Розробка конструкції акустичної системи (стр. 2 из 15)

Регулятор тембру призначений для електронної корекції частотної характеристики всієї схеми на високих і низьких частотах, а також для додання звуку бажаного забарвлення. Зміна характеристики здійснюється на краях частотного діапазону, де необхідно створити потрібну величину підйому або спаду. Пасивні розділові фільтри служать для розбиття частотного діапазону сигналу на дві окремі смуги (низької і високої частоти), причому сума сигналів на виході всіх смуг залишається рівною вхідному сигналу. Для отримання рівня сигналу необхідного для створення звукового тиску вихідний сигнал кожної смуги посилюється своїм підсилювачем потужності і поступає для відтворення на динамічні головки.

Блок живлення необхідний для здійснення живлення електричних ланцюгів акустичної системи постійною напругою +15В. Цю напругу отримують шляхом перетворення мережевої напруги 220В, випрямляння в постійний струм і згладжування пульсацій. При введенні до складу акустичної системи блоку живлення дозволяє здійснити автономний режим роботи.

Акустична система, побудована по даній схемі, володіє наступними перевагами, перед іншими системами:

- має власний, достатньо, якісний підсилювач і окреме живлення (у відмінності від пасивних колонок), що сприяє отриманню сигналу з лінійного виходу звукової карти, де відсутні додаткові перешкоди від інших компонентів звукової карти і що інших комплектують;

- кращі перехідні характеристики підсилювачів;

- хороше електричне демпфування рухомої частини гучномовця, оскільки котушка динаміка безпосередньо приєднана до малого вихідного опору підсилювача потужності;

- можливість отримання фільтрів з великою крутизною АЧХ і узгодженими характеристиками;

- зниження напруги джерела живлення (вихідна потужність підсилювача рівна сумі потужностей трьох підсилювачів потужності);

При будуванні за даною схемою, акустична система матиме мінімальні габарити і високу якість відтворення.

На основі аналізу призначення можна зробити слідуючи висновки:

а) в пристрої є загрозлива для користувачів напруга-220В, тому при розробці треба дотримуватись заходів щодо захисту людини від ураження електричним струмом;

б) оскільки акустика система може використовуватись як на виробництві, так і в побутових умовах, слід звернути щільну увагу на економіку та дизайн виробу;

в) серед можливих користувачів пристрою також можуть бути діти – тому треба звернути увагу на безпечність користування – в корпусі не повинно бути гострих граней, треба пильно вибирати конструкційні матеріали, забезпечити міцність конструкції тощо;

г) не обходимо добитись максимальної технологічності конструкції – це знизить її технологічності, і, як результат, - збільшить конкурентоспроможність.

1.2 Аналіз схеми електричною принциповою і принцип її дії

По функціональності схему електричну принципову можна розбити на наступні підсхеми (блоки):

- підсилювач-регулятор гучності і балансу каналів;

- регулятор тембру;

- змішувач;

- розділові фільтри низької і високої частоти;

- підсилювачі потужності двох частотних діапазонів;

- динамічні головки;

- блоку живлення.

Наявність джерела живлення необхідна для надійної роботи акустичної системи, здатного забезпечити необхідну вихідну потужність при напрузі живлення +15В. Для зменшення маси і габаритів основного виробу джерело живлення доцільно виконати окремим блоком у власному корпусі і сполучати з основною схемою шнуром. У даному проекті він не розробляється, а приймається вже готовим виробом.

Вхідний сигнал через роз'єм Х1 подається на електронний регулятор гучності, виконаний на мікросхемі DA1 К174ун12 (малюнок 1.2). Через розділові конденсатори С3 і С4 сигнал поступає на керовані напругою підсилювачі регулятора балансу і регулятора гучності мікросхеми К174ун12.Громкость регулюється змінним резистором R3,баланс каналів – R4. Елементи R5, R6 задають ланцюг тонкорекції. Змінним резистором R5 здійснюють регулювання тонкорекції.

Малюнок 1.2-Регулятор гучності на мікросхемі К174УН12

Елементи R1, R2, R5–R16, С2, С4–с11 задають ланцюги зворотних зв'язків і режими роботи керованих підсилювачів мікросхеми. Далі сигнал проходить через розділові конденсатори С3 і С4 (малюнок 1.3) поступаючи на регулятор тембру, що складається з мікросхеми DA2 К174УН10 і задаючих RC ланцюгів R2–R 17, С5–с 12. За допомогою змінного резистора R2 коректується область низьких частот, а область високих частот – резистором R1. Щоб підсилити низькі частоти сигналу лівого і правого каналів з виходу регулятора тембру (виводи 3 і 5 DA2) необхідно провести змішування на резисторах R36–R37 і подати на фільтр низької частоти (ФНЧ). З виводів 3 і 5 сигнал також поступають на фільтр високої частоти (ФВЧ).

ФНЧ виконаний на пасивному ланцюзі RC що складається з елементів R40 і С19. Фільтр налаштований на частоту зрізу f=150 Гц. Фільтр високої частоти лівого і правого каналів виконані на елементах R38, С20 і R39, С21 і частота їх зрізу складає також 150 Гц.

Підсилювач потужності низьких частот звукового діапазону (малюнок 1.4) складається з мікросхеми DA3 К174УН19 і елементів R1–R9,С1–С7. З розділового конденсатора С1 сигнал поступає на не інвертуючий вхід DA3. Резистор R5 задає ланцюг негативного зворотного зв'язку. Елементи R4, С5 включені для запобігання самозбудженню підсилювача на високочастотній ділянці робочої смуги (так званий «антизвонний» ланцюг). Посилений сигнал з виводу 4 DA3 поступає на динамічну головку ВА3.

Малюнок 1.3-Регулятор тембру на мікросхемі К174УН10

Малюнок 1.4-Усилитель потужності на мікросхемі К174УН19

Підсилювач потужності високих частот звукового діапазону побудований на мікросхемі DA4 К174УН15 і елементах R1- R9,С1-С10(малюнок 1.4). Сигнали лівого і правого каналів подаються на виводи 10 і 2, посилені сигнали знімаються з виводів 7 і 5 і поступають на динамічні головки ВА1 ВА2 відповідно. Резистори R1 і R10 встановлюють при виникненні самозбудження. Демпфуючі ("антизвонні") ланцюги R4 C6 і R7 C8 необхідні при виникненні характерного резонансного призвуку під час роботи підсилювача.

Малюнок 1.5-Підсилювач потужності на мікросхемі К174УН15

Електричне з'єднання підсилювачів і динамічних головкок здійснюється за допомогою джгутів. Як видно з приведеного вище опису, проектована акустична система не містить високовольтних ланцюгів, що не накладає обмежень на перетин провідників (для друкарського монтажу – на ширину провідних доріжок).

Відмітно навантаженими елементами в схемі є підсилювачі потужності на мікросхемах DA3 К174УН15 і DA4 К174УН19. Для забезпечення нормального теплового режиму, сказаних елементів, а також для зменшення впливу на теплочутливі прилади (напівпровідникові елементи) необхідно рівномірно розподілити теплонагруження елементи по поверхні друкарської плати і встановити мікросхеми на П-образне алюмінієві радіатори. Схема даного пристрій не містить оригінальних елементів. Це дозволяє зменшити кількість типорозмірів і трудомісткість збірки за рахунок застосування автоматизованих методів, що зрештою приводить до підвищення технологічності конструкції і зниження собівартості.

У пристрої ланцюга живлення і «землі», що розробляється, є найбільш довгими ланцюгами, чим інші. Тому їх трасування необхідно виконати в першу чергу, оскільки від їх довжини залежатиме сумарна довжина ліній зв'язку всього пристрою в цілому.

На базі аналізу схеми та прикладу дії можна зробити слідуючи висновки:

а) схема доволі проста, тому її можна реалізувати на друкованій платі з класом точності – 3 та двостороннім розташуванням друкованих провідників;

б) підсилювач DA1потрібно розташувати в безпосередній близькості від роз’єму Х2;

в) діодний міст та фільтри С47…С49 необходімо розташувати близько до роз’єму Х5;

г) DA4 та DA5 є найбільші тепло навантаженими елементами, тому їх треба розміщувати на радіаторах на протилежних сторонах плати.

1.3 Аналіз умов експлуатації

Електронна апаратура класифікується по інтенсивності і характеру дії кліматичних, механічних і радіаційних чинників. Існують стаціонарні і ЕА, що транспортуються. Відповідно до ДСТУ 203397-82 «Загальні технічні вимоги, приймання, методи випробувань, маркування, упакування, транспортування й зберігання, гарантії виготовлювача акустична система відноситься до групи 1, тобто вона призначена для роботи в сухих опалювальних приміщеннях і належить до наземної стаціонарної апаратури. Сукупність кліматичних і механічних чинників, яким повинна відповідати така апаратура, приведена в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Кліматичні і механічні чинники умов експлуатації

Впливаючі чинники	Параметри	Значення
Кліматичні: підвищена вологість знижена температура підвищена температура знижений тиск	Відносна вологість % температура, оС Гранична, оС робоча, оС Гранична, оС робоча, оС Тиск, Па час витримки, ч	90 25 -10 5 55 40 6,1*104 2 - 6
Механічні: вібрація на одній частоті лінійні навантаження на кнопки	Частота, Гц прискорення, g час витримки, ч Удари одиночние: число ударів в одну хвилину прискорення, g Удари багатократні: число ударів в одну хвилину	25 3 0,5 25 2 60

Проаналізувавши дані, приведені в таблиці 1.1, дозволяє зробити висновок про те, що для даної розробки не потрібна теплоізоляція, конструювання елементів примусового охолоджування і забезпечення герметичності блоку від дій кліматичних чинників.