Как подключить усилитель к компьютеру

Характеристики автомобильных конденсаторов.

Емкость – основной параметр конденсатора. Встречающееся порой требование, что емкость конденсатора (в Фарадах) должна быть равна мощности аудиосистемы в киловаттах, вызывает недоумение у всякого, знакомого с электроникой. Чем больше емкость конденсатора, тем дольше он сможет поддерживать «просадку» питающей сети. Для фильтрации помех 0,5 Ф хватит с большим избытком. Для поддержки питания магнитолы при пиковых нагрузках требуемая емкость зависит от характера этих нагрузок – для одних и 0,5 Ф будет достаточно, для других – и 10 не хватит. Можно остановиться на следующем алгоритме подбора: приобрести модель с небольшой (0,5 Ф) емкостью, но обязательно с вольтметром и индикатором заряда. Во время работы аудиосистемы следить за индикатором заряда и показаниями вольтметра – если на максимальной громкости аудиосистемы индикатор заряда тускнеет, но не гаснет, а напряжение не падает ниже минимального, то конденсатор со своей работой справляется.

Схема подключения дополнительного конденсатора.

Если же индикатор периодически гаснет на небольшое время (до 1-2 с), а напряжение падает, то потребуется добавить в цепь еще один конденсатор параллельно к уже установленному. Если же индикатор гаснет на продолжительное время, это значит, что аудиосистеме не хватает мощности, и установкой конденсаторов эту проблему не решить.

ESR (Equivalent Series Resistance – Эквивалентное Последовательное Сопротивление) – параметр, определяющий максимальный ток разряда. Устанавливаемые в автомобильную аудиосистему конденсаторы должны иметь ESR не более 10 мОм. В принципе, под это требование подойдет любой электролитический конденсатор, но это не значит, что этот параметр можно игнорировать – по нему можно однозначно выяснить, ионистор перед вами или конденсатор

Особенно важно обратить внимание на ESR при выборе компактного конденсатора очень высокой (в десятки и сотни Фарад) емкости. И следует отнестись к нему с большим подозрением, если для него производителем ESR не указан

Небесполезной опцией будет наличие вольтметра на корпусе конденсатора – он позволит визуально контролировать напряжение на усилителе, отмечать просадки, их величину и продолжительность. На основании наблюдений за вольтметром и индикатором заряда можно делать выводы о достаточной эффективности конденсатора или о необходимости установки дополнительного конденсатора большей емкости.

Нелишне будет выяснить, есть ли у конденсатора зарядное устройство (зарядная схема), ограничивающая зарядный ток. Из-за низкого внутреннего сопротивления конденсатор во время зарядки берет ток, практический равный току короткого замыкания – это может повредить контакты цепи питания и расположенные «по дороге» электронные компоненты. Если зарядной схемы у конденсатора нет, первую его зарядку следует производить через нагрузку – например, через 12-вольтовую лампочку, подключив её последовательно к конденсатору.

Общая информация

Конденсатор для сабвуфера и для чего он нужен

Конденсатором в акустике(см.Зачем нужен конденсатор для автоакустики сегодня ) называется компонент, служащий дополнительным источником питания для усилителя. Данный элемент очень важен и отличается следующими особенностями:

• Благодаря ему усилитель всегда получает при крайней необходимости энергию. Дело в том, что в акустике есть такое понятие, как линейное падение. Случается это в моменты пиковых нагрузок на сабвуфер и усилитель. В этот момент АКБ не способна обеспечить их нужным количеством энергии и тогда на помощь приходит конденсатор;
• Речь идет не только о мощных басовиках. Практически все современные сабы на кратковременных пиках способны потреблять значительный ток. Какой бы мощной ни была аккумуляторная батарея, ясно, что она с этим делом не справится.

Примечание. И тут дело даже не в кабелях, проводящих ток на усилитель. Будь они тонкими или толстыми, все равно, в момент оптимальной нагрузки на басовик такое происходит. А в итоге возникают, так называемые, провалы, отрицательно влияющие на общее воспроизведение музыки.

Кроме этого, АКБ и генератор обесточивает кондиционер, в летнее время года, который забирает до 30 процентов ценной энергии.

Конденсатор для сабвуфера и зачем он нужен

Итак, конденсатор способен решить проблему с провалами, так как, представляет собой электролитический прибор большой емкости, подключение которого происходит параллельно цепи питания усилителя. Сопротивления у конденсатора практически нет, а вернее, оно настолько мало, что ток отдается усилителю мгновенно, исключая, тем самым, возникновение провалов. Затем, с той же быстротой, конденсатор вновь заряжается и готов выдать очередную порцию благодатного для усилителя тока.

Примечание. Современные конденсаторы имеют очень большую электрическую емкость, выражаемую в фарадах. Нередко ее сопоставляют даже с емкостью земного шара. В виду того, что конденсаторы ставят возле усилителя, то расстояние между обоими компонентами не должно превышать полметра. К тому же, разъемы конденсаторов должны быть позолоченными, чтобы быть в состоянии уменьшать сопротивление. Нередко конденсаторы снабжаются цифровыми составляющими, такими как вольтметр или светодиоды (в основном, дорогие модели – подробно о них ниже).

Зачем нужен конденсатор для сабвуфера

Любители громкой, качественной музыки с мощными басами часто сталкиваются с проблемой, когда возникают провалы звука в определённых ситуациях. Не надо в таких случаях грешить на поломку сабвуфера или колонок.

Давайте вернёмся к школьным урокам физики где-то в седьмой класс. Автомобильный сабвуфер, при воспроизведении мощнейшего баса, кратковременно может потребить ток, который не в силах предоставить даже самый сильный аккумулятор. Провода, соединяющие сабвуфер и усилитель, даже если они очень толстые, имеют сопротивление, которое в пик сигнала приводит к снижению напряжения. В эти моменты и происходят так званые провалы звука. Именно в такие моменты и необходим конденсатор для сабвуфера. Он представляет собой электролитический мощное устройство большой ёмкости, которое параллельно подключается к усилителю и аккумулятору автомобиля. При параллельном соединении узлов в пики возрастания тока устройство забирает на себя избыточное напряжение, что помогает сгладить так званые провалы сабвуфера. За счёт очень низкого внутреннего сопротивления самого конденсатора, он в доли секунды заряжается и принимает на себя последующие скачки напряжения.

Исходя из вышесказанного, конденсатор для сабвуфера защищает сам автомобильный сабвуфер от скачков тока, что может стать причиной его поломки, а также сглаживает провалы звука и уменьшает искажения.

Зачем нужен конденсатор для сабвуфера

Электрический конденсатор представляет собой двухполюсное устройство, способное накапливать, сохранять и отдавать электрический заряд. Конструктивно он состоит из двух пластин (обкладок), разделенных диэлектриком. Важнейшей характеристикой конденсатора является его емкость, отражающая величину энергии, которую он способен накопить. Единицей измерения емкости служит фарада. Из всех типов конденсаторов, наибольшей емкостью обладают электролитические конденсаторы, а также их дальнейшие усовершенствованные родственники — ионисторы.

Чтобы понять, для чего нужен конденсатор, разберемся, что происходит в электрической сети автомобиля при включении в нее низкочастотной автоакустики, имеющей мощность 1 кВт и более. Простой подсчет показывает, что ток, потребляемый такими устройствами, достигает 100 ампер и выше. Нагрузка имеет неравномерный характер, максимумы достигаются в моменты басовых ударов. Просадка напряжения в момент прохождения автозвуком пика громкости НЧ обусловлена двумя факторами:

• Наличием внутреннего сопротивления аккумулятора, ограничивающим его способность к быстрой отдаче тока;
• Влиянием сопротивления соединительных проводов, вызывающим падение напряжения.

Аккумулятор и конденсатор имеют функциональную схожесть. Оба устройства способны накапливать электрическую энергию, впоследствии отдавая ее нагрузке. Конденсатор это делает значительно быстрее и «охотнее» аккумулятора. Такое свойство и лежит в основе идеи его применения.Конденсатор подсоединяется параллельно аккумулятору. При резком увеличении потребления тока увеличивается падение напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора и, соответственно, уменьшается на выходных клеммах. В этот момент включается в работу конденсатор. Он отдаёт накопленную энергию, и тем самым компенсирует падение отдаваемой мощности.

Как подобрать конденсатор

Требуемая емкость конденсатора зависит от мощности сабвуфера. Чтобы не вдаваться в сложные вычисления, можно пользоваться простым эмпирическим правилом: на 1 кВт мощности необходима емкость 1 фарада. Превышение этого соотношения идет только на пользу. Поэтому, наиболее распространенный в продаже конденсатор большой емкости в 1 фараду, можно использовать и для сабвуферов мощностью менее 1 кВт. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 14 – 18 вольт. Некоторые модели оборудованы цифровым вольтметром – индикатором. Это создает дополнительные удобства в эксплуатации, а электроника, контролирующая заряд конденсатора, позволяет облегчить эту процедуру.

Как подобрать конденсатор

При выборе конденсатора для автомобильной электросистемы следует учесть 2 важнейших параметра: емкость и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR, Equivalent Serial Resistance), определяющее быстроту отдачи накопленного заряда. Емкость требуется большая, сравнительно с рядовыми электролитическими накопителями (на жаргоне — «электролитами»).

Для современных автомобильных устройств предлагаются накопители емкостью в диапазоне от десятых долей фарада до нескольких десятков фарад, с внутренним сопротивлением от нескольких сотых до тысячных долей Ом. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем эффективнее электролит отдает свой заряд.

Чем выше мощность усилителя звуковых частот, тем большая емкость электролита необходима. Ее оценивают следующим образом: на 1 кВт мощности усилителя требуется минимум 1 фарад. Если емкость будет больше, то системе это не повредит. Покупать следует накопители проверенных моделей у надежных поставщиков.

Дорогие модели оснащаются системой защиты от повышения напряжения и включения в неправильной полярности (т.е. когда плюс подается на минус, а минус на плюс).

Типовые характеристики накопителей одного проверенного изготовителя для автомобилей с электросетью 12 В приведены в таблице 1.

Установка сомнительного недорогого конденсатора в систему окажется бесполезной из-за того, что его действительная емкость, как установлено практикой и тестами независимых специалистов, меньше заявленной в 10 и более раз, а величина ESR не отвечает стандартам. Поскольку корпус электролитов герметичный и не подлежит вскрытию покупателем, недобросовестные изготовители пользуются этим и экономят на материалах для обкладок, на дно для веса кладут битые кирпичи и куски цемента, а оставшееся пространство заливают смолой.

На рынке накопителей для автомобильных аудиосистем присутствует так много подобных изделий, что среди автолюбителей сформировался миф о бесполезности установки конденсатора в машине.

Физические процессы происходящие в конденсаторе

1 Мы знаем, что противоположно заряженные заряды притягиваются друг к другу, если мы обеспечим соединение потенциалов с зарядами, то произойдет разряд. Но если мы только поднесем один заряд к другому, то между зарядами появятся более значимые силы притяжения друг к другу в следствии сокращения расстояния. В конденсаторе расположеные электропроводные пластины одна параллельно другой, разделенные диэлектриком и собирают на себя противоположно заряженные заряды, но в следствии большого сопротивления диэлектрика они не могут разрядиться мгновенно.2 Тем не менее и через данный диэлектрик конденсатор способен разряжаться. Чем более качественно сделан конденсатор, тем дольше на его пластинах будет оставаться разность ранее заряженных разных потенциалов.3 Конденсатор рассчитан на определенное напряжение. Это зависит от конструкции и применяемых материалов. Большее напряжение может пробить диэлектрик и тем самым нарушить весь замысел работы и как следствие вывести конденсатор из строя. Пластины могут вместить в себя определенный потенциал заряда, данный потенциал конденсатора фактически и характеризуется его емкостью. Это зависит от размеров пластин и их расположения.

ГЛАВА ПЕРВАЯ какая емкость конденсатора должна прменяться для моей аппаратуры

И так основы есть, развивая выше упомянутые аксиомы о работе конденсатора можно сделать и заключения, о том куда надо стремится изготовителям конденсаторов, и потребителям при выборе конденсатора для питании аудиоаппаратуры своего автомобиля (автомагнитола, сабвуфер, усилитель).

В автомобиле часто возникают «провалы» по напряжению питания. Это связано с недостаточностью выдать определенную мощность, в следствии кратковременного скачка увеличения потребляемой мощности при воспроизведении как правило музыки с низкими частотами. Дело в том, что низкие частоты при входе на каскадах усилителей долговременно относительно высоких частот открывают полупроводниковую проходимость электронных переходов транзисторов в каскадах усилителя, уменьшая тем самым сопротивления нагрузки для источника питания и увеличивая кратковременную мощность потребления. Установка конденсатора в автомобиль является фактически эмпирической (определяемой опытным путем) зависимостью, так как спектр воспроизводимых частот будет требовать разных режимов питания, но со знанием одного, что кашу маслом не испортишь. Поэтому в случае выбора конденсатора для сабвуфера, магнитолы не советовал выбирать емкость менее 60 000- 65 000 мкФ. Или если угодно определения емкости конденсатора можно произвести по формуле — 1 фарад емкости конденсатора на киловатт мощности нагрузки.

Классификация устройств

Прежде, чем ответить на вопрос, для чего нужен конденсатор, следует разобраться, какие они бывают. Конденсаторы разделяются по следующим признакам:

• Предназначение и выполняемые функции;
• Рабочие условия;
• Тип вещества, разделяющего обкладки.

Конденсаторы активно используются в цепях, где необходима их способность копить и хранить электрический заряд (требуется наличие емкостного устройства). Для этого внутри него установлены две обкладки с разными знаками заряда. Между ними расположено вещество, препятствующее их соприкосновению и разрядке. В большинстве случаев в качестве диэлектрика используется тантал или алюминий, но могут применяться и керамические материалы, слюда или полистирол.

Основным достоинством алюминиевых устройств является их более низкая, по сравнению с танталовыми, стоимость, а также более широкая сфера применения. Вместе с тем, танталовые аналоги более эффективны в использовании и обладают более высокими техническими характеристиками, поэтому при выборе следует учитывать не только фактор цены.

Виды конденсаторов

Дополнительная информация. Конденсаторы из тантала отличаются повышенной надежностью, у них широкий рабочий диапазон температур, что позволяет эксплуатировать их практически в любых условиях. Наиболее широкое применение они нашли в электронике и сопутствующих отраслях промышленности, поскольку обладают большой емкостью и компактными габаритами. К недостаткам устройств данного типа специалисты относят их более высокую цену и чувствительность к колебаниям тока и напряжения.

Силовые элементы применяются чаще всего в цепях с высоким напряжением. Специальная конструкция позволяет обеспечивать большую емкость, а значит, они могут использоваться для стабилизации обеспечения электричеством по линиям электропередач (компенсируют потери энергии). Кроме того, они активно используются для повышения мощности промышленных электроустановок. Диэлектрик в таком устройстве – это пропитанная изоляционным маслом металлизированная пропиленовая пленка.

Самыми широко используемыми являются керамические. Их емкость может варьироваться в значительных пределах – от 1 пикофарада до 0,1 микрофарада. Для предотвращения саморазряда применяется керамика, а в качестве преимущества специалисты отмечают доступную цену, широкие функциональные возможности, высокий уровень надежности и низкий –потерь.

Несмотря на свою дороговизну, на практике применяются серебряно-слюдяные конденсаторы. Они работают крайне стабильно, поддерживают высокую емкость, их корпус полностью герметичен. Но широкому распространению мешает высокая цена.

Применяются и бумажные или металлобумажные элементы. Их обкладка изготовлена из алюминиевой фольги, а в качестве диэлектрика используется бумага, пропитанная специальным составом.

Типы конденсаторов

Зачем нужен автомобильный конденсатор

конденсатор Audison Connection

Все кто так или иначе сталкивался с автозвуком, кто когда либо пытался установить автомобильную аудиосистему своими руками слышали о том что вместе с усилителем обязательно нужно ставить конденсатор. Однако не все знают зачем это нужно и нужно ли вообще? Ведь хороший конденсатор-вещь недешевая. Стоит ли вообще тратить на него деньги? Попробуем разобраться.

Все знают, что установив усилитель в свою аудиосистему мы делаем звук громче. Но за все нужно платить, и более мощная аудиосистема потребляет больше тока от бортовой сети автомобиля. Это еще не все проблемы, дело в том что усилитель может кратковременно потреблять ток в несколько раз превышающий номинальный, особенно при воспроизведении низкого баса. Автомобильный аккумулятор не способен быстро отдавать такой ток и в результате в бортовой сети автомобиля происходит просадка напряжения. Выражается это не только в «моргании» фар, но и в том что при падении напряжения питания усилитель теряет мощность, бас вместо быстрого и четкого становится «размытым», теряет скорость и глубину, а в отдельных особо тяжелых случаях падение напряжения питания усилителя приводит к клиппингу на выходе усилителя, что в свою очередь может привести к повреждению динамика.

Впрочем, вышеперечисленные проблемы могут появиться из-за того что при подключении усилителя в вашей аудиосистеме вы выбрали некачественный или несоответствующий потребляемой мощности силовой провод.

Если вы следовали всем нашим рекомендациям и с проводами у вас все в порядке, без конденсатора в вашей автомобильной аудиосистеме вам не обойтись.

При установке конденсатора необходимо подключать его параллельно питанию усилителя и располагать его как можно ближе к усилителю (не дальше 60см). Некоторые производители усилителей (обычно это самые дорогие модели, так называемый хай-энд) даже встраивают дополнительные клеммы для подключения конденсатора прямо в усилитель. Пример- Audison Thesis HV Venti.

Конденсатор Focal High Cap

Французский производитель высококачественной аудиотехники Focal в своих усилителях серии FPS использует другое решение: конденсаторы Focal FPS High-Cap подключаются после блока питания усилителя, там где эффективность использования дополнительных конденсаторов во много раз выше. Минус в том что такой конденсатор подходит только к усилителям Focal FPS, и больше никуда.

Как же правильно выбрать конденсатор? Есть простое правило подбора конденсатора по емкости- 1Ф (Фарад) на 1 киловатт мощности аудиосистемы. Т.е. при мощности системы в 500Вт вам необходим конденсатор в 0.5Ф.

Многие автомобильные конденсаторы имеют встроенные вольтметры и прочие лампочки а также схемы управления зарядом. Если смысл первого-в основном внешний вид, то схема управления зарядом реально облегчает эксплуатацию автомобиля в котором установлен конденсатор. Дело в том что конденсатор в момент заряда потребляет очень большой ток, поэтому при замене аккумулятора в автомобиле могут обгореть аккумуляторные клеммы или сгореть предохранитель который стоит по питанию аудиосистемы.

Для того чтобы правильно зарядить конденсатор в котором схема зарядки не предусмотрена вам нужно отключить конденсатор (одну из клемм) от бортовой сети, подключить аккумулятор, подключить конденсатор через обычную автомобильную лампочку. Лампочка сначала загорится ярко пока будет заряжаться конденсатор, а затем погаснет. Значит конденсатор зарядился и можно подключать его обратно. Довольно сложно, да? От всех этих проблем избавит вас конденсатор со встроенной схемой зарядки.

конденсатор с вольтметром и схемой зарядки

С другой стороны, схема зарядки подразумевает несколько лишних соединений на пути тока от конденсатора к усилителю. В этом смысле обычная «банка» без вольтметров, лампочек и электроники гораздо надежней.

Не все конденсаторы одинаково полезны, хороший конденсатор должен не только иметь большую емкость но и уметь быстро отдать свой заряд в случае необходимости. Для этого конденсатор должен иметь низкое внутреннее сопротивление (ESR). Большинство производителей не указывает никаких параметров своих изделий кроме собственно емкости. При всем богатстве выбора найти то что нужно может быть не так-то просто. Наш опыт использования конденсаторов подсказывает что наилучшие результаты можно получить с продукцией серьезных брендов, например Connection от Audison или Connects2.

Конденсатор в электродвигателе транспортного средства

Конденсаторы для электродвигателей авто бывают рабочими и пусковыми. Рабочие конденсаторы позволяют обеспечить корректную работу электродвигателя, а пусковые конденсаторы применяют для улучшения пускового момента.

Задачи пусковых автомобильных конденсаторов для двигателя

• экономная эксплуатация электротехники;
• повышение крутящего момента;
• способность переносить высокую нагрузку;
• обеспечение оптимального срока эксплуатации электродвигателя.

В отличие от рабочих конденсаторов, пусковые включаются во время запуска двигателя. Рабочие конденсаторы обеспечивают корректное функционирование двигателя непосредственно во время его работы.

Различия аккумулятора и конденсатора

Прежде чем изучать вопрос, как правильно подключить конденсатор для сабвуфера, нужно понимать для чего, поэтому давайте разберемся:

• Конденсатор является тем же потребителем питания, он не способен самостоятельно вырабатывать электроэнергию, однако он способен накапливать её, а затем расходовать на собственные утечки, не на утечки аккумулятора
• Задачей конденсатора является накопление энергии, а затем её отдача потребителю
• Накопитель обладает низким внутренним сопротивлением, по этой причине он «расстается» с накопленной энергией быстро (кстати, накапливает энергию он так же быстро)

Примечание: Отличается конденсатор от аккумулятора тем, что вершина отдачи энергии в конденсаторе приходится лишь на первый миг, затем происходит резкое падение заряда, а вместе с зарядом падает и скорость его отдачи. В аккумуляторе отдача идет без скачков и падений в течение продолжительного времени.

Сегодня существует альтернатива конденсаторам – ионисторы. рассмотрим их плюсы и минусы

Ионисторы – модные заменители накопителей, то, что зачастую возит в багажнике большинство меломанов, они отличаются от конденсаторов следующими параметрами:

• Большими потерями энергии
• Огромным сопротивлением
• Отдают заряд намного медленнее накопителей
• Стоят дешевле в несколько раз, чем накопители такой же емкости
• Оптимальным временем работы ионистора является: 1 секунда/83 кул.

Проверяем ионистор

Инструкция рекомендует проверить ионистор, чтобы понять, работает ли он, и как он работает:

• Цепляете ионистор к акустической системе с просадками питания
• Заводите мотор и наблюдаете, если напряжение на его клеммах усиливается, значит пока все у вас в порядке
• Увеличиваете громкость и замечаете, как напряжение садится от 13-ти до 10-ти вольт

Примечание: Это означает одно, при первом же ударе мощности саба заряд падает и ионистор превращается в лишний компонент в системе питания, поскольку активным и полезным он бывает тогда, когда заряд его выше напряжения внутри сети.

• Подобную ситуацию любители автозвука называют просадкой . она может стать значительно большей, если вы применяете в системе питания тонкие и некачественные провода из дешевого обмедненного алюминия
• В таком случае к стандартной просадке добавляется просадка от кабеля

Примечание: Стоит знать, чем грозит вам просадка кабеля. Причина в том, что от резкого возрастания потребления происходит возрастание реактивного сопротивления.

И чем быстрее и больше пользователь хочет взять через кабель энергию, тем кабель сильнее будет этому мешать (особенно если он у вас тонкий и очень длинный). Проблема от дешевого и низкокачественного кабеля отражается на ионисторе, который после разрядки, не сможет больше снова накопить энергию, поэтому решайте сами