Lautsprecherschutzgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher

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Im Leben kommt es oft vor, dass Lautsprechersysteme aus dem einen oder anderen Grund an Tonfrequenzverstärker angeschlossen werden, deren Leistung die für das System zulässige Höchstleistung überschreitet, was einerseits oft einen besseren Klang ermöglicht Qualität und Erhöhung des Dynamikbereichs, andererseits erhöht es das Risiko einer Beschädigung der Dynamikköpfe durch Überlastung.

Dies gilt insbesondere beim Einsatz von Lautsprechern auf Schul-, Studenten- und Jugendpartys, bei denen die Akustik oft an den ersten funktionierenden Verstärker angeschlossen ist, der „leistungsstärker“ ist. Um Schäden am Lautsprecher zu vermeiden, wenn er mehr als die Nennleistung empfängt, muss er mit einem Überlastungsschutz ausgestattet sein, der in den Lautsprecher integriert ist und keine zusätzliche Stromquelle benötigt. Das schematische Diagramm eines solchen Geräts zum Schutz von Lautsprechern mit einer Leistung von 10...35 W ist unten dargestellt.

Dieses Gerät schaltet nicht nur den Lautsprecher bei Überlastung ab, sondern schützt auch seine dynamischen Köpfe vor Schäden, wenn die Transistoren des Verstärkers ausfallen und an seinem Ausgang eine konstante Spannung anliegt. Das Gerät wird an den Ausgang eines Audio-Leistungsverstärkers angeschlossen. Die Wechselspannung wird durch die Diodenbrücke VD1 gleichgerichtet. Der Widerstand R1 eliminiert den Einfluss des Geräts auf den Betrieb des Leistungsverstärkers. Die gleichgerichtete Spannung wird durch Oxidkondensatoren C3, C2 geglättet.

Solange die Leistung am Ausgang des Verstärkers den für den Lautsprecher maximal zulässigen Wert nicht überschreitet, ist die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C2 klein, die Zenerdiode VD3 ist geschlossen und damit auch der Thyristor VS1. Im Mikrostrombetrieb sind SCRs dieses Typs steuerbar, d. h. sie können durch Wegnahme der Steuerspannung geschlossen werden. Da VS1 geschlossen ist, wird auch der Transistor VT2 geschlossen. Die Kontakte des Relais K1 sind geschlossen, die dynamischen Lautsprecherköpfe werden zu 100 % mit Strom versorgt.

Sobald die Ausgangsleistung des Verstärkers die für den Lautsprecher zulässige Leistung überschreitet, steigt die Spannung an C2 so stark an, dass die Zenerdiode VD1 öffnet, der Trinistor VS1 und der Transistor VT2 öffnen, die Kontakte des Relais K1 öffnen und die Stromversorgung erfolgt zum Lautsprecher wird durch die Widerstände R11-R13 begrenzt. Diese Widerstände dienen als Last für den Leistungsverstärker, was die Stabilität des Verstärkers bei Stromausfall verbessert. Darüber hinaus reduzieren diese Widerstände die Funkenbildung zwischen den Relaiskontakten beim Schließen und Öffnen.

Beim Auslösen des Überlastschutzes leuchtet die HL1-LED. Der Transistor VT1, dessen Emitterverbindung als Micro-Power-Zenerdiode mit einer Stabilisierungsspannung von 7...12 V arbeitet, schützt den Feldeffekttransistor vor dem Durchschlag des Gate-Isolators. Sobald die Spannung am Ausgang des Verstärkers abnimmt, schließt die Zenerdiode VD3, VS1, VT2 schließen, die Kontakte des Relais K1 schließen und der Lautsprecher wird wieder mit voller Leistung versorgt. Der Widerstand R8 führt eine kleine Hysterese ein, die das zyklische Schließen und Öffnen der Relaiskontakte bei einer konstanten Ausgangsleistung, die den Schwellenwert leicht überschreitet, verhindert. Der Widerstand R9 reduziert den Strom durch die Relaiswicklung, wenn sich seine Kontakte öffnen. Der Kondensator C6 sammelt eine ausreichende Energiemenge, die für den zuverlässigen Betrieb des Relais erforderlich ist.

Bei der Platzierung der Struktur innerhalb des Lautsprechergehäuses arbeiten die Strukturelemente unter Bedingungen ziemlich starker Vibrationen in einem weiten Bereich von Schallfrequenzen, die von den dynamischen Köpfen erzeugt werden; zusätzlich sollte in einigen Fällen das magnetische Wechselfeld der dynamischen Köpfe übernommen werden berücksichtigen. Die Leiterplatte sollte möglichst weit von den offenen Magnetsystemen der dynamischen Köpfe entfernt sein.

Das Gerät verwendet Festwiderstände MLT, Cl-4, C2-23 oder importierte Analoga. Es empfiehlt sich, den Trimmwiderstand R3 in einem geschlossenen Gehäuse zu verwenden, zum Beispiel SP4-1, SPZ-16v, SP5-16A, SPZ-19a, SP4-3. Nach der Justierung sollte die Drehachse des Widerstands mit einem Tropfen Farbe gesichert werden. Kondensator C1 Folie Polyethylenterephthalat K73-17, K73-9 oder ähnlich. C4 - Keramik K10-17, KM-5, Oxidkondensatoren - K50-35 oder importierte Analoga. Der Kondensator C3 kann aus zwei 470-uF-Kondensatoren bestehen (dieser befindet sich auf der Leiterplatte).

Bei Bedarf sollte auch der Kondensator C6 für eine Betriebsspannung von 100 V verwendet werden. Wird das Gerät mit Verstärkern mit einer Versorgungsspannung der Endstufen von mehr als ±50 V verwendet, sollten Oxidkondensatoren für eine Spannung von 160 V verwendet werden. Leistung und Widerstand der Widerstände R1, R2, R9 müssen ebenfalls erhöht werden. Die Kondensatoren C3, C6 werden parallel zur Leiterplatte installiert und zusätzlich mit Drahtklemmen daran befestigt. Die Diodenbrücke kann durch eine ähnliche stromsparende ersetzt werden, zum Beispiel DB103-DB107, RB153-RB157, oder aus vier Gleichrichterdioden mit einer Betriebsspannung von mindestens 100 V bestehen. Anstelle von KD243A können Sie eine beliebige installieren der Serien KD243, KD247, KD208, KD105, 1N4002-1N4007.

Die Zenerdiode 1N4738A kann durch KS175A, KS175Zh, KS126K und die LED durch jede andere ersetzt werden. Anstelle des Thyristors KU112A können Sie den KU 112 AM im TO-92-Gehäuse verwenden. Der n-Kanal-Feldeffekttransistor IRF9540 kann in diesem Design ohne Kühlkörper betrieben werden. Seine maximale Drain-Source-Spannung beträgt 100 V, das heimische Analogon ist KP785A. Anstelle dieses Transistors können Sie IRF9634, KP796A verwenden, die UCH MAX > 250 V haben. Anstelle von KT315A können Sie jeden der Serien KT312, KT315, SS9014 verwenden. Relais K1 - REK-29, Reisepass DUSH4.501.56. Der Wicklungswiderstand dieses Relais beträgt etwa 950 Ohm, ein stabiles Schalten der Kontakte erfolgt bei einer Spannung von 15 V, die minimale Haltespannung beträgt 7 V. Ein Relais dieses Typs wurde in Fernbedienungsmodulen von USST-Haushaltsfernsehern verwendet. Beim Austausch ist zu berücksichtigen, dass die Kontakte dieses Relais einen erheblichen Strom schalten müssen.

Das Gerät kann auf einer Leiterplatte mit den Maßen 140x50 mm montiert werden, auf der alle Elemente außer der LED verbaut sind. An pic.2 die Leiterplatte ist von der Seite der Leiter dargestellt.

Auf der Montageseite empfiehlt es sich, die Platine mit drei bis vier dünnen Schichten Epoxidkleber zu bedecken. Jede weitere Schicht wird aufgetragen, nachdem die vorherige ausgehärtet ist. Die Platine wird von innen mit fünf M3-Schrauben oder selbstschneidenden Schrauben am Lautsprechergehäuse befestigt. Wenn möglich, empfiehlt es sich, es mit einem leeren, dickwandigen (>0,5 mm) Gehäuse abzudecken, was auch die Wahrscheinlichkeit eines Geräteausfalls aufgrund von Vibrationen bei leistungsstarken Lautsprechern und auch die Wahrscheinlichkeit eines Relaiskontaktprellens verringert.

Zwei vom Autor hergestellte Exemplare dieser Geräte werden in Verbindung mit 15AS-220-Akustiksystemen verwendet, die dynamische Köpfe 25GDN-3-4 verwenden. Diese Systeme beginnen zu pfeifen und zu klappern, wenn die Leistungsaufnahme 40 W übersteigt. Die Schutzschwelle ist auf 25 W eingestellt. Diese Lautsprecher werden vom Orbita UM-002-Stereoverstärker angetrieben, der eine Leistung von über 50 W an einer 4-Ohm-Last entwickeln kann. Die anderen beiden Exemplare sind in selbstgebauten versiegelten Lautsprechern installiert, die auf 10GDSh-1-Breitbandköpfen montiert sind und von einem Corvette 50U-068 S-Verstärker angetrieben werden. Der Schwellenwert zum Einschalten des Schutzes ist ebenfalls auf 25 W eingestellt, basierend auf dem Betrieb des Verstärkers an einer 4-Ohm-Last. Wenn beim Betrieb mit leistungsstarken Lautsprechern (>35...5O W) und einem leistungsstarken Verstärker der Thyristor bei einer für diesen Fall zu geringen Leistung schließt, kann der Widerstandswert der Widerstände R4 und R7 verdoppelt werden.

Dieses Gerät kann modifiziert werden, indem anstelle eines konstanten Widerstands R2 ein Thermistor mit einem negativen TCR-Widerstand von 3,3...4,7 kOhm bei 25 °C installiert wird, der durch eine wärmeleitende Gummidichtung starr am Magnetsystem befestigt werden sollte ein kraftvoller Tieftonkopf. Wenn in diesem Fall das Magnetsystem sehr heiß ist, schaltet das Gerät den Schutz bei einer geringeren Ausgangsleistung des Verstärkers ein.

Autor: A. Butov, p. Kurba, Gebiet Jaroslawl; Veröffentlichung: cxem.net

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