Sistema de reforço de som portátil com fonte de alimentação universal. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Em alguns casos, o uso de um megafone para amplificação de som claramente não é suficiente devido às suas capacidades limitadas e baixa qualidade, e sair com um sistema de som com console de mixagem é uma óbvia "força bruta" de meios. sistema de amplificação de som descrito com uma série de vantagens operacionais interessantes será útil.

Para um sistema de sonorização projetado para trabalhos itinerantes (reuniões, palestras, etc.), não é necessário ter uma grande capacidade. Mais importantes são as dimensões e o peso, bem como a capacidade de alimentação tanto da rede elétrica quanto das baterias.

A experiência mostra que, na maioria dos casos, uma saída de amplificador de dois canais de 20 watts por canal é suficiente para operação normal. Alto-falantes com alta sensibilidade (retorno) com potência de saída de UMZCH de 20 W podem soar em um espaço aberto a uma distância de até 100 m.

Agora existem muitos microcircuitos à venda que permitem, com um pequeno número de acessórios, montar um UMZCH de dois canais com potência de saída de até 22 W por canal (TDA1556Q, TDA1554Q, TDA1555Q, TDA1558Q) ou 40 W (TDA8560Q, TDA8563Q). Eles são projetados para uma tensão de alimentação de 14 V e permitem a operação a partir de uma bateria de carro. Todos os tipos de circuitos de proteção tornam esses microcircuitos confiáveis ​​\uXNUMXb\uXNUMXbem operação, e apenas surtos na tensão de alimentação podem levar à sua falha.

Como a tensão da rede elétrica nas áreas rurais é muito instável e até simplesmente desliga, é aconselhável que esses amplificadores tenham fonte de alimentação universal: da rede elétrica e da bateria. A baixa potência do amplificador permite que você escolha um transformador de rede relativamente leve e funcione não apenas com uma bateria de carro, mas também com uma pequena bateria selada de 152 Ah (65x98x7 mm). A corrente média consumida pelo amplificador é de cerca de 1 A, e essa bateria fornece várias horas de operação autônoma do equipamento. É improvável que o equipamento fique leve, mas é bem possível colocar tudo, exceto os alto-falantes, em uma caixa comum.

Na fig. 1, é mostrado um diagrama de uma das opções de amplificador.

(clique para ampliar)

Uma característica do chip TDA1555Q é a presença de um detector de distorção nele, que funciona da seguinte maneira. Quando a distorção aparece na saída do amplificador mais de 2 ... 5%, uma tensão de cerca de 15 mV aparece no pino 24. Como a distorção de saída excede 2% com um nível de sinal de entrada de apenas 20 dB acima do valor permitido, seu valor pode ser limitado usando a tensão do detector de distorção para um divisor de tensão ajustável com um transistor de efeito de campo controlado eletronicamente VT1.

Para obter uma tensão de controle suficiente, é mais fácil usar um comparador de amplificador operacional com alimentação "unipolar", ou seja, com a menor tensão de saída próxima à tensão negativa de alimentação. Adequado, por exemplo, chips op-amp LM358N ou LM324N. Na variante de amplificadores operacionais quádruplos, dois deles podem ser usados ​​​​no circuito AGC e o restante nos estágios preliminares: bloco de tom, filtro passa-banda ou amplificador de microfone.

Obviamente, um regulador automático convencional pode fornecer melhor qualidade de som, mas ao usar vários sistemas de alto-falantes, sua impedância nominal pode ser de 2, 4 ou 8 ohms. Nestes casos, o valor admissível da tensão de saída muda de acordo. Normalmente, os amplificadores de potência para esses casos são equipados com indicadores de sobrecarga e, aqui, junto com a indicação, o nível de distorção é limitado. A cadeia R37C31 foi projetada para eliminar cliques quando o amplificador é ligado.

O chip TDA8560Q mais poderoso (Fig. 1b) possui uma "saída de tensão de diagnóstico" especial (pino 12); ele está conectado à tensão de alimentação através de um resistor de 10 kΩ. Quando a amplitude do sinal de saída é limitada ou no caso de um curto-circuito na saída do microcircuito, a tensão no pino 12 diminui para 0,6 V. Essa mudança de tensão pode ser usada para controlar o divisor conectando o circuito de polarização mostrado no diagrama de três resistores e um diodo KD522B com a porta de um transistor de efeito de campo tipo VT1 KP103K ou KP103M. Neste caso, o comparador DA2.4 e a chave eletrônica no VT2 não são necessários. E se um amplificador operacional com uma fonte de alimentação "unipolar" não for necessário, os amplificadores operacionais quádruplos de K1401UD4, TL084, TL074, LF444 e microcircuitos semelhantes podem fornecer maior qualidade de som.

Obviamente, o transistor de efeito de campo também introduz alguma distorção não linear em um nível de sinal alto, mas seu nível e espectro são significativamente menores do que aqueles que surgem como resultado do corte.

Um pouco sobre o amplificador de microfone. A experiência mostra que os captadores externos causam muito mais problemas do que o ruído intrínseco dos circuitos amplificadores e transistores. Bons resultados podem ser obtidos se você colocar um transformador na entrada ou usar um amplificador de instrumentação com entrada diferencial e controle de ganho com um único resistor. O chip K548UN1A é usado com bastante frequência em amplificadores de microfone em equipamentos domésticos; aqui está a opção de usá-lo em um amplificador de instrumentação. As medições dos parâmetros de layout com o amplificador operacional K140UD6 (em vez de DA2.1) com uma alimentação bipolar de ±12 V mostraram que as distorções não lineares são inferiores a 0,1% e o ruído integrado está no nível de -65 dB. A margem de sobrecarga é de 34 dB. Quando a tensão de alimentação é reduzida à metade, a capacidade de sobrecarga diminui proporcionalmente, mas se não houver necessidade de usar bateria, pode-se usar uma fonte de alimentação bipolar e, se necessário, fazer uma fonte de alimentação "fantasma" (alimentação via fios de sinal) +48 V para alimentar microfones condensadores de alta qualidade. Normalmente, devido ao seu alto custo, medo de choques e umidade, eles tentam não usar esses microfones no trabalho de campo, mas para condições estacionárias, essa possibilidade não é supérflua [1].

O controle de tom no amplificador é construído usando um amplificador operacional (DA2.2). A alteração da resposta de frequência do caminho pode ser necessária ao usar diferentes tipos de microfones ou para corrigir o timbre da voz ou devido à situação acústica da sala.

Você não precisa de um sinal estéreo para amplificar uma palestra ou reunião; ambos os canais PA funcionam em paralelo a partir de uma fonte e quando um sinal (possivelmente estéreo) é aplicado de um CD player ou gravador à entrada do amplificador, o canal do microfone é desligado pelos contatos do conector de entrada X2.

A fonte de alimentação do sistema descrito é um tanto incomum. Em baixa tensão de rede, se não houver estabilizador de tensão na unidade, nada de perigoso acontece, apenas a potência máxima de saída do PA diminui, mas um aumento acentuado na tensão pode levar à falha do microcircuito, pois a tensão de alimentação permitida de alguns deles é limitado a 18 V, e picos de tensão superiores a 250 e até 270 V são perigosos para um transformador de rede! Você geralmente não quer carregar estabilizadores externos com você, e eles nem sempre podem salvar o dia. Muitas vezes, um dispositivo de proteção contra surtos simplesmente desliga o equipamento, não garantindo a confiabilidade do evento. A complexidade da proteção do transformador reside no fato de que o amplificador opera no modo AB e seu consumo de corrente varia dezenas de vezes, portanto, sua proteção simplesmente ligando o resistor de extinção falha.

O circuito de alimentação é mostrado na fig. 2.

(clique para ampliar)

O transformador T1 difere do usual apenas porque uma seção adicional é introduzida no enrolamento primário com o número de voltas igual a 10% do enrolamento principal (para uma tensão de 220 V); está conectado aos contatos do relé K1. O relé 851N-1C-C (a corrente através do enrolamento é de cerca de 28 mA a uma tensão de 12 V) opera com segurança já a partir de 8,5 V a uma corrente inferior a 20 mA. Seus contatos são projetados para comutar uma tensão alternada de 250 V a uma corrente de até 7 A. O enrolamento secundário do transformador T1 deve fornecer uma tensão retificada de 21 ... 22 V. Uma certa margem de tensão compensa possíveis quedas de tensão na rede. A retificação de onda completa de dois enrolamentos foi escolhida a partir das considerações de que é mais difícil enrolar um enrolamento de um transformador toroidal com um fio com seção transversal superior a 1 mm2 do que dois enrolamentos com um fio mais fino. A corrente de saída do chip TDA1555Q atinge 4 e o TDA8560Q - 7,5 A. Os dados de enrolamento do transformador de rede T1 não são mostrados aqui, pois agora podem ser adquiridos ou encomendados "para todos os gostos" nos mercados de rádio.

Para proteger o microcircuito PA, foi introduzido um regulador de tensão integrado DA2 com baixa queda de tensão. Ao mesmo tempo, a tensão usada para recarregar a bateria externa se estabiliza.

Para trazer os LEDs de indicação para o painel frontal do amplificador, um indicador LED de três níveis é montado em uma placa separada. Quando a tensão de rede é baixa (inferior a 200 V), o LED verde HL2 acende. Se a tensão de rede for superior a 200 e inferior a 240 V, o LED amarelo HL1 acende. Quando 240 V é excedido, o LED vermelho HL3 pisca. Como comparadores, são usados ​​quatro amplificadores operacionais do microcircuito LM324N (K1401UD2 pode ser usado, levando em consideração a diferença na pinagem). Op-amp DA1.4 é usado como uma "trava". Com uma tensão de rede aumentada, o relé K1 é ativado e a tensão diminui imediatamente em 10%, ou seja, o limite do valor permitido sobe para aproximadamente 270 V. Para evitar "salto" e esta "trava" é ligada; o relé permanecerá ligado mesmo se a tensão principal cair até que o amplificador seja desligado. Se a tensão cair tanto que o LED verde (HL2) acender, você precisa desligar e ligar o amplificador sem medo de sua segurança.

O conector X7 permite conectar uma bateria externa. A tensão é removida do pino 3 para recarga e a tensão de uma bateria externa é aplicada ao pino 5. Da bateria do carro do soquete "isqueiro", você pode aplicar tensão ao conector X7 através do cabo, cujo diagrama é mostrado na fig. 1, em.

A fonte de alimentação possui um conector adicional X6 ("+ Up") para alimentar o receptor de microfone de rádio. Normalmente, os receptores do sistema sem fio são conectados à rede por meio de um adaptador CA, e essa é a única conexão possível quando alimentado por uma bateria.

A bateria AB é feita remotamente, pois nem sempre é necessária. Além disso, com sua ajuda é possível recarregar a bateria remota da rede de bordo do carro durante a condução. A bateria (Fig. 3) contém um carregador com seu próprio LED indicador de tensão. Este indicador de LED é muito semelhante ao usado na fonte de alimentação. Em uma tensão abaixo de 11,5 V, o LED HL5 piscando fica aceso. Se a tensão for superior a 11,5 V e inferior a 12,2 V, o LED vermelho HL4 acende e, se a tensão estiver na faixa de 12,2 ... 13,4 V, amarelo HL3. LED HL2 - duas cores. Enquanto a bateria está carregando, ela fica vermelha e, quanto mais brilhante, maior a corrente de carga. Quando a bateria estiver totalmente carregada, o LED verde acende, o que indica a necessidade de interromper o carregamento.

Para recarregar uma bateria remota da rede de bordo de um carro, um estabilizador de corrente em microcircuitos, mesmo com uma pequena queda de tensão, revelou-se inaceitável. Mas o uso do limitador de corrente mais simples no transistor KT837K (com qualquer índice de letras) ou KT818A acabou sendo bem-sucedido. A corrente de carga da bateria é limitada pela seleção do resistor R2, e a tensão mais alta fornecida pela saída da fonte de alimentação é definida por um resistor de compensação R14 (consulte a Fig. 2). Para verificar a tensão da bateria quando a unidade está desligada, você pode usar o botão SB2 sem fixação ("Controle") para ligar o indicador. Se o amplificador for alimentado pela unidade e a chave SB1 estiver ligada, o indicador estará conectado permanentemente.

Para proteger a bateria remota de curtos-circuitos acidentais, um fusível auto-rearme Tipo MF - R400 D141S para uma corrente de 4A é instalado em seu circuito de carga. Exceder esta corrente leva a um aumento acentuado na resistência do fusível. Depois que o curto-circuito é eliminado e a temperatura normal do fusível é restaurada, sua condutividade é restaurada.

Como um estabilizador integral DA3 na fonte de alimentação (veja a Fig. 2), você pode usar o analógico proprietário - SD1083, e para o estabilizador DA3 no amplificador, você também pode recomendar o KR1158EN12V. No amplificador, o chip K548UN1A pode ser substituído por um analógico - LM381. Como indicador LED HL5, é desejável usar um LED que pisque em baixa tensão de alimentação.

Ao usar uma bateria externa, é necessário completá-la com cabos para conexão à fonte de alimentação e ao acendedor de cigarros do carro.

Não faz sentido propor um projeto específico do sistema de reforço de som, pois é determinado pelas tarefas e estilo do desenvolvedor. Aparentemente, é aconselhável colocar um sistema de reforço de som portátil em um estojo e, ao projetar uma versão estacionária, é melhor aderir às dimensões de um rack padrão de 19 ". Ao usar um chip UMZCH mais potente (TDA8560Q), um é necessário um transformador de rede de cerca de 150 W e 1555 W é suficiente para TDA75Q. o tamanho dos indicadores LED, o uso de botões ou interruptores é determinado apenas pela disponibilidade de componentes e suas próprias preferências.

É aconselhável fazer um sistema acústico a partir de dois alto-falantes, usando cabeçotes leves nacionais ou importados com sensibilidade de pelo menos 92 dB, sendo suficiente limitar a banda de reprodução do som por baixo com frequência de 100 Hz e por cima - 8 ... 10 kHz. Os cascos são feitos de placas de fibra de madeira e espuma. O design e design acústico (caixa aberta ou inversor de fase) - ao gosto do desenvolvedor.

É melhor terminar a superfície das caixas com couro sintético e proteger os cantos das caixas com cantos de metal. As cabeças são protegidas por uma malha metálica pintada com tinta decorativa. Na fabricação de alto-falantes de vários cabeçotes do mesmo tipo (com conexão série-paralelo de bobinas de voz), eles são colocados verticalmente para obter um padrão de diretividade mais nítido no plano vertical e aumentar a eficiência acústica. As saídas dos alto-falantes (removíveis) são melhor localizadas na parte inferior do gabinete para aumentar a estabilidade do gabinete em caso de solavancos acidentais do cabo de conexão.

Tal sistema de amplificação de som pode ser melhorado fornecendo a inclusão de um receptor de microfone de rádio na entrada do controle de tom. O refinamento do amplificador e a fabricação do rádio microfone são realizados levando em consideração as informações apresentadas em [2].

Literatura

1. Kuznetsov E. Console de mixagem. - Rádio, 2001, nº 7, p. 12 - 15.
2. Kuznetsov E. Microfone de rádio para palestrantes. - Rádio. 2002, nº 3, p. 24, 25.

Autor: E.Kuznetsov, Moscou

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