Шестнадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва» Усилитель низкой частоты и цветомузыкальная приставка Автор: Попов Кирилл Игоревич, ГБОУ ЦО 1085 Руководитель: Ляпко Ирина Львовна, учитель физики

Актуальность работы В нашем современном мире усилитель низкой частоты можно встретить во всей современной и даже несовременной технике: в телевизорах, музыкальных центрах, радиоприёмниках, радиопередатчиках, радиотрансляционных сетях, телефонах, мобильных телефонах и т. д.

Цель проекта: Модификация и сборка макета устройства для воспроизведения музыки в световом сопровождении. Решаемые задачи: Анализ электрической схемы УНЧ; Анализ электрической цветомузыкальной приставки; Выбор элементной базы; Исследование эксплуатационных характеристик устройства в целом.

Принципиальные схемы а) принципиальная схема Усилителя низкой частоты б) принципиальная схема цветомузыкальной приставки (а) (б)

Усилитель низкой частоты УНЧ выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 100x45 мм. На плате проделаны 2 дополнительных отверстия для крепления радиатора Технические характеристики. Напряжение питания: 5…40 В. Выходная мощность: 1 … 85 Вт. Полоса частот: 20… Гц. Сопротивление нагрузки: >2 Ом. Коэффициент усиления: 20. Входное сопротивление: - по неинвертирующему входу (+IN): 10 кОм, - по инвертирующему входу (-IN): 1,0 кОм. Выходное сопротивление:

Цветомузыкальная приставка ЦМП выполнена на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 94x70 мм. Конструкция предусматривает установку платы в корпус, для этого по краям платы имеются монтажные отверстия под винты диаметром 3 мм. Технические характеристики. Напряжение питания: постоянное + 9 В и переменное 220 В Ток потребления, не более: 2 мА (по цепи 9 В). Максимальная мощность на канал: 800 Вт. Размеры печатной платы: 94x70 мм.

Выбор элементной базы Рассмотрено устройство основных частей и компонентов системы. В схеме использованы конденсаторы, резисторы, транзисторы разных ёмкостей, сопротивлений соответственно. Выбор данных элементов обоснован, прежде всего, их функциональностью, техническими характеристиками, стоимостью, доступностью, надежностью. Фотки

Монтажная схема устройства В соответствие со схемой электрической принципиальной была разработана монтажная схема элементов, которая представлена на слайде и выполнена сборка устройства. Устройство показано на фотографии. Монтажная схема ЦМПМонтажная схема УНЧ

Экспериментальная часть 1) При температуре -15С. Опыт был проведён на балконе. При данной температуре транзисторы усилителя всегда были холодные, то есть охлаждение было прекрасное. Коэффициент усиления был высоким, поэтому переменные резисторы VR1...VR3 на ЦМП были поставлены в положение минимальной чувствительности, так как звук усилился достаточно, и дополнительное усиление не требовалось. Для усиливаемого сигнала усилитель характеризуется входным сопротивлением. Сопротивление Rвых определяют между выходными зажимами усилителя при отключенной нагрузке. Протекающий от источника сигнала в усилитель ток и входное напряжение определяют формулами:

Второй эксперимент 2) При температуре +23С. опыт проводился в комнате. При такой температуре коэффициент усиления оказался ниже коэффициента при - 15С. Поэтому и необходимо использование радиатора в качестве системы охлаждения транзисторов. КО был ниже из-за тока, то есть при такой температуре ток в цепи ниже, поэтому сопротивление резисторов большее, следовательно, необходимо устанавливать переменный резистор в более чувствительное положение, так как сигнал слабее. Расчёт силы тока и напряжения проводится по тем же формулам:

Оценка функциональности Температура окружающей среды влияет на работу всей системе очень сильно, поэтому необходимо эксплуатировать данную систему в местах, удовлетворяющим температурным требованиям системы. Данная система показывает стабильную и качественную работу при температуре от –15 C до +30 С. С помощью переходника (3.5mm Jack > 2*RCA) и входа RCA на УНЧ, подавался звуковой сигнал с компьютера. Использовались специальные провода, которые используются для передали звука, т.е. "2 провода в одном"(1 - фаза(сигнал), 2 - "0"(GND)). Эти провода использовались для связей: компьютер - УНЧ, УНЧ - колонки, УНЧ - ЦМП. Для питания использовались однослойные провода.

Выводы по работе В рамках данной работы была проведена сборка усилителя низкой частоты с цветомузыкальной приставкой Исследованы особенности системы усиления низких частот и воспроизведения их через цветомузыкальную приставку. Исследованы возможности использования в воспроизведении звука на основе проведения опытов. Изучены механизмы работы цветомузыкальной приставки в соединении с усилителем низких частот. Для определения технических возможностей и ограничений приборов, проведены исследования, сравнивающие их в разных условиях эксплуатации (нагрузка, напряжение....). Сделаны выводы об области применения данной системы.

Демонстрация Усилитель низкой частоты слева, подсоединена проводами к цветомузыкальной приставке справа.