Hudba do automobilu (kompletní nízkonákladové řešení)

www.elweb.cz
Chtěl jsem do svého automobilu (Peugeot 306) nainstalovat hudbu za co nejlevnější peníz. Moje představa byla maximálně do 2000 Kč. Souprava obsahuje 4 středobasové reproduktory, umístěné v předních dveřích a v zadním platu, basový reproduktor v kufru spolu se zesilovači a napájecími obvody. Stávající autorádio nevyhovuje, proto jsem se rozhodl použít MP3 player s integrovanou flash pamětí. Autorádio zůstane na původním místě, jen bude odpojeno. Inovovaný přehrávač bude umístěn do malého kastlíku u řadicí páky.

Nechtěl jsem na stavbě vynaložit moc práce, proto jsem si to snažil ulehčit a kupoval jsem už složené produkty, nebo stavebnice.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

SUBWOOFER
Jako první jsem si za 400 Kč koupil z bazaru subwoofer, který byl z masivní dřevotřísky, obsahoval basový a 2 výškové reproduktory. Ozvučnici jsem rozebral (odmontoval reproduktory a výhybku), díru od výškového reproduktoru zadělal pomocí dřevěné desky a vrutů. Namísto druhého reproduktoru jsem umístil bassreflex. Vše jsem dokonale zamaskoval kobercem. K připojení vodiče jsem použil elektrikářskou čokoládu. Basový reproduktor jsem nechal původní, i když má papírovou membránu a vůbec o něm nevím žádné údaje, dostačuje. Reprobedna poskytuje níže položené, silné basy. Nejnižší reprodukované frekvence se pohybují kolem 40Hz.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

ZESILOVAČ 70W
K buzení subwooferu jsem sestavil zesilovač s integrovaným obvodem TDA1562Q, který poskytuje při zátěži 4? výkon špičkově až 70W, trvale pak 55W. Jedná se o monofonní výkonový zesilovač, pracující ve třídě H. Pracuje už od 12V a snese maximálně až 16V. To je velice výhodné pro instalace do automobilu, kde se palubní napětí pohybuje v rozmezí 12V-14,5V. Zesilovač pracuje do výkonu asi 18W jako standardní můstkový zesilovač ve třídě B. Při zvětšení výkonu nad 18W se připojí napětí z pomocných měničů uvnitř pouzdra spolu s kondenzátory C2 a C5 a zesilovač se přepne do třídy H. Nyní už není napájení 12V, ale symetrických +-24V. Při tomto napětí je standardní výkon 55W, při velice malém zkreslení 0,5%. Při překročení teploty pouzdra nad 120°C se měniče odpojí a zesilovač přejde zpět do třídy B a tím klesne výkon. Při překročení 145°C se obvod úplně odpojí. To se však stát nemůže, jelikož je pouzdro připevněno na masivní chladič opatřený ventilátorem (viz dále). Výrobci uvádějí, že má i protizkratové pojistky, což není zas až tak úplně pravda, poněvadž se mi podařilo jeden zesilovač zkratem na výstupu odpálit. Proudový odběr je max. 6A, při měření vyšlo 4-5A, při 12V. Vstup M-SEL je na ovládání, tedy na ON/OFF a režim standby. Mě postačuje jen režim ON s pomalým náběhem (nemám zájem poslouchat lupance při zapnutí), což zajišťuje R1 s C7. Vývody DIAGNOSTIC a STATUS_IO jsou nevyužity. Na vstup je připojen přes foliové kondenzátory o kapacitě 100n předzesilovač s výhybkou.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

VÝHYBKA
Výhybku jsem si koupil jako stavebnici od firmy Metronix. Obsahovala sice už i koncový stupeň, ale ten jsem nepoužil. Má možnost přeladění v rozsahu 40Hz-200Hz se strmostí 12dB/okt. což je do automobilu vyhovující, neboť reprobox bude umístěn v kufru, kde jsou vyšší kmitočty tlumeny. Vstupní signál je veden přes trimr P1, který jde zde pro nastavení úrovně signálu. Rezistor R3 zajišťuje logaritmický průběh. Následuje neinvertující zesilovač se zesílením asi 4,5x. Toto zesílení jsem ovšem zvedl na 10x, protože vstupní signál má velmi nízkou úroveň (okolo 0,3V). Za zesilovačem je filtr typu horní propust s dolní frekvencí kolem 20Hz (IC1C), ten odfiltruje kmitočty, které není slyšet a tím se velmi ulehčí koncovému stupni a reproduktoru. Obvod IC1A je zapojen jako pásmová propust s kmitočtem asi 40Hz. Signál z horní a pásmové propusti se sčítá pomocí IC1B, který je zapojen jako invertující zesilovač. Ve zpětné vazbě jsou zapojeny R14 a C7, které omezují přenos vyšších kmitočtů. Nyní už následuje jen přeladitelný filtr typu dolní propust se strmostí 12dB/oktávu (resp. typ Linkwitz – Riley). Přelaďuje se dvojitým potenciometrem P2. Má velice výborný fázový průběh. Výstup je dále veden na předzesilovač. Operační zesilovače jsou napájeny nesymetricky a proto je pomocí rezistorů R18 a R19 vytvořen umělý střed napájecího napětí a to je přiváděno na neinvertující vstupy.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

PŘEDZESILOVAČ
Signál z výhybky je nutné předzesílit, aby bylo dostatečné buzení koncového stupně (TDA1562Q). Šáhl jsem po klasickém neinvertujícím zesilovači s operačním zesilovačem. Jelikož napájení je nesymetrické, je nutné vytvořit umělý střed napětí, to je zajištěno rezistory R6 a R7 a toto napětí je poté přivedeno přes R5 na neinvertující vstup. Vstupní signál je veden z výhybky na svorkovnici IN, následuje trimr na nastavení vstupní úrovně a oddělovací elektrolytický kondenzátor, oddělující stejnosměrné napětí od střídavého napětí signálu. Rezistory R2 a R3 je nastaveno zesílení asi na 2,5x. Rezistor R4 jen určuje výstupní odpor. Operační zesilovač jsem vybral TL072, jelikož velmi málo šumí. Jeho druhá polovina není využita.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

ZESILOVAČE 2x20W
Pro středové reproduktory jsem si zakoupil u firmy Metronix dvoje stavebnice stereo zesilovačů a maximálním výkonu 20W s integrovanými obvody TDA2005. Již z cenové relace bylo poznat, že nepůjde o příliš vysokou kvalitu. A taky že ne. Po sestavení se ve výsledném zvuku objevily zákmity a zkreslení. Oproti stavebnici od firmy EZK chybí pár základních součástek, také hodnoty se dosti lišily. Proved jsem pár korekcí a hle, zvuk zněl jako křišťál. Zesilovač je v můstkovém provedení, čehož se pro dosti vysoký výkon dosáhne malých rozměrů. Vstupní signál je přiváděn přes odporový dělič, který zajišťuje vstupní odpor a citlivost (na to konstruktéři v Metronixu pozapomněli). Hodnoty jsem nijak nepočítal, prostě jsem zkoušel. Dále následuje keramický kondenzátor, odstraňující vysoké kmitočty, které stejně nejsou slyšet a zbytečně zatěžují zesilovač a reproduktor. C1 a C2 oddělují stejnosměrné napětí od střídavého napětí signálu. Rezistory R2-R5 je nastavené zesílení. Hodnotu R5 jsem snížil asi na 16R, tím se zesílení zvedlo. S takto provedenou korekcí se vstupní citlivost pohybuje namísto 300mV kolem 50-100mV. Kondenzátory C5 a C7 jsou pro bootstrap (sám nevím, co to znamená, překladač mi vyhodil zavádění). Na výstupech jsou tzv. Boucherotovy členy, zamezující rozkmitání v neslyšitelném pásmu. Jedna dvojice zesilovačů bude budit přední 2 reproduktory ve dveřích a druhá dvojice zadní 2 reproduktory umístěné v plastovém platu nad kufrem. Integrované obvody je možné napájet v rozsahu od 10V do 18V (Metronix udává do 19V). Frekvenční rozsah je od 20Hz do 20kHz. Proudový odběr se pohybuje okolo 4A pro oba kanály.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

REPRODUKTORY
Reproduktory pro 20W zesilovače jsem si zakoupil u firmy Hadex. Rozhod jsem se vzít všechny 4 stejného typu, aby nenastaly problémy s rozdílnou hlasitostí. S výkonem jsem to moc nepřeháněl a vybral jsem 6,5“ 20W s citlivostí 87dB, polypropylenová membrána, frekvenční rozsah 45Hz- 3,5kHz. Dva měniče umístím do předních dveří a zbylé dva zabuduji do ozvučnic, které přijdou připevnit na zadní plato od kufru. Ozvučnice z jediného důvodu: samotné s odděleným předním a zadním prostorem nehrají moc dobře a s pomocí ozvučnic alespoň umocním spodní část frekvenčního spektra (200-400Hz), na kterých subwoofer zaostává. Typ ozvučnice samozřejmě bassreflex.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

ZDROJ
K napájení všech komponent a hlavně koncových zesilovačů je nutný tvrdý zdroj. V automobilu není problém, jelikož autobaterie je zdroj nesmírně tvrdý. Samozřejmě je ale nutné použít kvalitní filtraci, z důvodu různých rušení od elektronických zařízení a alternátoru. Filtrace není nic jiného než veliká kapacita a indukční prvek. Elektrolytické kondenzátory jsou 3 paralelně o kapacitě 4700µF, to je celkem 14,1mF. Taková kapacita bohatě kryje proudové špičky, vznikající při basových pasážích. Pokud sečteme všechny proudy, výsledek činí zhruba 15A při plném vybuzení zesilovačů. Mezi C1 a C2 je v sérii zapojena tlumivka, která odfiltruje nežádoucí vysokofrekvenční ruchy a šumy. (L1 a L3 není nutná). Je to vlastně s kapacitou dolní propust. Její průřez vodiče musí být dostatečně dimenzován, aby na ni nevznikaly úbytky napětí. Zvolil jsem dva měděné dráty o průměru 1mm, které jsem do sebe spirálovitě stočil. (jeden konec jsem upnul do svěráku a druhý do hlavy vrtačky). Jádro tlumivky ze starého PC zdroje (plnila zde úlohu vyrovnávání výstupních napětí). Na vstupu a výstupu toho filtru jsou keramické kondenzátory o kapacitě 100n. R4 je NTC termistor, který má za úkol sniž proudový náraz při připojení napětí. Hodnota je asi 1?. (já jsem od něj nakonec upustil, poněvadž nesmírně topil). Přívodní vodiče jsem napájel přímo ze strany plošných spojů, aby nedocházelo ke studeným spojům na svorkovnicích.
www.elweb.cz

www.elweb.cz
REGULATORY OTÁČEK VENTILÁTORŮ Nechtěl jsem, aby mi ventilátory po celou dobu aktivity zesilovače jely na plný výkon, proto jsem se rozhod pro regulátor otáček podle teploty pasivních chladičů. Inspiroval jsem se na stránkách pana Belzy jednoduchým regulátorem využívající pulzní šířkovou modulaci (PWM). Základem je integrovaný obvod NE555, zapojen jako oscilátor s řízením střídy. Po připojení napájecího napětí se obvod rozkmitá na frekvenci asi 360Hz, tato frekvence se nemění. Pokud je termistor studený, má maximální odpor (10k?), na výstupním pinu č. 3 je obdélníkový průběh s velmi úzkými jehličkami a ventilátor se drží při minimálních otáčkách. Při zahřívání termistoru, jeho odpor klesá a mění se střída (zvětšuje se poměr 1 ku 0). Při nulovém odporu termistoru se ventilátory točí téměř naplno. Rezistor R1 a kondenzátor C2 určují frekvenci. Tranzistor T1 pracuje v pulzním režimu a téměř se nezahřívá. Na desce jsou hned 2 totožné regulátory pro 2 ventilátory pracující nezávisle na sobě.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Termistor zasunutý do chladiče a zajištěn sekundovým lepidlem. (konektor z PC LED) Pohled na přimontovaný regulátor ke koncovému stupni přes distanční sloupky. KONEKTORY, VODIČE, KONSTRUKČNÍ ROZLOŽENÍ Zesilovač pro subwoofer jsem umístil na pasivní chladič s ventilátorem určený pro procesory AMD Athlon, zakoupený u firmy Czech Computer. Použil jsem samořezných vrutů a teplovodivou pastu. Taktéž pouzdra zesilovačů pro středové reproduktory jsem umístil na další totožný chladič s ventilátorem. Musel jsem ovšem pomocí 0,6cm hliníkovým plechem vymezit mezeru mezi pouzdrem zesilovače a pasivem. Otáčky ventilátorů jsou regulovány pomocí termistorů umístěných v pasivu. Chladiče jsou dále připevněny ke krabici opět pomocí 2 vrutů. (ventilátory se točí při nejnižších otáčkách a žebrování je vlažné až ledové). Není tedy důvod si dělat starosti s přehříváním. Pod desky s plošnými spoji jsem vložil hliníkový plech, na kterém je nalepen koberec, z důvodu vymezení mezery, aby desky nevibrovaly a zbytečně se nenamáhaly přívodní vodiče pouzder výkonových zesilovačů. Zároveň také tento plech slouží jako stínění a odrušení od okolí. Předzesilovač pro TDA 1562Q je připevněn nad tento zesilovač distančním sloupkem. Taktéž regulátory jsou připevněny distančními sloupky k desce zesilovačů s TDA2005. Všechny součástky jsou zality průhledným silikonem, to z důvodu minimalizování namáhání při otřesech. K propojení komponent mezi sebou jsem se rozhod pro svorkovnice ARK500/2. Signály jsou vedeny kulatými stíněnými vodiči. K napájení 20W zesilovačů jsem využil vodiče ze starých PC zdrojů, totéž i pro jejich výstupy na reproduktory. 70W zesilovač už bylo nutné připojit vodiči o silnějším průřezu. Dále bylo nutné u tohoto koncového stupně připojit přímo ke svorkovnici elektrolytický kondenzátor 4,7mF (bez něj se v basech objevilo chrochtání). Přívodní vodiče s nulovým potenciálem je vhodné spojit v jednom bodě, aby se zabránilo vzniku zemních smyček (přímo na desce s filtračními kondenzátory). Pro připojení reproduktorů byla použita elektrikářská čokoláda, vstupní signálové stíněné vodiče připájíme na pomocnou svorkovnici z cuprextitu. Celé zařízení je umístěné v plastové krabici KP-14.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz


Seznam součástek:
www.elweb.cz

www.elweb.cz


Autor: Petr Mahdal

obrázek/schéma ve formátu gif
obrázek/schéma ve formátu gif
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg