2-Way Active Loudspeaker

2_way_active_loudspeaker_1.gif (39333 bytes)

   Τα ενεργά ηχεία έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα απλά ηχεία που χρησιμοποιούν παθητικά υλικά για την υλοποίηση των στοιχείων διαχωρισμού των συχνοτήτων. Στην περίπτωση των ενεργών ηχείων έχουμε , αναλογικά, μεγαλύτερο κόστος κατασκευής, διότι κάθε μεγάφωνο οδηγείται από δικό του τελικό ενισχυτή. Σε ένα σωστά σχεδιασμένο ενεργό ηχείο, η ποιότητα του ήχου είναι πολύ καλύτερη και οι παραμορφώσεις πολύ χαμηλές, επειδή δεν χρησιμοποιει πηνία και πυκνωτές στην πορεία του σήματος,. Όσοι πυκνωτές υπάρχουν στην πορεία του σήματος έχουν πολύ μικρή τιμή και είναι πολύ καλής ποιότητας. Αυτό δεν σημαίνει ότι ένα καλά σχεδιασμένο παθητικό ηχείο δεν είναι καλο, ίσως και καλύτερο από ένα ενεργό. Αντίθετα ένα ενεργό ηχείο είναι αρκετά πιο δύσκολο στην κατασκευή. Στο [Fig.1], υπάρχει ένα κύκλωμα ενεργού ηχείου 2 δρόμων . Όπως βλέπουμε και στο Block διάγραμμα [Fig.2], υπάρχει ένα κλασσικό crossover 2 δρόμων με συχνότητα διαχωρισμού fc=3100HZ -24dB/oct. Η συχνότητα αυτή επιλέχθηκε, γιατί είναι κοντά στην συχνότητα διαχωρισμού πολλών μεγαφώνων του εμπορίου, μπορει όμως να αλλάξει και να προσαρμοστεί στην δική σας επιλογή μεγαφώνων, αρκει να χρησιμοποιήσετε τους τύπους που δίνω για τον υπολογισμό [Fig.3]. Το IC1 κάνει την προσαρμογή εισόδου, τα φίλτρα γύρω από το IC2 δημιουργούν ένα υψιπερατό φίλτρο συχνοτήτων, για συχνότητες επάνω από Fc=3100HZ, αντίθετα τα υλικά γύρω από το IC3 δημιουργούν ένα κατωδιαβατό φίλτρο, για συχνότητες κάτω από 3100HZ. Με το τριμμερ TR1 στην γραμμή των υψηλών συχνοτήτων μπορούμε να προσαρμόσιμε, αν χρειάζεται, την στάθμη μεταξύ των δυο μεγαφώνων. Συνήθως θα χρειαστεί να χαμηλώσουμε κατά 10% την στάθμη του tweeter σε σχέση με το woofer. Σε πολλά σημεία του φίλτρου υπάρχουν πυκνωτές και αντιστάσεις που δεν χρησιμοποιούνται, αλλά είναι εκεί για μελλοντικές αλλαγές, σε μια άλλη συχνότητα διαχωρισμού, όπως οι R6-10 που δεν χρησιμοποιούνται. Στο επόμενο στάδιο οι δυο έξοδοι του φίλτρου οδηγούνται στους δυο ενισχυτές ισχύος, τον IC4 για τις υψηλές συχνότητες και τον IC5 για τις χαμηλές. Αυτά είναι δυο υβριδικά ολοκληρωμένα της Sanyo ισχύος εξόδου 80W/8ohms με πολύ καλά χαρακτηριστικά και ήχο. Μπορει να γινει αλλαγή με άλλο τύπο της σειράς όπως STK4036, STK4038, STK4040, με ανάλογη τροποποίηση της τροφοδοσίας ισχύος. Η συγκεκριμένη σειρά χρησιμοποιείται σε αρκετές περιπτώσεις ενεργών ηχείων με πολύ καλά αποτελέσματα. Καλο είναι να χρησιμοποιηθεί ο τύπος STK4042XI, γιατί έχει πιο σύγχρονη εσωτερική σχεδίαση, σε σχέση με τον τύπο STK4042II. Τα φίλτρα RLF1-2 στην έξοδο των ενισχυτών αποτελούνται από την αντίσταση R27 ή R38 και ένα πηνίο τυλιγμένο γύρω από αυτή, σε τρεις στρώσεις. Το πηνίο φτιάχνεται με 25 έως 30 σπείρες χάλκινου σύρματος, διαμέτρου 1mm. Στην έξοδο των ενισχυτών υπάρχουν οι επαφές του relay RL1 ο οποίος ελέγχεται από το σύστημα προστασίας από DC και καθυστέρησης. Αυτό το κύκλωμα βρίσκεται γύρω από το IC6 και εργάζεται ως εξής: Όταν το κυκλωμα τροφοδοτείται από τάση υπάρχει μια καθυστέρηση 5 sec στην σύνδεση των ηχείων επάνω στις εξόδους των ενισχυτών με αποτέλεσμα να μην ακούγονται οι θόρυβοι φόρτισης των πυκνωτών. Αντίθετα όταν διακόψουμε την τροφοδοσία του κυκλώματος τότε το RL1 αποσυνδέει πολύ γρήγορα τα ηχεία από τους ενισχυτές, με αποτέλεσμα να μην ακούγεται ο θόρυβος εκφόρτισης των πυκνωτών. Παράλληλα το κυκλωμα προστατεύει τα μεγάφωνα από συνεχείς τάσεις, που θα παρουσιαστούν για οποιοδήποτε λόγο, στην έξοδο των ενισχυτών ισχύος, ανοίγοντας τις επαφές του RL1 και αποσυνδέοντας, πολύ γρήγορα τα μεγάφωνα. Η λειτουργία του κυκλώματος προστασίας γίνεται εμφανής από το Led [D20], το οποιο θα πρέπει να τοποθετηθει σε εμφανές σημείο στο κουτι του ηχείου. Η συνδεσμολογία φαίνεται στο Fig.2. Ο μετασχηματιστής τροφοδοσίας είναι τοροιδής καλής ποιότητας. Η κύρια πλακέτα, η ψήκτρα, ο μετασχηματιστής τροφοδοσίας, η γέφυρα ανόρθωσης BR1, καθώς επίσης όλα τα υλικά που φαίνονται εκτός πλακέτας τοποθετούνται σε ένα κομμάτι αλουμινίου κατάλληλων διαστάσεων το οποιο προσαρμόζεται στις διατάσεις του κουτιού του ηχείου και τοποθετείται στην πίσω πλευρά του κουτιού. Οι δυο τελικοί ενισχυτές IC4 και IC5 βιδώνονται επάνω στην πλάτη της ψήκτρας. Η συνολική απόδοση του ηχείου εξαρτάται πάντα από τα χαρακτηριστικα των μονάδων Tweeter και Woofer που θα χρησιμοποιηθούν σε αυτό, καθώς επίσης από την σχεδίαση και την ποιότητα του κουτιού. Πιο παλιά χρησιμοποίησα στη θέση του tweeter το T33A και woofer το B200G της KEF.

Part List

R1-21-32-25-36-58=1 Kohms C19-20-52=10uF 25V IC1=TL071
R2=47 Kohms C21-35=470pF IC2-3=TL072-NE5532
R3-4-5-7-8-9-46=22 Kohms C22-36=470nF 63V MKT IC4-5=SKT4042[XI] or [II]*See text
R6-10=N.C *See text C24-25-26-38-39-40=100pF IC6=4093
R11........18=22 Kohms C27-41=10pF IC7=7812T
R19-20=47 ohms C28-42=100nF 100V MKT IC8=7815T
R22-33=33 Kohms C29-43=1nF 63V MKT IC9=7915T
R23-24-34-35=100 ohms C30-34-44-48=100uF 63V RL1=Relay 12V [G2R2 Omron]
R26-37=0.22 ohms 5W C31-45=220uF 25V RLF1-2=*See text
R27-38=10 ohms 3W C32-33-46-47=10uF 63V F1-2-3-4=1.6A FAST 5X20mm
R28-39=6.8 ohms C49=47uF 25V F5=1A SLOW 5X20mm[Fig.2]
R29-40=12 Kohms C50-51=100nF 63V MKT T1=220V//A=2X30V   250VA

              B=2X15V   30VA [Toroidal]

R30-41-53-54=10 Kohms C53=1uF 25V
R31-45=560 ohms C54=3.3uF 25V
R44-45=1 Mohms C55-56-58-59=33uF 63V JF1=3pin male supply jack
R47=39 Kohms C57-60=22uF 16V JF2=Female RCA Jack
R48-50=15 Kohms C61-62=15000uF 63V AXIAL J1-3=2pin conn. with 2.54mm pin step
R49-51-52-55=56 Kohms C63-64=2200uF 25V AXIAL J2=3pin conn. with 2.54mm pin step
R56-57=3.9 Kohms C65-66-67-68=100nF 63V MKT J4=3pin conn. with 3.96mm pin step
R43=470 ohms 1W Q1=BD679 J5=4pin conn. with 3.96mm pin step
TR1=47 Kohms trimmer horizontal Q2-3=BC550 T=Tweeter 8ohms 50 until 80W
C1-22-36-23-37=1uF 63V MKT D1-2-3-4=1N4002 W=Woofer 8ohms 50 until 100W
C2=390pF D5=8.2V 0.5W Zener BR1=Bridge rect. 400V 25A [Fig.2]* See text
C3-4-7-8-14-15=100nF 63V MKT D6=1N4148 BR2=Bridge rect. 100V 1.5A
C5-6-9-10-11-12=3.3nF 63V MKT* See text D7.....19=1N4148 All resistors is 0.5W 1% metal film except for announce differently
C13-16-17-18=3.3nF 63V MKT*See text D20=5mm LED [Fig.2]

2_way_active_loudspeaker_block.gif (15631 bytes)

SPECIFICATIONS
Input sensitivity 1.1Vrms
Input impedance 47K
Output Power  (0.1% THD) 150W total
Frequency crossover 3100HZ
slope -24dB/oct

2_way_active_loudspeaker_3.gif (6540 bytes)

Fig.3--Crossover calculation

 

Sam Electronic Circuits 9/02