Громкоговоритель рупорный своими руками

Когда мне понадобился мегафон, я ознакомился с ценами на промышленные китайские изделия: как оказалось, стоили они от 1500 до 8000 руб., и счёл, что подобный прибор могу собрать за пару часов своими руками. Мегафон (или громкоговоритель), электрическую схему которого рекомендую и привожу далее, будет полезен при проведении спортивных состязаний, в рекламе, в условиях постоянного повышенного шума, для игр с ребёнком и даже в микроавтобусе для трансляции информации пассажирам на задних сиденьях.

Правилами дорожного движения, действующими сегодня в РФ, не разрешается применение водителями и пассажирами громкоговорящих устройств (кроме автомашин оперативных служб), поэтому использовать предлагаемое устройство можно в других целях, не запрещённых законом, то есть не вне, а в самом салоне автомобиле. Признаюсь, что специально планировал устройство именно как автомобильный мегафон для поездок в большой компании в моём минивэне.

Схемное решение устройства доступно для повторения не только радиолюбителю, но даже автовладельцу с небольшим опытом в радиотехнике. Настраивать схему не нужно, при исправных элементах и правильном монтаже устройство начинает работать сразу. Причём неискажённая громкость такой самоделки не уступает этому параметру недорогого промышленного китайского аналога.

Отличительными особенностями предлагаемой разработки являются: большой коэффициент усиления, простота и надёжность схемы, её ориентация на автономную работу (от батарей или аккумуляторов с суммарным напряжением 12 В), отсутствие двуполярного питания.

Итак, мегафон представляет собой схему, многократно усиливающую (в сотни раз) уровень входного сигнала. Рассмотрим подробнее принцип работы и саму электрическую схему устройства (рис. 1).

Микросхема DA1 представляет собой усилитель мощности с выходной мощностью 2 Вт при нагрузке 4 Ом для работы в звуковых трактах аппаратуры и включена по классической схеме.

Однако, поскольку с выхода микросхемы усиленный сигнал подаётся на «раскачивающий» транзисторный каскад, усилитель мощности имеет более высокую выходную мощность, достигающую, по моим данным, 4,5…4,8 Вт при напряжении питания 12 В. Этой мощности вполне достаточно, чтобы, не надрывая голос, вести экскурсии на улице или голосом информировать слушателей, расположившихся на задних сиденьях минивэна или микроавтобуса.

Рис. 1. Электрическая схема устройства

На высокоомном входе микросхемы подключается высокочувствительный микрофон, взятый мною от старого сотового телефона Nokia3310 (впрочем, по внешнему виду подходят и микрофоны от других сотовых телефонов, к примеру, микрофоны LG KP500, KP501, KC910, KF510 и др.). Могут подойти электретные микрофоны типа МКЭ – в этой серии несколько моделей, но наиболее популярен МКЭ-3).

Как видно из схемы, устройство реализовано на одной микросхеме-усилителе К174УН5, благодаря чему достигается усиление сигнала (без потерь качества).

Выход микросхемы подключён к выходному каскаду на комплементарной паре кремниевых транзисторов, которые в данном исполнении обеспечивают десятикратное усиление сигнала ЗЧ (возможные варианты замены транзисторов показаны на рис. 1). Оксидный конденсатор C3 (на рабочее напряжение 25 – 35 В) необходим для исключения составляющей постоянного напряжения на динамической головке (защищает её при пиковых значениях сигнала).

Ёмкость конденсатора не желательно изменять ниже, чем 200 мкФ, поскольку от этого зависит и максимальная амплитуда сигнала ЗЧ на выходе усилителя. В роли C3 хорошо работает оксидный конденсатор фирмы Tesla.

Цепочка R2С2 – компенсационная; она предотвращает искажения звука.

Однако при первом включении сам радиолюбитель может решить, исходя из особенностей применения динамиков и транзисторной пары, есть ли в этой цепи необходимость. Таким образом, указанную RС-цепочку можно без последствий из схемы исключить.

На практике выяснилось, что можно предусмотреть плавную регулировку уровня громкости (мощности) устройства, применив вместо резистора R3 переменный резистор сопротивлением 22…33 кОм серии В (с линейной характеристикой). Вывод 3 микросхемы К174УН5 в таком случае подключается к среднему выводу переменного резистора.

Изменяя ёмкость конденсатора С1 в пределах 0,05 – 1,5 мкФ, можно в небольших пределах корректировать громкость звука и тон сигнала. Его допуск возможен на 10-15 %.

Микросхему DA1 необходимо в обязательном порядке устанавливать на теплоотвод.

Не рекомендую это устройство ориентировать на сетевой источник питания, поскольку приведённая здесь схема изначально рассчитана на автономное питание от батарей – для переносного устройства усиления http://mygolos.org/ голоса. Более того, микросхема К174УН5 не защищена от случайного увеличения напряжения питания и работает при напряжении 12 В ± 10% (максимальное напряжение 13,2 В; его длительное время данная микросхема также не выдержит). Зато она имеет большую экономичность, почему и была выбрана для столь необычной схемы с автономным питанием от батарей или аккумуляторов; ток потребления К174УН5 всего 30 мА.

Рис. 2. Электрическая схема микрофонною усилителя-адаптера для динамического капсюля сопротивлением 70…200 Ом и выше

Вместо указанной на схеме динамической головки подойдут современные: YDP5090-11, динамик ВС25SC55-04 или, у кого есть, старый «советский» 6ГДВ-5Д.

В той же схеме можно использовать не только высокочувствительный конденсаторный или электретный микрофон, но и динамический капсюль, к примеру, типа ДЭМШ. Электрическая схема-адаптер для динамического капсюля представлена на рис. 2.

Выход этого микрофонного усилителя на транзисторе VT1 следует подключить в разрыв проводника, идущего от регулирующего резистора R3 и конденсатора С1.

Элементы (R1 и С1 в таком случае из первоначальной схемы (рис. 1) удаляются. Транзистор VТ1 выбран с большим коэффициентом усиления и обеспечивает передачу сигнала около 40 дБ при использовании совместно с капсюлем типа ДЭМШ.

Вместо указанного на схеме транзистора можно применить транзисторы КТ373А, КТ342В, КТ3102А. Оксидные конденсаторы С1 – С3 в данной схеме применяются на любое рабочее напряжение.

ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

При пайке/монтаже микросхемы соблюдайте осторожность; не перегревайте выводы. Производитель К174УН5 советует соблюдать продолжительность пайки вывода не более 3 с, интервал между пайками соседних выводов – 10 с.

Длина проводников от выводов микросхемы должна стремиться к минимуму – для уменьшения влияния паразитных связей.

А. КАШКАРОВ, г. Санкт-Петербург

Когда мне понадобился мегафон, я ознакомился с ценами на промышленные китайские изделия: как оказалось, стоили они от 1500 до 8000 руб., и счёл, что подобный прибор могу собрать за пару часов своими руками. Мегафон (или громкоговоритель), электрическую схему которого рекомендую и привожу далее, будет полезен при проведении спортивных состязаний, в рекламе, в условиях постоянного повышенного шума, для игр с ребёнком и даже в микроавтобусе для трансляции информации пассажирам на задних сиденьях.

Правилами дорожного движения, действующими сегодня в РФ, не разрешается применение водителями и пассажирами громкоговорящих устройств (кроме автомашин оперативных служб), поэтому использовать предлагаемое устройство можно в других целях, не запрещённых законом, то есть не вне, а в самом салоне автомобиле. Признаюсь, что специально планировал устройство именно как автомобильный мегафон для поездок в большой компании в моём минивэне.

Схемное решение устройства доступно для повторения не только радиолюбителю, но даже автовладельцу с небольшим опытом в радиотехнике. Настраивать схему не нужно, при исправных элементах и правильном монтаже устройство начинает работать сразу. Причём неискажённая громкость такой самоделки не уступает этому параметру недорогого промышленного китайского аналога.

Отличительными особенностями предлагаемой разработки являются: большой коэффициент усиления, простота и надёжность схемы, её ориентация на автономную работу (от батарей или аккумуляторов с суммарным напряжением 12 В), отсутствие двуполярного питания.

Итак, мегафон представляет собой схему, многократно усиливающую (в сотни раз) уровень входного сигнала. Рассмотрим подробнее принцип работы и саму электрическую схему устройства (рис. 1).

Микросхема DA1 представляет собой усилитель мощности с выходной мощностью 2 Вт при нагрузке 4 Ом для работы в звуковых трактах аппаратуры и включена по классической схеме.

Однако, поскольку с выхода микросхемы усиленный сигнал подаётся на «раскачивающий» транзисторный каскад, усилитель мощности имеет более высокую выходную мощность, достигающую, по моим данным, 4,5…4,8 Вт при напряжении питания 12 В. Этой мощности вполне достаточно, чтобы, не надрывая голос, вести экскурсии на улице или голосом информировать слушателей, расположившихся на задних сиденьях минивэна или микроавтобуса.

Рис. 1. Электрическая схема устройства

На высокоомном входе микросхемы подключается высокочувствительный микрофон, взятый мною от старого сотового телефона Nokia3310 (впрочем, по внешнему виду подходят и микрофоны от других сотовых телефонов, к примеру, микрофоны LG KP500, KP501, KC910, KF510 и др.). Могут подойти электретные микрофоны типа МКЭ – в этой серии несколько моделей, но наиболее популярен МКЭ-3).

Как видно из схемы, устройство реализовано на одной микросхеме-усилителе К174УН5, благодаря чему достигается усиление сигнала (без потерь качества).

Выход микросхемы подключён к выходному каскаду на комплементарной паре кремниевых транзисторов, которые в данном исполнении обеспечивают десятикратное усиление сигнала ЗЧ (возможные варианты замены транзисторов показаны на рис. 1). Оксидный конденсатор C3 (на рабочее напряжение 25 – 35 В) необходим для исключения составляющей постоянного напряжения на динамической головке (защищает её при пиковых значениях сигнала).

Ёмкость конденсатора не желательно изменять ниже, чем 200 мкФ, поскольку от этого зависит и максимальная амплитуда сигнала ЗЧ на выходе усилителя. В роли C3 хорошо работает оксидный конденсатор фирмы Tesla.

Цепочка R2С2 – компенсационная; она предотвращает искажения звука.

Однако при первом включении сам радиолюбитель может решить, исходя из особенностей применения динамиков и транзисторной пары, есть ли в этой цепи необходимость. Таким образом, указанную RС-цепочку можно без последствий из схемы исключить.

На практике выяснилось, что можно предусмотреть плавную регулировку уровня громкости (мощности) устройства, применив вместо резистора R3 переменный резистор сопротивлением 22…33 кОм серии В (с линейной характеристикой). Вывод 3 микросхемы К174УН5 в таком случае подключается к среднему выводу переменного резистора.

Изменяя ёмкость конденсатора С1 в пределах 0,05 – 1,5 мкФ, можно в небольших пределах корректировать громкость звука и тон сигнала. Его допуск возможен на 10-15 %.

Микросхему DA1 необходимо в обязательном порядке устанавливать на теплоотвод.

Не рекомендую это устройство ориентировать на сетевой источник питания, поскольку приведённая здесь схема изначально рассчитана на автономное питание от батарей – для переносного устройства усиления http://mygolos.org/ голоса. Более того, микросхема К174УН5 не защищена от случайного увеличения напряжения питания и работает при напряжении 12 В ± 10% (максимальное напряжение 13,2 В; его длительное время данная микросхема также не выдержит). Зато она имеет большую экономичность, почему и была выбрана для столь необычной схемы с автономным питанием от батарей или аккумуляторов; ток потребления К174УН5 всего 30 мА.

Рис. 2. Электрическая схема микрофонною усилителя-адаптера для динамического капсюля сопротивлением 70…200 Ом и выше

Вместо указанной на схеме динамической головки подойдут современные: YDP5090-11, динамик ВС25SC55-04 или, у кого есть, старый «советский» 6ГДВ-5Д.

В той же схеме можно использовать не только высокочувствительный конденсаторный или электретный микрофон, но и динамический капсюль, к примеру, типа ДЭМШ. Электрическая схема-адаптер для динамического капсюля представлена на рис. 2.

Выход этого микрофонного усилителя на транзисторе VT1 следует подключить в разрыв проводника, идущего от регулирующего резистора R3 и конденсатора С1.

Элементы (R1 и С1 в таком случае из первоначальной схемы (рис. 1) удаляются. Транзистор VТ1 выбран с большим коэффициентом усиления и обеспечивает передачу сигнала около 40 дБ при использовании совместно с капсюлем типа ДЭМШ.

Вместо указанного на схеме транзистора можно применить транзисторы КТ373А, КТ342В, КТ3102А. Оксидные конденсаторы С1 – С3 в данной схеме применяются на любое рабочее напряжение.

ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

При пайке/монтаже микросхемы соблюдайте осторожность; не перегревайте выводы. Производитель К174УН5 советует соблюдать продолжительность пайки вывода не более 3 с, интервал между пайками соседних выводов – 10 с.

Длина проводников от выводов микросхемы должна стремиться к минимуму – для уменьшения влияния паразитных связей.

А. КАШКАРОВ, г. Санкт-Петербург

Один из самых лучших видов звуковых систем – рупорная акустика Hi-End. Несмотря на высокую стоимость, системы такого вида обеспечивают высокое качество звучания, и позволяют удовлетворить запросы даже самых искушенных слушателей. Как сделать рупорную акустику своими руками, и по каким чертежам её можно изготовить самостоятельно?

Рупорная акустика Hi-End

История

Первые громкоговорители рупорного типа появились в 20-х годах прошлого века. Предназначалось оборудование для усиления человеческого голоса.

Спустя несколько лет появились системы, напоминающие современное оборудование для воспроизведения музыки. О технологии рупорной акустики не забыли, но считалось, что она не пригодна для дома, и использовали её только на открытых пространствах.

К 40-м годам прошлого столетия американский инженер Пол Клипш, создал абсолютно новую конструкцию рупорной акустики, и доказал, что она способна воспроизводить музыку с очень высоким качеством не только на открытой местности, но и в домашних условиях.

Пол Клипш

Система мгновенно получила популярность среди ценителей качественного звучания из-за своего уникального звука, и до сих пор является эталоном качества, среди акустических систем для дома и улицы.

Справка: после изобретения рупорной акустики инженер основал компанию по производству акустических систем, которая является мировым лидером и в современном мире. Название фирмы – Клипш, а колонки рупорного типа иногда называют «клипшами».

Колонки рупорного типа

Конструкция

В устройстве колонок класса Hi-End лежит принцип рупорного усиления голоса, но в отличие от обычных усилителей голоса, рупорные системы обладают высоким качеством воспроизведения, а рупоры изготавливаются из специальных материалов, что позволяет достичь максимальных акустических эффектов.

Предназначены аудиосистемы в основном для средних и высоких частот. Воспроизведение низких частот напрямую зависит от размера динамиков. Это означает, что чем ниже частоты – тем больше должны быть колонки. Существуют модели с установленным НЧ резонатором, но стоимость системы из-за дополнительных компонентов может серьёзно повышаться. Разрешается использовать отдельно подключенный сабвуфер для воспроизведения низких частот.

Внимание: при подключении дополнительных компонентов требуется помещать их в специальный корпус.

Существует огромное количество подвидов Hi-End акустики, предназначенной для самых различных условий:

• концертная;
• автомобильная;
• домашняя;
• для открытой местности;
• и др.

Рыночное предложение позволяет подобрать каждому человеку именно то, что ему требуется.

Ассортимент акустики очень широк

Сравнение

Выбирая, между традиционной и рупорной акустикой, у многих людей возникает вопрос – что лучше? На этот вопрос нет однозначного ответа, и споры будут продолжаться всегда. У каждой аудиосистемы есть свои плюсы и минусы.

В Hi-End системах положительные моменты следующие:

• высокое качество звучания;
• эффект присутствия при воспроизведении;
• «передача эмоций» исполнителя;

Но и минусы у рупорных систем тоже имеются:

• высокая стоимость;
• при установке занимают много места;
• сложная конструкция (собрать рупорную акустику Hi-End своими руками возможно, но требуется знание физических и геометрических законов).

Однозначно выбрать между Hi-End и Hi-Fi системами невозможно, поэтому каждый выбирает самостоятельно, что больше ему подходит.

Требуется помнить, что возможна установка дополнительных компонентов акустики, к которым относят точечные колонки, твитеры и другие подвиды оборудования, позволяющие улучшить звук при воспроизведении.

Самостоятельная сборка

Из-за того, что рупорная акустика дорогая, некоторые люди собирают её самостоятельно, используя чертежи.

Чертежи рупорной акустики можно найти для любых размеров.

Схема позволяет по пунктам собрать рупорную акустику по чертежу своими руками.

При изготовлении потребуется выбрать материал корпуса (МДФ, ДСП, фанера, ДВП), подобрать динамик и выбрать тип системы. Главный плюс самостоятельной сборки – низкая цена, потому что все комплектующие покупаются раздельно.

Итог: когда человек хочет получить качественный звук, передающий все эмоции исполнителя и обеспечивающий максимальный эффект присутствия – рупорная акустика незаменима, а возможность собрать её самостоятельно заставляет всё больше людей отдавать своё предпочтение именно этому типу аудиосистем.