Автор в статье на нашем сайте даёт полезные советы как сделать музыку на скутер, желающих совмещать поездки с прослушиванием музыки без головных телефонов. Главное, однако, не мешать окружающим громкими звуками.
Аудиосистемы на двухколёсных транспортных средствах появились сравнительно недавно, и их история в известной степени повторяет (и, надо полагать, повторит и дальше) историю автомобильных.
На сегодняшний день штатные аудиосистемы присутствуют лишь в самых дорогих моделях мотоциклов, владельцы “двухколёсных коней” попроще добавляют аудиосистемы самостоятельно, преодолевая ряд проблем в первую очередь, компоновочных и энергетических. В самом невыгодном положении находятся владельцы мопедов и скутеров.
Резервы энергии в бортовой сети минимальны, да и место для установки стандартной магнитолы (не говоря уже об усилителе) найти непросто. Многие решают проблему с помощью плейера и головных телефонов, но это небезопасно — “глухой” водитель мало чем отличается от слепого.
Плейер или мобильный телефон в качестве источника сигналов — отличное решение для скутера (компактен, удобен в управлении, уносится с собой). Но к нему необходимо добавить усилитель и акустическую систему. Вот об этом и поговорим подробнее.
[info]Многие из нас сталкивались с проблемой некачественной сотовой связи. Решить проблему можно при помощи специальных усилителей сигнала сотовой связи, которые могут использоваться в районах с неустойчивым сигналом, на дачах и удаленных хуторах. Качественный усилитель сотовой связи обеспечит возможность голосовой связи и передачи данных для интернета.[/info]
Колонки на скутер
Из условий работы на открытом пространстве следует несколько выводов.
- Необходима стойкость к окружающей среде (влажность, ультрафиолет ит. п.). Обычные автомобильные динамические головки с полипропиленовым диффузором справятся с влажностью, но под солнечными лучами, скорее всего, радикально изменят цвет диффузора. Если цвет имеет значение можно воспользоваться специальными “морскими” сериями акустики со стойкой окраской.
- Необходим солидный басовый потенциал. Это только в автомобиле нам помогает передаточная характеристика салона, а здесь единственным утешением послужит лишь то, что слушатель находится в ближней зоне (на открытом пространстве “бас” рассеивается практически бесследно уже на расстоянии в несколько метров).
- От “пищалок” требуется хорошая перегрузочная способность. В ближней зоне прослушивания малейшие искажения, возникающие в ВЧ-головках, особенно заметны.
Выбор мест, доступных для установки фронтальной АС, ограничен и фактически определяет тип применяемой конструкции коаксиальная или компонентная. Практически возможны только два места — в районе переднего щита (в нишах, багажных отсеках и др.) и в районе руля (в корпусах на кронштейнах).
Или и то, и другое вместе это удобно для компонентной АС. Коаксиальные динамические головки с учётом простоты установки приобретают ряд преимуществ, а недостатки становятся несущественными в ближней зоне они могут звучать даже лучше, чем разнесённые. Установка в “бардачок” предполагает хоть какой-то задний объём, и можно надеяться на некоторое подобие баса.
Вариант “на руле” не оставляет иллюзий в корпусах разумного размера баса не будет. Как вариант можно использовать суммарный низкочастотный канал с одним “басовичком” размером 6…8 дюймов, установив его в нижней части переднего щита, под ногами,
в багажном кофре. По соображениям экономии места и энергии в системе с таким “квазисабвуфером” будет удобно использовать двухканальный усилитель, а головки подключить как “трифоник” (варианты даны в конце статьи).
Есть и ещё один, совершенно экзотический вариант подключения АС, словно специально созданный для таких случаев. Но об этом — в своё время. Скутер всё же не мотоцикл, поэтому сабвуфер своими руками не рассматриваем в принципе. Даже если и удастся пристроить его без особого ущерба для эстетики и управляемости, вреда от него будет больше, чем пользы крошечный аккумулятор “выдохнется” через 10…15 мин работы на полную мощность.
Усилитель
Во главу угла следует поставить малое энергопотребление при возможно большей мощности весьма противоречивые требования. От применения готовых автомобильных усилителей придётся отказаться маломощных моделей (по 20…25 Вт на канал) сегодня нет, а усилитель большей мощности будет убийцей аккумулятора или генератора.
Импульсные усилители класса D тоже вряд ли помогут их достоинства проявляются при мощностях в сотни ватт, а при малой выходной мощности они ничуть не эффективнее аналоговых. И при этом существенно дороже. Наиболее полно поставленным условиям удовлетворяют усилители на микросхемах.
Отсутствие преобразователя напряжения повышает общий КПД усилителя и удешевляет его, а дополнительную мощность можно получить, если перейти к АС сопротивлением 2 Ом. Сегодня таких автомобильных динамиков немало, в частности, фирм JBL, Infinity.
При напряжении питания 12 В получить от микросхемы неискажённую мощность 20…25 Вт на канал не проблема. Пиковая достигнет 40…50 Вт даже больше, чем нужно. Современные микросхемы УМЗЧ, предназначенные для автомобильной радиоаппаратуры, не требуют внешних цепей ООС и коррекции, обходятся минимальным числом навесных элементов и снабжены встроенной защитой от короткого замыкания нагрузки, перегрева и других превратностей судьбы.
Проблема только в одном. Сегодня автомобильных усилителей промышленного изготовления на микросхемах нет, их выпуск прекращён более десяти лет назад. Поэтому придётся изготовить усилитель самостоятельно или использовать имеющиеся в продаже готовые узлы и наборы для самостоятельной сборки.
Однако при этом нужно сопрягать между собой блоки, разработанные разными конструкторами, согласовывать импедансы и уровни сигнала, что для неспециалистов тоже не просто. Всегда лучше проектировать изделие комплексно, а не строить
“тришкин кафтан”.
В качестве одного из вариантов предлагается усилитель на основе распространённой микросхемы TDA8560Q (Philips). В неё входят два мостовых усилителя, у которых максимальный выходной ток достигает 7,5 А, поэтому усилитель легко переносит комплексную нагрузку, в том числе и пассивные разделительные фильтры многополосных АС, и может работать с нагрузкой 2 Ом.
Основные характеристики
Чувствительность, мВ 500
Сопротивление нагрузки, Ом . . . . .2…4
Номинальная выходная мощность, Вт, на нагрузке 2 (4) Ом 2×20 (15)
Максимальная выходная мощность, Вт, на нагрузке 2 (4) Ом 2×40 (30)
Коэффициент гармоник, %, при выходной мощности 1 Вт . . . .0,1
Номинальная и максимальная выходная мощность указаны для напряжения питания Uп=12 В при коэффициенте гармоник 0,5 и 10 % соответственно. Рабочий интервал напряжения питания — 10…16 В. Ток покоя — не более 0,15 А (в состоянии “standby” 0,1 мА),
а максимальный потребляемый ток достигает 10 А.
Схема усилителя показана на рис. 1.
Конструкция усилителя максимально упрощена. Сигнал с входного гнезда XS1 (“jack” или “mini-jack”) поступает на пассивный регулятор тембра (А1). Необходимый диапазон регулирования обеспечивается за счёт запаса усиления микросхемы (40 дБ). Это решение не только проще и дешевле, чем применение специализированных микросхем, но и обеспечивает более высокое качество звучания.
В основу блока регулировки громкости и тембра положена схема, применявшаяся в приёмниках и магнитолах фирмы Gründig в конце 70-х годов. Незначительные изменения вызваны стремлением сократить число деталей и изменить диапазон регулирования. Как показывает практика, глубокая регулировка тембра в современном аудиотракте не требуется, а регулятор баланса и вовсе атавизм. Поэтому принята несимметричная регулировка тембра “спад” меньше “подъёма”.
Сдвоенные переменные резисторы R3, R4, R6 регулируют соответственно тембр НЧ, тембр ВЧ и громкость. С выхода блока регулировок сигнал поступает на усилитель мощности (узел А2), выполненный на микросхеме TDA8560Q в типовом включении. Для
получения максимальной неискажённой выходной мощности большое значение имеет ёмкость конденсатора фильтра в цепи питания микросхемы.
В большинстве автомагнитол эта ёмкость обычно не превышает 2200 мкФ, поэтому качество звучания оставляет желать лучшего. Особенно заметно это при воспроизведении современных записей с расширенным низкочастотным диапазоном. Чтобы устранить этот недостаток, в предлагаемой конструкции ёмкость фильтра составлена из двух конденсаторов ёмкостью 4700 мкФ, расположенных в непосредственной близости от микросхемы.
Микросхема подключена к источнику питания постоянно, для её включения на вывод 11 нужно подать высокий логический уровень (выше 7 В). В выключенном состоянии выходы переводятся
в высокоимпедансное состояние, а ток потребления не превышает 100 мкА. Состоянием микросхемы управляет выключатель питания SA1, через него же подаётся напряжение питания на каскад управления индикацией состояния.
Диод VD2 совместно с плавкой вставкой FU1 защищает микросхему от подачи напряжения питания в обратной полярности. В составе микросхемы имеются детектор динамических искажений DDD
(Dynamic Distortion Detector) и устройство защиты от короткого замыкания и перегрева, ограничивающее ток выходного каскада на уровне 40 мА.
Информация этих систем выводится на диагностический вывод 12. В нормальном состоянии на этом выходе присутствует высокий логический уровень. Любая нештатная ситуация сопровождается появлением на выводе 12 сигнала низкого уровня — постоянного при замыкании и перегреве, импульсного при перегрузке. Этот сигнал закрывает нормально открытый транзистор VT1, в результате светодиод HL1 гаснет, а HL2 начинает светиться, сигнализируя о проблеме. Стабилитрон VD1 исключает свечение HL2 в нормальном режиме работы.
Детали и конструкция
Оксидные конденсаторы С5—С7 (узел А2) — К50-16 или аналогичные импортные на номинальное напряжение не менее 25 В. Конденсаторы С1, С2 (А1, А2), С3, С4 (А1) К73-17, БМ, МБМ, ПМ, КСО. Блокировочные конденсаторы C3, C4 (А2) керамические
любого типа. Все постоянные резисторы — МЛТ. Сдвоенные переменные резисторы должны быть с обратнологарифмической (показательной) зависимостью сопротивления от угла поворота (индекс В).
Тип остальных деталей не критичен. Транзистор КТ315Г можно заменить любым структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока базы не менее 50 и допустимым током коллектора не менее 20 мА. Светодиод HL2 желательно выбрать красного цвета свечения, а HL1 — любого другого, но с близким значением рабочего тока. Можно использовать и двухцветный светодиод.
Рабочий ток (и яркость свечения) задают резистором R3 (узел А2), для сопротивления 1 кОм он примерно равен 7…10 мА. Стабилитрон VD1 необходим в случае применения светодиодов с резко отличающимся прямым падением напряжения (например, светодиод HL2 красный, HL1 синий). При близких значениях падения напряжения стабилитрон вполне можно заменить одним двумякремниевыми диодами, включёнными в проводящем направлении.
В любом случае сумма напряжения стабилизации VD1 и прямого падения напряжения на HL2 должна быть хотя бы на 0,6 В больше, чем прямое падение напряжения на HL1. Тип защитного диода VD2 значения не имеет, важен только максимальный ток (не менее 10 А в импульсе). Его задача — “выстоять” 1…2 с, пока перегорит плавкая вставка. Если вероятность неправильного подключения питания исключена, диод можно не устанавливать.
В силу простоты усилитель вполне можно собрать на макетной плате или навесным монтажом на плате из изоляционного материала, используя для соединения выводы деталей и монтажный провод. При использовании печатной платы проводники питания следует облудить, а лучше припаять поверх дорожки медный проводник диаметром 0,8…1 мм.
Конденсаторы C3, C4 (узел А2) необходимо разместить как можно
ближе к микросхеме. Для монтажа цепей питания и АС необходимо использовать провод сечением не менее 0,75 мм2. Теплоотвод можно изготовить из дюралевого уголка сечением 30×50 мм и длиной 100…150 мм или использовать готовый алюминиевый корпус. Подложка микросхемы соединена с общим проводом, поэтому изолирующие прокладки не потребуются.
Учитывая огромное разнообразие типов переменных резисторов и разъёмов, темброблок в любом случае удобнее собрать навесным монтажом, поскольку все детали можно разместить на выводах переменных резисторов.
Компоновка и внешнее оформление определяются поставленной задачей и возможностями радиолюбителя. Налаживания собранный усилитель не требует. При включении достаточно убедиться в наличии на выводах 4, 6, 7, 9 микросхемы УМЗЧ напряжения, равного половине напряжения питания. Допустимое отклонение ±10 %.
Подключение нагрузки
Рассмотрим схему подключения АС к усилителю с двумя мостовыми выходами каналов (рис. 2). Динамические головки левого и правого каналов BA1, BA2 условно показаны широкополосными. Низкочастотная головка BA3 подключена между выходами усилителей левого и правого каналов, при этом сигналы суммируются и головка воспроизводит монофонический сигнал. В этой схеме подключения обязательно наличие двух ФВЧ для стереоканалов и ФНЧ для суммарного канала.
Их задача исключить параллельную работу головок и перегрузку усилителя. Обычно для стереоканалов используются фильтры первого порядка (конденсаторы C1, C2), для суммарного второго (C3L1) или третьего. Расчёт их производится обычным способом.
Частоту разделения вполне можно выбрать и 400 Гц, если низкочастотная головка расположена в передней части скутера заодно упростится конструкция катушки фильтра. Поскольку оба канала усиления мостовые, можно использовать ещё одну схему подключения, невозможную в случае обычных усилителей (рис. 3). Низкочастотная головка подключается по мостовой схеме, а канальные — как к обычному усилителю с однополярным питанием.
Необходимые в этом случае разделительные конденсаторы играют роль фильтров, ограничивающих низкие частоты. Достоинство такой схемы подключения в том, что полосу частот для динамической головки суммарного канала специально можно не ограничивать будучи расположена внизу, она и так растеряет большую часть средних и высоких частот, а остатками можно пренебречь.
Поскольку в таком варианте используются инвертирующие и неинвертирующие выходы усилителя, обратите внимание на полярность подключения головок. Наконец последний, экзотический вариант включения нагрузки (рис. 4). Здесь никакие дополнительные детали вообще не требуются. Поскольку выходы каждого канала парафазные (инвертирующий и неинвертирующий), можно организовать не только суммирование сигналов, как это сделано в двух предыдущих схемах, но и их вычитание.
Что это даёт? Расположенный по центру динамик BA3 воспроизводит монофонический сигнал в полной полосе частот, а левый и правый динамики — разностные стереосигналы (тоже в полной полосе): левый BA1 — сигнал “L–R”, правый BA2 — “R–L”. Принцип напоминает кодирование стереосигнала для радиовещания.
При суммировании сигналов в ушах слушателя восстанавливается исходная информация: (L+R) + (L–R) = 2L; (L+R) + (R–L) = 2R.
Перегрузка усилителя здесь исключается автоматически благодаря распределению информации по стереоканалам. Главное — не ошибиться с полярностью и порядком подключения нагрузки. Словом, вариантов много — была бы фантазия.
