Данный проект представляет собой разработку портативной акустической системы с выходной мощностью честных 100 Вт RMS при нагрузке 8 Ом. Конструкция включает интеграцию блока питания (SMPS), аккумуляторного питания и звукового тракта в одном корпусе. Планируемые габариты корпуса составляют 400×400×1000 мм, материал — МДФ толщиной 18 мм. Блютус колонка ориентирована на высокую автономность и сохранение качества звучания при работе как от сети 220 В, так и от аккумулятора.
Основные задачи проекта
- Обеспечить работу акустической системы в двух режимах питания: от сети 220 В и от аккумулятора ёмкостью 40 А·ч.
- Реализовать автоматическое переключение между режимами с возможностью одновременной зарядки аккумулятора при подключении к сети.
- Защитить аккумулятор от переразряда и перезаряда, ограничив напряжение зарядки на уровне 14,0 В.
- Минимизировать потери мощности при переключении источников питания и исключить паразитные токи через зарядное устройство.
Комплектующие для сборки
| Наименование | Характеристики |
|---|---|
| Аккумулятор | 2 × 12 В, 18 А·ч (параллельно) |
| Зарядное устройство | MRW POWER 150-12C (220 В → 12 В) |
| Импульсный источник питания (SMPS) | 150 Вт, выходное напряжение 12–35 В |
| Тороидальный трансформатор | 150 Вт, вторичная обмотка 45-0-45 В |
| Усилитель мощности | Моно, 100 Вт RMS |
| Схема темброблока | С пониженным уровнем искажений |
| Модуль караоке | 2 микрофонных входа |
| Динамические головки | 2 × 25 см, 100 Вт RMS |
| Твитеры | 2 × 10 см купольные |
| Блютус | Любой модуль |
Структурная схема питания и переключения
Система предполагает работу в двух источниках питания:
- От сети 220 В. Питание осуществляется через тороидальный трансформатор или SMPS. При этом зарядное устройство MRW POWER обеспечивает заряд аккумулятора до 14,0 В. Для ограничения напряжения и отключения зарядки при достижении порога целесообразно использовать контроллер заряда или реле напряжения.
- От аккумулятора. При отсутствии сети питание подается непосредственно от батареи через DC-DC преобразователь (если требуется согласование напряжений).
Для предотвращения разряда аккумулятора через зарядное устройство при его отключении рекомендуется установить последовательно с его выходом силовой диод (шоттки с низким падением напряжения, на 60 А). Автоматическое переключение между источниками можно реализовать с помощью реле с катушкой на 12 В, которое будет замыкать питание от сети при наличии напряжения 220 В и размыкать при его пропадании, подключая аккумулятор.
Защита аккумулятора
- Контроль порога 14,0 В при зарядке для предотвращения перезаряда.
- Отключение нагрузки при падении напряжения ниже 10,5–11,0 В для защиты от глубокого разряда.
- Использование балансиров при параллельном подключении двух батарей одного типа и ёмкости.
Акустическая часть
Усилитель мощности рассчитан на работу с нагрузкой 8 Ом, что обеспечивает оптимальное соотношение мощности и качества звучания. Планируется использование двух низкочастотных динамиков диаметром 25 см и двух твитеров по 10 см для расширения частотного диапазона. Темброблок и модуль караоке будут интегрированы в единый управляющий узел, обеспечивая регулировку звука и подключение микрофонов.
Технические параметры
- Выходная мощность: ~100 Вт RMS
- Сопротивление нагрузки: 8 Ом
- Время автономной работы: 6–8 часов при средней громкости
- Вес конструкции: ~20 кг
Конечно такая мощная блютус-колонка требует тщательной проработки как звуковой части, так и БП. В данном случае задача заключается в том, чтобы объединить все элементы — трансформатор, импульсный блок, аккумуляторную батарею и систему управления зарядом — в единую, надежно работающую схему, не создающую помехи и шумы от инвертора.
Для обеспечения длительного времени автономной работы полезно учитывать не только ёмкость аккумуляторов, но и реальный КПД усилителя, а также суммарное энергопотребление всех модулей — от караоке-схемы до светодиодных индикаторов. Оптимизация потребления может включать использование усилителей класса D, которые в разы экономичнее классических аналоговых решений при сохранении высокой выходной мощности.
Важным моментом является защита динамиков от перегрузок. При работе на высокой громкости и особенно при питании от батарей возможно кратковременное проседание напряжения, что приводит к искажению сигнала. Установка схемы ограничения пикового уровня позволит сохранить качество звука и продлить срок службы головок.
Не менее значим акустический расчёт внутреннего объёма корпуса. Для динамиков большого диаметра критично подобрать оптимальный литраж и фазоинверторный канал, чтобы избежать провалов и пиков в частотной характеристике. При желании портативную систему можно сделать герметичной, что уменьшит чувствительность к погодным условиям, но при этом снизит глубину баса.
При правильной сборке всех этих элементов можно получить не просто громкую блютус колонку, а полноценный звуковой комплекс, способный конкурировать с коммерческими моделями, сохраняя при этом уникальность конструкции и возможность её доработки под конкретные задачи.
Готовый вариант активной колонки показан на фото. Всё отлично работает. Осталось лишь оклеить чем-то подходящим для лучшего товарного вида.
