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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Aktivlautsprecher mit kombinierter Stromversorgung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher Aufgrund der geringen Größe tragbarer digitaler Geräte (z. B. Tablet-Computer, Laptops, tragbare LCD-Fernseher, Navigationsgeräte usw.) lässt die Klangqualität ihrer eingebauten Akustik zu wünschen übrig. Für einen lauten und ausreichend guten Klang unter stationären Bedingungen werden sie normalerweise an externe Leistungsverstärker AF (UMZCH) mit Akustiksystemen (AS) und Aktivlautsprechern (mit eingebautem UMZCH) angeschlossen. Letztere können häufig nur über ein 230-V-Netz mit Strom versorgt werden. Um sich bei Stromausfall oder Strommangel nicht mit dem Klang der in Multimedia-Geräten eingebauten „Hochtöner“ zufrieden zu geben, können Sie die aktiven Zwei- Nachfolgend beschriebenes Wege-Lautsprechersystem mit kombinierter Stromversorgung. Das Schema des vorgeschlagenen AS ist in Abb. dargestellt. 1. Im Vergleich zu den Designs [1, 2] ist es funktionaler und kann sowohl mit der darin vorhandenen Netzstromversorgung als auch mit der eingebauten G1-Lithiumbatterie betrieben werden. Das Aufladen erfolgt automatisch, wenn das Gerät an das Netzwerk angeschlossen wird. Darüber hinaus ist der Lautsprecher mit einer XS2-USB-Buchse ausgestattet, an die Sie verschiedene „Taschen“-Multimedia-Tonwiedergabegeräte anschließen können, um Akkus mit Strom zu versorgen und aufzuladen, während Sie im Gegensatz zu [1] externe Geräte mit Strom versorgen und den im Lautsprecher integrierten UMZCH bedienen sind gleichzeitig möglich.
Das Eingangssignal gelangt in den XP1-Stecker, durchläuft den Addierer R2R3, den RLC-Filter L1C11R14, den Isolationskondensator C14 und gelangt dann zum Eingang der Mikroschaltung TDA7052A (DA3), einem NF-Brückenleistungsverstärker mit unipolarer Stromversorgung und elektronischer Lautstärkeregelung. Die Mikroschaltung kann mit einer Versorgungsspannung von 4,5 ... 18 V betrieben werden, ihre maximale Ausgangsleistung beträgt 1,1 W, die maximale Verlustleistung beträgt 1,25 W. Die Lautstärke wird über einen variablen Widerstand R16 gesteuert. Dämpfungskreise R23C25, R25C26 und Widerstand R26 verhindern eine mögliche Selbsterregung des Mikroschaltkreises bei Ultraschallfrequenzen. An den Verstärkerausgang sind ein dynamischer Kopf BA1 und ein piezokeramischer Horntongeber BA2 angeschlossen, der für die Wiedergabe hoher Schallfrequenzen ausgelegt ist. Bei einer Versorgungsspannung von 6,3 V beträgt die maximale Signalamplitude am BA1-Kopf etwa 6,5 V. Die Stromversorgung erfolgt über UMZCH mit einer Spannung von 5,3 oder 6,3 V über einen LC-Filter L4C23C20. Der in der gemeinsamen Kabelunterbrechung des UMZCH enthaltene Schaltkreis C2R7R10 verhindert Schäden am Gerät, an das der Verstärkereingang angeschlossen ist, wenn es über die XS2-Buchse mit Strom versorgt wird und sein negatives Stromkabel nicht das gemeinsame Kabel der Kopfhörerbuchse oder des externen UMZCH ist. An die XS1-Buchse können Sie Stereokopfhörer oder einen anderen UMZCH anschließen. Das Gerät nutzt einen Standard-Lithium-Ionen-Akku mit einer Kapazität von 2700 mAh aus einem Mobiltelefon. Da die Nennspannung solcher Batterien normalerweise nur 3,7 V beträgt, wird der UMZCH zur Erzielung einer großen Ausgangsleistung über einen auf dem MC34063AP1 (DA1)-Chip montierten Aufwärtswandler mit der Batterie verbunden. Die Spannung der Batterie G1 wird ihrem Eingang über die geschlossenen Kontakte des Schalters SA1 und die Kontakte K1.1 des Relais K1 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Wandlers – ca. 6,3 V – wird über die Widerstände R18, R13 eingestellt. Auf dem Transistor VT2, der eine kleine Sättigungsspannung hat, ist ein externer elektronischer Schlüssel montiert. Der am Ausgang des Spannungswandlers angeschlossene maximale Laststrom kann 0,5 A bei einer Spannung am DA1-Eingang von mindestens 3,3 V erreichen. Bei der Stromversorgung des UMZCH aus der eingebauten Batterie leuchtet die blaue LED HL2. Bei einer Batteriespannung von 3,3 V (fast leere Batterie) liegt der Wirkungsgrad des Wechselrichters bei 63 %, bei 4,2 V (voll geladene Batterie) bei etwa 74 %. Die Dauer des Batteriebetriebs des Lautsprechers bei mittlerer Lautstärke (Ausgangsleistung ca. 0,2 W) beträgt ca. 15 Stunden. Die Netzspannung von 230 V wird über den Schutzwiderstand R1 der Primärwicklung des Abwärtstransformators T1 zugeführt. Von der Sekundärwicklung wird eine Wechselspannung von ca. 10 V über eine selbstheilende Polymersicherung FU1 der Gleichrichterbrücke VD3 zugeführt. Der Kondensator C10 glättet die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung. Auf dem integrierten Schaltkreis KIA78R05PI (DA2) ist ein linearer Spannungsregler montiert. Eine Besonderheit der Mikroschaltungen der KIA78RxxPI-Serie ist ihre Funktionsfähigkeit bei einer Spannung zwischen Eingang und Ausgang von nur 0,5 V bei einem Laststrom von 1 A (herkömmliche Stabilisatoren, zum Beispiel die Serie 7805, KR142EN5, erfordern eine Eingangsspannung von 2 ... 3 V mehr, als Ausgang). Die Schottky-Diode VD5 erhöht die Ausgangsspannung des Stabilisators um etwa 0,3 V. Wenn das Gerät mit dem Netzwerk verbunden ist, beginnt die grüne LED HL3 zu leuchten, das Relais K1 wird aktiviert und seine Kontakte K1.1 trennen die Batterie G1 vom Spannungswandler und K1.2 schalten den UMZCH-Stromkreis vom Ausgang von den Konverter an den Ausgang des Linearstabilisators auf dem DA2-Chip. Da dessen Ausgangsspannung um 1 V geringer ist als die des schaltenden Hochsetzstellers, wird die Lautstärke des Lautsprechers beim Umschalten auf Netzspannung automatisch reduziert. Dies geschieht, weil der Betrieb dieses Lautsprechers über das Netzwerk nicht seine Hauptfunktion ist – wenn ein Netzwerk vorhanden ist, ist es normalerweise möglich, Tonwiedergabegeräte an stationäre UMZCH anzuschließen. Die Batterie G1 wird von einem Linearstabilisator über einen Strombegrenzungswiderstand R4 und eine Diode VD1 geladen. Wenn die Batteriepole eine Spannung von ca. 4,25 V erreichen, trennt der eingebaute Controller sie vom Ladekreis, der Germaniumtransistor VT1 schließt, die rote LED HL1 erlischt. Die meisten Teile der Lautsprecher sind auf drei Montageplatten aus Fiberglas montiert, die Montage erfolgt beidseitig klappbar. Die Abmessungen der UMZCH-Platine (Abb. 2) betragen 60 x 55, des Aufwärtsspannungswandlers (Abb. 3) 70 x 68 und des linearen Netzteils (Abb. 4) 80 x 55 mm. Der modulare Aufbau der Geräteknoten erleichtert die Montage, Auslegung und spätere Aufrüstung der Lautsprecher erheblich.
Im Gerät sind alle kleinen Festwiderstände einsetzbar, mit Ausnahme des Widerstands R1. Es ist wünschenswert, dass dieser nicht brennbar oder diskontinuierlich ist. Variabler Widerstand R16 - SP3-4, SP3-33-32. Um eine Beschädigung des DA3-Chips durch elektrostatische Elektrizität zu verhindern, müssen die Metallabschirmung und die Perle dieses Widerstands mit einem gemeinsamen Draht verbunden werden. Kondensator C2 – unpolares Oxid oder Keramik, C14, C25, C26 – kleiner Film. Bei den übrigen unpolaren Kondensatoren handelt es sich um Keramikkondensatoren K10-17, K10-50 oder Analoga, auch solche, die für die Oberflächenmontage vorgesehen sind. Die Kondensatoren C8 und C20 müssen so nah wie möglich an den Pins der jeweiligen Mikroschaltungen und C27 direkt an den Kontakten der XS2-USB-Buchse angelötet werden. Die restlichen Kondensatoren sind Oxid K50-68, K53-19 oder Analoga. Wir können die Diode 1N4933GP (VD2) durch jede Siliziumdiode mit einem Durchlassstrom von mindestens dem Arbeitsrelais K1 und einer Sperrspannung von mindestens 30 V ersetzen, die Diodenbrücke GBL06 (VD3) – durch jede andere von D2SB, RC201 – RC207, RS201 - RS207, BR305-BR310. Anstelle einer Schottky-Diode SS12 eignen sich beispielsweise SS14, 1N5817, 1 N5818, SB120, SB130, anstelle von SR360 (VD4) - SR504-SR506, SR306, SR360, 1N5822. LEDs – alle universellen Dauerleuchten ohne eingebaute Widerstände. Möglicher Ersatz des importierten Germaniumtransistors GT2 307 (VT1) - Inland aus den Serien MP25, MP26, MP39-MP42, Transistor FZT851 (VT2) - KZT851. Der Transistor VT2 ist auf einem Kühlkörper mit einer Kühlfläche von 4 cm verbaut2. Zur Befestigung am Kühlkörper wird zunächst der Flansch mit einer Pinzette in das geschmolzene Lot abgesenkt. Wenn solche Transistoren nicht vorhanden sind, können 2SC3746-2SC3748 verwendet werden. Der MC34063AP1 (DA1)-Chip ist austauschbar mit MC34063AP, MC33063AP1, KA34063A IP33063N usw., zur einfacheren Installation ist es jedoch wünschenswert, einen Chip in einem DIP-8-Gehäuse zu verwenden. Anstelle des KIAT8R05PI (DA2)-Chips reicht auch jeder Chip der 78R05-Serie in einem vierpoligen TO-220-Gehäuse, wie z. B. KA78R05. Es ist auf einem Duraluminium-Kühlkörper mit einer Kühlfläche (einseitig) von 60 cm montiert2. Auf das Chipgehäuse TDA7052A (DA3) ist ein Duraluminium-Kühlkörper in U-Form mit einer Kühlfläche von 2,5 cm geklebt2. Ein möglicher Ersatz für die Mikroschaltung ist TDA7052B, andere Mikroschaltungen dieser Serie sind nicht geeignet. Jede der Drosseln L1, L5 besteht aus mehreren Windungen eines in zwei Hälften gefalteten Litzenmontagedrahtes, der auf einen ringförmigen Magnetkreis mit einem Durchmesser von 7 ... 20 mm aus Permalloy oder Niederfrequenzferrit (Magnetkreise aus elektronischen Vorschaltgerättransformatoren) gewickelt ist von Kompaktleuchtstofflampen sind ebenfalls geeignet). Induktoren L2-L4 - Industrieproduktion mit H-förmigen Ferrit-Magnetkernen (je niedriger der Widerstand ihrer Wicklungen, desto besser). Die Induktivität des ersten beträgt 100 ... 400 μH, bei den anderen gilt: je mehr, desto besser. Abwärtstransformator T1 – modifizierter TS-10-3M1 (75 Windungen werden von seiner Sekundärwicklung abgewickelt) oder TP-114-2. Für einen selbstgebauten Transformator eignet sich ein W-förmiger Magnetkreis mit einer zentralen Kernfläche von 4,3 ... 4,5 cm2. Die Primärwicklung sollte 2670 Windungen Wickeldraht mit einem Durchmesser von 0,13 ... 0,15 mm enthalten, die Sekundärwicklung 105 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,62 mm. Die Platten des Magnetkreises sind überlappend zusammengesetzt. Relais K1 - DS2Y-S-DC5V (Matsushita) mit zwei Gruppen von Schaltkontakten (maximale Schaltleistung - 60 W). Der Widerstand der Relaiswicklung beträgt ca. 150 Ohm, die Nennspannung und der Nennstrom betragen 5 V bzw. 40 mA. Netzschalter SA1 – KCD1-101 oder KCD-2011, MRC-101-6A. Dynamischer Kopf BA1 - E1-77-030 von einem alten Bildröhrenfernseher, jede geeignete Breitbandleistung ab 0,5 W mit einer Schwingspule von 8 Ohm reicht aus. Piezokeramikkopf – unbekanntes Modell, ebenfalls aus einem Bildröhrenfernseher. Ersetzen Sie die selbstrückstellende Polymersicherung MF-S150 durch MF-R160, LP30-160. Lithium-Ionen-Akku mit integriertem Controller – von einem Mobiltelefon (je größer die Kapazität, desto besser). Die Parallelschaltung mehrerer Batterien ist zulässig. Schließen Sie solche Batterien nicht in Reihe an. Der Körper des Gerätes mit den Maßen 103x98x125 mm ist aus Polystyrol geklebt. Die Vorderwand am Installationsort des BA1-Kopfes ist mit Löchern mit einem Durchmesser von 1 mm perforiert, in der Rückwand sind 225 Belüftungslöcher mit einem Durchmesser von 3 mm gebohrt. Der BA2-Kopf wird außen am Körper montiert. Eine Ansicht des Layouts der Knoten ist in Abb. dargestellt. 5, das Aussehen der Lautsprecher - in Abb. 6.
Der Löschwiderstand R8 im Wicklungskreis des Relais K1 ist so gewählt, dass seine Kontakte beim Anschluss des Gerätes an das Netz zuverlässig schalten. Durch Auswahl der Widerstände R15, R17 wird das gewünschte Lautstärkeintervall eingestellt, das durch einen variablen Widerstand R16 reguliert wird, wenn die Struktur über das Stromnetz mit Strom versorgt wird. Wenn der BA1-Kopf nicht in der Lage ist, höhere Audiofrequenzen wiederzugeben, kann der BA2-Kopfanschluss in beliebiger Phasenlage erfolgen. Literatur
Autor: A. Butow
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