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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Alto-falante ativo com fonte de alimentação combinada. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes Devido ao pequeno tamanho dos dispositivos digitais portáteis (como tablets, laptops, TVs LCD portáteis, navegadores, etc.), a qualidade do som da acústica embutida neles deixa muito a desejar. Para um som alto e razoavelmente bom em condições estacionárias, eles geralmente são conectados a amplificadores de potência AF externos (AMPs) com sistemas acústicos (AS), alto-falantes ativos (com AMPs integrados). Muitas vezes, este último só pode ser alimentado por uma rede de 230 V. Para não se contentar com o som dos “tweeters” incorporados nos dispositivos multimídia em caso de queda ou falta de energia, você pode usar os dois ativos alto-falante way com fonte de alimentação combinada descrito abaixo. O diagrama do AS proposto é mostrado na Fig. 1. Comparado aos designs [1, 2], é mais funcional, pode operar tanto com a fonte de alimentação quanto com a bateria de lítio G1 integrada. Ele é recarregado automaticamente quando o dispositivo é conectado. Além disso, o alto-falante está equipado com uma tomada USB XS2, à qual você pode conectar vários dispositivos de reprodução de som multimídia “de bolso” para alimentar e recarregar baterias, enquanto, ao contrário de [1], alimenta dispositivos externos e opera o UMZCH embutido no alto-falante são possíveis simultaneamente.
O sinal de entrada entra no plugue XP1, passa pelo somador R2R3, pelo filtro RLC L1C11R14, pelo capacitor de acoplamento C14 e depois para a entrada do microcircuito TDA7052A (DA3), que é um amplificador de potência AF ponte com fonte de alimentação unipolar e controle eletrônico de volume. O microcircuito pode operar com uma tensão de alimentação de 4,5...18 V, sua potência máxima de saída é de 1,1 W e sua dissipação de potência máxima é de 1,25 W. O volume é controlado pelo resistor variável R16. Os circuitos de amortecimento R23C25, R25C26 e o resistor R26 evitam uma possível autoexcitação do microcircuito em frequências ultrassônicas. Conectados à saída do amplificador estão o cabeçote dinâmico BA1 e o emissor de som piezocerâmico de buzina BA2, projetados para reproduzir altas frequências sonoras. Com uma tensão de alimentação de 6,3 V, a amplitude máxima do sinal na cabeça BA1 é de cerca de 6,5 V. O UMZCH é alimentado por uma tensão de 5,3 ou 6,3 V através de um filtro LC L4C23C20. O circuito C2R7R10 incluído na quebra do fio comum do UMZCH evita danos ao dispositivo ao qual a entrada do amplificador está conectada caso receba energia da tomada XS2 e seu fio de alimentação negativo não seja o fio comum da tomada para conexão de fones de ouvido ou um UMZCH externo. Você pode conectar fones de ouvido estéreo ou outro UMZCH ao soquete XS1. O dispositivo usa uma bateria de íon de lítio padrão de 2700 mAh de um telefone celular. Como a tensão nominal dessas baterias costuma ser de apenas 3,7 V, para obter maior potência de saída, o UMZCH é conectado à bateria por meio de um conversor de tensão elevador montado no chip MC34063AP1 (DA1). A tensão da bateria G1 é fornecida à sua entrada através dos contatos fechados da chave SA1 e dos contatos K1.1 do relé K1. A tensão de saída do conversor é de cerca de 6,3 V - definida pelos resistores R18, R13. No transistor VT2, que possui uma pequena tensão de saturação, é montada uma chave eletrônica externa. A corrente de carga máxima conectada à saída do conversor de tensão pode atingir 0,5 A com uma tensão na entrada DA1 de pelo menos 3,3 V. O LED azul HL2 brilha na fonte de alimentação do UMZCH da bateria embutida. Com uma tensão de bateria de 3,3 V (bateria quase vazia), a eficiência do inversor é de 63%, e com 4,2 V (bateria totalmente carregada) é de cerca de 74%. O tempo de operação contínua do alto-falante com bateria em volume médio (potência de saída é de cerca de 0,2 W) é de aproximadamente 15 horas. A tensão de rede de 230 V é fornecida ao enrolamento primário do transformador abaixador T1 através do resistor de proteção R1. Do enrolamento secundário, uma tensão alternada de cerca de 10 V é fornecida à ponte retificadora VD1 através do fusível autorrecuperável de polímero FU3. O capacitor C10 suaviza as ondulações da tensão retificada. Um regulador de tensão linear é montado no circuito integrado KIA78R05PI (DA2). Uma característica distintiva dos microcircuitos da série KIA78RxxPI é sua operabilidade em uma tensão entre entrada e saída de apenas 0,5 V a uma corrente de carga de 1 A (estabilizadores convencionais, por exemplo, série 7805, KR142EN5, exigem que a tensão de entrada seja 2.. ,3 V maior que a saída). O diodo Schottky VD5 aumenta a tensão de saída do estabilizador em aproximadamente 0,3 V. Quando o dispositivo é conectado à rede, o LED verde HL3 começa a brilhar, o relé K1 é acionado e seus contatos K1.1 desconectam a bateria G1 do conversor de tensão e K1.2 comutam o circuito de alimentação UMZCH da saída do conversor para a saída do estabilizador linear no chip DA2. Como a tensão de saída deste último é 1 V menor que a do conversor boost de comutação, o volume do som do alto-falante é automaticamente reduzido ao mudar para a rede elétrica. Isso foi feito porque operar este alto-falante em rede não é sua função principal - se houver uma rede, geralmente é possível conectar dispositivos de reprodução de som a UMZCHs estacionários. A bateria G1 é carregada a partir de um estabilizador linear através do resistor limitador de corrente R4 e do diodo VD1. Quando a tensão nos terminais da bateria atinge cerca de 4,25 V, o controlador integrado a desconecta do circuito de carga, o transistor de germânio VT1 fecha e o LED vermelho HL1 apaga. A maioria das partes dos alto-falantes são montadas em três placas de montagem feitas de fibra de vidro, montagem - com dobradiças de dupla face. As dimensões da placa UMZCH (Fig. 2) são 60x55, o conversor de tensão elevador (Fig. 3) é 70x68 e a fonte de alimentação linear (Fig. 4) é 80x55 mm. O design modular dos componentes do dispositivo facilita muito a montagem, layout e posterior modernização dos alto-falantes.
O dispositivo pode utilizar quaisquer resistores fixos de pequeno porte, com exceção do resistor R1, sendo desejável que seja não inflamável ou explosivo. Resistor variável R16 - SP3-4, SP3-33-32. Para evitar danos ao chip DA3 por eletricidade eletrostática, a tela metálica e o rolo deste resistor devem ser conectados a um fio comum. O capacitor C2 é um óxido apolar ou cerâmico, C14, C25, C26 são capacitores de filme de pequeno porte. Os demais capacitores apolares são cerâmicos K10-17, K10-50 ou análogos, inclusive aqueles destinados à montagem em superfície. Os capacitores C8 e C20 devem ser soldados o mais próximo possível dos terminais dos microcircuitos correspondentes, e C27 - diretamente nos contatos da tomada USB XS2. Os capacitores restantes são óxidos K50-68, K53-19 ou análogos. Podemos substituir o diodo 1N4933GP (VD2) por qualquer diodo de silício com corrente direta de pelo menos o relé de trabalho K1 e tensão reversa de pelo menos 30 V, ponte de diodo GBL06 (VD3) - por qualquer outro D2SB, RC201 - RC207, RS201 - RS207, BR305-BR310. Em vez de um diodo Schottky SS12, por exemplo, SS14, 1N5817, 1 N5818, SB120, SB130 são adequados, em vez de SR360 (VD4) - SR504-SR506, SR306, SR360, 1N5822. LEDs - qualquer brilho contínuo de uso geral sem resistores integrados. Possível substituição do transistor de germânio importado GT2 307 (VT1) - doméstico das séries MP25, MP26, MP39-MP42, transistor FZT851 (VT2) - KZT851. O transistor VT2 é instalado em um dissipador de calor com área de superfície de resfriamento de 4 cm2. Ele é preso ao dissipador de calor abaixando primeiro o flange na solda derretida usando uma pinça. Se esses transistores não estiverem disponíveis, você poderá usar 2SC3746-2SC3748. O chip MC34063AP1 (DA1) é substituível por MC34063AP, MC33063AP1, KA34063A IP33063N, etc., porém, para facilitar a instalação, é aconselhável utilizar o chip em pacote DIP-8. Em vez do chip KIAT8R05PI (DA2), qualquer uma das séries 78R05 em um pacote TO-220 de quatro pinos, por exemplo KA78R05, servirá. É instalado sobre um dissipador de calor de duralumínio com superfície de resfriamento (um lado) de 60 cm2. Um dissipador de calor de duralumínio em forma de U com uma área de superfície de resfriamento de 7052 cm é colado ao gabinete do chip TDA3A (DA2,5)2. Um possível chip substituto é o TDA7052B; outros chips desta série não são adequados. Cada uma das bobinas L1, L5 consiste em várias voltas de um fio de montagem trançado dobrado ao meio, enrolado em um circuito magnético de anel com um diâmetro de 7 ... 20 mm feito de permalloy ou ferrite de baixa frequência (circuitos magnéticos de transformadores de reator eletrônico de lâmpadas fluorescentes compactas também são adequadas). Indutores L2-L4 - produção industrial com núcleos magnéticos de ferrite em forma de H (quanto menor a resistência de seus enrolamentos, melhor). A indutância do primeiro deles é 100...400 µH, os outros - quanto mais, melhor. Transformador abaixador T1 - TS-10-3M1 modificado (75 voltas são enroladas em seu enrolamento secundário) ou TP-114-2. Para um transformador caseiro, um núcleo magnético em forma de W com uma área central de 4,3...4,5 cm é adequado2. O enrolamento primário deve conter 2670 voltas de fio de enrolamento com diâmetro de 0,13 ... 0,15 mm, o secundário - 105 voltas de fio com diâmetro de 0,62 mm. As placas do circuito magnético são montadas no telhado. Relé K1 - DS2Y-S-DC5V (Matsushita) com dois grupos de contatos de comutação (potência máxima de comutação - 60 W). A resistência do enrolamento do relé é de cerca de 150 Ohms, a tensão e a corrente nominais são 5 V e 40 mA, respectivamente. Chave liga / desliga SA1 - KCD1-101 ou KCD-2011, MRC-101-6A. Cabeça dinâmica BA1 - E1-77-030 de uma TV CRT antiga; qualquer cabeça de banda larga de tamanho adequado com potência de 0,5 W ou mais com bobina de voz com resistência de 8 Ohm serve. Cabeça piezocerâmica - modelo desconhecido, também de TV CRT. Substituiremos o fusível de autorrecuperação de polímero MF-S150 por MF-R160, LP30-160. Bateria de íon de lítio com controlador integrado - de um telefone celular (quanto maior a capacidade, melhor). A conexão paralela de diversas baterias é aceitável. Não conecte essas baterias em série. O corpo do aparelho, medindo 103x98x125 mm, é colado em poliestireno. A parede frontal onde está instalada a cabeça BA1 é perfurada com furos com diâmetro de 1 mm, e 225 furos de ventilação com diâmetro de 3 mm são perfurados na parede traseira. A cabeça BA2 é instalada fora da caixa. Uma visão do layout das unidades é mostrada na Fig. 5, a aparência dos alto-falantes está na Fig. 6.
O resistor de extinção R8 no circuito de enrolamento do relé K1 é selecionado de tal forma que seus contatos alternam de forma confiável quando o dispositivo está conectado à rede. Ao selecionar os resistores R15, R17, é definida a faixa desejada de níveis de volume, que é controlada por um resistor variável R16 quando a estrutura é alimentada pela rede elétrica. Se o cabeçote BA1 não for capaz de reproduzir frequências de áudio mais altas, o faseamento da conexão do cabeçote BA2 pode ser qualquer. Literatura
Autor: A. Butov
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