на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Блок центрального канала аудиосистемы для автомобиля

Автолюбителю
5 месяцев назад

Блок центрального канала аудиосистемы для автомобиля (часть 1)


В автомобиле KIA SOUL второго поколения после рестайлинга (2016- 2019 гг.) на приборной панели (торпедо) в салоне, под лобовым, стеклом присутствует декоративная решётка, под которой может быть установлена динамическая головка для центрального канала аудиосистемы. Однако во всех комплектациях автомобиля, за исключением максимальной Premium, центральный канал аудиосистемы отсутствует, а вместо соответствующей динамической головки центрального канала под декоративной решёткой на торпедо установлен малогабаритный звуковой излучатель 96355-B2000 (рис. 1), подключённый к аварийной системе спасения "ЭРА-Глонасс".

Звуковой излучатель 96355-B2000

Рис. 1. Звуковой излучатель 96355-B2000

 

Мне захотелось в этом автомобиле в младшей комплектации Classic заменить указанный малогабаритный звуковой излучатель штатной динамической головкой центрального канала аудиосистемы JBL Infinity 96350-3V100 (рис. 2) от комплектации Premiun и изготовить для него формирователь аудиосигнала. Внешний вид места расположения динамической головки центрального канала в салоне автомобиля показан на рис. 3.

Аудиосистема JBL Infinity 96350-3V100

Рис. 2. Аудиосистема JBL Infinity 96350-3V100

 

Внешний вид места расположения динамической головки центрального канала в салоне автомобиля

Рис. 3. Внешний вид места расположения динамической головки центрального канала в салоне автомобиля

 

Поиск несложных цифровых решений по формированию сигнала центрального канала аудиосистемы из обычного стереосигнала автомагнитолы, кроме обычного смешивания сигнала левого и правого каналов в разном частотном спектре, не дал результата. Поэтому стал искать существующие разработки по этой теме и думать над разработкой аналоговой конструкции формирователя сигнала центрального канала аудиосистемы. В журнале "Радио" была найдена интересная статья [1]. В этой конструкции основой блока обработки аудиосигнала, предложенного автором статьи, был усилитель-вычитатель на базе операционного усилителя (ОУ), формирующий разностный сигнал из левого и правого каналов стереосигнала от автомагнитолы.

Эксперименты показали, что такой усилитель-вычитатель может быть использован для формирования аудиосигнала центрального канала. Благодаря формируемому разностному сигналу между левым и правым каналами аудиосистемы, а также частотному фильтру, выделяющему средние частоты, формируемый звуковой эффект мне очень понравился. Этот звуковой эффект при прослушивании музыки, а также речевых аудиопрограмм вызвал ощущение расширения стереобазы за счёт появления отдельного стереоэффекта между центральным каналом и левым каналом, а также между центральным каналом и правым каналом. Кроме этого, выделение средних частот в центральном канале создало имитацию работы центрального канала в аудиосистемах формата 5.1, в которых он используется для передачи речевой информации.

Автор упомянутой выше статьи при обработке аудиосигнала использовал систему АРУ, которая ограничивала громкость звучания сформированного аудиосигнала.

Возможно, что разработанный автором блок обработки аудиосигнала использовался совместно с автомагнитолой, у которой штатный стереоусилитель имел недостаточную или малую выходную мощность и, как следствие, малый динамический диапазон. В результате у автора статьи в усилителе автомагнитолы могло возникать ограничение амплитуды аудиосигнала на большой громкости, что приводило к ощущению перекрикивания нового аудиоканала относительно штатных левого и правого каналов. Однако штатные усилители автомагнитол в современных автомобилях выполняются на микросхемах усилителей ЗЧ с выходными транзисторами МОП и MOSFET структуры большой максимальной мощности, более 40 Вт на канал, и поэтому имеют достаточно большой динамический диа¬пазон. Так, усилитель мощности штатной автомагнитолы комплектации Classic автомобиля KIA SOUL 2 построен на микросхеме TB2952AHQ с выходной мощностью 4x49 Вт на нагрузках сопротивлением 4 Ом. Проведённые эксперименты показали, что при работе блока обработки аудио-сигнала с использованием усилителя-вычитателя на ОУ в центральном канале он не нуждается в АРУ.

Мне хотелось, чтобы блок центрального канала не только выполнял свою функцию формирования центрального аудиоканала, но и не нарушал прежнюю работу аварийной системы спасения ЭРА-Глонасс", а также имел компоненты, предотвращающие возникновение звуковых щелчков в динамической головке при включении и выключении автомагнитолы, нажатии кнопок управления в аварийной системе спасения, т. е. чтобы блок центрального канала имел законченную конструкцию, готовую к использованию.

В результате был разработан блок центрального канала, схема которого показана на рис. 4. Он включает в себя узел гальванической развязки напряже¬ния питания на основе импульсного преобразователя напряжения с трансформатором для питания усилителя- вычитателя и оконечного усилителя мощности, построенный на микросхеме DA1 и транзисторах VT5, VT6.

Схема блока центрального канала

Рис. 4. Схема блока центрального канала

 

Мною были проведены длительные эксперименты с целью упрощения схемы блока центрального канала за счёт его питания непосредственно от бортовой сети. Но с помощью различных фильтров и сокращения длины прово-дов питания не удалось избавиться от помех. Поэтому и была применена гальваническая развязка питания блока центрального канала от бортовой сети автомобиля.

В импульсном преобразователе применена микросхема TL494IN (DA1), широко используемая в импульсных блоках питания и преобразователях напряжения автомобильных усилителей. За основу схемы были взяты типовые схемы включения микросхемы TL494 фирмы Motorola, приведённые в [2]. Импульсный трансформатор Т2 и прочие параметры преобразователя напряжения рассчитаны в программе Lite-CalcIT - "Расчёт импульсного трансформатора двухтактного преобразователя" (версия 4.11). Частота импульсного преобразователя напряжения - 50 кГц, она задана элементами С19, R25.

 

Технические параметры преобразователя

Номинальное выходное напряжение преобразователя под нагрузкой (двухполярное), В . . . . . . . . . . 12

Номинальная мощность, Вт . . . . . . . . . . 12

Габаритная мощность трансформатора, Вт . . . . . . . . . . 22,2

Выходная мощность УМЗЧ - 7 Вт, и, с учётом его КПД (65 %) и работы в классе AB, она фактически ограничена мощностью импульсного преобразователя. На основе проведённых экспериментов при работе совместно со штатным усилителем автомагнитолы этой мощности оказалось достаточно. Причина этого заключается в том, что мною была ограничена полоса пропускания усилителя до 328...4822 Гц, а также в высокой чувствительности динамической головки JBL Infinity 96350-3V100 центрального канала. Высокая чувствительность этой динамической головки также показала хорошую работу совместно с системой "Эра-Глонасс" в случае выключения блока центрального канала.

В качестве магнитопровода и каркаса импульсного трансформатора применены изделия из каталога магазина "Чип и Дип": магнитопровод B66311-G-X187, N87, E20/10/6 - 2 шт.; скоба B66206-A2010, E20/10/6 - 2 шт.; каркас горизонтальный B66206-A1110-T1 (B66206-B1110-T1) E20/10/6 - 1 шт. По результатам расчёта импульсного трансформатора намоточные данные следующие. Первичная обмотка - 12+12 витков эмалированного медного провода импортного производства диаметром 0,6 мм. Вторичная обмотка трансформатора содержит 15+15 витков эмалированно¬го медного провода импортного производства диаметром 0,4 мм. Намоточные данные вторичной обмотки относительно расчётных в программе мною были уменьшены до 14+14 витков для снижения выходного напряжения преобразователя без нагрузки до 16 В, так как импульсный преобразователь напряжения без обратной связи. Намотка первичной и вторичной обмоток выполняется раздельно. Намотка каждой из обмоток выполняется в два провода, между обмотками проложена лента ФУМ для сантехники.

Вместо транзисторов КТ816Б можно применить транзисторы КТ816Г, TIP32C. Микросхема TL494IN в целях упрощения схемы включена без обратной связи. Поэтому необходимо во время проверки перед первым включением и тестированием импульсного преобразователя напряжения следить, чтобы на выходе преобразователя не было коротких замыканий во избежание выхода из строя транзисторов VT5 и VT6.

Дроссель L4 намотан на унифицированном ферритовом кольцевом магнитопроводе B64290L0038X087, N87, R10x6x4 (по каталогу интернет-магазана "Чип и Дип"). Индуктивность этого дросселя рассчитана в упомянутой программе - 66,15 мкГн. Для расчёта намоточных данных дросселя использовался онлайн-калькулятор Coil32 [3]. Для намотки дросселя использовался импортный эмалированный провод диаметром 0,6 мм. Расчётное число витков - 9, но автором было намотано большее число витков до заполнения дросселя обмоткой витком к витку в один слой.

Дроссель L3 намотан на ферритовом кольцевом магнитопроводе B64290-L45-X87, N87, R16x9.6x6.3 (по каталогу интернет-магазана "Чип и Дип") проводом диаметром 0,6 мм витком к витку в один слой до заполнения сердечника. Число витков - не менее 25. Расчёт индуктивности дросселя L3 и конденсаторов С12-С15 не проводился из-за трудности определения конкретной частоты помехи из бортовой сети автомобиля. Поэтому намоточные данные дросселя и ёмкость конденсаторов были определены экспериментально.

На транзисторах VT1 и VT2 и реле K1 собран ключ управления питанием блока для его включения и выключения по сигналу управления от магнитолы, чтобы он включался и выключался одновременно с ней. В качестве сигнала управления включением используется напряжение питания активной радиоантенны "Антенна (+)", снимаемое с 18-го контакта 18-контактного разъёма автомагнитолы. Реле K1 осуществляет отключение динамической головки от выхода усилителя системы "ЭРА-Глонасс" и подключение его к выходу усилителя ЗЧ блока центрального канала. Это необ¬ходимо для совместной работы динамической головки как с самим блоком, так и с системой "ЭРА-Глонасс". В случае выключения блока или отключения питания в бортовой сети автомобиля динамическая головка при выключенном реле K1 подключается к выходу усилителя системы "ЭРА-Глонасс", в которой имеется свой собственный аккумулятор. Таким образом, блок центрального канала включается в разрыв между выходом усилителя ЗЧ системы "Эра-Глонасс" и динамической головкой центрального канала. Знаки плюс и минус на схеме у контактов разъёмов XP3 и XS5 показаны для фазировки входных и выходных цепей, включая динамическую головку.

Проведённые измерения показали, что звуковой излучатель KIA 96355-B2000 штатной системы "Эра-Глонасс" имеет сопро¬тивление звуковой катушки по постоянному току 4 Ом, а неизвестный усилитель ЗЧ аварийной системы спасения "ЭРА-Глонасс" имеет симметричный выход, а также датчик сопротивления, проверяющий наличие подключённого звукового излучателя к системе. Поэтому для передачи аудиосигнала с выхода модуля "ЭРА-Глонасс" используется аудиотрансформатор Т1. Был опробован вариант передачи аудиосигнала с выхода модуля "ЭРА- Глонасс" с помощью несимметричного входа, но в этом случае в усилителе центрального канала возникают им¬пульсные помехи (щелчки) при нажатии на кнопки управления Test и SOS на панели управления модуля спасения.

На элементах R13,C7 собран фильтр НЧ с частотой среза 16 кГц. На дросселях L1, L2 собран дополнительный фильтр для предотвращения проникновения помех в усилитель, помех от работающего сотового телефона, а также помех от бортовой сети автомобиля. Дроссели намотаны на кольцевых ферритовых магнитопроводах М200НМ К7х4х2 эмалированным проводом диаметром 0,1 мм виток к витку в один слой до заполнения. Аудиотрансформатор T1 - трансформатор ATS-200 от компьютерного телефонного модема Acorp 56K. Трансформатор может быть заменён на другой с полосой пропускания 300 Гц...5 кГц или близкой к ней, а также с сопротивлением первичной обмотки по постоянному току не более 180 Ом, как у трансформатора типа ATS-200. Дело в том, что первичная обмотка трансформатора Т1 через дроссели L1, L2 и резистор R13 постоянно подключена к выходу усилителя модуля "ЭРА-Глонасс" и устраняет в нём возможную ошибку при отключении и подключении к нему динамической головки с помощью контактов реле К1.1, К1.2 во время включения блока центрального канала. Если вместо аудиотрансформатора T1 использовать другой с большим сопротивлением первичной обмотки по постоянному току, возможно, потребуется шунтирование первичной обмотки резистором для достижения нужного сопротивления, достаточного для опознавания датчиком системы "Эра-Гло-насс" подключённого звукового сигнализатора.

Продолжение следует

Автор: П. Алалуев, г. Кострома

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Поля, обязательные для заполнения

Изготовление печатных плат