DC-Schutzschaltung

[AL200]

Hallo zusammen

Ich bin momentan an der Entwicklung einer DC-Schutzschaltung für meinen Verstärker. Dabei stellt sich mir die Frage, ab wann ist ein DC für einen Lautsprecher gefährlich oder wie schnell muss meine Schutzschaltung reagieren um Schlimmeres zu verhindern?

Ich möchte meine Schutzschaltung nicht einfach möglichst schnell bauen, sondern ich möchte einen messtechnischen Nachweis darüber, dass mein Lautsprecher auch wirklich geschützt ist. Damit ich mit ruhigem Gewissen Musik hören kann.

Deshalb hab ich mir Gedanken über die Messung der "DC-Aushaltzeit" (Wie lange haltet der Lautsprecher ein DC aus) gemacht und möchte nun gerne Eure Meinung darüber hören.

Ist es möglich durch das Anlegen eines kleinen Rechtecksignals an den Lautsprecher den Stromanstieg zu messen und dadurch die Zeit bis zum "Todesstrom" auszurechen. Natürlich variiert diese Zeit in Abhängigkeit der Grösse des DCs, dies könnte dann aber umgerechnet werden. Funktioniert dieses Prinzip?

Nun stellt sich die Frage wie man den "Todesstrom“ ermittelt. Ab wann ist der Strom für den Lautsprecher (oder die Frequenzweiche) zu gross? Bei der Frequenzweiche lässt sich das zumindest bei den Widerständen relativ einfach herausfinden. Wie mach ich das bei den Chassis? Kann ich dort einfach die Nennbelastbarkeit durch den DC-Widerstand rechnen und dann daraus die Wurzel ziehen?

Gibt es andere Möglichkeiten die Anforderungen an die Reaktionszeit einer DC-Schutzschaltung zu bestimmen? Zum Beispiel mit Boxsim? Oder kann mir jemand aus seiner Erfahrung irgendwelche Zeiten nennen.

Ich danke Euch für eure Anregungen!

[PeterG]

Hi,

ich glaub so einfach isset nicht. 100W Treiber, RDC 3,2 Ohm ergibt ne DC-Spannung von 31,25 V. Reichlich viel , imho.
Bei DC-Belastung wird die Schwingspule ja nicht gekühlt!!!! Da stirb sie sehr schnell.

Aus dm Bauch würd ich bei der DC abschalten, die die Membran um max. 1/10tel der max. Auslenkung aus der Nullage bewegt. Die Reaktionszeit so etwa 1sek. ( 1Hz sollte ja kaum im Signal sein).

Wie das bei Profigeräten eingestellt/ gelöst ist, kann ich leider nicht sagen.

MfG
Peter

[Killigrew]

Hi

Häng doch einfach nen fetten Kondensator in Reihe zun LS :P

Ne aber mal im ernst,
ich hab mir grad vollgende Schaltung überlegt, weiß aber nicht ob sie gut ist
Praktische Werte für eine Dimensionierung hab ich auch nicht.
Ich denke DC ist schon dann tötlich, wenn es ruckartig ansteigt.
Also ein Sprung vorliegt, denn der geht voll auf den Hochtöner
weil man ja praktisch ne unendliche Frequenz hat.
Der DC Teil danach ist sicher nicht soo kritisch, da die Spule ja
Durchbrennen muss, und das dauert ja ne kurze Zeit bis sie aufgeheitzt ist.
Also zum Schutz vor letzterem:
Signal mit nem OP Entkoppeln, evtl runterteilen.
Am Ausgang vom OP nen Elko und ein Widerstand in Reihe,
muss aber nen guter OP sein, der die Kapazitive Last treiben kann.
Nun misst man den Spannungsabfall über dem C und voila, man hat
nur den DC Spannungs Teil.
Den kann man dann mit nem Komperator aus werten der über ein
Relays die LS trennt.
Als schwellen Wert würde ich mal so 10V DC vorschlagen,
Je früher die Schaltung anspringt desto besser,
sie darf aber natürlich nicht grundlos anspringen, dass muss man halt dann mal testen.
Über die Wahl des Kondensators könnte man kleine Lautsprecher (Satelitten)
auch vor evtl zerstörerischen tiefen Tönen schützen.
Allerdings wäre da ein Hochpass sicher besser.

cu

[AL200]

Vielen Dank für Eure Antworten. Leider befriedigen sie mich noch nicht ganz.

Die Schaltung habe ich bereits. Sie funktioniert aber nach einem anderen Prinzip, da das Signal schlussendlich durch ein PIC ausgewertet wird und über diesen wird dann auch das Relais angesteuert. Der PIC ermöglicht mir grosse Flexibilität und ich kann ihn auch noch für weitere Aufgaben im Verstärker nutzen.

Es geht mir wirklich nur darum zu testen ob meine Schutzschaltung überhaupt schützt oder ob ich Teile der Schaltung (genauer gesagt die Filter), das PIC-Programm oder evtl. auch die Relais-Ansteuerung noch weiter optimieren muss. Denn eine Schutzschaltung die zu langsam ist, ist keine Schutzschaltung!

Da ich annehme, dass unterschiedliche Lautsprecher unterschiedlich empfindlich auf einen DC reagieren, suche ich nach einer Methode, mit der ich exakt meine Lautsprecher ausmessen kann. Diese Methode sollte natürlich ohne das Testen des Ernstfalles auskommen, denn da wäre mir das Lerngeld zu hoch

[dougie]

...ich befürchte zwar das ich die Frage noch nicht richtig verstanden habe, aer soweit schon mal:

Verwende einen externen Interrupt bei deinem PIC, dann reagiert dieser SOFORT, wenn etwas nicht koscher ist.

Grundsätzlich sind nur Basslautsprecher und solche, die keinen Kondensator in Reihe zum Chassis haben, durch DC gefährdet.

Des weiteren: hat deine Endstufe einen Ausgangskoppelelko? Wenn ja, brauchst du keine DC Schutzschaltung.

Wenn nein: Lautsprecherausgang auf Spannungsteiler und in OP.
OP läd ein RC-Glied, dessen Zeitkonstante der tiefsten Frequenz deiner Alnage angepasst sein sollte.

Beispiel: soll 2Hz die tiefste Frequenz sein, muss dein RC Glied also eine Zeitverzögerung von mindestens einer halben Sekunde haben.

Dann noch einen zweiten OP, der dann ab einer gewissen schwelle umschaltet, und das Signal dann auf den Interrupt Eingang deines PIC.


Hilft das schon mal weiter?

VG
Ralf

[18TBX46]

Wenn der PIC schon da ist, ist es natürlich zweckmäßig den zu verwenden. Für ne simple DC Schutzschaltung würde ich allerdings
nicht soviel Aufwand betreiben.

Signal vom Verstärkerausgang tiefpassfiltern mit fg 1...5Hz
und damit auf zwei Transistoren gehen (einen NPN und einen PNP);
damit wird die Schaltung spätestens nach ~ einer Sekunde auslösen
wenn der DC Anteil mehr als ~ +/- 1V beträgt.

Funktioniert bei mir wunderbar.

Ein anderes Thema ist, wie die Abschaltung realisiert wird.
Wenn bei leistungsfähigeren Verstärkern Gleichspannungs-
Schienen von 60...70 Volt aufwärts vorkommen, tun sich viele
Relais schon sehr schwer den Strom in einer vernünftigen
Zeit zu unterbrechen.

Hier ist dann eine "Brechstange" mit Thyristor etc. angebracht,
die die Sicherungen rausknallt. (evtl. trotzdem Relais...)

Ich behaupte mal, dass die meisten HIFI Bässe mit Schwingspulen
der üblichen Abmessungen (d 20...50, h 10...25) nach 5...10s
an 50 VDC Schaden nehmen. Dabei brennt die Spule wahrscheinlich
nciht durch, sondern der Wicklungsträger verzieht sich und streift
im Luftspalt.

[AL200]

Auch Euch möcht ich für eure Antworten danken. Es tut mir leid, dass ich meine Frage scheinbar so ungeschickt formuliert habe.

Mir geht es nicht um das Schaltungskonzept der Schutzschaltung. Das besteht bereits. Ich nutze dazu einen PIC, da ich mit ihm noch eine Reihe andere Aufgaben erledige:

• Einschaltverzögerung → sauberes Einschalten
• Netzverlust-Detektor → sauberes Ausschalten
• Temperatur-Überwachung der Endtransistoren
• Übersteuerungsanzeige

Ich hab mir beim Entwerfen der Schaltung und des Programms grosse Mühe gegeben, möglichst schnell auf einen DC reagieren zu können. Jedoch weiss ich nicht, ob meine Mühe reicht, sprich, ob meine Schaltung den Lautsprecher bei 40VDC genügend schnell schützen kann. Zurzeit braucht meine Schaltung ca. 200ms um einen DC grösser als +-1.5V zu erkennen und darauf zu reagieren.
Nun möchte ich messtechnisch verifizieren, ob das für meinen Lautsprecher reicht. Ich möchte also testen ob mein Lautsprecher über 200ms eine Gleichspannung von 40V verträgt. Und dazu suche ich eine geeignete Messmethode, bei der mein Lautsprecher nicht kaputt geht.

[Killigrew]

Hi

Weißt wie Teile getestet werden, ab wann sie kaputt gehen?
Man stresst sie so stark bis sie kaputt gehen, dann weiß mans.
Wenn man das oft genug gemacht hat und Daten hat,
dann kann man evtl an einer Simulation arbeiten, aber vorher nicht.
Das ist auch bei einem Lautsprecher nicht anders,
du kannst evlt direkt bei Visaton anfragen ob die Daten dazu haben,
aber von uns hier kann dir wohl kaum jemand eine ausreichende Antwort geben.

cu

[18TBX46]

Bei 40V @ 200ms hätte ich absolut keine Bedenken;
das hält auch ein FRS8 aus.

[AL200]

@18TBX46: Okay, dann bin ich beruhigt.

@Killigrew: Aus deiner Antwort schliessich, dass es du nicht für möglich hälst den Grenzwert der Chassis zu ermitteln ohne sie kaputt zu machen!?
Dann werd ich das wohl glauben müssen und meinem DC-Schutz blind vertrauen. Ich werde aber auf jedenfall die Schaltung und das Programm optimieren, bis ich keine Optimierungsmöglichkeiten mehr sehe. Um bei einem DC-Schaden wenigsten sagen zu können: Ich hab mein Bestes versucht, aber es hat nicht gerreicht...

Nochmals an alle, die auf meine Frage geantwortet haben: Vielen Dank!

[Killigrew]

Ja, das ist das beste was man machen kann

cu