Luidspreker bescherming - prototype werkt

[Djuke]

Al een poosje speelde ik met de gedachte om een modulair luidspreker protection bordje te maken dat via een relay de uitgang (of voeding) van de versterker loskoppelt van de luidspreker bij DC spanning, HF instabiliteit en te hoge temperatuur. Daarbij heeft hij vertraagd inschakelen en onmiddelijk uitschakelen op basis van de AC-spanning en worden de nodige ledjes (power en protect) aangestuurd. De meeste functionaliteit wordt in software gedaan op een PIC12F675.

Het leuke en unieke van dit project (vind ik) is dat het modulair is, wat wil zeggen dat er 1 tot 5 kanalen kunnen worden beveiligd, door per kanaal een detector pcb in het main pcb te prikken. Inmiddels heb ik een werkend prototype (zowel hard als software), zie de foto's en het schema hieronder.

Vragen, reacties en opmerkingen zijn van harte welkom!
Menno

[SSassen]

Menno,

Nadeel van een relais om de luidspreker los te koppelen is dat als er significant stroom loopt het relais vast kan zitten, óf als er een inductieve last wordt aangestuurd er zich alsnog een vlamboog vormt in het relais dat de contacten permanent aan elkaar last. Beter is het om de voeding los te koppelen van de versterker met een latching contact.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen - Volleerd verhuisdozenuitpakker

[BertDB]

Als je een beetje stevige relais pakt die ervoor gemaakt zijn/ertegen kunnen lijkt me dat geen probleem.
Ik vind het wel een leuk concept.
Meestal vind je die bordjes maar tot 2 kanalen, alhoewel je makkelijk een transistor en relais erbij plaatst voor meerdere.

[Djuke]

Nadeel van een relais om de luidspreker los te koppelen is dat als er significant stroom loopt het relais vast kan zitten, óf als er een inductieve last wordt aangestuurd er zich alsnog een vlamboog vormt in het relais dat de contacten permanent aan elkaar last. Beter is het om de voeding los te koppelen van de versterker met een latching contact.

Mee eens dat het chiquer is om de voeding los te koppelen, zeker bij hogere vermogens. Daarvoor zijn echter 2 relais nodig. Ook kun je pas detecteren of er DC spanning is nadat je de eindtrap van rail spanning hebt voorzien. Aangezien de relais niet op het printje zitten kun je dat met dit circuit overigens ook zo doen.

[daniel]

Volgens mij mist er een ground-aansluiting bij het relais op je schema voor het detector-deel.

Je kunt trouwens het 'detector' stuk bijna stand-alone gebruiken. Met een OR-poortje (twee diodes) kun je de twee fout-uitgangen meteen koppelen naar je relais-ingang, en dan heb je die microcontroller helemaal niet nodig. Je mist dan de start-up delay en je temperatuurmeting. Die laatste is natuurlijk ook makkelijk op het detector bordje te bouwen, voor ieder kanaal separaat.

[Djuke]

Volgens mij mist er een ground-aansluiting bij het relais op je schema voor het detector-deel.

Toch niet, maar blijkbaar was het niet helemaal duidelijk genoeg hoe het relais moet worden aangesloten. Het idee is dat het relais op de eindversterker print zit, waar het met de ene kant van de spoel aan de rail supply zit (verbinding tussen J1-2 en J1-3), de andere kant van het relais wordt aan J1-4 via de transistor op het detector bord en J1-5 aan de Gnd van de eindversterker geknoopt. Op deze manier is er geen Gnd koppeling tussen detector print en eindversterker. Wel moet uiteraard de ground van het detector main board aan de ster-Gnd van de eindversterker worden aangesloten.

Je kunt trouwens het 'detector' stuk bijna stand-alone gebruiken. Met een OR-poortje (twee diodes) kun je de twee fout-uitgangen meteen koppelen naar je relais-ingang, en dan heb je die microcontroller helemaal niet nodig. Je mist dan de start-up delay en je temperatuurmeting. Die laatste is natuurlijk ook makkelijk op het detector bordje te bouwen, voor ieder kanaal separaat.

Misschien mogelijk, maar de microcontroller verzorgt wat nuttige functies, namelijk afhankelijk van de foutconditie op verschillende frequenties laten knipperen van de protect led. De start-up delay is een must, want anders krijg je bij elke keer opstarten een knal uit je luidsprekers.

Temperatuurmeting voor ieder kanaal heb ik overwogen, je zou elke sensor dan op de heatsink kunnen bevestigen. Maar dan heb je weer een microcontroller met 5 analoge ingangen nodig, vandaar dat ik dat achterwege heb gelaten. De temperatuurmeting wordt trouwens voor 2 zaken gebruikt: als temp boven warning limit (50 deg C) is gaat de protect led langzaam knipperen maar blijft het relais aan. Pas boven de error limit (70 deg C) gaat ook het relais af. Op deze manier zie je een oververhitting dus al langere tijd vantevoren aankomen.

[Ah!buis]

Mooi geheel,vijf is wel een eigenaardig aantal,één reserve
Eigenlijk zie ik maar een klein,makkelijk op te lossen foutje.De minimun spanning van de gelijkspanningsbeveiliging is 0,7V van een 1N4148 + de verzadigingsspanning van de transistor,zeg bij elkaar 0,8V.Nu wil de PIC om een nul te zien onder de 0,8V krijgen,kielekiele .
Vervang de diodes door schottkys (BAT85) wel zo velig.
Welke prog.taal gebruik je voor dit soort puzzels ?
Anne

[Djuke]

Het aantal van max 5 kanalen is omdat je een 5.1 versterker zou kunnen bouwen, dus 5 kanalen in de eindversterker en een externe subwoofer.

In simulatie (met positieve DC) blijf ik met 4148 onder de 0.6V, ik zal het ook nog even nameten. In de praktijk doet de schakeling het overigens prima, maar het moet uiteraard ook aan de specificaties van de componenten voldoen.

Als programmeertaal gebruik ik SDCC met de PikLab IDE, volgens mij de enige gratis C-compiler voor PIC's zonder restricties. De leercurve is vrij stijl omdat er niet zoveel voorbeelden voor PIC zijn, maar als je daar eenmaal aan gewend bent werkt het prima (ik heb er zelfs de software voor een complete preamp met PGA2311, VFD, IR-ontvanger, encoder mee gemaakt).
Een eerste werkende versie was binnen een uurtje klaar, de A/D conversie voor temperatuur kostte nog wat tijd, maar in totaal heeft de software me niet meer dan een paar uur gekost.

[Djuke]

Eigenlijk zie ik maar een klein,makkelijk op te lossen foutje.De minimun spanning van de gelijkspanningsbeveiliging is 0,7V van een 1N4148 + de verzadigingsspanning van de transistor,zeg bij elkaar 0,8V.Nu wil de PIC om een nul te zien onder de 0,8V krijgen,kielekiele .

Heb het nog even nagezocht in de 4148 datasheet en nagemeten. Vanwege de 100k weerstanden loopt er bij 50V DC max 0.5mA door de diode, de spanningsval over de diode blijft dan ruim onder de 0.6V. De spanningsval over de transistor is nog veel kleiner (15 mV). Totaal blijft dus onder 0.6V en een meting laat dit ook zien. Door R1 verder te verhogen zou je eventueel nog een extra 50mV kunnen winnen, maar gebruik van 4148 is dus geen probleem.

[Ah!buis]

Och ja,het gaat natuurlijk zo wel (had toch niet beweerd van niet )
Het zit 'm meer in de stoorgevoeligheid.Met 0,6V volstaat een storing van 0,2V om,te onrechte een 1 te zien.
De 0,8V drempel is net bedoeld dat als er een 0 wordt aangeboden van meestal minder dan 0,1V dat dan ook een storing geen roet in het eten komt gooien.Hoe dichter bij de 0,8V hoe meer kans op een valse 1.
Vooral als het een interrupt-ingang is,dan zou je in de interr.routine moeten nazien of de pin nog steeds 1 is,anders is het loos alarm.
Anne

[Djuke]

Ik vond dat je een goede opmerking maakte, wat ik nog niet tot in detail had uitgezocht. Dit triggerde om dat alsnog te doen, het is natuurlijk nogal belangrijk dat in geval van DC spanning op de uitgang, de schakeling het ook daadwerkelijk goed doet.

De DC ingang van de PIC is als er geen problemen zijn logisch 1 door pull-up weerstand R2 (op het main pcb). Er wordt inderdaad in een interrupt-routine gecontroleerd of deze logisch 0 is, in dat geval is er DC en blijft het relais ontkrachtigd (latching). Het is dus voldoende als er in het geval van DC op enig moment een spanning onder 0.8V op de ingang komt, dan heb je namelijk de garantie (volgens de datasheet) dat er ook echt een logische 0 is. Eerdere redenering en metingen laten zien dat dit het geval is, daarmee is ook de stoorgevoeligheid geen probleem.

[Ah!buis]

Ach ja,zo'n vaart loopt het allemaal niet.Als het LS-alarm een interrupt veroorzaakt (instelling,negative flank) dan hoeft dat maar even onder 0,8V te komen,wat er daarna met die spanning gebeurt doet er dan niet meer toe.
Alleen om zeker te zijn dat ie eronder komt toch beter de twee diodes die aan massa zitten vervangen door schottky.
Stel dat de versterker-uit kortsluit naar + voeding (zeg 20V) dan gaat er door de diode niet 5V/100k maar 20V+5V/100k.Wat als er dan geen reaktie komt ,moeder staan de aardappels aan te branden
Anne