Kuinka tehdä radio, jossa on hyvä äänenvoimakkuuden säätö
Oman radion rakentaminen on hauska ja opettavainen elektroniikkaprojekti. Sen lisäksi, että tämä projekti vahvistaa ymmärrystäsi radioaalloista, äänivahvistinpiireistä ja virtalähteistä, se haastaa sinut myös tuottamaan miellyttävän kuunneltavan äänenlaadun. Yksi tärkeimmistä tekijöistä radion "hyvällä" kuulostamisessa on sujuva äänenvoimakkuuden säätö, hiljainen toisto ja särötön toiminta. Tässä artikkelissa käsitellään yksinkertaisen radion rakentamista – erityisesti hyvän äänenvoimakkuuden säätimen suunnittelussa.
1. Määritä valmistettavan radion tyyppi
Ennen kuin syvennytään äänenvoimakkuuden säätöpiiriin, päätä ensin, minkä tyyppisen radion haluat rakentaa. Aloittelijoille on kaksi realistisinta vaihtoehtoa:
1. Viritinmoduuli/mikropiiripohjainen FM-radio (esim. TEA5767, RDA5807 tai valmis FM-radiomoduuli). Tämä on helpoin tapa, koska RF-vastaanotin on jo vakaa.
2. Erillinen AM/FM-radio (erilliset komponentit). Tämä on monimutkaisempi ja herkempi.
Nopeiden ja vakaiden tulosten saavuttamiseksi tässä artikkelissa oletetaan, että käytät FM-vastaanotinmoduulia, joka lähettää linjatasoisen äänisignaalin. Ääni menee sitten vahvistimeen ja äänenvoimakkuuden säätimeen.
2. Radiopiirien peruslohkot
Yleensä kotitekoinen radio koostuu useista lohkoista:
1. Vastaanotin/viritin: tallentaa lähetykset ja muuntaa ne äänisignaaleiksi.
2. Esivahvistin/puskuri (valinnainen): säätää impedanssia ja vahvistaa hieman.
3. Äänenvoimakkuuden säätö: säätää äänisignaalin tasoa ennen sen syöttämistä viimeiseen vahvistimeen.
4. Päätevahvistin: vahvistaa signaalia kaiuttimen ohjaamiseksi.
5. Virtalähde: vakauttaa moduulin ja vahvistimen jännitteen.
6. Kaiuttimet ja laatikot: vaikuttavat äänenlaatuun ja käyttömukavuuteen.
Hyvä äänenvoimakkuuden säätö ei tarkoita vain "potentiometrin asentamista", vaan siihen liittyy myös potentiometrin tyypin valinta, sen sijoitus piirissä, maadoitusmenetelmä ja vahvistimen valinta siten, että se ei vääristä.
3. Oikeiden äänenvoimakkuuden säätökomponenttien valitseminen
a) Käytä äänipotentiometriä (logaritminen)
Ihmiskorva reagoi ääneen logaritmisesti. Siksi ihanteellinen potentiometri on äänikartion muotoinen (A), ei lineaarinen (B). Jos käytät lineaarista potentiometriä, äänenvoimakkuuden muutokset tuntuvat "hyppäävän" alussa ja hidastuvan lopussa.
Suositus: A10K- tai A50K-potentiometri.
– A10K: hyvä melko voimakkaille äänilähteille ja suljetuille piireille (parempi kohinankestävä).
– A50K: käytetään yleisesti vahvistintulona ja on joustava monille moduuleille.
Stereoradiota varten käytä stereopotentiometriä (kaksiportainen), jotta vasen ja oikea kaiutin liikkuvat ylös ja alas samanaikaisesti.
b) Varmista, että potentiometri on hyvälaatuinen.
Halvat kattilat usein "rätinää" käännettäessä likaisten tai kuluneiden hiilikanavien vuoksi. Valitse parempi kattila tai ainakin varmista, että se on uusi ja suojattu pölyltä.
c) Harkitse digitaalisen äänenvoimakkuuden integroidun piirin käyttöä (valinnainen)
Jos haluat erittäin tasaisen ja hiljaisen äänenvoimakkuuden, voit käyttää digitaalista äänenvoimakkuuden säädintä, kuten PGA2311, PT2258 tai I2C-pohjaista säädintä. Nämä ovat monimutkaisempia, mutta tulokset ovat tyylikkäitä ja moderneja.
4. Aseta äänenvoimakkuuden säädin oikeaan kohtaan
Käytännössä äänenvoimakkuuden säätö on paras sijoitus:
– Vastaanotinmoduulin jälkeen (äänilähtö)
– Ennen tehovahvistimen tuloa
Yksinkertainen järjestelmä:
Virittimen lähtö → kytkentäkondensaattori → potentiometri → vahvistimen tulo
Tällä tavoin potentiometri laskee signaalitasoa ennen vahvistusta, jolloin vahvistin ei helposti ylikuormitu ja säröä voidaan hallita.
5. Suositeltu äänenvoimakkuuden säätöpiiri
Tässä on yleinen ja tehokas passiivisen äänenvoimakkuuden kytkennän konsepti (mono; stereolle kaksinkertaista se):
1. Virittimen äänilähtö menee kytkentäkondensaattoriin (esim. 1 µF–4.7 µF, elektrolyytti-/kalvokondensaattori, tarpeista riippuen).
2. Kondensaattorin jälkeen signaali tulee potentiometrin yläjalkaan (potentiometrin sisääntulo).
3. Ruukun alempi jalka maahan.
4. Potentiometrin keskimmäinen jalka (pyyhin) menee vahvistimen tuloon.
Miksi tarvitset kytkentäkondensaattorin?
Estää viritinmoduulin DC-offsetin pääsyn potentiometriin ja vahvistimeen, koska se voi aiheuttaa "poksahduksia" ja häiriöitä.
Ihanteellinen potentiometrin arvo on yleensä 10k–50k. Liian suuri potentiometri voi helposti poimia kohinaa, kun taas liian pieni potentiometri voi ylikuormittaa virittimen lähtöä.
6. Vähentää kohinaa ja rätinää äänenvoimakkuutta lisättäessä
Äänenvoimakkuuden säätimissä on usein ongelmia kohinaa, hurinaa tai hankausta toiston aikana. Näin korjaat sen:
a) Asianmukainen maadoitus
Älä kytke pelkkää maadoitusta. Käytä tähtimaadoitusperiaatetta, mikä tarkoittaa, että kaikki äänimaadoitusjohdot kohtaavat keskitetysti, yleensä vahvistimen tulomaadoituksen lähellä.
Vältä maadoitussilmukoita, jotka aiheuttavat 50/60 Hz:n hurinaa.
b) Kierretyt äänikaapelit tai käytä suojattuja kaapeleita
Jos potentiometri on asennettu erilleen viritin-/vahvistinlevystä (esim. vastaanottimen etupaneeliin), käytä signaalireiteille suojattuja kaapeleita, erityisesti virittimestä potentiometriin ja potentiometristä vahvistimeen.
c) Erota äänitie virtatiestä
Virtakaapelit ja säädinjohdot aiheuttavat usein kohinaa. Vältä äänikaapeleiden vetämistä pitkiä matkoja rinnakkain virtakaapeleiden kanssa.
d) Lisää irrotuskondensaattori
Aseta 100 nF:n kondensaattori lähelle viritinmoduulin ja vahvistin-IC:n VCC-nastaa. Lisää tarvittaessa 10 µF–470 µF:n elektrolyyttikondensaattoreita. Tämä auttaa vaimentamaan syöttöhäiriöitä, jotka muuten voisivat päästä ääniin.
e) Potentiometri, joka "rätisee"
Jos kattila on jo likainen:
– Kokeile tarvittaessa erityistä elektroniikkakontaktien puhdistusainetta.
– Jos ongelma jatkuu, vaihda ruukku. Kuluneen ruukun korjaaminen ei yleensä ole kestävää.
7. Valitse vahvistin, joka tukee äänenvoimakkuuden hienosäätöä
Jotta äänenvoimakkuus tuntuisi mukavalta, vahvistimella on oltava seuraavat ominaisuudet:
– alhainen kohina äänenvoimakkuuden ollessa alhainen,
– ei leikkaa nopeasti, kun äänenvoimakkuus on korkea.
Suosittuja vaihtoehtoja:
– LM386: helppo, mutta yleensä kohinaista ja laadultaan normaalia. Sopii yksinkertaisiin projekteihin.
– PAM8403 (luokka D 5V): pieni, tehokas, melko puhdas.
– TDA2822: yksinkertainen, hyvä pienille kaiuttimille.
– TPA3110/TPA3116: jos haluat enemmän tehoa ja parempaa laatua.
Pienille kotiradioille, joissa on 5–9 V:n syöttö, PAM8403 on usein käytännöllinen vaihtoehto: se on puhdas ja energiatehokas.
8. Säröilyn välttäminen kovalla äänenvoimakkuudella
Vääristymä johtuu yleensä:
1. Vahvistimen tulosignaali on liian suuri (yliohjattu).
2. Syöttöjännite laskee, kun basso on korkea.
3. Puhuja ei ole kyvykäs.
Ratkaisu:
– Varmista, että äänenvoimakkuuden säätö on vahvistimen edessä.
– Käytä vahvaa ja vakaata virtalähdettä (esim. 5 V 2 A:n sovitinta PAM8403:lle).
– Lisää vahvistimen lähelle suuri kondensaattori (esim. 470 µF–1000 µF).
– Käytä kaiuttimia, joiden impedanssi ja teho vastaavat toisiaan (esim. 4 Ω/3 W PAM8403:lle).
9. Tee äänenvoimakkuudesta mukavamman tuntuista
Hyvä äänenvoimakkuuden hallinta ei ole vain tekniikkaa, vaan myös makua. Joitakin niksejä:
– Käytä äänenvoimakkuuden säätöpotentiometriä, jotta äänenvoimakkuuden nousu tuntuu luonnolliselta.
– Jos se tuntuu liian herkältä, voit lisätä pienen sarjavastuksen tai tehdä jännitteenjakajan tuloon säätääksesi vahvistusta.
– Jos vahvistimessa on suuri vahvistus, pienennä vahvistusta datalehden mukaisesti (esimerkiksi vaihtamalla joidenkin mikropiirien takaisinkytkentävastukset tai valitsemalla vahvistinmoduulin, jolla on pienempi vahvistus).
10. Kokoaminen laatikossa ja testaus
Kun piiri on valmis:
1. Asenna viritin, vahvistin ja potentiometri laatikkoon.
2. Varmista, että ruukun etupaneeli ei vahingossa kosketa maata (mallista riippuen).
3. Käynnistä ja testaa:
– Kuuluuko surinaa hiljaisella äänenvoimakkuudella?
– Onko ääni selkeä 70–80 %:n äänenvoimakkuudella?
– Kuuluuko napsahdus, kun virta kytketään päälle/pois?
Jos kuuluu "poksahdus", voit lisätä yksinkertaisen mykistyspiirin tai viivyttää kaiutinliitäntää (pehmeä käynnistys), erityisesti tietyissä vahvistimissa.
Johtopäätös
Hyvällä äänenvoimakkuuden säädöllä varustetun radion rakentaminen vaatii yksityiskohtien huomioimista: äänenvoimakkuuden säätöpotentiometrin valitsemista, äänenvoimakkuuden säätimen sijoittamista vahvistimen eteen, kytkentäkondensaattoreiden käyttöä, johdotuksen asianmukaista järjestämistä ja puhtaan virtalähteen asentamista. Toteuttamalla asianmukaisen maadoituksen ja valitsemalla sopivan vahvistimen voit luoda itse tehdyn radion, joka ei ainoastaan toimi, vaan on myös nautinnollinen kuunneltava – tasainen äänenvoimakkuuden säätö, minimaalinen kohina ja särötön ääni.
Jos haluat, voin auttaa tietyn piirikaavion kanssa (esim.: FM-moduuli RDA5807 + A50K-potentiometri + PAM8403) komponenttien arvoineen ja ehdotettuine johdotuksineen.
