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.
Устройство агрегата
Большая часть газовых водонагревателей относится к проточному типу. Каждый проточный водонагреватель (газовый) имеет приблизительно один и тот же принцип работы и похожие комплектующие. Принцип работы проточного газового водонагревателя достаточно простой: газ нагревает холодную воду из теплообменника.
При этом сам узел автоматически перекрывает поток газа, как только фиксируется уменьшение водяного напора. Таким образом исключается возможность перегрева агрегата. Кроме того, при помощи специального датчика устройство контролирует утечку газа, полностью отключая колонку если отсутствует тяга. Таким образом, газовая колонка остаётся безопасной для владельцев.
В качестве примера приведена конструкция газовой колонки нева.
Устройство аппарата снаружи
Подключение газовой колонки может быть довольно запутанным делом. Ниже приведён чертеж, на котором можно увидеть из чего состоит газовая колонка.
Схема работы модели «Neva»
Что входит во внешнюю часть аппарата:
- Металлический кожух (№1), накрывающий устройство.
- Специальное смотровое окошко (№2), расположенное на фасаде водонагревателя. Через него можно визуально контролировать происходящее в колонке.
- Под окном расположены две ручки (задвижки) регулятора – одна для газа (№3), другая для воды (№4). Принцип работы задвижек основан на действии приводного механизма, в качестве которого может выступать как человеческая рука, так и электропривод. Под действием силы обеспечивается вращение шпинделя задвижки, который при повороте и обеспечивает изменение запорного элемента арматуры.
- Между регуляторами есть жидкокристаллический дисплей (№5), на котором можно увидеть текующую температуру подаваемой воды.
- В нижней части агрегата расположены патрубки, отвечающие за подачу и выведение воды, и за подачу газа. В правую половину водогрейки вмонтирован патрубок (№6), в который с одной стороны вводится холодная вода, поступающая из водопровода, а с другой стороны присоединена (№7) труба, выводящая уже тёплую воду наружу, к потребителю.
- Чуть левее (№8) располагается другой патрубок, соединённый со шлангом для вывода газа. Шланг подключён к газовой магистрали, либо газовому баллону.
- В самой верхней части аппарата (№9) располагается фланец, который соединяется с газоотводящей трубой.
- Все вышеописанные механизмы крепятся к специальной «стенке» (№10) с двумя отверстиями для кронштейнов.
СПРАВКА: Конструкция газовой колонки Нева, разумеется, не является чем-то уникальным: схема колонки Астра имеет схожее строение. Подобное строение также имеют многие другие модели.
Внутреннее устройство агрегата
Чтобы осмотреть внутренности аппарата необходимо снять внешний кожух.
Итак, из чего состоит газовая колонка:
- Водяной регулятор (№12) открывает газ при повороте ручки крана. Он соединён с водяным патрубком(№6). К водяному узлу колонки присоединяется (№13) шток для (№13) регулировки водонапора.
- Цилиндр (№14), с небольшим сечением на стенках работает как пробка, при извлечении которой вся жидкость, находящаяся в нагревателе, экстренно сливается. Это нужно, например, если необходимо провести ремонт. Кроме того, данный цилиндр оснащён газовым клапаном для предохранения, который открывается при серьёзном изменении давления в магистрали.
- В центральной части располагается блок управления газовой колонки (№16), необходимый для контроля температуры давления. От него отходит множество проводов, которые соединяют с блоком разные датчики и другие внутренние механизмы.
- Как и с водным регулятором, из газового (№17) отводится шток с ручкой. (№18). Газовый узел ведёт газовые трубы к горелкам.
- Прямиком между газовым патрубком и краником для регулировки поступления газа располагается электромагнитный клапан для газовой колонки(№19). Он служит для транспортировки газа в газовый узел. Кроме того, к нему прикреплена ручка, контролирующая уровень мощности и зажигания аппарата.
- Несколько выше расположен (№20) коллектор, который соединяется с блоком газа через фланцевый патрубок. Он прикреплён к корпусу колонки двумя винтиками (№21). На коллекторе можно найти специальные сопла, через которые газ поступает прямиком на горелку, состоящую из десяти рядов (№22). Также к коллектору прикреплена свеча, образующая искру для розжига горелки и датчик пламени (№24)
- Принцип работы газовой колонки на батарейках состоит в том, что в центральной части блока располагается выключатель (№15), на который действует специальный толкатель, соединённый со штоком. Именно выключатель “выпускает” электричество из батарейки в газовой колонке. Сначала оно поступает в секцию управления, а затем до запальника, где образуется искра.
- Над коллектором располагается медный модуль теплообмена (№25), прикреплённый к корпусу двумя винтами (№28). Именно он передаёт тепло холодной воде. С правой стороны от обменника находится водяной редуктор газовой колонки (№26), а слева — патрубок вывода уже тёплой воды (№27). Патрубок водоотведения оснащён двумя предохранительными датчиками: один (29) — для защиты от перегрева, другой служит термометром, передающим через провода информацию непосредственно к ЖК-дисплею.
- В верхней части колонки располагается (№31) система выведения сгоревшего газа. Через множество перемычек отработанные продукты горения выводятся прямиком в канал дымохода. Левее находится (№32) датчик тяги. Принцип работы датчика тяги прост: он служит предохранителем, отключающим устройство в случае отсутствия тяги. Датчик тяги соединён с датчиком перегрева (№29), при этом сам принцип работы датчика тяги мало чем отличается от действия датчика перегрева, просто первый защищает систему от утечки газа, а второй — непосредственно от перегрева.
- В самом низу можно увидеть блок специальный блок (№34), где находятся две батарейки. Принцип работы газовой колонки на батарейках основывается на полной автоматизации розжига. Установленные батарейки дают искру для розжига и обеспечивают автономную работу агрегата. Недостатком является только то, что элементы питания недолговечны. Розжиг же более старых колонок проводится вручную.
- По обе стороны корпуса есть отверстия (№33), предназначенные для винтов, которыми корпус прикрепляется к стене.
СПРАВКА: Устройство колонки Оазис практически не отличается от вышеприведённой. Газовый и водяной блок газовой колонки Оазис имеют схожее строение, разница заключается только в том, что у «Оазиса» на передней панели присутствует специальный переключатель “Зима и лето”, который в летнее время выключает половину действующих горелок для экономии. Если у вас летом не работает газовая колонка вообще, то можно убрать подачу газа полностью.
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.
Сложные и необычные формы АС
Рис. 6. Сложные и необычные формы АС
Глубоко и практически досконально изучив возможности стандартных типов акустического оформления и перепробовав множество различных материалов, из которых изготавливаются те или иные звуковые системы, настоящие любители качественного звука идут дальше. Центром внимания становятся не только необычные формы АС, но и особо сложные их модификации.
На какие только ухищрения не идут изобретатели необычных и сложных акустических систем. Законы физики не обманешь, поэтому стремление к идеальному звуку приводит создателей к весьма неожиданным формам АС.
Электростатическое взаимодействие
Принцип электростатического взаимодействия лег в основу экспериментов и разработок одноименных нестандартных излучателей — электростатических громкоговорителей. Конструкция такого динамика и вправду весьма необычная.
Сверхлегкая мембрана с проводящим напылением натягивается между двумя решетками-статорами. Мембрана сверхтонкая (толщина в 10 раз тоньше человеческого волоса). Колебания мембраны возбуждаются усиленным звуковым сигналом, поступающим на решетки-статоры. Как результат — воспроизведение очень детального и прозрачного звука с очень малым коэффициентом нелинейных искажений (всего до 0,05%).
Среди электростатических громкоговорителей различают модификации с криволинейной панелью, сферические, с пластинами с криволинейной поверхностью. Есть изделия с треугольным излучателем и сегментированным статором. А есть конструкции с электростатической панелью с газовым наполнением. Подробнее об указанных вариациях, о достоинствах и недостатках электростатических громкоговорителей можно познакомиться в статье «Электростатический громкоговоритель с широкой диаграммой направленности».
Современные акустические системы
На сегодняшний день ассортимент предлагаемых современных акустических систем чрезвычайно богат. Десятки форматов АС способны удовлетворить запросы даже самого искушенного любителя качественного звука.
АС представлены портативными и бытовыми конфигурациями, студийными и концертными, Hi-Fiи беспроводными, трансляционными. Каждый их представленных вариантов предназначается для своей сферы и соответственно обладает теми или иными характеристиками.
Так бытовая акустика — это недорогие невысокой мощности широкополосные колонки со стереозвуком. Достаточные для прослушивания музыки в домашних условиях.
Студийные и концертные АС — это уже намного более профессиональные конструкции. Такие АС используются специалистами при работе в аудио-студиях. Возможности таких систем гораздо шире, качество звука намного лучше.
Воспроизведение звука в производственных и прочих специальных помещениях для обеспечения должного оповещения — это прерогатива трансляционных акустических систем.
Отдельной и очень популярной категорией являются портативные и беспроводные АС. Используя известный канал bluetooth колонки могут быть не только компактного размера, но и беспроводные. Стильный дизайн (как правило, тип оформления АС — закрытый ящик) и мощный аккумулятор на борту позволяют органично вписать такие колонки в любой стиль, сделав их изюминкой интерьера.
Например, безпроводная акустическая система JBL Charge 4 имеет небольшой размер, хорошее звучание и популярна не только у молодежи. Имеет акустическое оформление с пассивным излучателем, что видно из следующего видео.
Также такие микросистемы очень популярны у спортсменов и прочих любителей мобильной жизни. Гарнитура с приличным качеством воспроизводимого звука всегда под рукой, что чрезвычайно удобно в условиях современного динамичного мира.
Контрапертурные аудиосистемы
Еще одной достаточно необычной акустической системой является контрапертурные АС. Это своего рода всенаправленная акустика, равномерно заполняющая пространство звуковыми волнами. Достигается такой эффект двумя динамиками, расположенными друг напротив друга строго в вертикальной плоскости.
Абсолютно синхронно сталкивающиеся звуковые волны аккумулируют результирующую волну, распространяющуюся во всех направлениях. Во всех точках помещения не будет никаких звуковых ям, одна сплошная комфортная зона прослушивания.
Вибрационные колонки
Для функционирования такой конструкции АС достаточно иметь под рукой любую твердую поверхность: окно, обычный стол или и вовсе коробка из-под сока или молока. Передавая на твердую поверхность вибрации, такое устройство превращает ее один сплошной диффузор.
Безусловно, качество звука такой акустической системы буде невелико, но и такие изделия нашли свое применение на различных выставках, в музеях и ресторанах. Прикрепленное к большой и ровной витрине или стенду устройство превратит их в невидимый громкоговоритель.
Громкоговоритель с круговым излучением
Всеохватывающий громкоговоритель«Omnisono» является одной из вариаций точечного излучателя. Таким динамиком считается такой, размеры которого несоизмеримо малы по сравнению с длиной возбуждаемой им звуковой волны. Если в рабочем диапазоне взять сектор низких частот, то для них точечными излучателями будут все динамики. Однако их направленность обостряется по мере повышения частоты сигнала, когда длина излучаемой звуковой волны и размеры АС становятся соизмеримыми.
Акустический Рубик
Ну и в завершении приведем пример настоящего фаната акустических наук, которых изготовил сабвуфер не просто как качественную акустическую систему. В результате кропотливого труда был создан 15″ сабвуфер в форме настоящего … кубика Рубика, гиганта-кубика.
Акустическая система получилась не только эффектной по внешнему виду. Это настоящая герметичная система Sub с большим динамиком и вмонтированным в корпус усилителем. Вибрацию минимизирует существенный вес всей конструкции при точном расчете внутреннего объема и разводки коммуникаций. Детальный фоторепортаж с пояснением смотрите в статье «Сабвуфер в стиле кубика Рубика».
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:
Краевой гофр
Этот элемент также называют «воротником». Это пластиковая или резиновая окантовка, описывающая электродинамический механизм по всей площади. Иногда в качестве основного материала применяют натуральные ткани со специальным, ослабляющим колебания покрытием. Гофры делятся не только по типу материала, из которого они изготовлены, но и по форме. Самый популярный подтип – полутороидальные профили.
К «воротнику» предъявляют ряд требований, соблюдение которых говорит о его высоком качестве. Первое требование – высокая гибкость. Резонансная частота гофра должно быть низкой. Второе требование – гофр должен быть хорошо закреплен и обеспечивать только один тип колебаний – параллельный. Третье требование – надежность. «Воротник» должен адекватно реагировать на перепады температуры и «нормальный» износ, сохраняя свою форму длительное время.
Для достижения наилучшего баланса звучания в низкочастотных колонках используют резиновые гофры, а в высокочастотных — бумажные.
Основным излучающим объектом в электродинамике является диффузор. Диффузор динамика представляет собой некий поршень, который двигается по прямой вверх-вниз и поддерживает амплитудно-частотную характеристику (далее АЧХ) в линейном виде. При повышении частоты колебаний диффузор начинает изгибаться. Из-за этого появляются так называемые стоячие волны, которые, в свою очередь, приводят к провалам и подъемам на графике АЧХ. Для минимизации этого эффекта конструкторы используют более жесткие диффузоры, изготовленные из материалов меньшей плотности. Если размер динамика составляет 12 дюймов, то диапазон частот в нем будет варьироваться в пределах 1 килогерца для низких частот, 3 килогерц для средних и 16 килогерц для высоких.
- Диффузоры могут быть жесткими. Они сделаны из керамики или алюминия. Такие изделия обеспечивают наименьший уровень искажения звука. Динамики с жесткими диффузорами стоят гораздо дороже аналогов.
- Мягкие диффузоры делают из полипропилена. Такие образцы обеспечивают наиболее мягкое и теплое звучание за счет поглощения волн мягким материалом.
- Полужесткие диффузоры представляют собой компромиссный вариант. Они делаются из кевлара или стеклоткани. Искажения, провоцируемые таким диффузором, выше, чем у жестких, но ниже, чем у мягких.
Колпачок представляет собой оболочку из синтетики или ткани, основная функция которой – защита динамиков от пыли. Помимо этого, колпачок играет немаловажную роль в формировании определенного звучания. В частности, при воспроизведении средних частот. С целью наиболее жесткого закрепления колпачки делают округлой формы, придавая им небольшой изгиб. Как вы наверняка уже поняли, разнообразие материалов как раз-таки связано с тем, чтобы достичь определенного звучания. В ход идет ткань с различным пропитками, пленки, композиции целлюлозы и даже металлические сетки. Последние, в свою очередь, выполняют еще и функцию радиатора. Алюминиевая или металлическая сетка отводит излишки тепла от катушки.
Иногда её также называют «пауком». Это увесистая деталь, расположенная между диффузором динамика и его корпусом. В задачи шайбы входит поддержание стабильного резонанса для низкочастотных динамиков. Это особенно важно, если в помещении наблюдаются резкие перепады температуры. Шайба фиксирует положение катушки и всей подвижной системы, а также закрывает магнитный зазор, предотвращая попадание пыли в него. Классические шайбы представляют собой круглый гофрированный диск. Более современные варианты выглядят немного иначе. Некоторые производители намеренно меняют форму гофр так, что повысить линейность частот и стабилизировать форму шайбы. Такая конструкция сильно влияет на цену динамика. Шайбы изготавливают из нейлона, бязи или меди. Последний вариант, как и в случае с колпачком, выполняет функцию мини-радиатора.
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.
Как делают колонки
Благодаря современным технологиям, на данный момент большой частью производства занимается завод. Таким образом, специальный станок изготавливает необходимые детали для корпуса, скрепляет углы и создаёт заготовки даже самых сложных форм. Далее работники самостоятельно совершают шлифовку поверхностей. После чего изделия отправляются на склад, пока на свет появляется электроника. Сотрудники с определённым опытом собирают и воспроизводят монтаж вручную. Далее устанавливаются динамики. В завершение осуществляется тестирование каждого изобретения. Делается это за счёт сравнивания с эталоном.
СПРАВКА. Причём в равных условиях. Если результат остаётся положительным, то приборы относят на склад готовой продукции, где они непосредственно упакуются.
Подпишитесь на наши Социальные сети
Принцип работы
Чтобы правильно понять принцип действия газовой колонки, надо первоначально понять как работает её система безопасности.
Если аппарат выключен, блок управления газовой колонки перестаёт получать питание, т.к. электрическая цепь в выключателе разорвана. Это происходит за счёт того, что толкающий механизм прижимает пластину выключателя и держит ее выключенной.
Электромагнитный клапан на газовой колонке тоже находится в закрытом состоянии и перекрывает поток газа из входного патрубка, т.к. к нему питание тоже не поступает. Однако не только он препятствует проходу газа: пружинный клапан, расположенный в модуле газа, также отключается, и отток газа в коллектор полностью закрывается.
Главный элемент водяного редуктора газовой колонки – это двукамерный модуль со сгибающейся мембраной, в народе именуемом “лягушкой”. Данные модули связываются друг с другом при помощи соответствующего канала. Если подача воды выключена, давление в камерах выравнивается.
