Artykuł o zwrotnicach aktywnych

[El_liero]

elegancko.
Podawaj więcej wzorów aby ludziska mogli sami se obliczać elementy. No i dodaj, że zostały opisane filtry Sallen-Key'a, bo są jeszcze inne :)
Bonusem mogą być:
delay correction (shit :) )
shelving lowpass
shelving highpass
notch type A and B
6dB dipol equalization
no i obowiązkowo power supply na jednym scalaku lub audiofilsko na dwóch szeregowo.

[tomq88]

Dzięki za podpowiedzi. Faktycznie warto wspomnieć o innych dodatkowych modułach, bo przecież zaprezentowany wyżej schemat nie jest "jedynie słusznym schematem".


Wieczorem dopisze o sposobach na zmiane czestotliwosci podzialu bez koniecznosci chwytania za lutownice.
Co do power supply, to oczywiscie będą po koniec artykułu opisane.

---------- Post dodany o 22:15 ---------- Poprzedni post o 13:41 ----------

Jeszcze nie wiem gdzie to wstawie, jak będę składał plik w wordzie, to wtedy pomysle.
------------------------------------------------------------------------------------------------


Powyższy schemat zwrotnicy aktywnej nie wyczerpuje wszystkich możliwości. W swojej zwrotnicy można umieścić więcej modułów, powyżej zostały zaprezentowane te najbardziej przydatne/uniwersalne. Niżej znajduje się omówienie kilku innych stopni jakie możemy umieścić w swojej zwrotnicy.

- delay correction (znane również jako phase shift, po polsku "przesuwnik fazowy"). Ten zostanie opisany na pierwszym miejscu, niejako ku przestrodze. Często można spotkać wypowiedzi świadczące o tym, że dodanie takiego modułu sprawi, że życie projektanta zwrotnic staje się proste - nie trzeba grzebać w filtrach, wystarczy pokręcić potencjometrem by przesunąć fazę danego głośnika i już mamy pięknie zgrany zestaw. O ile jednak samo działanie tego modułu jest prawidłowe, o tyle skutki ubocznego jego stosowania już nie. Często delay correction powoduje, że wysokie tony nabierają nieprzyjemnego charakteru. Jeśli ktoś obawia się o to zgranie fazowe - naprawdę polecam zrobienie kolumn koherentnych czasowo (odległości od słuchacza do poszczególnych głośników są jednakowe) - nie dość, że brzmi to naturalniej (brak przesunięcia w czasie dla rożnych częstotliwości), to znacznie ułatwia zgranie ze sobą głośników (bo eliminujemy róznice fazowe powodowane przez nierówną drogę fal dźwiękowych).
Moduł delay correction wygląda tak:

Jak widac wzmocnienie się nie zmienia. Można za to zmienić przebieg fazy (przerywana linia na wykresie).
- Rezystory R5 i R6 ustalają wyrównanie pasma (wzmocnienie 0)
- C2 (100 pf) zapobiega wzbudzeniom odcinając najwyższe czestotliwości (pow. 100khz)
- C1 ustala częstotliwość dla której następuje przesunięcie fazowe. Można ją obliczyć wg wzoru: 1/(2piRC)



-shelving lowpass - 6dB dipol equalization - nie wiem czy jest sens opisywać, przecież tak samo działa "BSC"


- shelving highpass - Filtr w działaniu będący odwrotnością kompensacji Baffle Step. jego działania sprowadza się do wzmocnienia określonej części pasma zaczynając od konkretnej częstotliwości. Jego działanie i schemat ilustruje poniższa symulacja.

Elementy:
- R2 (10kohm) - polaryzuje wejście wzmacniacza operacyjnego
- R5 i R6 (5kohm) - ustalają wzmocnienie, zamiast nich można użyć potencjometru.
- C4 (100 pF) - ogranicza pasmo od góry (powyżej 100 khz) by zapobiec wzbudzeniu się wzmacniacza
- C5 (15nF) - ustala od jakiej częstotliwości ma zaczynać się podbicie. Częstotliwość od której zaczyna się podbicie można obliczyć wg wzoru:
(1)/(2piCR) , gdzie za R podstawiamy: (R5*R6)/R5+R6)


- notch filter Jest to filtr pasmowo zaporowy, stosowany do głebokiego osłabiania danej częstotliwości (np. piku rezonansowego)

- rezystory R3 i R5 służą do regulacji siły tłumienia,
- kondensatory c1 i c2 ustalają częstotliwość która ma być tłumiona.
Do obliczania wartości tych elementów służy dość skomplikowany wzór ( http://www.linkwitzlab.com/images/gr...tch_filter.gif ), więc o wiele wygodniej posłużyć się symulatorem, np LtSpice.

[El_liero]

https://hotfile.com/dl/153908353/759...iedza.exe.html
może się przydadzą moje pliki.

[colcolcol]

Koszty aktywnego systemu trudno jednoznacznie zakwalifikować do jego wad lub zalet. Ta sprawa wymaga jeszcze bardziej indywidualnego podejścia. Dużo tu zależy od obecnie posiadanego sprzętu, umiejętności i półki jakościowej w którą celujemy.
Zasadniczo koszt zwrotnicy 3 drożnej wraz z zasilaniem powinien wynieść nie więcej niż 100-120 zł,

Świetny pomysł z artem i to co robisz zasługuje na pochwałę.

Co do tekstu:
Zakładając porównywalny poziom jakościowy elementów toru, koszt aktywnego systemu jest jednoznacznie wyższy. Nie można porównywać kosztów zwrotnicy bierna-aktywna w oderwaniu od reszty systemu czyli wzmacniaczy. Proponuję porównać koszty podobnych systemów.
Pasywnie: zwrotnica (od 30zł) + wzmacniacz (od 100zł)
Aktywnie: przedwzmacniacz (regulacja pasywna, oddzielny przedwzmacniacz od 50 zł) + zwrotnica aktywna (od 100zł) + co najmniej dwa wzmacniacze stereo (2x100zł)

Jeszcze dokładniejsza analiza wymagałaby rozbicia kosztów na układy dwu i trzy-drożne.

Do zalet podziałów aktywnych dodałbym bezproblemowy niski (80 do 200 Hz) podział w układach trójdrożnych czego nie da się powiedzieć o układach pasywnych (ogromne cewki i kondensatory oraz zmiany faz i inne problemy)

[ZIG ZAK]

tomq88 masz juz gotowy schemat do 3W ?

[tomq88]

colcolcol

Fakt, przeredaguje nieco ten fragment o kosztach.
Dzieki za miłe słowa, jak widać ostatnio mały zastój w tym artykule, jednak ostatnio mam nieco mniej czasu. W niedziele do południa nad tym przysiąde i myślę, że pchne duzo do przodu.


ZIG ZAK
Jest -


Oczywiscie zamieszcze później w artykule, jednak nie bede osobno omawial, bo uznalem, ze schemat do 2 way bedzie omowiony tak dokaldnie jak sie da, a tu nie ma wielkich roznic.


Obecnie jadę na zwrotnicy wg tego schematu, tylko zamiast ne5532 siedza MC33078.

[ZIG ZAK]

ZIG ZAK
Jest -

To trzeba plytke zaprojektowac:biggrin: , jak bede mial czas to powoli zrobie projekt . Zastanawiam sie czy czegos nie dolozec by plytka byla bardziej uniwersalna , jakies pomysly ? Przydalaby sie korekcja basu dla niskotonowca w OZ . Po jednej plytce na kanal chyba bedzie najlepiej (lewy prawy) ? Pelny zasilacz tez przydaloby sie dolozec , przed termotransferem gdyby byl nie potrzebny moznaby odciac .
Kiedy uda mi sie to zrobic nie wiem ale ostatnio w wekendy mam troche wiecej czasu .
BTW dlugo mnie tu nie bylo ale widze wszystko po staremu .:biggrin:

[mbar]

Proszę, tu mój projekt płytki, stereo, Kicad:
http://technoportal.pl/photo/kolumny...aktywna_v2.zip
Kondensatory 470 nF MKS2 i 47 nF MKP w filtrach, rezystory wymagają obliczenia na własną cz. podziału. Płytka sprawdzona :)



C1 i C2 powinny być duzo mniejsze (ok. 200 pF), ale zależy to od impedancji wyjściowej wcześniejszego elementu (np. przedwzmacniacza). C16-21 to obowiązkowo C0G/NP0. C22 i C23 oraz powiązane z nimi rezystory i potencjometry zależą od szerokości przedniej ścianki kolumny :)
C53 i C54 to powinien być elektrolit (unipolarny), na schemacie jest foliowy -- należy pamiętać o polaryzacji tego kondensatora (wg noty LM)! Zasilanie ustawione na +- 17V.

[ZIG ZAK]

To jest zwrotka do 3W ? Jakos nie wyglada na taka ?
SMD nie dziekuje . Nie posiadam takich elementow .
Twoj ostatni projekt pozostawial wiele do zyczenia i ja radia swoboda sluchac nie lubie
Jak bys mogl zamiesc schemat i wzor plytki w cywilizowanej formie ....

[tomq88]

- filtr subsoniczny jest stromym filtrem górnoprzepustowym o bardzo niskiej częstotliwości filtracji (zazwyczaj 10-30hz). Stosuje się go do odcięcia najniższego pasma akustycznego, którego i tak nie słychać, a które nadmiernie obciąża głośnik.
Filtr taki nie zawsze jest potrzebny, pamiętać należy, że kondensatory na wejściu zwrotnicy i na wejściu wzmacniacza są także rodzajem filtru subsonicznego, ale o nachyleniu zbocza 6dB/oct.

- elementy pełnią dokładanie taką samą rolę jak te w innych filtrach górnoprzepustowych. W tym przykładzie częstotliwość odcięcia ustawiona jest na 20hz.


Inne rzędy filtrów:





Sposoby łatwej zmiany częstotliwości podziału - beż użycia lutownicy.
Oczywiste jest, że nikt nie zrobi dobrej zwrotnicy jedynie wyliczając wartości elementów, a potem składając na ich podstawie zwrotnice. Zawsze teoretycznie wyliczone wartości elementów trzeba zmodyfikować po zrobieniu pomiarów, bo przesunięcia fazowe na zwrotnicy to nie jedyne jakie występują w wypadku kolumn głośnikowych – odległości głośników od siebie i od słuchacza wprowadzają kolejne przesunięcia fazowe, które trudno zasymulować. Jak wspomniałem na początku – zwrotnica aktywna 4 rzędu nie jest cudownym wynalazkiem i lekarstwem na wszystkie kłopoty, bo mimo, że faza na samych filtrach nie jest przesunięta (a dokładniej jest przesunięta o 360 stopni, a więc o pełen okres), to i tak należy uwzględnić wcześniej wymienione przesunięcia fazowe.

Częstotliwość podziału jest zależna od ilorazu pojemności i rezystancji (R*C), co wynika ze wzoru:

F= 1/(2piRC).

2pi to wartość stała i jak widać zmienia się tylko pojemność lub rezystancja. Zmiana częstotliwości podziału odbywa się więc poprzez zmianę wartości rezystorów w filtrach – można też zmieniać kondensatory, ale jest to mniej droższe i jesteśmy bardziej ograniczeniu co do ilości dostępnych wartości.


Aby zmiana częstotliwości granicznej nie była udręką polegającą na każdorazowym odłączaniu sprzętu i przelutowywaniu elementów można zastosować kilka tricków do szybkiej zmiany rezystorów na czas dostrajania. Po zakończeniu rezystory wlutowuje się na stałe do pcb.


- Pierwszy z nich to zastosowanie potencjometrów montażowych (PR-ków) w miejsce rezystorów. Należy dobrać odpowiednie wartości szacując w jakim obszarze wartości będzie musiał on pracować. Pamiętać należy, że wartości na rezystorach muszą być ustawione dokładnie za pomocą miernika. Po zakończeniu pomiarów i strojenia potencjometry można zastąpić rezystorami stałymi, choć nie jest to konieczne.

- Kolejny to zastosowanie goldpinów. Na pcb w miejsce rezystorów lutujemy wtyki męskie na które będą nasuwane rezystory z dolutowanymi na końcach wtykami żeńskimi. Zasadę działania ilustrują obrazki:



- Następny sposób to wykorzystanie żeńskich pinów od podstawek pod układy scalone. Rezystory po prostu wsuwa się odpowiednie miejsca. To patent forumowicza IRKA, zasadę działania ilustruje zdjęcie:



- Można także zastosować zewnętrzną płytkę stykową połączoną przewodami w miejsca rezystorów.





-------------------------------------------
Jak ktoś ma inne pomysły, proszę pisać.

cdn

ZIG ZAK
jeśli możesz to byłoby miło gdybyś wrzucił pcb. Moje jest dośc nietypowe, bo elementy są sttrasznei upchane i jest projektowana pod specyficzne kondensatory (pod takie jakie akurat miałem). Więc dla początkujących raczej się nie nada....


Co do korekcji basu ja jestem jej przeciwny, bo:
-korekcja bs podbija nieco bas
- po co meczyc woofer duzymi wychyelniami na niskich czestotliwosciach, w obudowie zamknietej i tak ma gorsze warunki pracy niz w br. Chyba, ze miałoby to byc to 3 way z niskim podziałem, wtedy ok, tu juz zniekształcenia intermodulacyjne nie daja sie tak we znaki i wieksze wychyelnie woofera nie jest tak szkodliwe.

Po jednej plytce na kanal chyba bedzie najlepiej (lewy prawy) ? Pelny zasilacz tez przydaloby sie dolozec , przed termotransferem gdyby byl nie potrzebny moznaby odciac .

Ok. Ok.

BTW dlugo mnie tu nie bylo ale widze wszystko po staremu .

Nom, niewiele się zmieniło. Na czym teraz słuchasz? :)

[ZIG ZAK]

ZIG ZAK
jeśli możesz to byłoby miło gdybyś wrzucił pcb.

Jeszcze nawet nie zaczalem ....

Co do korekcji basu ja jestem jej przeciwny

A ja nie do konca , jak ktos chce moze miec a jak nie to nie musi .

Na czym teraz słuchasz?

Na tym co ostatnio i cos mi mowi ze tak zostanie :biggrin:

[mbar]

A co rozumiesz przez "normalny format"?
Poza tym mój pierwszy projekt przestał odbierać radio Svoboda po porządnym umyciu płytki w izopropanolu :-)
Jeśli widzisz jakieś błędy na PCB, to jestem otwarty na konstruktywną krytykę.

Wysyłane z mojego GT-N7000 za pomocą Tapatalk 2

[ZIG ZAK]

A co rozumiesz przez "normalny format"?

Taki ze jak klikne na link to nie bede musial kombinowac jaki program to otworzy .

Poza tym mój pierwszy projekt przestał odbierać radio Svoboda po porządnym umyciu płytki w izopropanolu :-)

Ciesze sie razem z Toba .

Jeśli widzisz jakieś błędy na PCB, to jestem otwarty na konstruktywną krytykę.

Krytykowac nie bede bo debesciak nie jestem ....

[mbar]

Przecież napisałem, że płytka jest w Kicadzie.

Wysyłane z mojego GT-N7000 za pomocą Tapatalk 2

[tomq88]

Zasilanie
Zwrotnica aktywna wymaga podwójnego stabilizowanego napięcia (+15V, 0, -15V).
Do uzyskania takiego napięcia potrzebny jest transformator o dwóch uzwojeniach wtórnych, każde po 13V. Można zastosować nieco wyższe napięcie jednak spowoduje to większe straty mocy na stabilizatorach - należy wtedy zadbać o większy radiator dla nich.

Do zwrotnic aktywnych nie potrzeba źródła o dużej wydajności prądowej. Mozna ją obliczyć przez pomnżenie poboru prądu pobieranego przez opa-ampy przez ich ilość i doliczyć drugie tyle zapasu. Transformatory powyżej 15VA wystarczą spokojnie.

Dobry projekt zasilacza, wraz ze schematem, płytką pcb i spisem elementów znajduje się tu - http://www.musicfromouterspace.com/a...SUPPLY2009.php
Wszsytkie poniższe obrazki pochodzą ze strony do której link zamieszczony jest wyżej:










Dla polepszenia filtracji można użyć dwóch stabilizatorów połączonych szeregowo, wtedy oczywiście pomijamy mostek prostowniczy.

Należy pamiętać o tym, żeby pobrać masę dla zwrotnicy z wyjścia takiego zasilacza. Zalecane jest także "rozlanie" masy na płytce zwrotnicy. Masy obu kanałów powinny być oddzielone, aby uniknąć problemów z brumem sieciowym


-----------------------------------------------------------------------

I chyba tyle o tych zwrotnicach? Zbiorę to w całość i wstawie tu, może jeszcze ktoś oceni.

[tomq88]

Cały artykuł:
http://pliczek.net/index.php?p=37327


Proszę o ewentualne komentarze. W powyższym pliku nie ma nic oprócz treści z postów w tym temacie, nieoc tylko przeredagowanych (zgodnie z uwagami jakimi w nim padały)

[El_liero]

proponuję wersję PDF z obrazkami, schematami. Bo jak czytam że np: C2 odpowiada za to i za to, to nie mogę tego zweryfikować ponieważ nie widzę schematu i nie widzę tego C2.

[tomq88]

Ok, postaram się niedługo zamieścić.

[ov_Darkness]

Rewelacja!
@tomq88 spadłeś mi z nieba, bo nie wiedziałem zupełnie, jak to ugryźć!
Mam pytanie: czy istnienie oznacza, że mogę dwa dowolne głośniki w dowolnej obudowie zmusić do współpracy?

Z moich wykopek (może się przyda jako pomoc dla początkujących) , fajny kalkulator internetowy - również filtry S-K.
http://sim.okawa-denshi.jp/en/
Symulator:
http://www.falstad.com/circuit/e-index.html

[El_liero]

no i co sie tam cholera dzieje? Robota nie może iść na marne!