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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Aislamiento acústico del automóvil: identificación y supresión de fuentes de ruido
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Audio A veces, cuando se terminan los trabajos de instalación de un sistema de audio para automóviles y ya se puede escuchar su “retrato sonoro”, de repente se encuentran en él colores y tonos, que introducen en su percepción evidentes desarmonías y matices indeseables: estos son los notorios “ ruidos del sistema, que son especialmente perceptibles para un oído entrenado conocedor del "arte del audio". Los ruidos matan el sonido puro y, como capas y "registros", estropean el lienzo perfecto de un gran maestro. Para dar al sonido colores y vivacidad naturales, primero debe determinar la naturaleza y las fuentes del ruido, lo que ayudará a controlarlos. Es útil pensar tanto en el "antes" como en el "después" Los instaladores están familiarizados con la situación en la que los ruidos del sistema aparecen de repente, como un desastre que no se esperaba: después de veinte sistemas "normales", el vigésimo primero de repente comienza a hacer ruido, confundiendo a sus creadores, como un niño malhumorado que exige sentarse junto a tres. , cinco o más horas hasta que se encuentre y elimine el dolor. Si consideramos el sistema de audio como un medio para transmitir información confiable, entonces podemos comparar el ruido del sistema con información falsa introducida que interfiere con la percepción completa de la señal útil por parte del oyente: estos pueden ser clics repetidos, silbidos, chillidos y otros. interferencia que penetra en el enlace acústico del sistema de audio. De hecho, todos los componentes del sistema aportan cierta cantidad de información de ruido a la ruta de reproducción del sonido, y su nivel total suele denominarse umbral de ruido del sistema. Si se produce ruido en los enlaces iniciales del circuito, cuanto más pueda "mover" la señal útil desde el umbral de ruido en los dispositivos de lectura y preamplificación, más eficientemente funcionarán los amplificadores y la acústica sonará más limpia. Sin embargo, la insidiosidad del ruido radica en el hecho de que pueden penetrar en el sistema a través del enlace de los amplificadores finales, e incluso después, por ejemplo, a través del filtro de paso de banda acústica. Al comenzar a trabajar en un sistema de audio complejo, los instaladores experimentados piensan en eliminar el ruido incluso en la etapa de selección y planificación del circuito: la mejor cura para el ruido es cuidar su prevención mediante la elección correcta del circuito y la tecnología de instalación. En primer lugar, los instaladores prestan atención a las interconexiones: si no se trata de fibra óptica, la vulnerabilidad de cualquier conductor eléctrico a las fuentes de ruido de los automóviles es difícil de predecir (ver "Master 12 Volt" N 1/98, pp. 30-38) , aunque se pueden tomar las conocidas medidas preventivas. La tecnología preventiva generalmente aceptada consiste en colocar los conductores de potencia y de señales de forma remota, por ejemplo, a lo largo de diferentes bordes del piso interior del automóvil, pero los instaladores experimentados logran evitar el ruido incluso al colocar conductores de ambos tipos juntos debido a la correcta selección de Componentes del sistema. Según uno de ellos, hasta el 90 por ciento del ruido se origina en los propios equipos instalados. El imperativo de la rentabilidad plantea otro requisito al maestro: elegir con flexibilidad la tecnología y los medios. Por ejemplo, si se instala un amplificador de potencia en el sistema que solo controla un altavoz de subgraves, entonces el instalador puede encontrar justificado tender el cableado de potencia y señal uno al lado del otro en el mismo lado de la cabina. Cuando se trata de conmutar un amplificador que carga acústica de banda ancha y un enlace de alta frecuencia, entonces el tendido preventivo de líneas de cable de alimentación y señal en diferentes lados es ciertamente más confiable. Con lo que cazan ruidos Para eliminar los ruidos, es deseable comprender su naturaleza y encontrar sus fuentes. Hoy en día existen medios técnicos, como, por ejemplo, detectores de radiación electromagnética (los llamados detectores de audio), que recuerdan un poco a un estetoscopio médico: se pueden utilizar para sondear varias partes del automóvil con una sonda, cuya señal se convierte y alimenta a los auriculares del instalador, hablando de la presencia de campos fuertes. Una versión casera más barata de un dispositivo de este tipo, un reproductor de audio portátil con un altavoz o micrófono externo, imita hasta cierto punto una sonda de este tipo, aunque su baja sensibilidad debe compensarse con la alta calificación del maestro. Los artesanos capaces utilizan herramientas como contadores de frecuencia, amperímetros u osciloscopios de baja frecuencia para localizar el ruido. Sin embargo, se recurre con mayor frecuencia a estos medios cuando el ruido ya se ha "filtrado" en la acústica. La necesidad de medidas preventivas obliga al capitán a pensar en formas de proteger el sistema de la amenaza del ruido inducido y de otro tipo. La regla No. 1 consiste en un blindaje confiable de las interconexiones: debe saber no solo cómo elegir los conductores de potencia y señal correctos con buena inmunidad al ruido, sino también cómo garantizar el blindaje al tender líneas en empalmes y conectarse a enlaces intermedios, recordando que su la condición puede deteriorarse durante la operación debido a la vibración, la temperatura, la atmósfera y otras influencias. El blindaje ayuda a proteger contra la interferencia inductiva que se propaga en el aire, pero el cableado también puede captar la interferencia electromagnética que se produce como resultado de la interferencia de las señales transmitidas a través de los conductores. También pueden manifestarse en forma de clics, picazón o chirridos levemente perceptibles, y la probabilidad de que ocurran en automóviles de los últimos años de producción, llenos de todo tipo de componentes electrónicos estándar, no es menor que en los más antiguos. A menudo, en los modelos nuevos, una amplia variedad de conductores se extienden desde el compartimiento del maletero debajo del capó en forma de un paquete grueso que transporta muchas señales de diversas propiedades. Esto dificulta el enrutamiento de los cables de señal para el sistema de audio. El técnico debe eliminar posibles intersecciones con dicho cableado estándar para reducir la probabilidad de interferencias. Como ya se señaló, para ello intentan tender el cableado en diferentes lados del piso interior, pero a veces, en automóviles particularmente "complejos", es necesario pasar ambos tipos de conductores a lo largo de su centro. Cuando la elección es limitada, los expertos recomiendan mantener una distancia entre ambas líneas de al menos 25-30 cm, y si el conductor de señal no puede evitar cruzar el cable de alimentación, entonces esto debe hacerse en un ángulo de 90, lo que minimizará la inducción inducida alrededor de la pantalla (si se coloca en paralelo se maximiza la vulnerabilidad del conductor de señal a ruidos de este tipo). Lo que da el diseño de los conductores de señal. Para aumentar la inmunidad al ruido de los conductores blindados, en particular cuando se colocan en pares, se recomienda utilizar un par trenzado, en el que ambos cables se sujetan rígidamente, por ejemplo, con cinta aislante, para proteger mejor contra interferencias electromagnéticas. campos. No hace mucho tiempo, los diseñadores de conductores de señales comenzaron a utilizar par trenzado (los cables de señal y tierra están trenzados en ellos y encerrados en un blindaje externo adicional) como medio de blindaje en los propios cables de interconexión. Esta solución es inferior a los conductores de pares simétricos ("equilibrados") en términos de eficiencia de supresión de interferencias inductivas, pero es mucho más simple y económica.
En cuanto a los conductores de par balanceado, su uso se justifica principalmente cuando las unidades del sistema (por ejemplo, la unidad principal, el procesador y el amplificador de potencia) ya están preparadas para su uso. Como versión de dicho conductor, a veces se utilizan cables de micrófono balanceados de alta calidad que, con características comparables, pueden tener un precio más atractivo. Cabe señalar aquí que la transmisión de señales a través de líneas balanceadas no puede eliminar todo el ruido que se produce en el sistema de audio de un automóvil. Si el ruido surgió antes que un par balanceado (por ejemplo, en la unidad principal), este componente de ruido permanecerá después de que la señal compleja se transmita a través de líneas balanceadas (consulte "12 Volt Master" N 3/97, páginas 26-28). Formación de circuitos parásitos Incluso si el instalador ha utilizado materiales de la más alta calidad y técnicas comprobadas de colocación de cables y alambres, aún existe la posibilidad de ruido en el sistema, ya que existe otro peligro: la formación de un bucle parásito. Este fenómeno ocurre principalmente en sistemas de audio con dos (o más) puntos de tierra por chasis, en los que las impedancias son desiguales: en este caso, la corriente eléctrica fluye hacia el punto de tierra con menor resistencia eléctrica, independientemente de la longitud de este tramo de el circuito.
Como regla general, un sistema de audio con amplificadores de potencia instalados en el compartimiento del maletero tiene dos puntos de tierra: uno de ellos está cerca de la unidad principal y el otro está cerca del amplificador. Según explican los expertos, todos los productos autoelectrónicos modernos alimentados por la red de a bordo del automóvil están equipados con uno u otro filtro incorporado, cuyo objetivo es "recoger" el ruido resultante de las captaciones y transmitido a través de los cables de alimentación o generado en el dispositivo. mismo, y los "repone" a lo largo del conductor de tierra al cuerpo. Entonces, ¿qué sucede cuando la conexión a tierra de la unidad principal es mejor que la del amplificador? El ruido de la unidad principal puede transportarse a lo largo del blindaje de la interconexión de la señal hasta el conductor de la señal interna y aparecer como ruido general del sistema en el enlace de amplificación de la señal. Aunque los instaladores conocen los bucles parásitos desde hace mucho tiempo, aún pueden ocurrir cuando se descuida esta parte importante de la tecnología de instalación del sistema de audio. Los fabricantes de amplificadores de potencia para automóviles han tomado diferentes caminos para combatir el ruido espurio, centrándose principalmente en reducir el ruido en la entrada del preamplificador. Por ejemplo, los amplificadores Blaupunkt son conocidos por su sistema de cancelación de ruido HUSA, los amplificadores Philips usan un circuito CMR (rechazo de modo común) y los productos LA Sound usan un circuito de cancelación activa de ruido. Algunos instaladores recomiendan utilizar un único punto de conexión a tierra del chasis, como cerca de un amplificador de potencia en el maletero, y luego conectar un cable de conexión a tierra adicional a la unidad principal. En este caso, incluso a lo largo de los años, el "equilibrio" de la fiabilidad de puesta a tierra del sistema no cambiará de ninguna manera. La regla principal es elegir una parte metálica gruesa de la carcasa, taladrar un orificio y usar un perno y una tuerca con una arandela de seguridad para presionar el conductor contra la superficie metálica limpia. Aún mejor es usar un orificio estándar o un perno de montaje, algunos instaladores usan uno de los tornillos de montaje del cinturón de seguridad trasero para este propósito. Algunas adiciones a esta regla básica: use conductores de calibre suficientemente grande para proporcionar baja resistencia en el circuito de tierra. El nivel de ruido del sistema también aumentará cuando uno de los elementos de la batería del automóvil "se asiente" y aumente su resistencia. El tamaño de los cables de alimentación utilizados también es importante: si el sistema de audio, por ejemplo, selecciona 100 A, y el conductor de alimentación - solo calibre 10, entonces a todo volumen, la alta resistencia del conductor degradará los parámetros eléctricos del y puede elevar el nivel de ruido hasta dañar los componentes. Pequeños campeones en la lucha contra el ruido Algunos productos en el mercado hoy en día pueden afectar de alguna manera el ruido del sistema en el automóvil. Sin embargo, los expertos con experiencia dicen que estas "drogas" deben usarse con mucho cuidado. Por ejemplo, muchos consideran que los filtros de ruido instalados en el circuito de un conductor de potencia (en particular, alimentando un amplificador de potencia) son "vendajes temporales" que no eliminan el problema, sino que solo ocultan su fuente. En lo que respecta a las unidades principales, suelen utilizar fuentes de alimentación que no proporcionan un filtrado de ruido adecuado, por lo que a veces es útil complementar su circuito de alimentación de bajo amperaje con un pequeño filtro.
Ahora han aparecido en el mercado aisladores especiales de acoplamiento parásito para hacer frente al mencionado problema de aumentar la resistencia en los puntos de tierra a la caja, aunque no todos los expertos recomiendan su uso. La razón es que dicho aislador suele ser un pequeño bloque con un par de transformadores en el interior y conectores RCA externos (entradas y salidas). Cuando se aplica una señal de música, los transformadores aíslan las entradas de graves de las salidas de graves; sin embargo, al pasar a través de un transformador (normalmente un tipo de núcleo de alambre), la señal de CA pierde la conexión eléctrica real entre la entrada y la salida, aunque rompe la conexión física. conexión entre los dos puntos de tierra al chasis. La pérdida de contacto eléctrico en el transformador provoca grandes pérdidas en la banda ancha de la señal: en primer lugar, debido al acoplamiento capacitivo, se corta la componente de baja frecuencia de la señal útil, y en segundo lugar, debido a la inductancia, sus altas frecuencias son " filtrado".
Para alejarse de las deficiencias inherentes a los aisladores de este tipo, los fabricantes de productos electrónicos para automóviles recientemente comenzaron a ofrecer a los automovilistas los llamados. controladores lineales, que son amplificadores de voltaje de señal compactos en la salida lineal (por ejemplo, una unidad principal o un cambiador de CD). Aumentar el voltaje de la señal transmitida a través del conductor interbloque le permite reducir el umbral de ruido a un nivel en el que el ruido es absolutamente inaudible, incluso a un volumen alto. Además, el controlador lineal permite desacoplar circuitos de señal entre dispositivos instalados en el salpicadero (autoradio, etc.) y montados en el maletero (amplificador de potencia, etc.). El aumento del voltaje de entrada en el circuito de la señal también permite que el amplificador funcione a niveles de potencia de salida más bajos y establecer el control de ganancia en la entrada del amplificador en una posición que proporcione una baja sensibilidad al ruido generado externamente. Recientemente, los fabricantes de electrónica para automóviles han comenzado a producir unidades principales con un voltaje en su salida lineal de aproximadamente 4 a 6 voltios, lo que le permite lograr el mismo efecto sin dispositivos adicionales. El ruido del sistema tiene muchas caras El ruido del sistema puede deberse a algo más que un cableado deficiente o una mala conexión a tierra del chasis. Los expertos son conscientes de otras razones. Por ejemplo, en los complejos sistemas de audio para automóviles no se puede prescindir de los filtros de paso de banda: los cruces. Dentro del crossover pasivo hay inductores que, además de su función principal, cortar frecuencias de un cierto rango, pueden actuar como antenas, captando ruido electromagnético de un generador eléctrico o circuitos de alta corriente. Al instalar componentes y otras acústicas, los cruces a menudo deben colocarse dentro del tablero, donde la probabilidad de campos es alta. Un automóvil moderno puede ofrecer otra sorpresa: un usuario encontró un ruido acústico notable con una frecuencia de alrededor de 1 kHz en los parlantes del nuevo sistema de audio de su BMW, que aparecía no solo mientras escuchaba música, sino incluso cuando el sistema estaba encendido. apagado y el motor en marcha. El motivo de las camionetas resultó ser una decisión imprudente del instalador de colocar cruces pasivos en el área de los asientos traseros, detrás de los cuales se encuentra la batería en muchos modelos de BMW. Los cables de alimentación que salen de él (y la proximidad del hilo de alta corriente que alimenta la calefacción de la luneta trasera) contribuyen a la formación de campos electromagnéticos suficientemente fuertes, que son bien captados por las bobinas de los filtros acústicos pasabanda, que sirven como "antenas" para recibir radiaciones de este tipo. También hay casos en los que el ruido del sistema se "manifiesta" algún tiempo después de la entrega del sistema al cliente. Para llegar al fondo de la causa, los artesanos en primer lugar "hacen una copia de seguridad", tratando de rastrear el historial de funcionamiento del automóvil después de que salió del taller de instalación. Resultó, por ejemplo, que el propietario cambió la tapa del distribuidor y quitó la grasa especial de su eje central. El resultado es un aumento del ruido eléctrico que ha entrado en el sistema de audio a través del circuito estándar. Si el historial de funcionamiento muestra que el generador o la batería han sido reemplazados recientemente, primero vale la pena asegurarse de que estén correctamente conectados a tierra en la caja y que el calibre del cable de tierra sea suficiente. En algunos vehículos de construcción de marcos, la conexión a tierra se puede realizar en el cuerpo, que no siempre está conectado al marco en una sola estructura con una soldadura continua, por lo que al depurar un sistema de audio potente, el maestro debe prestar especial atención para elegir la conexión a tierra correcta. ubicación. Los terminales de la batería corroídos son un problema "infantil" para el instalador, sin embargo, la negligencia del propietario del automóvil, que no reemplazó la batería a tiempo o no la sigue, puede convertirse en una situación tan desagradable cuando después de uno o dos meses el sistema empieza a hacer ruido, y el cliente intenta acusar al instalador de deshonestidad o falta de cualificación. Si realmente faltan calificaciones, entonces el maestro puede cometer otro error lleno de ruido: instalar el amplificador de potencia directamente en la superficie metálica de la caja sin una junta aislante. Entonces, independientemente de la experiencia ya acumulada en el tratamiento del ruido en los sistemas de audio para automóviles y las medidas preventivas prediseñadas, el instalador todavía está esperando "sorpresas de ruido", porque cada nuevo sistema (y cada nuevo automóvil) lleva algo individual. Además, muchas reglas tradicionales para lidiar con este enemigo insidioso del sonido puro tienen sus excepciones, ya que a menudo el maestro se salva por un patrón: cuanto más fuerte es el ruido en el sistema de audio del automóvil, más fácil es detectar su fuente. Publicación: cxem.net
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