AC / DC: преобразование мощности батареи для АС-громкоговорителей (часть 1)
В этой статье описывается процесс, с помощью которого АС с питанием от переменного тока обычно может быть преобразовано в аккумулятор. Я подробно расскажу о своих проектах и дам совет для преобразования практически любого набора динамиков.
Этот проект должен быть очень прост в заполнении и требует незначительных технических навыков, хотя пайка в узких местах может потребовать некоторой практики и может потребоваться. Его также можно легко расширить с помощью любого дополнительного оборудования, которое вы хотите добавить.
Я подробно расскажу о процессе, который прошел по двум конкретным случаям: прототип, в котором используется очень старый набор громкоговорителей RMS Altech Lansing 2.1 с частотой 25 Вт и совершенно новая акустическая система Logitech Z333 2.1, в которой используются те же самые аккумуляторные блоки NiMH-любителя RC, что и источник питания. Я буду предлагать полное пошаговое руководство для своей последней версии.
Я также дам общие рекомендации для этого на других наборах колонок и использовании альтернативных технологий батареи (литиевая ионная или литиевая полимерная технология используется практически во всех портативных динамиках на рынке). Я предоставил ссылки на материалы, необходимые для того, чтобы вы выбрали проект, и я призываю других изменить проект в соответствии с их потребностями, особенно при выборе набора динамиков для использования.
В первой части я расскажу, как планировать свою сборку. Вторая часть будет поэтапным руководством по стилю «как», а в третьей части будут обсуждаться мои результаты, опыт и любые изменения, которые я рекомендовал бы сделать.
Выбор громкоговорителей
При выборе комплекта громкоговорителей, все, что имеет достаточно большой шкаф для шкафа, будет делать, и при необходимости можно даже сделать свой отдельный корпус. В идеале он должен быть достаточно маленьким, чтобы быть портативным. Однако, если вы хотите сделать один блок, выберите колонки со спутниками (меньшая пара), которые можно легко закрепить в шкафу низкочастотного динамика, сверху или сбоку. Это также определенно помогает, если есть отдельная «шайба» для ввода-вывода. В некоторых наборах встроена потоковая передача Bluetooth.
Например, эти искривленные драйверы спутников, показанные справа с прикрепленными стендами, не будут работать вообще, чтобы сделать один блок. Кроме того, передний динамик с боковым вентилятором делает все это асимметричным.
Проектирование системы батарей
Источник питания просто нужно выбирать, исходя из того, какой будет выходная мощность вашей системы, и требуемого времени работы на заряд. Аккумуляторы NiMH являются самыми простыми в работе - и для использования с низким током, как это, они также наименее опасны среди лития и свинцовой кислоты. Они не слишком тяжелые, их легко найти и дешевы. Кроме того, легко найти недорогие пакеты 7.2V, поэтому проводка этих последовательностей, поскольку у меня есть номинальное напряжение 14, 4 В, а также более 12 В.
Другим важным преимуществом является их простота использования в плане зарядки: они не могут быть легко перезаряжены и упадут до напряжения ниже 12 В без какого-либо риска повреждения ячеек (хотя это справедливо и для 4-литровых ионных упаковок). Однако, когда вы планируете проект очень крупного масштаба, я обнаружил, что литиевые батареи значительно улучшаются. Вы платите меньше за АЧ для батареек большей емкости до более чем 16 Ач, тогда как NiMH значительно увеличивается в цене от 3 Ач до 5 Ач и более за 5 Ач.
Также важно иметь в виду, что батареи необходимо будет регулировать до 12 В. Энергосистеме необходимо подавать ток, равный потребляемой мощности системы, разделенной на 12 вольт, так как это будет регулируемое напряжение / разряженное напряжение батареи для аккумуляторной системы. Отключение регулятора напряжения не может быть очень большим (2 В или более является общим и сильно ограничивает время автономной работы системы.) Это означает, что регуляторы напряжения должны быть выбраны соответствующим образом.
Это может помочь добавить дисплей вольтметра для контроля напряжения батареи, особенно при использовании литиевых батарей, хотя, если система настроена должным образом, она просто отключится, когда батареи слишком сильно разряжаются (например, портативные громкоговорители на открытом воздухе). Например, в моей системе я использую 14, 4 В NiMH (последовательно 2 * 7, 2 В) и эти регуляторы с типичным выпадением 0, 37 В, поэтому моя система может работать до тех пор, пока в большинстве случаев батареи не разрядятся до 12, 5 В. Если вы использовали регулятор отключения 2В, вы потеряете большую часть номинальной емкости аккумулятора с 14, 4 В NiMH, поскольку 14 В будет минимальным рабочим напряжением.
Для моей первой попытки прототипа я обнаружил, что у моих старых динамиков Altech был трансформатор низкого качества, выводящий 15V вместо 12V, поэтому я вообще не использовал никакого регулятора. Я использовал 5000mAh NiMH-пакеты, предполагая, что я получаю более 20 часов автономной работы на разумных уровнях громкости. Я полагаю, что для большинства новых продуктов (которым было по меньшей мере 10 лет) такого рода терпимость не ожидается. Я также не знал, когда нужно перезарядить батареи, и объем тоже не очень стабильный. Было вызвано много искажений, не говоря уже о том, что громкость снизится, когда напряжение батарей упадет.
Для моей недавней, современной попытки я использовал те же батареи. Но поскольку у динамиков, которыми я пользуюсь, была целая отдельная плата питания (в отличие от трансформатора и диодов), я знал, что первоначальное напряжение будет стабильным около 12 В до усилителя, и мне нужно было регулировать выходное напряжение батарей. Я также хотел разработать более эффективное решение для зарядки с использованием стандартного разъема ствола, позволяющего интеллектуальному зарядному устройству подключаться к системе. Ниже приведена принципиальная схема того, что я сконструировал для использования с моей системой, и она должна работать с любой подходящей комбинацией батарей, зарядного устройства и регуляторов. Имейте в виду, что было бы полезно (хотя и не обязательно) добавлять тантальные конденсаторы для уменьшения выходного шума как на входе, так и на выходе схемы регулятора. Точные значения будут показаны в техническом паспорте для выбранных вами регуляторов, здесь 10uF.
Примечание автора: ранее эта диаграмма не включала фильтрующие конденсаторы и отличалась двумя регуляторами, используемыми параллельно. Однако эта схема проблематична из-за неточных выходов напряжения регуляторов и почти наверняка приведет к тому, что почти весь ток будет протекать только через один регулятор. Нет простого и эффективного способа борьбы с этой проблемой. Я не знал об этом факте, когда сначала собирал свою схему, но вы должны определенно использовать один регулятор с достаточно высокой текущей емкостью для всей нагрузки.
Главный выключатель предотвращает утечку батарей через цепь регулятора даже при открытом переключателе управления усилителем, поэтому батареи должны удерживать заряд в течение очень долгого времени. Я обнаружил, что много больших переключателей переключения передач SPST хорошо вписываются в отверстие, где шнур питания используется для входа в вуфер, что также довольно удобно.
Планирование внутреннего макета: время для разгона
Пока мой прототип прошел гладко из-за просторного кабинета, мне не повезло с моей второй попыткой. У акуллеров Altech было все, кроме большого трансформатора, установленного на одной плате, в то время как у моего нового набора Logitech была отдельная плата питания, которая была недоступна, не снимая плату amp + I / O. Однако из-за того, что все было сжато в кабине, мне нужно было отрезать шнур питания переменного тока, чтобы даже увидеть, не говоря уже о доступе к плате питания. И блок питания был приклеен так, что после снятия он был бы незаменим.
По крайней мере Logitech был достаточно хорош, чтобы использовать штыревые заголовки вместо паяных соединений. Не то, чтобы это помогло изначально.
После того, как вы удалили плату и отсоединили все штыревые разъемы, я смог снять электропитание, потянув отверткой (очень профессионально, я знаю), поскольку он был привинчен к куску дерева, который, в свою очередь, склеивался на дно кабинета. И затем поверх винтов было установлено больше эпоксидной смолы, если вы могли каким-то образом надеть отвертку внутри шкафа через этот паз.
Хотел бы я шутить. Поэтому, наконец, получив эту доску, я, наконец, смогу положить свои батареи на дно шкафа. Теперь, когда планировка всего может быть правильно спланирована. Это действительно зависит от вашего конкретного набора динамиков, но чтобы лучше понять, чего ожидать, я подробно расскажу о процессе, который я прошел в своем конкретном случае.
Электропроводка: жесткая часть
Эта статья становится длинной, и я также хочу вдаваться в подробности в моем журнале сборки. Я буду использовать пошаговые детали с изображениями моей работы в моей следующей статье, чтобы правильно объяснить все, что я сделал. В то время как сама схема обманчиво проста, создание стольких безопасных электрических соединений в таких узких местах было, по меньшей мере, хлопот. Кроме того, если вы решите добавить что-либо во внутреннюю электронику (например, внутренний приемник Bluetooth или схему BMS / зарядки), это может усложнить ситуацию. Вероятно, вам придется принимать какие-то решения «на лету» с точки зрения штрафов за монтирование различных битов аппаратного обеспечения, но, если есть сомнения, использование чрезмерно длинных проводов обычно не будет мешать работе системы в конце, поэтому планируйте заранее соответственно. Имейте в виду, что вы всегда должны быть консервативны с использованием проводного датчика, и все будет в порядке.
| Пункт | Цена | Ссылка / Примечание |
|---|---|---|
| Динамики | --- | Твой выбор |
| 2x 7.2V NiMH батареи (3Ah) | $ 32, 99 | Ссылка |
| Зарядное устройство NiMH с USB (<= 3Ah) | $ 19, 38 | Ссылка |
| Разъемы DC | $ 5, 55 | Ссылка |
| Регуляторы напряжения | От $ 0, 50 до $ 5, 00 | На основе ваших требований к питанию |
| Соединители | $ 5, 98 | Ссылка |
| Всего: | Около 65 долларов США для Essentials (не включая докладчиков) | Может быть дешевле с LiPo |
| Альтернативы / Addons | Цена | Ссылка / Примечание |
|---|---|---|
| Bluetooth-приемник с NFC | $ 19, 99 | Ссылка |
| 4S LiPo (1Ah) | $ 8 + доставка | Ссылка |
| 4S LiPo (3Ah) | $ 18 + доставка | Ссылка |
| 4S LiPo (5Ah) | $ 28 + доставка | Ссылка |
| Зарядное устройство NiMH (<= 5Ah) | ??? внезапно недоступен | Ссылка |
| Конвертер 12V в USB | $ 8, 00 | Ссылка |
| Монитор предупреждений LiPo | $ 6, 00 | Ссылка |
| Li-Ion / LiPo 14, 8V 5A BMS | $ 9 + доставка | Ссылка |
| Зарядное устройство LiPo / LiFe | $ 19, 99 | Ссылка |
| Светодиодный индикатор напряжения | $ 6 (может быть меньше на Ebay) | Ссылка |