который будет сигнализировать о срабатывании защиты. Они подключены к коллектору и эмиттеру транзистора VT2.

Таким образом при срабатывании защиты транзистор VT2 закроется и напряжение через реле и резистор поступит на светодиод — что будет сигнализировать о срабатывании.

Читайте также: Звуковые катушки. Часть 2. Из чего сделана звуковая катушка, взаимосвязи и взаимозависимости.

Также при включении схемы, пока работает реле времени, светодиод светится, а потом при переходе защиты в рабочий режим он гаснет. Получается простая индикация, которой вполне достаточно чтобы отследить состояние защиты.

↑ 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.

Для «универсальности» данной схемы нужен блок питания с маломощным трансформатором с низким напряжением вторичной обмотки. Я использовал трансформатор ~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.

Детали и настройка

Сопротивление гасящего резистора R5* (гасит ток, протекающий через светодиод) подбирается экспериментально. Для этого можно применить переменный резистор на 2-3кОм включенный вместо R5.

Читайте также:
Как улучшить звучание сабвуфера

Выставляем ручку резистора в положение с максимальным сопротивлением, подаем на схему питание, а на ее вход — постоянное напряжение от другого блока питания, чтобы схема сработала и реле обесточилось.

Вращая ручку переменного резистора нужно добиться достаточно яркого свечения светодиода VD4 в момент когда транзистор VT2 закрыт и питание на светодиод идет через обмотку реле К1.

Потом этот резистор отпаиваем и измеряем его сопротивление, устанавливаем в схему постоянный резистор с таким же сопротивлением.

Еще один вариант — примерный расчет по формуле на основе закона Ома:

R_резистора = (U_питания — U_светодиода) / I_светодиода.

  • R — сопротивление, в Омах.
  • U — напряжение, в Вольтах,
  • I — ток, в Амперах.

Примем что питание схемы защиты у нас 22В, а рабочее напряжение светодиода — 2,5В с током 15мА:

R = (22В — 2,5В) / 0,015А = 1300 Ом.

Поскольку ток через светодиод в схеме будет протекать также через обмотку реле, то свечение будет менее ярким если бы вместо реле был просто проводник, но этого достаточно для индикации состояния. Важно чтобы ток через светодиод не превышал ток срабатывания/отпускания реле.

Печатные платы проектировал по старинке:

Рис. 2. Разводка печатной платы карандашом и расстановка компонентов.

В результате мною было изготовлено два экземпляра данного устройства (2+2 канала), вот что получилось:

Рис.3. Готовые устройства задержки включения и защиты акустических систем.

Теперь о том как нужно эту схему подключать к усилителю НЧ и акустическим колонкам:

Как подключить схему защиты акустических систем к выходу усилителя НЧ

Приступить к наладке схемы нужно обязательно с подключенным усилителем низкой частоты (УНЧ) и акустическими системами (АС)!

Конденсатор С1 заряжается через общий провод, ток с которого идет через АС и УНЧ, а потом через резисторы R1 и R2.

Без АС и УНЧ схема не заработает так как должна работать. Если к схеме не подключить ни АС, ни усилитель мощности, то конденсатор С1 будет очень долго заряжаться через цепочку: R3 + переход Б-Э транзистора VT1.

Испытать схему можно и без АС и без усилителя НЧ. Делается это так:

  1. Вместо АС временно подключаем по резистору на 200-300 Ом (мощностью 2-5Вт)
  2. К контактам, что подключаются к усилителю, также ставим такие же резисторы на 200-300 Ом.
  3. Включаем схему, через несколько секунд должно щелкнуть реле (конденсатор С1 зарядился через резисторы которые мы подключили к входу вместо усилителя).
  4. Подавая положительные и отрицательные постоянные напряжения 10-20В с внешнего блока питания на резисторы, которые подключены вместо усилителя НЧ, можно убедиться в работоспособности защиты от попадания постоянного напряжения на выходе усилителя, реле должно отключить резисторы, которые мы включили вместо АС.

Я разместил платки в корпусе усилителя как можно ближе к платам УМЗЧ и выходным клемам АС (на задней панели), это нужно чтобы максимально сократить длину соединительных проводников от УНЧ к защите и к клеммам для подключения АС.

корпус УНЧ

Читайте также: Колонки автомобильные на Алиэкспресс — коаксиальные, высокочастотные динамики, наборы колонок: обзор и советы для покупок. Какие автомобильные колонки можно купить на Алиэкспресс?

↑ Дополнения

[24-06-2015] Как подключить устройство защиты (рис. 5) к мостовому УМЗЧ?Александр (Allroy)
не только задал вопрос, но и испытал предложенное решение на практике, за что ему большое спасибо.

На рисунке схематично показано подключение двух мостовых усилителей, питаемых от двухполярного источника, к устройству защиты АС.

Выводы 2, 3, 6 и 7 устройства защиты АС оставляем свободными. Выход 1-1 (2-1) мостового УМЗЧ 1 (УМЗЧ 2) соединяем с выводом 4 (8) устройства защиты АС. Вывод 1 (5) устройства защиты АС соединяем с соответствующей клеммой для подключения АС. Другую клемму для подключения АС соединяем с выходом 1-2 (2-2) мостового УМЗЧ.

Между выходом 1-2 (2-2) мостового УМЗЧ и конденсатором С5 (С6) устройства защиты АС включаем дополнительный резистор, сопротивление которого не должно быть равно сопротивлению резистора R12 (R13). Выберем сопротивление дополнительного резистора, например, 18 кОм (см. описание схемы защиты усилителя «Бриг», рис. 1).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: