Делаем усилитель для сабвуфера своими руками

Даташит микросхем

Итак, вы нашли более-менее подходящую микросхему, которую решили использовать в своем усилителе. Но как же ее подключить правильно, чтобы она начала работать сразу же? И нужна ли настройка усилителя под сабвуфер? Вам необходимо знать ее типовую схему включения. Найти ее можно в документе, который называется Datasheet. По сути, это руководство по эксплуатации. В этом документе приведены все электрические параметры прибора, а также его типовые схемы включения. Причем даже именитые производители теле- и аудиотехники не пытаются вносить существенные изменения. Ведь они прекрасно знают, что в типовой схеме прибор будет работать устойчиво, без искажений, с максимальным сроком службы, а самое главное – качественно. Все параметры дополнительных элементов (а их довольно мало) подобраны самым наилучшим образом. И никакие изменения в схеме уже не нужны.

Как подобрать

Автоусилитель для сабвуфера выбирают как по сугубо технологическим параметрам устройства, так и по имеющимся входам. Последние способны коммутировать всю акустическую систему максимально удобно, с получением качественного результата в виде отличного звука.

Главное, что стоит помнить — импеданс сабвуфера должен быть равен параметру рекомендуемого сопротивления нагрузки усилителя. В этом случае последний будет работать в номинальных режимах и не выделять тепло в нештатных величинах.

Чтобы правильно осуществить подбор усилителя по мощности, рекомендуется выбирать тот вариант, который в полтора-два раза менее мощный, чем сабвуфер.

Такой подход гарантирует, что динамики не выйдут из строя и будут работать с минимальными искажениями. Однако усилителю придется несладко. Чтобы устройство не вышло из стоя, его нужно правильно размещать для хорошего охлаждения.

Вариант с выбором усилителя, равного по мощности сабвуферу, требует некоторого понимания работы акустических систем. Пользователю не рекомендуется часто крутить регулятор громкости. Ее нужно подобрать один раз и так, чтобы саб и усилитель работали на уровне 70-80% от своих номинальных показателей. В этом случае все компоненты аудиосистемы достаточно хорошо защищены, не действуют на пределе возможностей, риск перегрева значительно снижен.

Последний вариант, когда мощность усилителя выбирают в полтора-два раза больше номинального показателя саба, пригоден для опытных и вдумчивых автовладельцев. В этом случае параметры системы нужно тонко регулировать.

Вариант, когда ручка громкости выкручивается до предела, приводит к неизбежному сгоранию динамиков. Поэтому выходная мощность усилителя подбирается так, чтобы саб выходил на близкие к номинальным показатели. В таком варианте баланса параметров усилителя и низкочастотного динамика — последний находится в зоне риска и работает практически на пределе.

Еще один полезный компонент, которым оснащается усилитель для сабвуфера — собственный кроссовер. Он формирует полосу частот, в которой работает акустика. Бывают высокочастотные фильтры и низкочастотные для сочного звучания саба.

В хорошем усилителе, оснащенном кроссовером, всегда есть регулировка частоты среза. Отдельные модели могут иметь переключатель для поканального подъема мощности сигнала. В этом случае пассивный саб может представлять собой только динамик, без собственного кроссовера.

К некоторым типам входов и выходов, которые может иметь автомобильный усилитель для сабвуфера, относятся:

• High Level Input. Используется для подключения выходного каскада усилителя магнитолы. Он пригодится, если головное устройство не отличается сложностью и имеет только ограниченное количество вариантов подключения акустики. Сигнал, подаваемый на High Level Input интерфейс усилителя, характеризуется искажениями и неполной частотной характеристикой, которые формирует выходной каскад магнитолы;
• Line Input. Подключение по данному входу является рекомендуемым. Магнитола, соответственно, должна иметь Line Out выходы, на которые сигнал подается непосредственно с первичной схемы формирования частотных импульсов;
• Bridge. Так обозначаются выходы усилителя, которые допускают мостовое подключение. Сабвуфер в этом случае получает мощность сразу с двух каналов. Соединительные клеммы, которые имеет автоусилитель для сабвуфера с поддержкой мостового включения — обозначаются соответствующим образом.

Еще одна функция электронных схем усилителя, которая нравится определенной аудитории потребителей, позволяет искусственно усиливать низкочастотную составляющую сигнала. Grand Bass или Bass Boost могут допускать тонкую настройку, например, выбор полосы частот или плавное увеличение громкости в децибелах.

Сборка

Установка усилителя в машину своими руками предусматривает предварительную проверку работоспособности изготовленных блоков, которые затем монтируются в корпус из металла или пластика. Кожух изготавливается самостоятельно, допускается применение корпусов от вышедшей из строя электронной техники (например, старого видеомагнитофона или проигрывателя DVD-дисков). Фронтальная часть кожуха используется для установки контрольных светодиодов и регуляторов; рекомендуется наклеить бирки с указанием назначения органов управления и индикаторов.

Используемые в конструкции микросхемы и транзисторы располагаются в зоне притока холодного воздуха и оборудуются теплоотводами из алюминия или меди. Между электронными компонентами и радиаторами монтируются специальные прокладки; допускается применение кремний-органической теплопроводной пасты. Для улучшения условий охлаждения используется электрический вентилятор (от процессора или блока питания компьютера). Поток воздуха направляется на элементы с наиболее напряженным тепловым режимом работы (например, усилитель для фронтальной акустики).

Корпус сабвуфера

Низкочастотные динамики поставляются заказчикам в готовых корпусах, но существуют модели без внешней оболочки. Для изготовления кожуха потребуется древесностружечная плита или плита МДФ, обладающая повышенной прочностью и устойчивостью к воздействию влаги. Рекомендуется применять материал толщиной не менее 22 мм; для резки используется ножовка с мелкими зубьями, также потребуется инструмент для получения отверстий для корпуса динамика и канала фазоинвертора.

Для расчета параметров ящика используется приложение WinISD; вырезанные панели соединяются винтами длиной 50 мм; линии стыка обрабатываются герметиком на силиконовой основе (для устранения посторонних шумов и свиста при работе). Для обеспечения повышенной прочности необходимо предварительно просверлить отверстия для шурупов, а затем закрутить винты на место. Внешняя поверхность покрывается слоем ковролина, обеспечивающим дополнительную виброизоляцию.

Монтаж

Основная плата усилителя

Схема печатной платы усилителя приведена ниже.

Печатную плату можно изготовить путем травления текстолита с медной подложкой раствором хлорного железа. Рисунок дорожек контактов проще перенести на плату с глянцевого листа бумаги, на котором этот рисунок напечатан с помощью лазерного принтера. Нюансы этого способа легко можно найти в интернете на соответствующих сайтах по электротехнике.

Пайку деталей производим аккуратно, удаляя излишки флюса. Особенно это касается микросхем. Микросхему операционного усилителя можно установить через восьмиконтактную панель.

Помните: перегрев полупроводниковых элементов, может привести к выходу их из строя!

Катушки индуктивности L1  и L2 в выходном фильтре усилителя, изготовляются из медной эмалированной проволоки диаметром 1 мм, путем накручивания на цилиндрический сердечник диаметром 5 мм. Количество витков катушки — 20.

Микросхему усилителя устанавливают на теплоотвод. Он должен быть площадью более 600 см². Роль радиатора может выполнить шасси авто.

После монтажа всех элементов подсоединяют провода.

Блок стабилизации и коммуникации питания

В вышеописанной схеме мы использовали самую простую схему питания усилителя через аккумулятор, однако для более стабильной работы усилителя можно подключить его через стабилизатор. Данное устройство можно собрать самому (схему на любой вкус в интернет можно найти очень легко), но самый простой способ — это использовать готовый блок стабилизации от старого усилителя или купить новый.

Кроме того, блок стабилизации позволяет сэкономить заряд аккумулятора автомобиля.

Предотвращению разрядки способствует реле с отдельной клеммой REM, работающую под напряжением в 12 В. Клемма устанавливается на выходе автомагнитолы, благодаря чему сабвуфер начинает работать вместе с музыкальным устройством.

Для контроль работы усилителя можно установить светодиод в схему питания устройства.

Окончательная сборка устройства

После монтажа платы, проводим окончательную сборку усилителя и помещаем его в корпус. Корпус можно изготовить самостоятельно из обычной фанеры с помощью лобзика. На фанере вычерчивается схема по нужным размерам, вырезается лобзиком и закрепляется герметиком.

Так же корпус можно приобрести в магазине или использовать алюминиевый короб, который одновременно будет выполянть роль радиатора.

Размещая все детали в корпусе, нужно обеспечить в нем свободную циркуляцию воздуха для лучшего охлаждения деталей.

Корпус усилителя необходимо надежно закрепить в салоне автомобиля.

 Перед установкой важно убедиться в правильности полярности питания, иначе аппарат сразу сгорит.

Схема усилителя аудио системы 2.1

Входной сигнал подается на разъем InP — правый канал, и левый канал на InL, проходя через фильтр высоких частот, состоящий из C1 (1uF) и R1 (100k). Значения этих элементов обеспечивают частоту среза этого фильтра на уровне порядка 1,5 Гц, что эффективно вырезает постоянную составляющую и слишком низкие частоты. Далее сигнал попадает на усилитель ОУ U3A (NE5532), а элементы R6 (10k) и R11 (4,7 k) обеспечивают усиление сигнала на уровне порядка 1,5 (1+4,7 k/10k). Конденсатор С6 предотвращает возбуждение, в то время как C2 (1uF) развязывает предварительный усилитель U3A от системы регулировки частот, построенной на операционном усилителе U4A (NE5532).

Монтаж устройства

Самодельный усилитель такой конструкции не следует использовать с сабвуфером, имеющим встроенные фильтры. Выделение низкочастотной составляющей звукового сигнала лучше сделать до подачи на вход микросхемы.

Для электрического монтажа устройства, включая подключение динамика сабвуфера, используйте только толстые провода. Так как при невысоком напряжении питания большая мощность развивается усилителем в основном за счет значительного тока. Поэтому даже небольшое увеличение сопротивления проводников приведет к уменьшению мощности и росту искажений.

Микросхему усилителя сабвуфера нужно обязательно установить на радиатор эффективной площадью не менее 500 см2. Радиатор неплохо оснастить вентилятором с рабочим напряжением 12 В, например, от компьютера.

Светодиод индикации включения устройства должен быть зеленого цвета, а индикатор перегрузок и срабатывания защиты – красного.

Так как устройство потребляет в режиме молчания значительный ток, лучше не подавать на него питание постоянно. Для подачи питания удобно использовать реле, которое включается при включении магнитолы. Каждая магнитола имеет выход для включения реле выдвижной антенны, его и нужно использовать для подачи питания. Теперь вы знаете, как сделать усилитель для сабвуфера.

Усилитель 10 W для сабвуфера своими руками

Если большая мощность не требуется, то собрать усилок для сабвуфера можно на интегральной микросхеме или транзисторах. Очень хорошую схему УНЧ для сабвуфера можно собрать на интегральной микросхеме TDA2003. Если использовать только один корпус, то выходная мощность будет порядка 10 ватт. Для низкочастотных автомобильных акустических систем чаще используется мостовое включение двух микросхем. Такое включение позволяет получить до 25 ватт на нагрузке в 4 Ома. Питание схемы осуществляется от бортовой сети автомобиля. Поскольку количество дискретных элементов в схеме небольшое, печатную плату можно разработать самостоятельно. Сделать усилок для сабвуфера можно без печатной платы, распаяв элементы на макетной плате со стойками или лепестками. Чтобы избежать перегрева корпусов микросхем их нужно монтировать на радиаторах с теплопроводящей пастой.

Подключение пассивного сабвуфера к усилителю

Усилитель с подключением пассивного сабвуфера

Процесс подключения рекомендуется начать с отсоединения провода, идущего на «минус» АКБ (делается это во избежание КЗ при соединении саба к усилителю).После чего переходим к основным действиям:

• Определяем место, где будет установлен предохранитель. Данный элемент способен защитить от возможного КЗ. Поэтому нужно поставить предохранитель там, где бы он был вне зоны замыкания.
• Найдя это место, крепим предохранитель с помощью винта. Отверстие делается с помощью сверла нужного диаметра.

Кабели и проводка

 Итак:

• Находим места для укладки проводки и под отверстия готовим резиновые втулки нужного размера.
• После этого, находим под капотом источник питания (провод), подтягиваем его, чтобы было максимально удобно соединить с предохранителем.

Подключение кабелей к RCA

Здесь ничего сложного. Требуется просто подключить кабель из RCA выхода на Sub Out динамика.Далее проводим следующие операции:

• Проводку ДУ несем к выходу PMT головного устройства (синий провод).
• Кабели прокладываем к усилителю(см.>Как подключить к автомагнитоле усилитель и сабвуфер: сам себе мастер), таким же образом, как провода питания.

Подключение саба к головному устройству

• Проведенный кабель подключаем к клемме на усилителе. Там должна иметься надпись «12 В» или «PWR», куда и нужно крепить. Не забываем одновременно заземлить усилитель, подводя соответствующий провод к «GND» клемме.
• Саб подключаем к усилителю.
• Ставим минусовую клемму на место.

В заключении хотелось бы посоветовать, все хорошенько проверить. Если усилитель нормально включается, то должен работать и сабвуфер на соответствующем уровне. Если подключения не происходит либо что-то функционирует неправильно, нужно сразу же все отключить и вызвать специалиста. Можно воспользоваться подробной инструкцией, которая идет в комплекте с сабом. Она подразумевает наличие фото – материалов. Кроме того, видео поможет понять процесс установки значительно глубже. Главное понимать, что работа своими руками не потребует вложения больших денежных средств и напротив, если доверить операцию профессионалам, цена не всякого устроит.

Инструменты и материалы для сборки усилителя

Чтобы оборудовать машину хорошей автомагнитолой напряжением в 12 вольт для обеспечения качественного звука, необходим усилитель и сабвуфер.

Для сборки автомобильного самодельного усилителя необходимо подготовить такие устройства:

• устройство усилителя импульсов;
• блок обработки импульсов;
• модуль преобразования напряжения;
• блок коммутации и выпрямителя.

Для того чтобы изготовить усилитель для сабвуфера, такие блоки можно собрать самому или купить в магазине. Последний вариант больше подходит для тех, кто не хочет тратить время на сборку своими руками. Далее необходимо рассмотреть эти блоки подробнее.

Модуль усилителя импульсов

Блок усилителя импульсов представляет собой специальную плату. Подобный вариант является оптимальным для усилителя к магнитоле напряжением в 12 вольт. Стоимость этого изделия не очень высокая. Стоит заметить, что технические решения данной схемы позволяют ей отлично справляться со своими обязанностями. На выходе устройство способно выдавать около 100 ватт максимальной мощности. Подобная схема считается одноканальной, но эта проблема решается сравнительно просто.

Мощные транзисторы необходимо обеспечить хорошим охлаждением. Для того чтобы это осуществить, лучше элементы загнуть прямо к плате, при этом их выводы обязаны быть вверху. Далее на поверхность контактов нужно нанести слой термопасты и проложить специальную пленку, не пропускающую электрический ток. Поверх всего этого необходимо смонтировать радиаторы. Именно благодаря этому можно снизить размеры радиаторов и сэкономить немного места на плате.

Блок обработки импульсов

Так как наличие сабвуфера подразумевает применение автомобильного усилителя, то из приходящего импульса необходимо будет отделить лишь низкий диапазон частоты. Рассматриваемая схема одноканальная, поэтому на входе в блок обработки импульса нужно установить сумматор каналов, что позволит преобразовывать двухканальный импульс в одноканальный.

Модуль преобразования напряжения

Автомобильный усилитель для сабвуфера предполагает применение модуля преобразования напряжения. Для подобной цели лучше применять схему TL-494. В магазинах можно приобрести и иные варианты, но такой самым лучшим образом подходит для людей, у которых нет специальных знаний для сборки усилителей. Дополнительным преимуществом является то, что такая схема идеально сочетается с усилителем и сабвуфером напряжением 12 вольт по всем техническим характеристикам. Она позволяет обеспечивать самый большой уровень мощности.

Блок коммутации и выпрямителя

Блок коммутации и выпрямителя состоит из таких элементов:

1. Блок коммутации нужен для оповещения человека о состоянии усилителя. Процесс оповещения производится при помощи красного и зеленого светодиодов.
2. Блок выпрямителя нужен, чтобы стабилизировать импульсы, которые поступают на основной управляющий модуль.

Фото печатных плат

   Сама микросхема TDA1562 после сборки проверяется не на 50-ти амперном аккумуляторе, а дома с блоком питания ATX. Она без проблем работает с нагрузкой 4 Ома, также прекрасно справляется с нагрузкой 2 Ома. Конечно нельзя ожидать чудес от столь простой конструкции, но безусловно, эта микросхема достойна своей цены.

   Фильтр низких частот двухрядный (12 дб/октаву) с регулируемой верхней частотой отсечки от 20 до 200 Гц, что позволяет тщательно протестировать и подобрать рабочую частоту сабвуфера. Изначально регулировка производилась до 100 Гц, но изменение номинала двойного потенциометра с 2x10K на 2x20K увеличила этот диапазон. В общем это типичный фильтр, построенный на основе операционного усилителя типа NE5523, TL072, или LM358. Питание фильтра поступает через резистор и большой конденсатор 4700uF/16V шунтированный ёмкостью 100nF, препятствующей прохождению помех высоких частот. Кроме того, питание с точки BAT проходит через предохранитель 10 А. Убедитесь, что этот предохранитель надлежащего значения. Диод защищает всю схему от неправильной полярности питающего напряжения, он должен быть сильнее тока используемого предохранителя. На схеме это 1N4004, но нужно впаять диод большей мощности (например, от блока питания ATX).

   Схема усилителя загрузит аккумулятор током до 8 А, следовательно, соединительный кабель должен быть не менее 2,5 мм кв. Массу мы можем получить из любой точки, например, металлических деталей багажника. Микросхема требует охлаждения, для этого необходимо прикрепить к ней радиатор. Усилитель включается автоматически вместе с автомобильным проигрывателем, для этого используем вход MODE. Так что, когда радио выключено, то сабвуфер тоже. После того, как успешно собран и опробован УМЗЧ, перейдём ко второй части — изготовление коробки сабвуфера.

Проверка работоспособности

Как сделать усилитель для сабвуфера мы разобрались, осталось проверить его работоспособность. Это можно сделать в домашних условиях, но ни в коем случае нельзя пренебрегать правилами безопасности, иначе можно получить удар током или испортить устройство. Тестирование проходит следующим образом: усилитель запитывают через аккумулятор и подключают колонку с сопротивлением в 20 Ом. На усилитель подается нагрузка и проверяется мощность.

Если нет начальных знаний радиоэлектроники, лучше проверить работоспособность, вмонтировав усилитель в акустическую систему. Перед этим производится настройка магнитолы. Если после установки усилителя в систему, вы получили желаемый звук, значит усилитель собран правильно.

Проектирование коробки

Чтобы сделать компактный саб, надо рассчитать объем корпуса, а также выбрать материал, из которого он изготовляется. При разработке допускается использование готовых чертежей и схем, взятых с интернета.

Канал «Школа Автозвука Сергея Туманова» подробно рассказал о проектировании коробок для автомобильных акустических устройств.

Как рассчитать литраж корпуса

Объем коробки считается основной характеристикой, которая определяет качество звучания колонок в сабе. Для расчета этого показателя можно воспользоваться двумя методами — с применением специального программного обеспечения либо вручную. В качестве утилит применяется ПО Winisd либо JBL SpeakerShop. Такой софт позволит определить оптимальные размеры устройства и объем корпуса для конкретной модели транспортного средства. Также программы смогут произвести расчет габаритов всех компонентов, которые используются для сборки, с учетом этих данных производится изготовление устройства.

Для вычисления объема корпуса надо воспользоваться формулой V=H*L*A, описание основных значений:

• H — высота коробки для динамика;
• L — длина корпуса;
• А — высота самой колонки.

Из чего изготовить короб

Корпус устройства должен соответствовать динамическим законам акустики, это обеспечит максимально насыщенный и четкий звук. Для производства различных видов коробов понадобятся разные материалы. Чтобы устройство обеспечивало плотное звучание и позволило его изолировать, можно использовать ДСП либо многослойную фанеру. К основным достоинствам таких материалов относится доступная стоимость, а также простота обработки. ДСП и фанера прочны и позволяют сделать качественную изоляцию.

Толщина материала для производства короба сабвуфера составит 3 см.

За что отвечают выводы микросхем

У вас имеется микросхема, но вы желаете разобраться, для чего необходимы все ее выводы? Впрочем, настройка усилителя под сабвуфер проводится и без знания этих тонкостей. Но разобраться несложно, ведь все интуитивно понятно:

1. GND – это минусовой провод питания, «масса» автомобиля, если в нем будет производиться установка.
2. Vcc+ – это положительный вывод питания микросхемы.
3. In/Out – соответственно, входы и выходы. На вход подается сигнал, например от телефона или ноутбука, а с выходом соединяется динамик сабуфера.
4. St-by – режим ожидания, как правило, он соединяется с плюсовым проводом питания.

Пожалуй, это все, что вам потребуется знать, больше ничего лишнего в микросхемах нет. Нужно только правильно соединить все дополнительные элементы и выводы микросхемы между собой.

Заключение

Монтаж усилителя своими руками имеет массу преимуществ:

1. Качественный звук.
2. Высокая выходная мощность.
3. Достаточно простой процесс сборки.
4. Экономия средств.

Если вы решили собрать усилитель самостоятельно, отнеситесь к этому серьезно, ознакомьтесь с точным описанием процесса и постарайтесь вникнуть в суть

Важно соблюдать меры безопасности во время работы. Установку каждой детали нужно производить очень внимательно и аккуратно, спешка тут ни к чему, иначе вся работа будет насмарку

Проверяйте все контакты, чтобы не пришлось делать это уже после монтажа в аудиосистему.

Это описание подойдет новичкам, которые никогда не сталкивались с работой с электроникой. Изготовление усилителя своими руками позволит значительно сэкономить на покупке этого дорогостоящего девайса. Правильная сборка может гарантировать надежную работу и качественный звук.