Hallo,
ich habe mir einen kleinen Verstärker und Lautsprecher gebaut. Da mich
das einiges an Zeit und Geld gekostet hat, möchte ich es vor
Fehlbedienungen (Denkbar wären Idioten ohne Gehör und Kinder) schützen.
Ich habe bereits recherchiert und komme auf diese typischen
Relais-Schaltungen zum DC-Schutz. Nun bin ich im Analogbereich Anfänger
und habe da ein paar Fragen:
Verstehe ich es richtig, dass dieser Schaltungstyp hauptsächlich vor
einem defekten Verstärker schützt (neben dem Ein-/Ausschalt-"Plopp")?
Verbleibt damit nicht noch die relevante Gefahr des "zu weit
Aufdrehens"? Kann das auch unbeabsichtigt passieren (sprich: Man hört es
nicht)? Mein Verstärker hat leider etwas mehr Leistung als der
Lautsprecher (insbesondere der Hochtöner) verkraften würde. Der Eingang
des Verstärkers wird von einem Raspberry Pi mit HifiBerry gespeist- ihn
müsste ich softwareseitig eigentlich beschränken können.
Was würdet ihr da vorsehen?
Grüße!
Arno Nym schrieb:> Verstehe ich es richtig, dass dieser Schaltungstyp hauptsächlich vor> einem defekten Verstärker schützt (neben dem Ein-/Ausschalt-"Plopp")?
Ja
Der beste Schutz ist natürlich ein Lautsprecher, der die volle Leistung
des übersteuerten Verstärkers verkraftet.
In jedem Falle solltest Du den Hochtöner schützen, da der nur einen
Bruchteil der Boxenleistung verträgt, oft nur so um die 2W. Hier hilft
die in Reihe geschaltete Glühbirne, die aufgrund der Kaltleiterwirkung
den Strom begrenzt.
Arno Nym schrieb:> Verstehe ich es richtig, dass dieser Schaltungstyp hauptsächlich vor> einem defekten Verstärker schützt (neben dem Ein-/Ausschalt-"Plopp")?
Ja, die soll nur die LS vor Gleichspannung (Transistor ist durchlegiert)
schützen.
Schutzschaltungen für die Endstufe messen den Strom direkt am
Emitterwiderstand des Endtransistors und regeln sofort an dessen Basis
ab. Nur so reagieren sie schnell genug, z.B. auf einen Kurzschluß am
Ausgang (Litzen berühren sich), damit der Transistor überlebt.
Oft wird dabei auch die Lastimpedanz berücksichtigt, d.h. bei zu
niederohmigem LS wird schon deutlich vor dem Maximalstrom abgeregelt, um
den secondary breakdown zu vermeiden.
Arno Nym schrieb:> Verbleibt damit nicht noch die relevante Gefahr des "zu weit> Aufdrehens"?
LS setzen den Großteil der Leistung in Wärme um, d.h. kurzzeitige
Überlast wird durch die eigene Wärmekapazität gepuffert und er brennt
nicht sofort durch.
Arno Nym schrieb:> Mein Verstärker hat leider etwas mehr Leistung als der> Lautsprecher (insbesondere der Hochtöner) verkraften würde.
Das würde ich nicht machen. Vielleicht kannst Du ja die
Endstufenspannung absenken (anderer Netztrafo).
Ich gehöre zu der Fraktion, die immer den LS mit reichlich Reserve
gegenüber dem Amp dimensioniert. Und bisher ist mir auch noch nie ein LS
abgepfiffen, selbst wenn man das Klipping des Amp schon hört.
Eine Überlastung des LS ist dagegen oft nicht hörbar, nur riechbar oder
plötzlich sind die Höhen weg.
Hi,
schau Dir mal den UPC1237 an. Gegen zu weites aufdrehen der Anlage hilft
der aber auch nichts.
Der Hochtöner ist tatsächlich das empfindlichste Teil einer
Lautsprecherbox.
Im Gegensatz zur allgemeinen Auffassung geht der Hochtöner aber meist
dadurch kaputt, daß ein zu schwacher Verstärker in die Begrenzung
gefahren wird. Da hilf dann die schon erwähnte Glühlampe in Reihe zum
Hochtöner.
Der umgekehrte Fall, nämlich ein zu starker Verstärker ist für den
Hochtöner meist das gesündere.
Gruß
Andreas
Ich tendiere immer zu einem potenterem Verstärker. Das vermeiden das
dieser im Bereich läuft wo es verzerrt. Notfalls ein unscheinbarer
Umschaltet Dip auf der Rückseite um die Verstärkung zu begrenzen. DC
Schutz ist ja klar. Die einzelnen Lautsprecher sollten nach unten hin
ausreichend entlastet werden. Da der Pegel im Frequenzminimum eh abfällt
braucht man den nicht zu übertragen. Hilft dem Lautsprecher als auch dem
Verstärker. Schau dir mal den Hochtönerschutz bei der JBL Control Pro
an.
Thomas O. schrieb:> Ich tendiere immer zu einem potenterem Verstärker. Das vermeiden das> dieser im Bereich läuft wo es verzerrt.
Nun ja, das könnte man mit einem clipping-indicator (der gleich den
Eingangspegel reduziert) beheben.
Jeder Verstärker sollte einen clipping indicator haben.
MaWin schrieb:> Nun ja, das könnte man mit einem clipping-indicator (der gleich den> Eingangspegel reduziert) beheben.
Keine schlechte Idee.
Am besten so, daß man es auch im Display sieht, d.h. der Lautstärkewert
abwärts zählt.
PA-Enstufen haben soetwas meist drin. Habe mich damit noch nicht
beschäftigt wie wird das gemacht das in Analogtechnik gemacht das der
Pegel dann runtergefahren wird? Evtl. schalten den eine Z- oder
Supressordiode einen Widerstand parallel um das Eingangssignal stärker
zu belasten oder im Rückkopplungszweig einzugreifen?
Thomas O. schrieb:> Habe mich damit noch nicht> beschäftigt wie wird das gemacht das in Analogtechnik gemacht das der> Pegel dann runtergefahren wird?
Übersteuerung ist recht einfach mit einem Fenster-Komparator zu
erfassen. Über ein RC-Glied danach wird eine entsprechende Verzögerung
und Glättung erzielt. Ein kleiner Steuerverstärker kann dann z.B. einen
JFET ansteuern, der den Eingangspegel statisch oder dynamisch absenkt.
--
DC-Schutz: Ich persönlich bin kein großer Fan von Relais. Zum einen
Aufgrund der Elektromechanik, zum anderen sind Relais, die 40-100 VDC
bei einigen Ampere wirklich trennen können groß und teuer. Ich finde
eine Feinsicherung in den Verstärkerversorgungen und ein Triac am
Ausgang wesentlich eleganter.
Aus meiner Erfahrung als Radio- und Fernsehtechniker sage ich daß gerade
ein zu leistungsfähiger Verstärker die Lautsprecher schnell und sicher
zerstört.
Solange sich "Der Knopf" noch weiter drehen läßt wird irgendwann auch
einmal daran gedreht.
Die Mittel- und Hochtöner waren sehr selten beschädigt, vielleicht 2 bis
5% der Fälle. Hier muß schon eine Weile lang viel Leistung kommen bis
diese sich überhitzen.
Zerstört hat es praktisch immer die Tieftöner. Bei diesen schlägt die
Schwingspule beim ersten größeren Impuls an den Anschlag und ist sofort
verformt oder klemmt sich ganz fest.
Die universelle Lösung sind PA-Lautsprecher die mehr Leistung verkraften
als der Verstärker liefern kann. Hart aufgehängte Tieftöner mit großer
Schwingspule und Hochtöner die mit PTCs vor Überlast geschützt sind.
Bei Komplettsystemen wo Verstärker und Lautsprecher fest verbunden sind
bietet sich noch eine aktive Lösung an:
Hier wird die Spannung vom Verstärkerausgang gefiltert und
gleichgerichtet. Bei zu hoher Spannung wird ein MOSFET leitend der den
Verstärkereingang kurzschließt und damit die Ausgangsleistung begrenzt.
Diese Schutzschaltung sollte zwei Zweige haben.
Im ersten wird die Ausgangsspannung breitbandig oder mit Höhenanhebung
gemessen und ein langsamer Mittelwert (Zeitkonstante mehrere Sekunden)
gebildet. Dieser Zweig schützt vor thermischer Überlastung der
Lautsprecher.
Im zweiten wird die Spannung durch einen Tiefpaß ( so um die 50 Hz)
gefiltert und unverzögert die Verstärkerleistung begrenzt. Dieser Zweig
schützt den Tieftöner vor zuviel Hub.
Die ewige Diskussion, ob AMP > SPEAKEr oder umgekehrt, dabei ist die
Lösung ganz einfach:
Lautsprecher haben eine maximale Impulsfestigkeit, getrennt nach
Frequenzwegen und sie haben eine maximale Dauerbelastbarkeit.
Die Grenze 1 ist etwa 2-3mal höher, als die Grenze 2. Und dann gibt es
da noch die Grenze 3, die noch weiter unten drunter liegt, nämlich die,
ab wann die Verzerrungen überproportional mit der Leistung wachsen.
Die Impulsleistung des AMPs muss deutlich kleiner sein, als Grenze 1.
Die Dauerleistung des AMPs sollte noch etwas kleiner sein, als Grenze 2.
Die Dauerleistung des AMPs muss deutlich grösser sein, als Grenze 3
Beispiel LS: 250 Watt Impuls, 150 Watt Musik, 100 Watt Sinus.
Verstärker 80 Watt Sinus, 200 Watt Impuls
Betrieb bei 50Watt für optimale Dauerlautstärke.
Das reicht fürs Tonstudio.
Fürs Wohnzimmer braucht es das Doppelte.
Man sollte auch nicht ausser Acht lassen, das Kinder auch mal direkt
gerne an die Lautsprecher gehen. Bei einem Onkel von mir hatten damals
die Kinder die Membranen der Hochtöner reingedrückt.
Waren mal gut klingende Boxen ;)
Audiomann schrieb:> Die ewige Diskussion, ob AMP > SPEAKEr oder umgekehrt, dabei ist die> Lösung ganz einfach:>
Klar kann man sich jetzt eine Lösung aus den Fingern saugen. Von diesen
Faktoren wird es ebensoviele geben wie Meinungen über
Lautsprecherbelastunegn.
Du kannst rechnen soviel Du willst. Wenn der Verstärker in die
Begrenzung gefahren wird, ist es Sense mit den Hochtönern und
jediglicher Berechnung.
Die neurotischen Köter, die einem in die Lautsprechermembranen pissen
sollte man auch nicht vergessen. Ist mir schon passiert.
Gruß
Andreas
Arno Nym schrieb:> Verbleibt damit nicht noch die relevante Gefahr des "zu weit> Aufdrehens"? Kann das auch unbeabsichtigt passieren (sprich: Man hört es> nicht)?
Sorg dafür, dass man nicht 'zu weit aufdrehen' kann.
> Mein Verstärker hat leider etwas mehr Leistung als der> Lautsprecher (insbesondere der Hochtöner) verkraften würde.
Das ist erstmal ein Vorteil, denn was einen Hochtöner wirklich
beschädigt, sind die Oberwellen bei einem übersteuerten (Bass-)Signal,
welche teils mehr Energie besitzen, als einfach nur zu laute Höhen.
Wenn es nämlich danach gehen würde, würdest Du für die Hochtöner ca.
einen 5W Verstärker benötigen. Damit bekommt man die kaputt! (Auch wenn
da 100W drauf steht. Die sind nämlich für die Leistung, die die gesamte
Box vertragen soll, wovon der Bass den Großteil abbekommt.)
Wenn Du diesen 'zu großen' Verstärker nun auch übersteuerst, dann ist
der Hochtöner allerdings auch geliefert ...
> Der Eingang> des Verstärkers wird von einem Raspberry Pi mit HifiBerry gespeist- ihn> müsste ich softwareseitig eigentlich beschränken können.
Na bitte.
Wenn Du den Pegel begrenzt, würde ich sagen: Alles richtig gemacht.
Gruß
Jobst
Ungläubiger schrieb:> Für den Fall empfiehlt sich natürlich wieder eine ELA-Anlage mit 120V.> Dann drücken die nur einmal :-)
Du meinst vermutlich 100V. 100V Anlagen haben allerdings im
Lautsprechergehäuse einen Transformator zur Leistungs- und
Impedanzanpassung.
Es stehen also keineswegs 100V bei Vollast am Lautsprecher.
Eine elektronische Begrenzung der Lautstärke heisst übrigens 'Limiter'
und entsprechende Schaltungen sind im Netz zu finden:
http://sound.westhost.com/project53.htmhttp://sound.westhost.com/project67.htm
Mark S. schrieb:> Der beste Schutz ist natürlich ein Lautsprecher, der die volle Leistung> des übersteuerten Verstärkers verkraftet.> In jedem Falle solltest Du den Hochtöner schützen, da der nur einen> Bruchteil der Boxenleistung verträgt, oft nur so um die 2W.
Hi Volti, das ist nicht so ganz richtig. Ein (Transistor-)Verstärker
(die Leistung ist hierbei relativ egal) der ins Klipping geht, zerstört
aufgrund des dann entstehenden Frequenzspektrums zuerst den Hochtöner.
Und das passiert eher bei einem zu kleinem Amp.
Bei gewöhnlicher Musik verhält sich die Leistungsverteilung über die
Frequenz ähnlich dem des Rosa-Rauschen, sprich im Tiefton ist sehr viel
Energie und im Hochton sehr wenig Energie enthalten. Daher passt es
schon mit deinem 2W HT Beispiel.
Ergo: ist der Verstärker zu klein (und geht in die Übersteuerung) geht
zuerst der HT kaputt. Ist der Verstärker zu groß ist der TT zuerst
gefährdet.
Marian . schrieb:> Thomas O. schrieb:>> Habe mich damit noch nicht>> beschäftigt wie wird das gemacht das in Analogtechnik gemacht das der>> Pegel dann runtergefahren wird?>> Übersteuerung ist recht einfach mit einem Fenster-Komparator zu> erfassen. Über ein RC-Glied danach wird eine entsprechende Verzögerung> und Glättung erzielt. Ein kleiner Steuerverstärker kann dann z.B. einen> JFET ansteuern, der den Eingangspegel statisch oder dynamisch absenkt.
In vielen PA-Verstärkern wird noch ganz klassisch mit Lampe (oder LED)
und Fotowiderstand parallel oder in Reihe zum Volumenregler gearbeitet,
funktioniert prima.
> DC-Schutz: Ich persönlich bin kein großer Fan von Relais. Zum einen> Aufgrund der Elektromechanik, zum anderen sind Relais, die 40-100 VDC> bei einigen Ampere wirklich trennen können groß und teuer.
Wirklich? In allen meinen PAs sind Relais verbaut... ;-)
> Ich finde> eine Feinsicherung in den Verstärkerversorgungen und ein Triac am> Ausgang wesentlich eleganter.
Solange beide Feinsicherungen gleichzeitig auslösen geht das halbwegs
gut. Löst nur eine aus, ist Ende im Gelände. Andererseits ist eine
Feinsicherung noch am überlegen ob sie eventuell auslösen soll oder
nicht, da sind die armen Transistoren schon gestorben und wieder kalt
;-)
Also, gegen Kurzschluss und Plopp gibt es bewährte Schaltungen, die
schützen dann auch gegen DC am Ausgang. Gegen Clipping gibt es Ohren und
einen Limitter und gegen den Rest Aluhüte ;-)
Old-Papa
RottenVintageMan schrieb:> Ein (Transistor-)Verstärker> (die Leistung ist hierbei relativ egal) der ins Klipping geht, zerstört> aufgrund des dann entstehenden Frequenzspektrums zuerst den Hochtöner.> Und das passiert eher bei einem zu kleinem Amp.
Das Clipping erzeugt zwar hochfrequente Oberwellen, aber deren Energie
ist sehr gering, da zwischen den Flanken lange Abstände sind (10ms bei
50Hz Bass).
Was die Hochtöner zerstören kann, ist eine fehlerhafte
Frequenzkompensation der Endstufe, die bei Clipping nicht mehr greift
und dann entstehen zusätzliche Schwingungen an jeder Flanke, die sehr
hohe Energie erreichen können. Das ist vorzugsweise bei
Selbstbauschaltungen der Fall.
Eine einwandfrei frequenzkompensierte Endstufe zerstört die Hochtöner
beim Clipping nicht. Das ist auch meine Beobachtung in der Praxis. Und
ich gebe zu, daß man manchmal mit steigendem Alkoholspiegel mehr
aufdreht, als noch sauber klingt.
Verhältnis Amp zu LS bei meiner Anlage:
Verstärker Musikleistung: 160W
Lautsprecher Musikleistung: 220W
