Из чего состоит компьютерная колонка: ее схема и как она устроена
Всем привет! Если вы хоть немного разбираетесь в электронике, схема компьютерных колонок не будет для вас чем-то сложным. При наличии прямых рук, паяльника и необходимых компонентов, собрать такой девайс можно и самостоятельно, было бы желание.
В этом посте мы рассмотрим принципиальную схему простейшей колонки для ПК – из чего состоят такие устройства и какие функции выполняет каждый узел. О том, как работают звуковые колонки и про их функции, читайте здесь.
Блок питания
Как любому электронному устройству, компьютерной колонке для работы требуется электрическая энергия. Встроенный блок питания преобразует переменный ток в постоянный, который необходим для работы девайса. От мощности самих колонок зависит мощность блока питания.
Существуют компактные колонки с питанием от USB. Разъем, который подключается к соответствующему порту, подает на устройство постоянный ток, поэтому выпрямитель здесь отсутствует.Такие колонки можно использовать не только в связке с компом или ноутбуком, но и смартфоном или планшетом. Для питания используется разборная зарядка от гаджета со встроенным USB портом.
Аудиовход
Все компьютерные колонки подключаются к источнику сигнала посредством джека 3,5 мм – именно такой порт встроен в звуковую плату на материнке и в большинство внешних звуковых плат.
Конечно, существуют звуковухи со специфическими портами, поэтому и оборудование требуется подключать соответствующее. Самый распространенный тип интерфейса у профессиональных акустических систем – джек 6,3 мм.
Передающий сигнал кабель может быть припаян «наглухо» к усилителю звукового сигнала или подключаться отдельно – как правило, с помощью штекеров RCA.
Между собой колонки соединяются или с помощью таких же разъемов, или обычным проводом с оголенными концами, который фиксируется с помощью специальных защелок. Кроме того, соединяющие кабеля могут быть также «намертво» приделаны к корпусу и быть неразъемными.
Усилитель сигнала
Этот узел присутствует только у активных акустических экземплярах – пассивные подключаются к внешнему усилителю. Подавляющее большинство современных компьютерных вариантов, в том числе формата 7.1 с сабвуфером и шестью сателлитами, тоже активные.
Задача усилителя – сделать слабый сигнал, который подается со звуковой платы, достаточно мощным для используемых в акустической системе динамиков. Кроме того, для усилителя сигнала характерна еще одна роль – он фильтрует входящий сигнал, удаляя лишние шумы, и выравнивает его по частотному диапазону.
Как правило, на фронтальной панели усилителя сигнала присутствуют элементы управления – как минимум, кнопка включения питания, регуляторы громкости и низких частот.
Схема простейшего усилителя для акустической системы:
Кроссовер
Этот элемент используется в многополосных вариантах, состоящих из нескольких динамиков. Он разделяет усиленный входящий сигнал на частоты, соответственно рабочему диапазону каждого излучателя. В бюджетных колонках, оборудованных одним динамиком, такого элемента нет.
Процессор
Элемент используется только в качественных аудиосистемах. Он декодирует многоканальный звук, согласно используемому колонками формату – например, Dolby Digital для систем 5,1 или Dolby Surroundдля акустики 7,1.
Динамики
Динамические излучатели – сердцевина и основной компонент любой аудио системы. Современная стандартная колонка средней ценовой категории оборудована внутри как минимум двумя динамиками – для низких и высоких частот соответственно.
Связано это с тем, что разные динамики не одинаково воспроизводят звук разной частоты – чем она ниже, тем больше должен быть диаметр динамика. В системах с сабвуфером НЧ излучатель вынесен в отдельный корпус, чтобы он не мешал звучанию остальных.
Сегодня на рынке присутствуют акустические системы с двумя типами динамиков. В первом типе используется конусный излучатель, так называемый диффузор, принцип действия которого базируется на взаимодействии магнитного поля электрической катушки с полем постоянного магнита.На выходе получается мощный звук и сочные басы.
Второй тип динамиков вместо диффузора использует плоскую мембрану. Такие излучатели существенно проигрывают в мощности, но зато обладают весьма компактными габаритами. Это делает их весьма эффективными при создании портативных акустических систем.
Также они используются в бюджетной акустике в связке с сабвуфером.
Корпус
Большинство современных компьютерных колонок спроектировано по принципу «пустого ящика» (читайте детальнее об истории создания колонки). Вопреки распространенному заблуждению, корпус – не просто коробка, в которой покоятся динамики. Он выполняет такие задачи:
- Изолирует динамики, не давая им влиять на работу друг друга;
- Предотвращает акустическое короткое замыкание, улучшая звук на низких частотах;
- Создает условия для акустической усадки излучателей;
- Придает внешнему виду устройства определенный стиль.
Конечно, речь идет о качественных колонках, спроектированных согласно законам акустики. У бюджетных «пищалок» единственное назначение корпуса – удерживать динамики.
У более же качественных колонок, конструкторы проводят эксперименты со строением и формой корпуса, добавляют диффузоры, лабиринты и прочие элементы, которые улучшают качество звука.
У самых дешевых колонок, корпус изготовлен из самого дешевого пластика. В более качественных моделях используются качественные виды полимерных материалов. Ну, а у самых дорогих колонок, корпус, как правило, из ДСП, ДВП, фанеры или натурального дерева.
И на «закуску» — электрическая схема простейшей колонки:Вот, собственно, и все на тему того, как устроена и работает колонка. Также для вас могут оказаться полезными публикации о том, какие бывают акустические системы. Буду благодарен всем, кто расшарит эту статью в социальных сетях.
И не забывайте, что, подписавшись на новостную рассылку, вы сможете получать уведомления о новых постах в моем блоге. До завтра!
КОЛОНКИ С УСИЛИТЕЛЕМ НА TDA2822
Разговор пойдет в данной статье о колонках китайского производства для компьютера на микросхеме TDA2822. Досталась мне вот такая колонка – правда всего одна. Усилитель оказался живым, а вот штекеров, блока питания и второй колонки не оказалось в комплекте. Вот фото данной компьютерной колонки:
На фотографии изображен творческий бардак и колонка уже в рабочем состоянии. Но как вы понимаете до этого она была в нерабочем состоянии. Итак, задача:
1. Просто реанимировать колонки
2. Заставить их работать от USB компьютера или ноутбука (так как у меня не было блока питания для питания этих колонок)
3. Мобильность. Одну колонку проще таскать с собой для ремонта компов)
4. Возможность питания данных колонок от батареек.
Приступим к реанимированию колонок, для этого нам понадобятся: Стандартный набор для пайки (олово, канифоль, паяльник), а так же несколько проводков, резистор на 180 ом, удлинитель USB – должен иметь разъём штекер папа-мама, такие например применяют для удлинения кабеля мыши. И еще нам нужен будет зарядник для сотика от прикуривателя. Зарядное устройство нужно для телефонов нокиа, собранное на микросхеме mc34063. Паяльник я думаю вы выберите сами, а вот шнур USB нам нужен вот такой:
Чем длиннее шнур, тем с ним удобнее работать. Его можно купить в любом компьютерном магазине. В нашем случае этот шнур будет применен для питания колонок через USB. В шнуре провода цветные. Нам нужен ЧЁРНЫЙ минус и КРАСНЫЙ плюс. Резистор можно применить любой – я взял смд на 150 ом, на 180 ом у меня не нашлось. Вот теперь о главном! О заряднике из которого мы и будем ваять преобразователь.
Было проверено немало зарядных устройств, но данная модель оказалась наиболее надежной и удобной для переделывания.
1. Не придется покупать никаких дополнительных деталей все уже есть на плате (кроме одного резистора).
2. Сразу есть печатная плата переделка которой минимальна
3. Плата преобразователя идеально подошла в колонке по креплению вместо трансформатора.
4. Данный вид зарядника НИКОГДА ЕЩЁ НЕ ПОДВОДИЛ в отличии от других моделей – все работает сразу.
5. Все номиналы деталей сразу указаны на плате – это очень удобно.
6. Эти зарядники всегда собраны на микросхеме mc34063, что и является для нас самым важным фактором.
Внутри зарядное устройство выглядит так:
Фотка вышла неудачно, но в принципе все понятно. Данный преобразователь собран как понижающий, нам же из него надо сделать повышающий (благо это возможно сделать без особого труда). Что бы вам было проще ориентироваться при переделке вот вам две схемы. Вариант понижающего преобразователя – в схеме просто отсутствует индикаторный светодиод и диод от переполюсовки они есть в самом зарядном. Если собирать схему самому то не вижу смысла усложнять схему и ставить эти элементы. А в готовой схеме просто я их не выпаивал, и они мне не мешают.
Повышающий вариант преобразователя напряжения питания:
Как можно заметить, переделка минимальна. Надо только перерезать несколько дорожек на плате и перепаять местами диод и дроссель, причем дроссель можно оставить родной – все будет прекрасно работать. Ах да, чуть не забыл, в схему придется добавить один резистор на 180 ом и все. Если вас устраивало до этого выходное напряжение вашего преобразователя, то ничего трогать не придется и после переделки оно останется прежним. Если же вам надо иное напряжение, то просто подберите R2 по схеме – чем напряжение на выходе больше тем и сопротивление R2 подбираем больнее, и на оборот если напряжение надо на выходе меньше то и сопротивление резистора подбираем меньше. В принципе, для расчета обвязки данной микросхемы, калькуляторов в сети много, так что с этим проблем не возникнет.
В моем случае было необходимо напряжение не менее 10-11В. Что и было сделано подбором резистора R2. После переделки данный преобразователь может питаться от 3 до 6В, что при необходимости позволит запитать данный усилитель даже от аккумулятора мобильного телефона. При этом на выходе преобразователя будет всегда стабильное напряжение. По этой схеме было собраны несколько зарядников для сотовых телефонов от батареек. Минимальное питание микросхемы составляет 3В, максимальное 40В. Более подробно об этом вы можете посмотреть в даташите на микросхему mc34063. Готовый девайс выглядит так:
Все вполне могло бы встать обратно в корпус прикуривателя.
Вид уже внутри колонки. Стоит вместо стандартного блока питания.
Вот и сам усилитель на микросхеме TDA2822, на его плате находятся регулятор громкости и выключатель питания:
Для полноты картины приведу схему из даташина на микросхему TDA2822 стереоусилителя:
Максимально допустимое напряжение питание микросхемы TDA2822 – 10В. Хотя я попробовал и от 14В, но вам не советую повторять, мало ли что. Ну вот и все теперь ваши колонки могут питаться и от USB и от зарядника для плеера или сотика или от батареек. А если внутрь поставить аккумуляторы, то будет совсем универсально. Готовый вариант колонки смотрите в начале статьи. Материал прислал – А.Кулибин