Обявления

Для полноценной работы рекомендуется пройти регистрацию.

Рекламные сообщения будут удаляться вместе с пользователем. Что есть реклама - буду решать я.

Стенд для тестирования автомагнитол и усилителей (Нагрузка 400Вт)

Обсуждение радиолюбительских технологий. Пайка, платы, слесарка...

Стенд для тестирования автомагнитол и усилителей (Нагрузка 400Вт)

Сообщение hardlock » 18 авг 2020 21:47

По работе очень часто приходится проверять автомобильные магнитолы и усилители. Поэтому в воздухе давно витала идея сделать стенд, который будет максимально эмитировать работу в автомобиле. С одной стороны это питание и различные сигналы управления, с другой стороны это полноценная нагрузка (вместо акустики), т.к. часто неисправности проявляются после сильного прогрева.

Отсюда получилось вот такое ТЗ:
1) Питание 13,8 Вольта, 6 Ампер с возможностью подключения внешнего дополнительного источника в виде АКБ.
2) Сигнал ACC с защитой или принудительно (об это ниже).
3) Сигнал ILLUMINATION (подсветка) для проверки работы подсветки ппанели (для некоторых 2din ГУ).
4) Контроль сигнала Remote
5) Включение Slave устройства по сигналу Remote от Master.
6) Нагрузка 4 канала по 4 Ома до 100 Вт на канал.
7) Подключение нагрузки разъёмом (для магнитол) и клеммником (для усилителей).
8) Контроль наличия постоянного напряжения в нагрузке с триггерным срабатыванием (с отключением ACC при работе в режиме "с защитой").
9) Принудительное охлаждение.
10) По возможности: компактное, автономное исполнение.

Нагрузка.
Начну с конца, с нагрузки.
В качестве нагрузки долгое время применял керамические резисторы 10Вт 4,3 Ома, которые прикручены к радиатору. Их хватало для тестирования магнитол и кратковременно усилителей. Когда нашёл в продаже резисторы 100Вт в металлическом корпусе с ушками для прикручивания к радиатору, решил попробовать их. Но ценник на них мне не понравился, и я пошарил по Алиэкспрессу. Нашёл. Вроде тоже 100 Вт, но корпус чуть меньше. Но и цена в 10 раз ниже. Заказал.

В качестве теплоотводов отлично подошли радиаторы от процессоров AMD - квадратные, плоские... Типа таких (фото из интернета):

Прикрутил по два резистора на каждый радиатор. Да, я помню, что боксовый куллер рассчитан на рассеивание тепла около 100-120Вт тепла от процессора. Но 1) резисторы могут быть значительно горячее процессора - им это не страшно, и 2) Акустический сигнал сильно отличается от печки процессора, где тепло выделяется почти непрерывно. Проверил с усилителем ACV GX-4.250 (4 х 250 Вт). На громкости выше середины, без обдува, через 2 минуты работы радиаторы нагрелись до 55°C - годится!

Корпус.
С габаритами охладителей более менее-понятно. В качестве блока питания выбрал компактные Mean Well LRS-75-12 - 12 Вольт 6 Ампер. Отсюда вырисовывается размер корпуса. В радиомагазинах такого размера стоят невероятных денег, поэтому для первого макета я решил выбрать распределительные коробки из строительного магазина. Распаячная коробка ОП 240х195х90мм, крышка, IP55, кабельные ввода d28-3 шт., d37-2 шт., TDM SQ1401-1272

На последнем фото с прозрачной крышкой, просто для примера. Приблизительно так будет выглядеть внутрянка. Вентиляторы будут одинаковые, пока вкинул для понимания размеров. Ещё раз прошу за бардак внутри корпуса - это макет. Надеюсь на создание ещё нескольких экземпляров в ближайшем будущем.


Индикация.
В качестве индикаторов решил использовать простые стрелочные индикаторы, по одному на канал. Просто, наглядно, "лампово" )))

Для отображения напряжения и тока потребления - 4х разрядные ампер-вольтметры c Aliexpress (локально они в 15 раз дороже).


Защита.
Вот тут самое интересное. Защиту от КЗ и большого тока в нагрузке делать нет смысла - Блок питания отлично с этим справляется. А вот защитить оборудование от постоянки на выходе и как следствие выгорание выходного УНЧ - можно. Если, до создания этого стенда, забыть магнитолу на нагрузке (резисторы) без постоянного контроля, то через 5-10 минут в её УНЧ мог закончится волшебный дым (если на выходе появлялась постоянка). А вот о причинах появления постоянки на выходе УНЧ я, пожалуй, опишу в отдельной статье. Поэтому я довольно долго ломал голову над тем, как просто и эффективно контролировать наличие постоянного напряжения на выходе тестируемого устройства. В интернете схем куча, но все они либо сложные, либо не для мостового включения, либо опять сложные. Сложность заключается в том, что на выходе стандартного мостового УНЧ в автомобильных магнитолах (TDA7388, TDA7560 TB29292HQ и им подобные) при отсутствии сигнала на обеих выходах должно быть около половины напряжения питания, а при наличии звукового сигнала на входе происходит изменение сигнала в противофазе на выходах. А когда в схеме возникает "косяк", даже без сигнала на входе, на одном из выходов напряжение отклоняется в большую сторону, а на втором в меньшую (от этой самой середины). Т.е. появляется постоянная составляющая. Вот она то как раз и убивает акустику и сам усилитель. Причину рассматривить сейчас не будем, рассмотрим механизм выявления "постоянки".
sch_protect_ch1.gif
sch_protect_ch1.gif (6.37 КБ) Просмотров: 49

Конденсатор C1 будет перезаряжаться переменным напряжением "звукового" сигнала, т.к. они синфазный и симметричный. В результате на конденсаторе напряжение будет около нуля. А вот при возникновении постоянной составляющей, не важно какой полярности, эта постоянная составляющая будет оставаться на выводах конденсатора. Затем этот потенциал, через диодный мост, в нужной полярности поступит на светодиод оптопары, что откроет транзистор, а далее дело техники отключить нагрузку. Супрессор в принципе и не нужен, т.к. при возникновении постоянного потенциала на входе нагрузки, защита должна отключить питание усилителя - поставил его "на всякий случай". Итого, получилась простая, довольно изящная защита от постоянки на выходе УНЧ. Единственный минус - необходимость применения неполярного конденсатора или установки двух полярных, включенных встречно (хоть это и не совсем корректно). У меня в локальном магазине были неполярные, поэтому я выбрал этот путь.

Полная схема.
Теперь пришло время показать всю схему, которая менялась раз 10 в процессе создания макета.

Выглядит страшно сложно, согласен. Немного поясню. Всё что обведено пунктиром - размещается на макетной плате 60*75мм. Эта плата будет размещаться на передней панели, рядом с индикаторами, органами управления (выключателями) и ампервольтметром на передней панели. и соединяться с остальной схемой шлейфом 10 пин. Всё остальное размещено на дне коробки. На макете всё немного не так.

А если откинуть необходимость тестирования усилителей, у которых напряжение на выходе может достигать 60-80 Вольт, то можно выкинуть аж 3 реле (K2, K4, K5). И уменьшить размер макетной платы 68*52мм.

В цепи индикаторов диодные мосты собраны из диодов Шоттки, для того чтобы можно было наблюдать постоянное напряжение даже около 1В. В каналах защиты стоят обычные диодные мосты, т.к. напряжение сработки защиты выбрано около 3,0 - 3,5 Вольт для исключения ложных сработок и возможности тестирования даже очень мощных усилителей. 3,5 Вольта точно не повредят нашей нагрузке... Конденсаторы С2, C3, C4, С6 для уменьшения дёргания индикаторов, можно не ставить.

Управление вентиляторами.
400Вт тепла в корпусе держать не нужно, их надо выдувать из корпуса. Для этого я применил 2 вентилятора 60*60*20мм. Для уменьшения шума, пока внутри всё не прогрелось достаточно сильно, они включены последовательно. Поток воздуха достаточный, но шума нет. При достижении 45-55 градусов (в зависимости от того, какие термовыключатели T1 и T2 установлены на радиаторах), вентиляторы переключаются на полное напряжение питания. Также можно вручную включить вентиляторы на максимум тумблером "Max Fan". Также вентиляторы будут включены на максимум при включении тумблера "15/60V", т.к. этот режим предусматривает работу нагрузки на выходе мощного усилителя.

Ещё немного про защиту.
Каналов у нагрузки четыре и соответственно нужно контролировать постоянку на всех 4х входах. Все каналы защиты объединены и управляют обмоткой реле К3 через транзистор VT1. Реле самоблокируется через кнопку сброса SB2. При срабатывании защиты загорается светодиод HL6 и включается буззер Buzzer1 для привлечения внимания к стенду. Соответственно сбросить блокировку реле можно кнопкой сброса SB2.

Акустический контроль.
Видеть сигнал - это хорошо, но нужно оценить качество воспроизводимого сигнала. Для этого предусмотрено подключение одной колонки через галетный переключатель SW3, который позволяет подключить любой канал к контрольному динамику. Для возможности оценки качества звучания при тестировании мощных усилителей предусмотрен регулятор в виде переменного резистора на R5 100 Ом мощностью 5Вт (проволочный). А для защиты этого динамика от постоянки установлен конденсатор C1.

Куча выключателей и светодиодов.
Раз уж пошла такая пьянка, то было решено заодно сделать почти полноценное управление питанием автомагнитол с контролем выходных сигналов.
Внизу схемы видно 2 разъёма "Master" И "Slave". В мастер подразумевается подключение автомагнитолы. Сигнал "ACC" для неё включается тумблером SW4, в нижнем положении "принудительно", в верхнем через защиту, в среднем - выключено. Ещё один выходной сигнал (нужен далеко не для всех магнитол) - Illumination (SW2) - подсветка кнопок или наоборот приглушение подсветки магнитолы при включении габаритов в авто. Этот сигнал сделан общим для Мастера и Слэйва - он чисто для проверки. Но и его можно привязать к АСС (вверх) или включить принудительно при выключенном АСС (вниз). Остаётся сигнал АСС для Slave устройства, туда предусмотрено подключать усилители, при тестировании их в паре с магнитолой. Этот сигнал подаётся с выхода Remote от Мастера (верхнее положение тумблера) или принудительно (нижнее положение) - на всякий случай, вдруг захочется включить усилитель отдельно от магнитолы или вообще, на этот разъём подключена другая магнитола и её нужно просто включить, без привязки к нагрузке. На обеих каналах (мастер и слейв) контролируется наличие сигнала Remote от магнитолы светодиодами HL1 и HL5 соответственно, т.к. иногда эти выходы умудряются спалить и при тестировании магнитолы надо и это проконтролировать.

Чуть не забыл показать, как же оно там всё внутри поместилось. Схема расположена на двух макетницах вместо одной, т.к. идея "защиты" пришла уже после сборки первой платы.

Жуть! Но главное, что работает - уже проверил в бою. Внизу виден клеммник для подключения усилителя, сбоку, рядом с радиаторами разъём 8 пин MinFit MF2x04 для подключения нагрузки к выходу магнитолы. На фото ещё нету кнопки сброса защиты, от неё только провода болтаются рядом с платой...

Фото "в работе":


Вроде всё. Если у Вас остались вопросы или предложения по улучшению этой конструкции, пишите. Как раз занят сборкой второго экземпляра.

UPD: за 2 недели использования выяснилось следующее:
1) Защита работает. 3 раза спасла магнитолы от замены УНЧ.
2) 6А блока питания достаточно, чтобы прогреть магнитолу до 115 градусов (измерение ИК-термометром радиатора с внешенй стороны магнитолы, прямо возле УНЧ).
3) для нормальных магнитол 6А маловато - на максималке они жрут до 12А - доделал внешнее питание, нужно подумать о зарядке внешенго АКБ.
4) ни одна магнитола не сумела нагреть резисторы до температуры выше 35 градусов (даже рукой не чувствуется). Даже Pioneer, с потреблением более 10А (подключал дополнительное внешнее питание).
5) в режиме 60В, усилители 2х150 Вт - AB (на 2 Ома), 4х100 - AB (на 4 Ома), 1х500 - D (на 2 Ома) не смогли нагреть резисторы (вентиляторы на максимум можно не включать сразу), хоть и работали на пределе (в контрольном динамике сильные искажения, а на усилителе помаргивает "защита"). Усилители запитывались от внешнего АКБ 60Ач с постоянной зарядкой. Правда гоняю я усилители исключительно "под музыкой", а не синусом. Ведь в реальных условиях вряд ли кто-то слушает "синус" часами...
6) защита работает чётко даже на мощных усилителях. Ложные сработки были только когда тыкал осциллографом в драйвер усилка 1х500 (D) - IRS2092 при исследовании "на горячую". Просто переключил в режим "принудительно" и периодически сбрасывал защиту - не напрягает.
7) обязательно будет второй вариант стенда, немного доработанный. Сильно помогает в работе.
Аватара пользователя
hardlock
Администратор
 
Сообщения: 3860
Зарегистрирован: 21 янв 2009 15:48
Откуда: Minsk - zp.ua

Вернуться в Технологии



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0