Защита динамиков от перегрузки встраиваемая в АС

[Сергей Кор]

При тестировании различных усилителей, оказалась очень нужная вещь - защита динамиков (особенно ВЧ) от перегрузки.Так как усилители попадаются без клип-лимитера и часто приходится "на ходу" передергивать межблочные кабели, выход из строя (особенно ВЧ динамиков) на приличной громкости обеспечен.Во избежании этого захотелось собрать защиту от перегрузки вне усилителя (встраиваемую в АС) , не влияющую на качество тракта. Первое что вспомнилось TL431 работающую в качестве компаратора, при превышении 2,5 В. на входе должна открыться. Параллельный стабилизатор (аналог мощного стабилитрона) ограничивает до 36 В. рабочее напряжение TL431. Только что придумал и нарисовал (в работе не проверял).Диоды образующие мост на рабочею частоту более 20 кГц. Прошу знатоков покритиковать.

Работает на практике отлично, схему с новыми номиналами(актуальны) поправил.Есть небольшая инерция по порогу срабатывания , если устанавливаешь например точно 20 в действующего, то при внезапном таком напряжении срабатывает реле раньше -на 17в , если уменьшить сглаживающие конденсаторы то разница меньше.Думаю инерция связана еще с свойствами самого реле , если поставить на исполнение оптопару( не уверен в качестве встроенного резистора, если по входу УМЗЧ ставить).
Как оказалось в качестве детектора клиплиметера в УМЗЧ(конструктивно размещенного) тоже схема актуальна и совершенно не влияет на параметры УМЗЧ. Быстродействие подбирать номиналом конденсатора(от ложных срабатываний реле) на управляющем tl431 22-220мк. Скорость с реле без ложных срабатываний от 1 с.(без подбора tl431).В качестве исполняющего оптопара возможно будет кстати. На исполнение клиплиметера реле с резистором гасящим входное напряжение УМЗЧ как вариант.
Для избежания не верного порога для НЧ,ВЧ динов было решено ставить защиту до фильтра и применять 2 реле для одной схемы(при этом одно реле всегда срабатывает раньше на 2-3 в действующего), и положиться на средне-взвешенную амплитуду музыкального сигнала, где вч , нч составляющие имеют разную амплитуду, плюс барьер- фильтр АС.Хотя можно было бы поставить подобные фильтры перед каждой защитой для отдельных динов. Насчет задержки отпускания не стал заморачиваться, к тому же решается за счет сглаживающих конденсаторов.Негативные последствия защитного диода пока не учтены, что касается последовательных стабилитронов -были исключены (почитав литературу), насчет снабберной цепочки наверное стоит поставить(расчет надо посмотреть).

Устранена инерция срабатывания, повышена стабильность работы.

[karmalex]

У всего есть тепловая инерционность. И у лампочки, и у предохранителя, и у пищалки. Вопрос величины теплоемкости и сопоставления оной у защитного элемента и защищаемой детали.

У пищалки, так или иначе, режим работы подразумевает большие пиковые мощности, мы можем подать больше мощности в пике, если он короткий, и если этот пик, в силу своей малой продолжительности, не приведет к нагреву катушки сверх допустимого значения. То есть ограничивать нужно не амплитуду, а усредненное во времени значение мощности, защитный элемент таким образом должен иметь некую инерционность срабатывания, но несколько меньше, чем оная для "срабатывания" катушки у динамика, чтобы в случае перегруза самому сгореть.

Предохранитель плавкий - опять же - надо ставить, ибо это вопрос дисциплины человека, который будет эксплуатировать эту систему, это даст ему лишний раз задуматься, а что же он делает не так.

[shutoff]

Походу автор темы с вашим мнением не согласен, иначе поставил бы предохранитель (может даже самовосстанавливающийся) и не затевал весь сыр бор. Знаете чем чреват нагрев катушки твитера? Поэтому не сравнивайте нагрев предоха и ЗК твитера. И какие это у твитера "большие пиковые мощности" без фильтра? Прикиньте ток плавления проволоки (ф=0.08 у 10гдв, ток плавления меди 0.05=1А) и посчитайте при какой мощности твит пыхнет, не сказав мама.
При 16В и Zo16ом ток 1А спалит катушку в пыль при мощности 16ва, рабочая мощность в 3раза меньше. Лошадиную дозу тока рассеивает именно фвч, поэтому в паспорте твитера пишут Рмах при Fcpез и спаде фильтра -дБ/окт

[karmalex]

Вы за меня домысливаете. Ток плавления проволоки в ЗК тут ни при чем совсем.

[shutoff]

Ну да.. а термокомпрессия?
Сначала катушка греется, меняется её Re, а потом происходит обрыв обычно на промежутке между катушкой и клеммами. Я достаточно насмотрелся на такое, провод практически превращается в уголь, на глаз вот он под слоем клея а прибор показывает обрыв. Мы же о перегрузке говорим, верно? А это превышение максимально допустимой мощности т.е согласно A=IBL превышении тока.

[Zotoff]

При перегрузке колонок более всего обычно «страдают» пищалки – перегорают за пару секунд. У басовиков такого явления не наблюдается, вероятно, поэтому в схеме защиты колонок «Корвет 150АС-001» (или «Кливер 150АС-009») для защиты басовика 100ГДН-3-8 применен плавкий предохранитель. При перегрузке акустики главная проблема – это защитить именно пищалки…

Почти 10 лет назад на форуме Сергеева я разместил свою статью «Защита ВЧ-динамиков от перегрузки» :
http://hiend.borda.ru/?1-3-20-000000...0-0-1412924378
Там речь идет о защите пищалок с помощью миниатюрных ламп накаливания, но главное – предложен математический алгоритм, как грамотно рассчитать параметры лампы (вольтаж и мощность), а также как рассчитать «нагрузочную характеристику» системы защиты. Кому интересно, рекомендую почитать.

Кстати, в посте #12 vic57 сообщил, что :

Танной так делал в проффи АС...http://www.hi-fi.ru/bitrix/component...hp?fid=827657&

Там тоже выполнена защита пищалки с помощью лампы накаливания!

[shutoff]

Вот вот... этот метод эффективнее предохранителя и проще разных схем их #1
Есть ещё метод с диодами, он эффективный но диодов надо довольно много.

[karmalex]

Ну да.. а термокомпрессия?

Да, кстати, это один из индикаторов нагрева, можно при определении максимальной мощности ориентироваться на увеличение сопротивления, к примеру, прикинуть, какое сопротивление должно быть при 100 градусах Цельсия, это еще безопасная температура для катушки.

[Zotoff]

можно при определении максимальной мощности ориентироваться на увеличение сопротивления, к примеру, прикинуть, какое сопротивление должно быть при 100 градусах Цельсия

Можно. Только как определить, на сколько именно увеличилось сопротивление звуковой катушки? Я имею в виду – как это определить в работающей АС (в реальном масштабе времени)?

Тут могут быть возражения типа, что лампа накаливания «добавляет сопротивление», и поэтому разделительные фильтры могут работать не совсем «правильно»…
Я прикидывал когда-то давно, что при увеличении температуры медного провода на 40 градусов сопротивление провода увеличивается примерно на 15%, а при увеличении температуры на 80 градусов - сопротивление увеличивается примерно на 30%. Получается «то же – на то же». Т.е. если «Защиты» в виде Лампы нет, то при максимальных мощностях сопротивление звуковой катушки увеличивается примерно на 30%, и фильтры также могут работать некорректно (даже без лампы).

Тут есть какая-то неопределенность: допустим, что сопротивление пищалки 8 ом, так это при небольших мощностях; а при максимальной мощности звуковая катушка разогреется до 100 градусов и вот вам – вместо 8 ом «получите» еще плюс 30% в сопротивлении… И как на это отреагирует разделительный фильтр?

[karmalex]

Ну, я не спорю против лампочки в качестве защиты. Сопротивление лампы в холодном состоянии можно учесть в фильтре, чтобы на малых сигналах не влияло, ну, а защита уже на конском уровне сигнала работает, там и уши от величины звукового давления "скручиваются".

Можно. Только как определить, на сколько именно увеличилось сопротивление звуковой катушки? Я имею в виду – как это определить в работающей АС (в реальном масштабе времени)?

Если фильтр третьего порядка (или первого), то очень просто.
Пищалка не закорочена катушкой, отвязана по постоянке конденсатором, поэтому есть возможность пропускать через нее небольшой постоянный ток (который не повлияет на работу пищалки), а постоянное падение напряжения (измеряемое вольтметром постоянного тока) скажет нам всё о сопротивлении катушки постоянному току.

А переменное напряжение из-за инерционности стрелки прибора не повлияет на результат измерения. В случае мультиметра с АЦП, надо высокие частоты задавить на входе мультиметра. Хотя бы RC цепью.

[Roman ru.........tr]

Не пробовали стабилитроны впараллель дину ставить? Лампа раза в полтора мощнее дина при нормированных уровнях будет холодной, пока не откроются стабилитроны на превышении напряжения, а как лампа загорится - сопротивление увеличится... За одно и индикация ) Искажения само собой будут, но только при конских уровнях.

[shutoff]

Можно. Только как определить, на сколько именно увеличилось сопротивление звуковой катушки? Я имею в виду – как это определить в работающей АС (в реальном масштабе времени)?

Тут могут быть возражения типа, что лампа накаливания «добавляет сопротивление», и поэтому разделительные фильтры могут работать не совсем «правильно»…
Я прикидывал когда-то давно, что при увеличении температуры медного провода на 40 градусов сопротивление провода увеличивается примерно на 15%, а при увеличении температуры на 80 градусов - сопротивление увеличивается примерно на 30%. Получается «то же – на то же». Т.е. если «Защиты» в виде Лампы нет, то при максимальных мощностях сопротивление звуковой катушки увеличивается примерно на 30%, и фильтры также могут работать некорректно (даже без лампы).

Тут есть какая-то неопределенность: допустим, что сопротивление пищалки 8 ом, так это при небольших мощностях; а при максимальной мощности звуковая катушка разогреется до 100 градусов и вот вам – вместо 8 ом «получите» еще плюс 30% в сопротивлении… И как на это отреагирует разделительный фильтр?

В "нормальных" АС производитель ставит цепь Цобеля и тогда пофиг как увеличивается импеданс твитера- фильтр "видит" постоянную нагрузку и работает как ему и положено. Лампочка естессно имеет ненулевое сопротивление, которое влияет на работу твитера как последовательное сопротивление (резистор) но она является варистором и спасает твитер при превышении допустимой мощности (форс-мажор или пик синала)Лампочки применяют на бобьших амплитудах т.е в мощных эстрадных АС, дома никто так насиловать акустику не будет.

---------- Сообщение добавлено 04:30 ---------- Предыдущее сообщение было 04:00 ----------

Да, кстати, это один из индикаторов нагрева, можно при определении максимальной мощности ориентироваться на увеличение сопротивления, к примеру, прикинуть, какое сопротивление должно быть при 100 градусах Цельсия, это еще безопасная температура для катушки.

Рабочая Т дина на номинальной мощности 150°С. Производитель не дурак и всё учитывает, поэтому в паспорте и пишет -импеданс а не сопротивление. Даёт рекомендации по цепям коррекции и порядке фильтра на частоте среза.
Мощные дины снабжают конструктивными системами охлаждения - продувка, металлический каркас катушки, оребрение МС, магнитно-охлаждающая жидкость, что естессно удорожает головку. Кому свои дины не жаль тот может вводить их в любые жёсткие режимы, это их дело. Но надо помнить, что музыка имеет импульсный характер (переменный ток в катушке импульсный=не постоянен) а измеряют на синусе (переменный ток в катушке постоянен) что гораздо жёстче чем рабочий режим. Думаю это пояснять не надо. Расчитывайте рабочий режим головок чтобы не выходить за рамки нормированного и всё будет нормально. Да, и не применяйте усилительную аппаратуру с явными техническими проблемами (если усилок генерит то он упорно будет жечь пищалки хоть тресни)

---------- Сообщение добавлено 04:36 ---------- Предыдущее сообщение было 04:30 ----------

Как мультик с АЦП не фильтруй он всё одно имеет время интеграции.

[Zotoff]

shutoff

В "нормальных" АС производитель ставит цепь Цобеля и тогда пофиг как увеличивается импеданс твитера - фильтр "видит" постоянную нагрузку и работает как ему и положено…

Если посмотреть расчетные формулы цепи Цобеля, то увидите, что сопротивление цепи Цобеля Rц=Re; ну, там еще и конденсатор определенным образом рассчитывается. И только при этих условиях фильтр «увидит» постоянную нагрузку, более того нагрузку чисто активную, без реактивностей.
А если звуковая катушка разогрелась до 100 градусов, то сопротивление динамика постоянному току увеличится на 30%, и станет 1,3Re. В этом случае при неизменном Rц цепь Цобеля «перекосится», и фильтр уже «не увидит» постоянную нагрузку, кстати, там еще появятся реактивные составляющие в нагрузке.

дома никто так насиловать акустику не будет.

Если акустику не «насиловать», то системы защиты от перегрузки и не нужны вовсе.

[karmalex]

Цобель параллельно ВЧ головке имеет смысл, когда у этой самой ВЧ головки есть своя значительная паразитная индуктивность, Цобель устраняет подъем импеданса на верхнем краю импедансной кривой.

Без устранения подъема импеданса ФВЧ дает "накачку" (поднимает АЧХ в полосе пропускания).

[shutoff]

Zotoff У вас устаревшая и упрощенная формула типа из книжки Фурдуева 60-х годов. Правильная формула Rc= 1.25* Re, Cc=Le*Re^2. Посмотрите как меняется импеданс при таком Цобеле.

---------- Сообщение добавлено 23:39 ---------- Предыдущее сообщение было 23:31 ----------

Если акустику не «насиловать», то системы защиты от перегрузки и не нужны вовсе.

А вы свою акустику зачем <насилуете>?.. соседи достали?.. или дрова не жалко?

---------- Сообщение добавлено 23:50 ---------- Предыдущее сообщение было 23:39 ----------

когда у этой самой ВЧ головки есть своя значительная паразитная индуктивность

Без устранения подъема импеданса ФВЧ дает "накачку" (поднимает АЧХ в полосе пропускания).

Интересует два момента.
Как узнать что у этой самой ВЧ головки есть эта ПИ?
Каким образом и на сколько дб "накачка" поднимает АЧХ?
Где всё это конкретно проверено и описано дабы иметь честь ознакомиться?

[Zotoff]

shutoff

А вы свою акустику зачем <насилуете>?..

Никогда не «насилую»…
Поэтому в моей акустике нет подобной защиты, и все исправно работает.
Эту защиту (в виде лампы) я рекомендовал некоторым товарищам, которые приносили мне в ремонт сгоревшие пищалки.

[karmalex]

Как узнать что у этой самой ВЧ головки есть эта ПИ?

кривая импеданса, имеющая справа подъем http://www.sica.it/en/product/dome-t...38x50-18-n5-tw к примеру

Где всё это конкретно проверено и описано дабы иметь честь ознакомиться?

В любом симуляторе схем можно проверить. Подставить R, L нагрузки.
Ну, децибела 2 есть. Хотя зависит от условий.

[shutoff]

Ну я же говорю- у вас своеобразная трактовка. Теперь давпйте разбираться. Вы понимаете разничу между индкутивностью (да ещё и паразитной) и индуктивным сопротивлением? Я не зря спросил с уточнением про паразитную индуктивность. То что вы показываете это индуктивное сопротивление, которое есть у любого дина такой конструкции. Ну а где паразитная индуктивность? Вот видите, из за вашей трактовки опять возникает нестыкуха. Сказали бы про <индуктивное сопротивление от частоты> то всё было бы верно. Ну так что, вы это имели ввиду?
У меня спёрли комп с виндой, есть только планшет и андроид, а с подобным софтом у андроида не сады, просимулировать не могу. Кто придумал термин <накачка> и чем она плоха если повышает отдачу дина? Подозреваю вы опять накачку трактуете по своему и суть тут в другом.

[karmalex]

Вы понимаете разничу между индкутивностью (да ещё и паразитной) и индуктивным сопротивлением?

Индуктивное сопротивление есть следствие наличия в схеме эквивалентной последовательной индуктивности.

[sewerin]

В домашке нет никаких перегрузок, динамики надо защищать только от аварийной постоянки и переходных процессов при пуске и выключении усилителя. Причём, последнее опасно только для пищалки.

[.Васильев]

у Сергея на домашке при коммутации источников дорогущие пищалки высадило. Источники,усилок и акустика заводские импортные. Так что как то так.Потому и тема