Розробка двохсмугової активної акустичної системи з сабвуфером (стр. 6 из 12)
Перевіримо чи доцільно встановлювати трубу фазоінвертора із використанням вибраного гучномовця:
f0/Q > 100, (4.3.1)
f0/Q =50/0,5 = 100
Як бачимо, дана акустична система може працювати, як і з фазоінвертором, так і без нього. Для спрощення конструкції корпусу застосуємо закритий корпус.
Мінімально допустимий об’єм оформлення [4] визначається із формули:
, (4.3.2)де Q1 – добротність акустичної системи,
Q – повна добротність гучномовця,
V0 – еквівалентний об’єм гучномовця.
Добротність акустичної системи не рекомендується вибирати більшою Q=1, тому що рухома система виходить “роздемпфованою”. Це означає, що при її збудженні, тобто, при подачі на неї напруги музичної або розмовної програми, вона, крім того, щоб коливатись тільки в такт з цією напругою, буде коливатись із частотою власних коливань, близьких до резонансної частоти. Для слухача це буде проявлятись в тому, що до звучання музики буде замішуватись звучання цієї частоти як свого роду “гудіння”. Таким чином, будуть мати місце своєрідні спотворення, які носять назву перехідних. Ці спотворення практично майже не чути, коли добротність не перевищує одиниці.
.Розрахуємо резонансну частоту системи при об’ємі V = 20 л,
, (4.3.3)де f0 = 50 Гц – резонансна частота гучномовця.
Гц.Як бачимо, із рис. 4.3.3 спад частотної характеристики на цій частоті є мінімальний і рівний 2 дБ.
Визначимо величину стандартного звукового тиску даної акустичної системи:
, (4.3.4) 
Па.Розрахунок габаритних розмірів акустичної системи проведемо за методикою, описаною в розділі 4.2:
aхbхc = 2х21/2·1.
V = х·21/2х·х = 0,02.
визначаємо х = 0,19 м, тоді
а = 2·0,19 =0,38 м,
b = 21/2·0,19 = 0,27 м,
c = 0,19 м.
Отримуємо габаритні розміри двосмугової акустичної системи: 0,38×0,27×0,19.
Двосмугова акустична система є двоканальною (правий і лівий канал). Оскільки у правому і лівому каналі використовуються одинакові гучномовці, то даний розрахунок є ідентичним, як для корпусу лівого каналу, так і для корпусу правого каналу.
5. Блок живлення
Найважливішим моментом у роботі всіх електронних схем є живлення.
Для роботи операційних підсилювачів типу LM301A необхідно двополярне стабілізоване живлення ±15 В.
Для мікросхеми TDA 2050V, яка виконує роль підсилювача у сабвуфері, необхідно живлення +25 В.
Для оптимальної роботи решти мікросхем, застовованих у проекті, достатнім буде живлення ±15 В.
Оскільки ОП споживають мало струму, а ПНЧ багато, то необхідно зробити розділене живлення. Крім того, фірми-виробники не ставлять вимог до стабілізованої напруги живлення мікросхем, які виконують роль підсилювачів низьких частот. Враховуючи наведені вище факти, доцільним є застосування блоку живлення показаного на рис. 5.1.
Трансформатор намотаний на тороїдальному магнітопроводі ОЛ64/100-64. Первинна обмотка містить 520 витків дроту діаметром 0,8 мм. Вторинна намотка з виводами 3–5 містить по 48 витків на секцію дротом 1,8 мм. Намотка 6-8 – по 30 витків на секцію дротом 1,8 мм. Намотка 9-11 – по 40 витків на секцію дротом 1,8 мм.
Схема, зібрана на елементах С1,R1, L1, C2, відіграє роль фільтра від різних завад у зовнішню мережу живлення, які можуть виникати в середині схеми проектованої акустичної системи.
Типи елементів наступні:
С1,C2 К73-17-630 В – 0,047 мкФ ±10% ОЖО.461.104 ТУ,
R1 C2-23-0,5-200 кОм ±5% ОЖО.467.104 ТУ.
Дросель L1 – ізольований мережевий провід 2×0,5 мм2 намотаний на феритове кільце К45 з НМ2000 до повного намотування внутрішнього діаметру, що являє порядку 25 витків. Індуктивність такого дроселя близько 100 мкГн.
Запобіжник F1 розрахований на максимальний струм 2А призначений для захисту схеми при виході з ладу випрямляючих діодів. Запобіжник типу ВП1-1 ОЖО.480.003 ТУ.
VD1 та VD2 – сильнострумовий місток (8А, 100В) типу КВРС0801.
VD3-VD5 – діоди типу 1N4001, розраховані на струм 1А та напругу 50В.
Двохполярний стабілізатор напруги RC4195NB забезпечує стабілізовану напругу живлення ±15В при споживаному струмі до 100 мА.
Конденсатори С3-С10 – згладжуючі конденсатори, щоб не було пульсацій по живленню. Ємності С3, С4 застосуємо типу К53-4-35В-4700 мкФ ОЖО.467.037 ТУ; С5, С6 - К53-4-25В-4700 мкФ ОЖО.467.037 ТУ; С7, С8 - К53-4-25В-470 мкФ ОЖО.467.037 ТУ; С9, С10 - К53-4-25В-10 мкФ ОЖО.467.037 ТУ.
6. Конструкторсько-технологічний розділ
6.1. Рекомендації та вимоги до конструювання проектованого пристрою
Двосмугова активна акустична система з сабвуфером розробляється і конструюється з врахуванням вимог уніфікації для забезпечення серійного виробництва з максимальною механізацією і автоматизацією виробничого процесу.
При конструюванні АС поряд з вимогами зручності експлуатації, виготовлення і ремонту ставилась вимога конструктивної спільності його складових частин.
Конструктивно АС виконується в трьох дерев’яних корпусах прямокутної форми. В середнині одного із инх розміщені плата з елементами та гучномовці типу 20ГДН-2 та ARZ6604. У наступному корпусі лише названі вище гучномовці, у корпусі сабвуфера розміщено низькочастотний потужний гучномовець ARN-150-02/4 і виведена труба фазоінвертора. На передній панелі корпусу, в якому знаходиться плата з елементами, встановлюють вимикач АС і регулятори «гучність» та «баланс» для двосмугової АС та регулятори «гучність» і «тембр» для сабвуфера.
Підсилювачі звуку АС виконані на платі з фольгованого текстоліта. Вигляд цієї плати з розташуванням компонентів подано на кресленні, що додається.
Для монтажу плати використано наступні деталі: електролітичні конденсатори типу К53-4, розраховані на номінальну напругу 25 та 35 В; керамічні конденсатори типу К10-17б температурної групи Н50; плівкові конденсатори типу К73-17, розраховані на номінальну напругу від 63 до 630 В; резистори типу С2-23 з допустимим відхиленням ±5 % та ±1 %, розраховані на номінальну потужність розсіювання 0,125 Вт і змінні резистори типу СП3-9а з лінійною характеристикою зміни опору; операційні підсилювачі типу LM301A; підсилювачі низької частоти TDA2050V, TDA1010A, TDA1904; регулятор гучності і балансу виконаний у вигляді мікросхеми типу M51532L; двохполярний стабілізатор напруги типу RC4195 NB розрахований на вихідну стабілізовану напругу ±15 В; гучномовці типу 20ГДН-2, ARZ6604, ARN-150-02/4.
Розташування радіоелементів на платах стандартне. Мікросхеми встановлюють згідно ОСТ4.010.030-81. Інші електрорадіоелементи, за винятком конденсаторів-фільтрів в колах живлення, розташовуються довільно.
Монтаж електрорадіоелементів проводиться згідно ОСТ4.010.030-81. варіанту IIа. Конденсатори встановлюються по варіанту Iа, резистори - по варіанту IIа.
Всі електрорадіоелементи, які входять до складу блоків, паяються припоєм ПОС-61 згідно з ГОСТ 21931-76. Маркування на платі виконується фарбою МКЕ чорною згідно У10СТ4Г0.054.205:
а) конструктивні адреси мікросхем виконуються шрифтом 4-Пр.3 ГОСТ 26.008-85;
б) решта необхідних написів та знаків - шрифтом 2,5 Пр.3.
Після проведення необхідних робіт по контролю функціонування і наладці, плати з електрорадіоелементи покриваються лаком УР 231У1.4 ТУ6-21-14-90.
Для зручності проведення складальних і ремонтних робіт в середині макета всі з'єднання між платою та передньою панелю проводяться за допомогою навісних провідників. Провідники укладаються в жгут.
Описана конструкція полегшує виготовлення радіостанції за рахунок високого відсотку стандартних конструктивних елементів, а також подальше його обслуговування в процесі експлуатації і повністю відповідає вимогам техніки безпеки щодо приладів даної категорії.
6.2. Рекомендації та вимоги до виготовлення корпусів акустичної системи
В будь-якому акустичному оформленні перш за все потрібно уникати будь-яких шілин або отворів (за винятком труби фазоінвертора). Особливо вони небезпечні на передній панелі, оскільки в такому випадку буде мати місце акустичне “коротке замикання” і оформлення практично не працює, що приводить до різного погіршення відтворення низьких частот. Тому гучномовці потрібно встановлювати з ущільнювачем у вигляді мікропористої або губчастої гуми. Цим забезпечується і інша мета – зниження рівня вібрацій передньої панелі при роботі гучномовця.
Гучномовці потрібно прикріпити до оформлення за допомогою шурупів. Необхідно слідкувати, щоб гучномовці не притягувались до корпусу дуже сильно, бо це може викривити дифузоротримач і тим самим викликати перекіс рухомої системи. Задня сторона дифузора гучномовця не повинна бути закритою деталями АС.
Матеріал оформлення повинен забезпечувати жорсткість стінок, особливо передньої. В якості матеріалу доцільно взяти дерев’яно-стружкові плити. Для проектованої АС оптимальна товщина стінки корпусу становить 15 мм.
Дифузор гучномовця необхідно захистити від можливих зовнішніх механічних пошкоджень. Для цього достатньо прикрити отвір спеціальною декоративною металевою сіткою зі стороною отвору 8 мм.
Облицювальні і декоративні елементи часто дають негативний вплив на частотну характеристику гучномовця. Товсті решітки можуть викликати резонансні явища і в частотній характеристиці можуть появитись додаткові піки та провали.
Високочастотний гучномовець при встановленні в загальне оформлення з низькочастотним необхідно закрити спеціальним ковпаком із фанери. Такий ковпак усуває вплив на високочастотний гучномовець випромінення задньої сторони низкочастотного гучномовця. Ковпак повинен щільно прилягати до панелі. Щілини в самому ковпаку і між ним і панеллю недопустимі.