» » » Устройство защиты акустических систем на базе схемы А. Котова. Универсальное, простое, надёжное

 
 
 

Устройство защиты акустических систем на базе схемы А. Котова. Универсальное, простое, надёжное

📆20.09.14 | 🙋Chugunov | 👀25 298 | 💬19

Существует множество вариантов зашиты АС от постоянного напряжения, щелчков при включении и выключении. Самые совершенные из них собраны на микроконтроллерах, управляют большим числом каналов, имеют дополнительные функции, например — датагорский кит Project-004 «Gatekeeper» (сервисный блок УМЗЧ, защита АС, включение одной кнопкой, управление вентиляторами и пр.)

Удобны, функциональны и малогабаритны так же устройства на специализированных микросхемах. К сожалению, они не всегда доступны, их доставка по почте может занять много времени.

Мне стало интересно — какая схема из дискретных элементов проста, дёшева, функциональна и нуждается в минимальной настройке. Наиболее отвечающую, на мой взгляд, этим требованиям схему, предлагаю вашему вниманию. Поскольку статья рассчитана в основном на начинающих радиолюбителей, я постараюсь подробно описывать даже простые вещи.

Прототип А. Котова

На первый взгляд, есть широкий выбор схем, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что они имеют недостатки — много деталей, дефицитные детали, низкая чувствительность, необходимость настройки, работоспособность в узком диапазоне напряжений питания и т. п.

Наиболее подходящей оказалась схема А. Котова.

Но и она не лишена недостатков:
 — нет быстрого отключения АС при выключении усилителя,
 — строго определенное напряжение питания,
 — весь потребляемый ток протекает через светодиод,
 — режим работы с «оторванной базой» VT10.
Кроме того, нет диаграммы напряжений и рекомендаций по настройке, нет рисунка печатной платы.

Усовершенствованная схема устройства защиты акустических систем

Эти недостатки легко устранимы, вот доработанный мной вариант.
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа!

Сохранена и продолжена нумерация деталей схемы А. Котова.
Хочу отметить достоинства и особенности схемы:
 — задержка включения составляет оптимальные 4 секунды, определяется цепочкой R5C3,
 — цепь D5R8R9C4 при выключении из сети позволяет быстро обесточить реле и отключить АС,
 — после срабатывания защиты (отключении реле), конденсатор С3 разряжается быстро, а заряжается через резистор R5 медленно, поэтому не будет быстрых хаотичных переключений,
 — устройство работает в широком диапазоне напряжений, от напряжения срабатывания реле (и плюс 2 В) до 36 В (предел для TL431),
 — практически единственный резистор, требующий подбора — R7 служит для погашения избыточного для реле напряжения, номиналы остальных резисторов могут отличаться в несколько раз и не требуют замены в широком диапазоне напряжений питания,
 — все элементы, кроме TL431, работают при очень малых токах, что обеспечивает высокую надежность,
 — применение TL431 обеспечивает ключевой режим работы реле,
 — напряжения на конденсаторах кроме С4 очень малы, не более 2,5 В, что позволяет использовать емкости на низкие напряжения, поэтому я испытал вариант с одиночными полярными конденсаторами С1 и С2 на низкое напряжение,
 — годится любой светодиод (лучше яркий) т. к. ток через него задается резистором,
 — чувствительность очень высока (порядка 1 В), ее лучше загрубить, для этого на плате предусмотрены площадки под SMD резисторы (на схеме серым цветом).

Собственный БП

Если запитать УЗ от основного БП усилителя (как у А. Котова), при выключении сети, реле не отпустит сразу из-за больших емкостей БП и возможен щелчок/треск и т.п. Здесь же из-за очень малой ёмкости С4=1-4,7мкФ реле отпускает сразу.
Можно взять ~ с трансформатора основного БП УНЧ, тогда возможно придется изменить делитель R8R9, чтобы снизить напряжение.
Для «универсальности» данной схемы нужен блок питания с маломощным трансформатором с низким напряжением вторичной обмотки. Я использовал трансформатор ~230/12 В, мощностью 2 ВА. Блок питания выполнен на плате той же ширины, что и узел защиты, их удобно разместить на одной плате.
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа!

Наличие отдельного блока питания позволяет использовать узел защиты с любым усилителем, в том числе с макетируемым, что особенно удобно т. к. АС подвергаются повышенной опасности именно в этом случае.

Примененные детали и настройка

Установлено реле «OMRON G2R-2» на 12VDC в прозрачном корпусе. Это сделано не случайно — хотя оно имеет габариты большие, чем у аналогичных в неразборном непрозрачном корпусе, его можно открывать и чистить контакты. Рекомендую при использовании неразборного реле, заранее осторожно распилить его корпус так, чтобы крышку с него можно было бы снимать и ставить на место. Особенно советую в случае б/у реле.

Герметичные реле обычно меньше по размерам, поэтому легко устанавливаются с минимальными доработками печатной платы. Поскольку я расположил реле и зажимы с винтовыми клеммами достаточно плотно, при повторении платы надо убедиться в идентичности размеров зажимов, в противном случае чуть-чуть подкорректировать печатную плату. Можно обойтись без зажимов, это даже надежнее, но неудобно, особенно при настройке макетов усилителей.

При отсутствии ошибок в монтаже и исправных деталях, схема начинает работать сразу, надо только рассчитать резистор ограничения тока через обмотку реле.
Например, питание +18 В, реле на 12 В сопротивлением 280 Ом. Рабочий ток реле 12 В/280 Ом = 43 мА. Погасить надо 18В – 12В – 2В (падение напряжения на открытом TL431)= 4 Вольта.
4 В / 43 мА =100 Ом. Мощность резистора 43 мА х 4 В = 170 мВт, т. е. нужен резистор от 0,25 Вт и выше. На плате этот резистор «стоит», это сделано, чтобы можно было ставить резисторы разных габаритов и с запасом по мощности до 2 Вт.

Все диоды, кроме шунтирующего обмотку реле, практически любые маломощные, надо только не забыть, что маркировка полоской на корпусе диодов КД522 и других советских, обратная импортной маркировке.

При проблемах в работе, в первую очередь надо проверить правильность установки деталей, особенно диодов, транзисторов и TL431. Затем проверить качество паек (у меня плохо паялись выводы диодов), для этого надо хорошо промыть плату и осмотреть пайки с лупой (или с хорошим глазом).

Затем проверить режимы по постоянному току, напряжения на базах транзисторов должны соответствовать указанным на схеме ± 0,1 В.

Поскольку среди начинающих любителей есть страсть к гигантомании и усилителям мощностью в сотни ватт и с напряжением питания усилителей порядка ± 50 В, надо помнить, что чем больше мощность усилителя, тем большие токи протекают через контакты реле, при высоких напряжениях возрастает вероятность возникновения дуги между разомкнутыми контактами реле.

В этом случае на данной плате может быть установлено любое реле с одной группой контактов, это реле будет промежуточным и управлять другим, более мощным реле с контактами, рассчитанными на бОльший ток и с увеличенным расстоянием между разомкнутыми контактами. К этому мощному реле можно будет подвести провода бОльшего сечения.

Универсальность данного узла защиты со «своим» питанием и в том, что его можно подключить к выходам мостового (как правило, повышенной мощности) усилителя. Общий провод соединяют не с общим проводом усилителя, а с одним выходом усилителя, а один вход узла защиты со вторым выходом мостового усилителя.

При установке узла защиты в готовую конструкцию, надобность в отдельном блоке питания отпадает (для обычного, не мостового усилителя).

Итого

Я сделал два экземпляра — с обычными резисторами и SMD, плата позволяет это сделать. Впечатления от устройств очень хорошие. Длину платы можно уменьшить на 1…2 см, особенно с резисторами SMD, но я предпочитаю широкие дорожки, позволяющие неоднократно перепаивать детали и прощающие смещения при сверлении отверстий; достаточные промежутки между дорожками.

Не надо забывать, что подобное устройство защищает только НЧ-головки от постоянных напряжений и все головки от переходных процессов в усилителе, в том числе при выходе усилителей из строя и не защищает ВЧ-головки при перегрузках и возбуждении усилителей. Вместе с тем, данное схемное решение позволяет подключать датчики перегрева, ограничения (клиппирования), возбуждения для сохранности всех головок АС.

Кроме того (что используется в ряде усилителей) можно управлять подключением к выходу усилителя одной или несколькими пар АС с помощью переключателя на лицевой панели усилителя, при этом не надо пропускать сильноточные сигнальные цепи через данный переключатель.

Файлы

Печатную плату в формате LAY прилагаю.
ASsmd.zip 🕗 02/09/14 ⚖️ 19,07 Kb ⇣ 245

Спасибо за внимание!
Сергей (Chugunov)
РФ, Москва
Профиль Chugunov
О себе автор ничего не сообщил.
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрил 71 читатель.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.

14.03.16 изменил Datagor. Добавлена схема подключения к БП по переменке.

 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Предварительный усилитель Nico с низкими нелинейными искажениями и широким динамическим диапазоном... Предварительные усилители (ПУ), между источником сигнала и усилителем мощности имеют большое...
Схема на Датагоре. Новая статья TA7317P – микросхема для устройств защиты акустических систем... Усилители мощности с двуполярным питанием должны иметь узел для защиты подключаемых к ним...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 3. Устройство защиты акустических систем. Схема соединений функциональных блоков усилителя... Не мечтай, действуй! Усилители мощности звуковой частоты с непосредственной связью представляют...
Схема на Датагоре. Новая статья Лабораторный блок питания на скорую руку из компьютерного БП (4-24V, 5-12A)... При необходимости лабораторный БП (ЛБП) с регулируемым выходным напряжением от 4-х до 24В и током...
Схема на Датагоре. Новая статья uPC1237, NTE7100 - универсальное устройство защиты акустических систем... В звуковом комплексе радиолюбителя акустические системы — наиболее уязвимое звено, ремонт которого...
Схема на Датагоре. Новая статья Игорь, с Днем Рождения!... С Днем рождения! Сегодня, 5 сентября, у нашего Игоря Котова, основателя Датагории, День Рождения!...
Схема на Датагоре. Новая статья WinISD Pro - программа расчета акустических систем... Предназначена для расчета акустических систем фазоинверторного и закрытого типа Эта программа...
Схема на Датагоре. Новая статья Создание акустических систем в домашних условиях. С.М. Афонин... Создание акустических систем в домашних условиях. С.М. Афонин Издательство: Эксмо Год издания: 2008...
Схема на Датагоре. Новая статья Блок питания с защитой по току для наладки усилителей и пр. радиоконструкций... Нередко при ремонте или создании нового усилителя возникает проблема безопасной проверки его...
Схема на Датагоре. Новая статья 3 в 1 для Самоделкина. Кашкаров А. П.... 3 в 1 для Самоделкина. Кашкаров А. П. Издательство: НТ Пресс Год: 2008 Страниц: 257 Язык: Русский...
Схема на Датагоре. Новая статья Высококачественные акустические системы и излучатели. Алдошина И. А., Войшвилло А. Г.... Алдошина И. А., Войшвилло А. Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. — М.: Радио и...
Схема на Датагоре. Новая статья 300 схем источников питания. Шрайбер.... 300 схем источников питания. Шрайбер. Эта книга посвящена источникам питания - как низкочастотным,...
<

mirch

Максим Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 1 от 20-09-14, 18:03.
Ответить
  • С нами с 23.01.2012
  • 26 комментариев
  • 1 публикация
 
Сергей, спасибо за статью!
А какие релюхи из наших можете порекомендовать?

<

picap

Александр Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 2 от 21-09-14, 0:05.
Ответить
  • С нами с 16.02.2010
  • 31 комментарий
  • 4 публикации
 
Спасибо , Сергей , все , как всегда понятно и доступно. drinks

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 3 от 21-09-14, 1:05.
Ответить
  • С нами с 30.09.2009
  • 330 комментариев
  • 30 публикаций
 
Цитата: mirch
А какие релюхи из наших можете порекомендовать?

Наших - это отечественных? Уже и не знаю. Проще и доступнее импортные - они унифицированы по размерам. Какой-нибудь Омрон.

<

dynazzz

Александр Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 4 от 22-09-14, 11:04.
Ответить
  • С нами с 4.06.2009
  • 65 комментариев
  • 0 публикаций
 
Простота и тщательность изложения материала вызывают восхищение! Автору респект. :hi:

Вопрос по схеме. К чему в усилителе или БП подключается левый по схеие вывод D5? unknown

<

logvoleg

Олег Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 5 от 22-09-14, 14:00.
Ответить
  • С нами с 4.12.2009
  • 93 комментария
  • 2 публикации
 
Это контроль наличия входного напряжения, мыслится мне, что включается на вторичку трансформатора.

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 6 от 22-09-14, 15:50.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 149 комментариев
  • 271 публикация
 
Олег верно говорит, цепляем на переменку вторички трасформатора питания. Только я бы назвал это контролем наличия напряжения питания.
Эта цепь позволяет быстро выключить реле при пропадании питания усилителя и тем избежать озвучивания переходных процессов.

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 7 от 22-09-14, 16:12.
Ответить
  • С нами с 30.09.2009
  • 330 комментариев
  • 30 публикаций
 
Спасибо.
Схему БП я поленился рисовать (там еще светодиод - удобно, если видно когда устройство под напряжением, предохранитель - низкоомный SMD резистор, сетевые дорожки залиты для изоляции пластмассой).
схема БП

Если запитать УЗ от основного БП (как у А.Котова), при выключении сети реле не отпустит сразу из-за больших емкостей БП и возможен щелчок-треск.
Здесь же из-за очень малой ёмкости С4=1-4,7мкФ реле отпускает сразу.
Аналогично можно взять ~ с трансформатора основного БП УНЧ, но возможно придется изменить делитель R8R9, чтобы снизить напряжение.

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 8 от 22-09-14, 17:14.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 149 комментариев
  • 271 публикация
 
Добавил пояснения прямо в статью.

<

27grey

Алексей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 9 от 22-09-14, 20:27.
Ответить
  • С нами с 10.05.2009
  • 9 комментариев
  • 0 публикаций
 
Спасибо, Сергей!
Иногда очевидная мысль не приходит, пока не ткнут в неё носом. Конечно, необходимо себе сделать простое устройство в виде отдельного блока на "лабораторный стол", дешево, просто, понятно. good

<

EGOR

Игорь Гайкович Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 10 от 23-09-14, 2:29.
Ответить
  • С нами с 14.03.2010
  • 5 комментариев
  • 0 публикаций
 
Вырос на подобных дискретных схемах...Использую их по сей день .., везде... Не дружу со всякими МК, ПК и прочими ХЗк..Спасибо!!!
Не по теме, зато от души..!

<

basilevscom

Антон Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 11 от 25-09-14, 1:27.
Ответить
  • С нами с 8.01.2010
  • 126 комментариев
  • 16 публикаций
 
Сергей, огромное спасибо, давно на эту схемку гляжу - печатку сделать - а тут вот, уже готово! smile

<

tonick

Николай Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 12 от 27-09-14, 20:38.
Ответить
  • С нами с 10.11.2009
  • 7 комментариев
  • 0 публикаций
 
Сергей, спасибо! Огромное! Просто...свезло мне, такой подарок. СПАСИБО!

<

german

Герман Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 13 от 17-05-16, 13:03.
Ответить
  • С нами с 8.08.2009
  • 1 комментарий
  • 0 публикаций
 
К сожалению у меня в наличии есть реле с параметрами как указанного в статье (сопротивление обмотки 280 ом, 12 Вольт), но с одиночной контактной группой. Можно ли включить два таких реле в параллель (т.е. сопротивление обмоток будет 140 ом), не "поплохеет" ли от такого включения TL431?

<

burhanov

Андрей Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 14 от 12-11-17, 21:37.
Ответить
  • С нами с 4.11.2014
  • 53 комментария
  • 1 публикация
 
Собрал, все работает с первого раза, никаких подгонок и допиливаний. Реле SCHRACK RT424012. Обмотка 360 ОМ, 12В, ток 33мА. Резистор поставил 240 Ом. Плату не менял, расстояние между рядами выводов на плате просверлил пошире на 1,5 мм. Остальное все подошло.
Автору большая благодарность! Хорошая рабочая схема, доступное изложение материала даже для нас, для чайников

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 15 от 13-11-17, 12:47.
Ответить
  • С нами с 30.09.2009
  • 330 комментариев
  • 30 публикаций
 
burhanov,
Спасибо. К сожалению, подгонка может потребоваться .
Это подгонка под напряжение питания и напряжение реле, если они сильно отличаются от указанных, если есть такое желание, то корректировка чувствительности,
подбор времени задержки срабатывания, возможно, подбор резистора к датчику наличия переменного напряжения.

Все эти настройки не требуют точности, легко осуществляются.
Но это же позволяет выбирать (в разумных пределах) любые реле, любое питание,
любое время задержки, любую чувствительность.

Поскольку эти настройки независимы друг от друга, можно делать их по очереди,
добиваясь нужного результата.

Транзисторы, диоды, конденсаторы практически любые.
Если нет реле с двумя группами контактов на замыкание, можно применить два реле,
но с учетом их рабочего напряжения и тока.

Но реле нельзя использовать любые. У них должны быть хорошие и достаточно мощные контакты т. к. токи через акустику составляют несколько Ампер при напряжении десятки Вольт. Контакты слабых реле просто быстро сгорят - нарушится контакт, при высоком напряжении питании усилителя возможна даже дуга.

Всё это не является недостатком самой конструкции.

<

burhanov

Андрей Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 16 от 13-11-17, 19:14.
Ответить
  • С нами с 4.11.2014
  • 53 комментария
  • 1 публикация
 
Реле с двумя группами контактов 250В, 8А. Усилитель на LM1875 с питанием +- 22,5В. Мощность не превышает 25 Вт на канал.
Питание схемы защиты взял с положительного плеча усилителя. Т.е. за рамки параметров Вашей схемы не вышел.

Конечно понятно что если схема будет использоваться с усилителями с другими характеристиками, то подгонка нужна, но в моем случае все подошло. Да и с такой подробной инструкцией я думаю проблем она не вызовет.

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 17 от 14-11-17, 1:43.
Ответить
  • С нами с 30.09.2009
  • 330 комментариев
  • 30 публикаций
 
Цитата: burhanov
Мощность не превышает 25Вт на канал.

Всё правильно, с "домашними" усилителями мощностью примерно 50 (честных синусоидальных) ватт проблем не будет.
Но есть "экстрИмалы", которые думают, что для их усилителей мощностью в 400 Вт и с питанием +-50 В годится любое реле.
А при таких напряжениях и токах, может возникнуть дуга.

В общем, везде должен быть здравый смысл.
Воспользуюсь случаем и прорекламирую усилитель на LM1875 от Владимира Мосягина:
Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-4. Токовая помпа Хоуленда в выходном каскаде УМЗЧ
Без предусилителя работает очень неплохо, а подобрать резисторы не так трудно, если соединять для подгонки по два параллельно.

<

burhanov

Андрей Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 18 от 14-11-17, 14:05.
Ответить
  • С нами с 4.11.2014
  • 53 комментария
  • 1 публикация
 
Воспользуюсь случаем и прорекламирую усилитель на LM1875


Сергей спасибо за ссылку! Давно хотел попробовать ИТУН на LM1875. "Прорекламированный" Вами вариант, честно говоря, увидел первый раз. Видимо нужно попробовать и то и другое. Судя по комментариям и отзывам к статье устройство интересное и качественное.
Еще бы победить катастрофическую нехватку времени, до собрать все начатое и не законченное, и вперед smile

<

Leone.PS

Павел Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 19 от 28-01-19, 21:09.
Ответить
  • С нами с 28.10.2018
  • 5 комментариев
  • 0 публикаций
 
Здравствуйте!
Насколько применима данная схема для защиты наушников? Требуется ли вносить в неё какие-либо изменения из-за различного сопротивления АС и наушников? В частности, хотелось бы согласовать её с усилителем Дж. Л. Худа https://datagor.ru/amplifiers/solid-state/2422-usilitel-dlya-naushnikov-dzhona-linsli-huda-v-klasse-a.html

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой

Офигенная миниатюрная рация на литии BaoFeng UV-5R, 5W, 5-15 км!

Тестер универсальный LCR-TC1 для транзисторов, конденсаторов, ESR, MOSFET и т.д.
  • smilelolhellowinkscepticthumbupbored
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashpartyhandshake
    musicnegativenowordspardonshoksleepunknown
    wackoyawnsainthelmethashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.