|
Eenvoudige audio oversturing indicator, waardoor u een optische indicatie krijgt als uw dure luidsprekers worden blootgesteld aan een geclipt signaal van uw audio eindversterker. De schakeling is geschikt voor symmetrisch gevoede eindversterkers en geeft een indicatie bij positieve en negatieve clipping. |
Achtergrondinformatie
Het belang van oversturing indicatie
Met wat voor versterker kunt u het gemakkelijkst uw 200 W luidsprekercombinatie opblazen? Met een 250-watter of met een 50-watter? De meeste mensen zullen onmiddellijk 'met een 250-watter' antwoorden. Toch is dat niet per definitie zo! In een luidsprekercombinatie zit een scheidingsfilter dat de lage tonen naar de woofer en de hoge tonen naar de tweeter(s) stuurt. Nu worden de tweeters meestal voor slechts een/vierde van het maximale vermogen van de luidsprekercombinatie gedimensioneerd. Men gaat er terecht van uit dat het meeste vermogen gaat zitten in de bassen. Er is immers heel wat energie nodig om de zware, grote conus heen en weer te bewegen en een grote hoeveelheid lucht te verplaatsen.
Als u een voor maximaal 200 W ontwikkelde luidsprekercombinatie aansluit op een 250 W versterker, dan zal het nooit voorkomen dat deze versterker wordt overstuurd. Het onvervormde geluid van een 250-watter is immers meer dan oorverdovend. Als u nu echter dezelfde luidsprekercombinatie aansluit op een 50 W versterker zou het wel eens kunnen gebeuren dat u, om het noodzakelijk geachte geluidsniveau te verkrijgen, de versterker flink overstuurt. De meeste mensen horen niet eens dat soort vervorming tussen al het elektronisch geweld van de moderne muziek!
Clipping is gevaarlijk voor uw tweeters
Als u een eindversterker overstuurt zal het signaal vastlopen tegen de voedingsspanning. Er treedt clipping op: de toppen van het audiosignaal worden afgeplat. Nu worden daardoor echter flink wat hogere harmonischen in het signaal geïntroduceerd. Het scheidingsfilter zal deze harmonischen naar de tweeters leiden en deze luidsprekers krijgen veel meer signaal te verwerken dan in het geval van onvervormd geluid. Als deze situatie lang blijft duren is de kans niet denkbeeldig dat de spreekspoel doorbrandt. Kortom, een oversturing indicatie is zeker geen overbodige luxe bij eindversterkers van meer dan gemiddeld vermogen!
Het principe van de oversturing indicatie
Slechts twee transistoren doen het werk
Op de een of andere manier moet u het vastlopen van het uitgangssignaal van de eindversterker tegen een van de voedingsspanningen detecteren en omzetten in een signaaltje waarmee een LED-je wordt gestuurd. Dat gaat eenvoudiger dan het in eerste instantie lijkt. Kijk maar naar onderstaande figuur. Uitgegaan wordt van een symmetrisch gevoede eindversterker, dus die gevoed wordt uit een positieve en een even grote negatieve voedingsspanning. De meeste moderne versterkers werken tegenwoordig met een dergelijke voeding, dus dit zal geen probleem geven.
 |
| Het principe van de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
Als er nu echter een grote positieve piek in het versterkersignaal optreedt (tijdstip t1 tot t2 in de onderstaande grafieken), zal er over de genoemde spanningsdeler nauwelijks spanning vallen en de basis/emitter-spanning van transistor T1 valt onder de 0,7 V geleidingswaarde. De transistor gaat sperren, de spanning op punt B gaat naar nul. Nu wordt echter transistor T2 in geleiding gestuurd, de spanning op punt C gaat ook naar nul, de LED D1 ontvangt een stroomstoot en licht op.
Op dezelfde eenvoudige manier kunt u het ontstaan van negatieve oversturingspulsen detecteren en een tweede LED sturen.
 |
| Grafische verklaring van de werking. (© 2017 Jos Verstraten) |
Het volledig schema
Volledig symmetrische opbouw
Het compleet schema van de oversturing indicator is getekend in onderstaande figuur. Het enige verschil met het schema van de eerste figuur is het tussenvoegen van een vertragend netwerkje tussen de eerste en de tweede transistor. Door dit netwerkje zal de tweede transistor ook bij een eenmalige te grote uitgangspuls zo lang blijven geleiden, dat de LED een zichtbare lichtflits opwekt.
Omdat de schakeling voor verschillende uitgangsvermogens wordt gebruikt, is de spanningsdeler aan de ingang uitgevoerd met een instelpotentiometertje. Voor vermogens tussen 20 W en 50 W kunt u met de getekende onderdelen werken, voor grotere vermogens moet u de weerstandswaarden experimenteel aanpassen. Hetzelfde geldt trouwens ook voor de weerstanden R7 en R8, die de stroom door de LED vastleggen.
 |
| Het volledig schema van de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
De bouw van de indicator
Het printje en de componentenopstelling
Voor de schakeling is een uiterst klein printje ontworpen, waarover in feite niets op te merken is behalve dat de LED's in het prototype in haakse LED-houders zijn gemonteerd, zodat het printje op de bodem van de eindversterkerbehuizing kan worden gemonteerd en de twee LED'jes door gaatjes in de frontplaat naar buiten steken.
 |
| Het printje voor de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
 |
| De componentenopstelling van het printje. (© 2017 Jos Verstraten) |
Verbindt de schakeling met de twee voedingsspanningen van de eindversterker en de twee overige soldeerlipjes met de luidsprekeraansluitingen. Let hierbij goed op welke aansluiting van de luidspreker verbonden is met de massa van de versterker. Sluit de luidspreker echter niet aan!
Zet nu een 1 kHz sinusje op de ingang en sluit een universeelmeter, geschakeld op wisselspanning, aan op de luidsprekeruitgang van de versterker. Als u geen sinusoscillator hebt, kunt u bijvoorbeeld de secundaire spanning van een trafootje gebruiken, die u met behulp van een potentiometer regelbaar maakt. Bereken vervolgens de noodzakelijke sinusspanning op de uitgang voor het opwekken van iets minder dan het maximale vermogen van de versterker. U kunt de onderstaande formule gebruiken:
spanning = de vierkantswortel uit (vermogen ✕ weerstand)
Weerstand staat hierin voor de impedantie van de luidspreker. Verhoog de amplitude van het signaal aan de ingang van de versterker tot de universeelmeter op de uitgang de berekende spanning aangeeft. Verdraai nu de twee instelpotentiometers op de print tot beide LED's net beginnen te branden.
De waarden van R7 en R8
De in het schema ingetekende waarden van 1 kΩ voor deze twee weerstanden moeten aangepast worden aan de beschikbare voedingsspanningen van de versterker. U moet deze weerstanden zo berekenen dat er maximaal ongeveer 20 mA stroom door de LED's vloeit.
Video-microscoop met USB-uitgang
