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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Universelles AC-Schutzgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher Die universelle Lautsprecherschutzeinheit besteht aus kleinen Teilen und kann in jeden Verstärker eingebaut werden, der nicht über einen solchen Schutz verfügt. Die Besonderheit dieses Geräts ist die Verwendung einer eingebauten Netzstromversorgung, zuverlässiger elektromagnetischer Relais und einer LED-Anzeige für das Auftreten einer konstanten Spannung am Ausgang des Verstärkers. Das Gerät bietet stabile Latenz und Schutz auch nach einem kurzen Stromausfall. Es ist bekannt, dass beim Anlegen von Strom an den Verstärker im Lautsprechersystem (AC) ein lautes Klicken (Klatschen) auftreten kann. Um dieses Phänomen zu beseitigen, ist es notwendig, die Last mit einer bestimmten Verzögerung an den UMZCH-Ausgang anzuschließen, die ausreicht, um alle transienten Prozesse abzuschließen (normalerweise 1...3 s) [1]. Beim Ausschalten des Stroms sollte sich der Lautsprecher abschalten, bis die Speicherkondensatoren des Netzteilfilters des Verstärkers merklich entladen sind (um mehr als 20 %). Ansonsten kann es beim Abschaltvorgang auch zu unangenehmen Obertönen oder Klickgeräuschen kommen. Das vorgestellte Modul implementiert die Funktionen des geräuschlosen Ein- und Ausschaltens des Verstärkers (eigentlich des Lautsprechers) und ermöglicht Ihnen außerdem den Schutz der Bassköpfe des Lautsprechers, wenn am Ausgang des UMZCH eine konstante Spannung auftritt, die mit seinem Notbetrieb verbunden ist oder Versagen. Technische Eigenschaften
Es gibt keine Fragen zur Implementierung der Verzögerung und zum Schutz der Lautsprecher. Doch wie kann man den Lautsprecher schnell ausschalten, wenn die Netzspannung (relativ kurzzeitig) ausfällt, aber ausreichend ist, damit ein vorübergehender Vorgang und ein Klicken auftritt? Es gibt zwei sinnvolle Optionen: Verwendung von Informationen über das Vorhandensein von Wechselspannung in einer der vorhandenen Sekundärwicklungen des Transformators, der den UMZCH speist (wie in der μRS1237-Mikroschaltung [2] implementiert), oder Verwendung eines separaten Leistungstransformators (oder von einem zusätzlichen). Wicklung des UMZCH-Transformators) für die Schutzeinheit. Die erste Option bringt bestimmte Einschränkungen mit sich und schränkt die Vielseitigkeit des Moduls ein. Mit der zweiten Option können Sie einen Glättungskondensator mit kleiner Kapazität zur Stromversorgung des Geräts verwenden, wodurch die Schutzeinheit den Lautsprecher garantiert schneller ausschaltet, als die Kondensatoren im UMZCH-Netzteil entladen werden. Offensichtlich ist die zweite Option zuverlässiger und einfacher zu implementieren, da Sie das Modul an fast jeden Verstärker anschließen können. Der Nachteil dieser Lösung sind die höheren Kosten durch den Einsatz eines zusätzlichen Netzteils, allerdings überwiegen hier Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit. Das Gerätediagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Seine Eingänge müssen mit den Ausgängen der Kanäle des Stereo-UMZCH und die Ausgänge mit den Lasten (AC) der entsprechenden Kanäle verbunden werden. Das gemeinsame Kabel des Moduls, der Lautsprecher (oder der Frequenzweiche) wird direkt mit dem gemeinsamen Kabel des Verstärkers verbunden.
Beim Anlegen der Versorgungsspannung wird der Kondensator C6 über den Widerstand R10 langsam auf 1,9 V aufgeladen (bestimmt durch das Verhältnis der Widerstände der Widerstände R10 und R11), was ausreicht, um den Transistor VT4 zu öffnen. Die Relais K1, K2 werden aktiviert und die Last wird an den Verstärker angeschlossen. Wenn an einem der Geräteeingänge (Kontakte X2a, Diode des Optokopplers U3 oder U0,6. Der beleuchtete Fototransistor des Optokopplers über den Widerstand R0,7 entlädt den Kondensator C1, und der Feldeffekttransistor VT2 schließt und schaltet das Relais ab. Das Leuchten der HL1-LED zeigt an, dass der Lautsprecher ausgeschaltet ist und der UMZCH eine Fehlfunktion aufweist. Der Widerstand R2 begrenzt den Entladestrom des Kondensators C8 und der Widerstandsteiler R6R4 sorgt für einen künstlichen Mittelpunkt der Versorgungsspannung. Die meisten dieser Schutz- und Verzögerungsvorrichtungen zum Einschalten der Lautsprecher haben einen unangenehmen Nachteil – das Fehlen einer Verzögerung beim Neustart in kurzer Zeit nach dem Ausschalten. Ein Beispiel für eine solche Situation ist ein kurzfristiger Stromausfall im Netz. Dieser Nachteil ermöglicht es nicht, den richtigen Schutz für die Lautsprecher und die gesamte Ausrüstung im Allgemeinen zu erreichen, in der ein solches Gerät verwendet wird. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden die Elemente R9, C5, VT3 eingeführt. Dieser Schaltkreis wird bei Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung kurzzeitig aktiviert und entlädt den Kondensator C6, der den normalen anschließenden Start der Schutzeinheit gewährleistet. Die Verwendung des Feldeffekttransistors VT4 mit einer reduzierten Öffnungsspannung (ca. 1,5 V) sorgt für eine niedrigere Ladespannung für C6 und die Neustartzeit entspricht nahezu der Zeit des ersten Einschaltens. Unter Beibehaltung konstanter Lade- und Entladezeiten des Kondensators C6 kann seine Kapazität erheblich reduziert werden, indem der Widerstandswert der Widerstände R8–R11 entsprechend erhöht wird. Es wird nicht empfohlen, die Kapazität des Kondensators C1 zu erhöhen – sie bestimmt die Abschaltgeschwindigkeit der Schutzeinheit. Bei Netznennspannung 230 V und Raumtemperatur 25 оMit Stabilisator erwärmt sich DA1 auf 50...52 оC. Beim Test bei einer maximalen Wechselspannung von 274 V (begrenzt durch die Fähigkeiten von LATR) betrug die Erwärmung des Stabilisators 64 ... 65 оC - alles ist im normalen Bereich. Wenn wir den Widerstand R1 ausschließen, sinkt die untere zulässige Stromversorgungsgrenze des Geräts auf 170 V, gleichzeitig erhöht sich jedoch die Erwärmung von DA1 um durchschnittlich 10 ... 12 оC. Es ist klar, dass diese Änderung nur für Gebiete ratsam ist, in denen die Spannung im Netz immer niedriger als die Nennspannung ist. Stellen wir uns eine Situation vor, in der beide UMZCH-Kanäle ausfallen und im ersten Kanal am Ausgang eine Spannung einer Polarität und im zweiten Kanal eine Spannung umgekehrter Polarität entsteht, deren absoluter Wert der Spannung am entspricht Ausgang des ersten Kanals (mit einer Differenz von weniger als 0,6 ... 0,7 V), dann wird nach der Summierung über die Widerstände R2 und R3 eine Spannung erhalten, die nicht ausreicht, um den Transistor VT1 oder VT2 zu öffnen. Das heißt, das Schutzsystem funktioniert nicht, und das ist ein Nachteil (er kann überwunden werden, indem der Widerstandswert eines dieser Widerstände um ± 10 % geändert wird). Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses ist jedoch vernachlässigbar gering und stellt eher ein Beispiel für eine hypothetische Fehlersimulation dar. Die Leiterplatte (Abb. 2) mit den Maßen 66x45 mm besteht aus folienbeschichtetem Fiberglas und ist für den Einbau von Transistoren in SOT-23-Gehäusen, Widerständen der Größe 0805 (außer Widerstände R1 und R13 - 1206) ausgelegt ), Kondensatoren C2, C5 der Größe 0805 und Diode VD2 im SMA-Gehäuse. Auf dem Foto Abb. Abbildung 3 zeigt die montierte Platine von der Lötseite der oberflächenmontierten Teile.
Als T1 kommt ein Kleinleistungstransformator TPK-2 mit einer Sekundärwicklung von 12 V zum Einsatz. Die Diodenbrücke kann eine beliebige der Serien DB103S-DB107S oder MB2S-MB6S sein, für die auf der Leiterplatte zwei Plätze vorgesehen sind. Diode VD2 – jede mit einem Durchlassstrom von 1 A und einer zulässigen Rückwärtsspannung von mindestens 200 V. Die Relaiswicklungen sollten für eine Stromaufnahme von nicht mehr als 30 mA (hohe Empfindlichkeit) bei einer Spannung von 12 V ausgelegt sein. Es wäre möglich, ein Relais mit zwei Kontaktpaaren zu verwenden, aber der Autor konnte keines für einen Schalter finden Strom von mehr als 8 ... 10 A. Der Vorteil der auf der TRU-12VDC-SB-CL-Relaisschaltung angegebenen besteht darin, dass sie über eine AgCdO-Beschichtung (Silber-Cadmiumoxid) auf den Kontakten verfügen, die gegen mechanischen Verschleiß beständig ist und a maximaler Schaltstrom von 12 A. Sie können sie durch günstigere SRD (T73) 12VDC-Relais -LS-C von SONGLE ersetzen, die einen Schaltstrom von bis zu 10 A ermöglichen. Optokoppler U1, U2 können bei entsprechender Struktur nahezu beliebig verwendet werden, zum Beispiel PS2501, PC817. LED HL1 – beliebig, vorzugsweise rot leuchtend, zum Beispiel aus der AL307-Serie oder anderen. Die Transistoren VT1-VT3 können durch beliebige andere Low-Power-Transistoren entsprechender Struktur und Größe ersetzt werden. Es ist möglich, MMBT5551, MMBT4401 (VT1, VT3) und MMBT5401, MMBT4403 (VT2) zu verwenden. Als Ersatz für den n-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) VT4 mit niedriger Gate-Schwellenspannung (Gate Threshold Voltage) können NTR4003N, IRLML2502 empfohlen werden. Wenn kein solcher Ersatz verfügbar ist, ist es zulässig, einen anderen n-Kanal-FET mit isoliertem Gate zu verwenden, wobei der Schwerpunkt auf einem offenen Kanalwiderstand von nicht mehr als 3...5 Ohm und einer maximalen Drain-Source-Spannung von mindestens 20 liegt V und ein maximaler Drainstrom von mindestens 300 mA. In diesem Fall müssen folgende Änderungen an der Schaltung vorgenommen werden: R8 = 75 Ohm, R10 = R11 = 68 kOhm, C6 = 47 µF bei 16 V. Beachten Sie jedoch, dass sich die Verzögerungszeit für einen schnellen Neustart geringfügig verringert. Da sich der Schwellenschaltpegel für verschiedene PTs erheblich unterscheiden kann, kann es erforderlich sein, die Schaltverzögerungszeit des Relais anzupassen, indem ein Widerstandspaar R10, R11 unter der Bedingung ihrer Gleichheit ausgewählt wird. Der Schmelzeinsatz FU1 kann für einen Strom von 0,16 oder 0,25 A verwendet werden, zum Beispiel der heimische VP4-10 0,2 A, der über kleine Abmessungen und flexible Leitungen zur Montage auf einer Platine verfügt. Klemmenblöcke X1-X3 - Serie DG127, XY304 oder ähnlich. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, wird der mittlere Kontakt in X1 nicht verwendet. Dies geschieht, um den Abstand zwischen den Netzleitern zu vergrößern. Das zusammengebaute Gerät (Foto in Abb. 4) erfordert keine Anpassung und funktioniert sofort nach dem Anlegen der Stromversorgung. Sein Design wurde viele Male wiederholt und seine hohe Zuverlässigkeit wird durch den Langzeitbetrieb bestätigt.
Auf Abb. Abbildung 5 zeigt ein Diagramm, das den Verzicht auf einen kleinen Transformator ermöglicht. Als Beispiel ist ein vereinfachtes Diagramm der UMZCH-Stromversorgung mit einer Spannung von +/-30 V dargestellt. Gleichzeitig werden sowohl die Schaltung als auch die Art der Verbindung des Moduls mit dem Verstärker leicht geändert.
Das Modul verfügt über eine bipolare Stromversorgung über die Löschwiderstände R8, R9, sodass die Bildung eines künstlichen Mittelpunkts nicht erforderlich ist (Widerstände R4, R5 in Abb. 2). Für eine höhere Effizienz sind die Relais in Reihe geschaltet und ein Kondensator (C4) als Leistungsfilter hinzugefügt. Aus den Komponenten VD1, R5, C3 besteht ein Einweggleichrichter, dessen Spannung dem Optokoppler U3 zugeführt wird. Im Ausgangszustand befindet sich der Transistor VT10 aufgrund des Widerstands R3 im Sättigungsmodus und überbrückt den Kondensator C5, bis an der Sendediode des Optokopplers U3 Spannung erscheint. Danach schließt VT3 und C5 beginnt sich langsam aufzuladen, wodurch der Transistor VT4 geöffnet wird. In diesem Fall beträgt die Gesamtverzögerungszeit zum Zuschalten der Last 2...2,5 s. Wenn der Verstärker ausgeschaltet wird, entlädt sich der Kondensator C3 schnell und der Optokoppler U3 wird stromlos. Der Transistor VT3 öffnet und entlädt den Kondensator C5, wodurch die Relais mit der Last ausgeschaltet werden. Somit wird ein Schnellabschaltmechanismus mit einer Gesamtzeit von maximal 0,3 ... 0,5 s implementiert. Der anschließende Einschaltstart erfolgt bei entladenem Kondensator C5, daher im Gegensatz zur Schaltung in Abb. 2 ist eine Zwangsentladung nicht erforderlich. Als VT4 können Sie einen n-Kanal-FET mit einer Öffnungsschwellenspannung von 2 ... 5 V und einem maximalen Drainstrom von mindestens 1 A verwenden, zum Beispiel IRF510-IRF540, IRF610-IRF640. Gleichrichterdiode VD1 – jede mit einer Sperrspannung von mindestens 100 V und einem Gleichstrom von 100 mA: SF12-SF16, 1 N4002-1N4007 usw. Bei Verwendung eines Relais mit Wicklungen, die einen Strom von 50 mA verbrauchen, ist dies erforderlich um die Werte der Widerstände R8, R9 auf 330 Ohm zu ändern. Hinweis. Um die Betriebssicherheit zwischen Basis und Emitter des Transistors VT3 (Abb. 1) zu erhöhen, muss ein Widerstand mit einem Widerstandswert von 50 ... 100 kOhm installiert werden. Literatur
Autor: N. Vashkalyuk
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