Nagłośnienie łazienkowe

Łazienka to miejsce gdzie każdego dnia spędzamy trochę czasu. Dlaczego nie umilić sobie tego, słuchając muzyki? Niestety tradycyjne urządzenia elektroniczne są w łazience narażone na działanie wilgoci. Ponadto zwykłe radioodtwarzacze, podłączone do sieci, mogą stwarzać zagrożenie dla użytkowników. Na rynku nie ma praktycznie żadnych urządzeń fabrycznie przeznaczonych do słuchania muzyki w łazience. W tym artykule przedstawiam moje rozwiązanie tego problemu.

Jak to działa

Zasadniczą częścią systemu jest moduł pełniący funkcję zasilacza oraz wzmacniacza akustycznego. Wszystkie elementy elektroniczne tego modułu zostały umieszczone na jednej płytce, której schemat jest pokazany na rysunku 1, a rozkład ścieżek i elementów na rysunku 2. Złącze Z1 służy do dołączenia symetrycznego napięcia 2x12V z podwójnego uzwojenia transformatora. Napięcie to zostaje wyprostowane na mostku Gretza (M1) oraz odfiltrowane kondensatorami C3 i C4. Służy ono do zasilania scalonego wzmacniacza mocy US1 (TDA2030). Równolegle do elektrolitycznych kondensatorów C3 i C4 zastosowałem również małe odsprzęgające kondensatory C5 i C6 - zgodnie z notą katalogową układu. Sygnał akustyczny ze złącza Z3 podawany jest na wejście nieodwracające układu US1 poprzez kondensator C1 oraz rezystor polaryzujący R1. Wejście odwracające kostki US1 wykorzystane jest w pętli sprzężenia zwrotnego (wzmocnienie ustalane jest rezystorami R2 i R3). Kondensator C2 odfiltrowuje najniższe częstotliwości (stanowiąc zwarcie dla tych wyższych). Równolegle do wyjścia wzmacniacza dołączony jest obwód Boucherota (C7, R4), zabezpieczający przed samowzbudzeniem wzmacniacza na wysokich (ponad-akustycznych) częstotliwościach.

Rys.1 Schemat ideowy modułu

Osobną częścią tego modułu jest dodatkowy zasilacz 3V dla źródła sygnału. W swojej konstrukcji zastosowałem nietypowy chiński transformator, który oprócz symetrycznego uzwojenia 2x12V posiada również dodatkowe 4V. Właśnie to napięcie, podane na złacze Z2, wykorzystałem w zasilaczu dodatkowym. Po wyprostowaniu na mostku M2 oraz odfiltrowaniu przez kondensator C9 napięcie (4Vx1,44) jest podane na stabilizator US2 (low drop-out), a następnie zostaje wyprowadzone na złącze Z3. Dzięki galwanicznemu rozdzieleniu mas wzmacniacza i zasilacza pomocniczego chciałem uniknąć potencjalnych problemów z pętlą masy. Uruchomienie prototypu układu odbyło się jednak z drobnym problemem. Zasilacz pomocniczy generował przydźwięk sieciowy. Zwiększanie pojemności filtrujących nie wpłynęło na poprawę. Brum zwalczyłem stosując dodatkowy filtr CRC (elementy C10, R5, C11), co spowodowało spadek napięcia z 3,3V na 2,9V.

Rys.2 Płytka drukowana modułu

Montaż i uruchomienie

Montaż modułu wzmacniacza/zasilacza jest klasyczny. Jedynie stabilizator US2 w wersji SMD należy przylutować po stronie ścieżek. Na układ scalony US1 trzeba bezwzględnie zastosować radiator. Przewód głośnikowy można przylutować bezpośrednio do płytki.

Fot.1 Otwór pod zabudowę głośnika z widocznym modułem wewnątrz

Pomysł łazienkowego nagłośnienia powstał, gdy w trakcie remontu łazienki hydraulicy wykuli w pionie kanalizacyjnym sporą dziurę. Powstała wolna przestrzeń, która prosiła się o wykorzystanie. Do wspomnianego otworu wmontowałem skrzynkę poskręcaną z odpornej na wilgoć płyty OSB. Skrzynię tę z przodu zlicowałem ze ścianą, a na jej frontowej ścianie przygotowałem otwór o średnicy dostosowanej do wielkości głośnika. Wykorzystałem specjalny głośnik łazienkowy odporny na wilgoć, który posiada membranę wykonaną z polipropylenu (a nie z celulozy), oraz zintegrowaną z koszem, estetyczną maskownicę z tworzywa sztucznego. W skrzyni na głośnik umieściłem moduł wzmacniacza-zasilacza oraz transformator zasilający (fotografia 1).

Fot.2 Użyty w projekcie kieszonkowy odbiornik radiowy

Do skrzyni instalacją podtynkową doprowadziłem napięcie zasilające ~230V. Zasilanie jest załączane wyłącznikiem naściennym zintegrowanym w tzw. ramce instalacyjnej podtynkowej wraz z wyłącznikami oświetlenia oraz gniazdem przyłączeniowym ~230V. Jedną z puszek tej ramki przeznaczyłem na źródło sygnału. Puszka została połączona podtynkowo podwójnym przewodem ekranowanym ze złączem Z3 modułu opisanego powyżej. W ten sposób w łatwo dostępnym miejscu mamy do dyspozycji napięcie zasilające 3V oraz wejście wzmacniacza. Do zastosowanej ramki instalacyjnej dostępne są zaślepki. Zaślepka może służyć jako baza do zamontowania źródła sygnału audio - np. małego odtwarzacza mp3. Ja zastosowałem chińskie kieszonkowe radyjko. Odbiorniki takie są tanie, ale zwykle bardzo kiepskiej jakości. Użyty przeze mnie egzemplarz jest jednak wyjątkowo udany - nie ma problemów z czystym odbiorem i selektywnością. Fotografia 2 prezentuje obudowę i wnętrze użytego radyjka oraz oryginalną zaślepkę do ramki. Do radia dorobiłem nowy panel sterujący, na którym znalazły się przyciski sterujące, kontrolka działania - dioda LED oraz potencjometr do regulacji głośności.

Fot.3 Panel sterowania bez obudowy

Panel sterujący zamontowałem w ramce, a połączone z nim radyjko umieściłem wewnątrz puszki instalacyjnej. Metalową obudowę potencjometru przylutowałem do płytki za pośrednictwem kawałków drutu. Dzięki temu gwint montażowy potencjometru pozostał wolny i mogłem go wykorzystać do przykręcenia pokrywy - zaślepki (w której wywierciłem wcześniej odpowiednie otwory na elementy sterujące). Zamontowany panel radia (z i bez zaślepki) widoczny jest na fotografiach 3 i 4. Schemat panelu sterującego jest pokazany na rysunku 3 a płytka na rysunku 4.

Fot.4 Panel sterowania wykończony

Propozycje zmian

Problemem może być zdobycie odpowiedniego transformatora z dodatkowym uzwojeniem. W przypadku posiadania transformatora toroidalnego uzwojenie to można dowinąć we własnym zakresie. W innym przypadku można podebrać napięcie dla stabilizatora US2 z kondensatora C5. Należy wtedy (i tylko wtedy!) zamontować zworę ZW oraz zewrzeć dwa środkowe piny złącza Z3. Nie należy za to montować mostka M2 oraz kondensatorów C8 i C9.

Rys.3 Schemat ideowy panelu sterowania

Ponadto scalony wzmacniacz TDA2030 można zastąpić kostką o nieco większej mocy TDA2050. W takim przypadku nie trzeba montować diod zabezpieczających D1 i D2.

Rys.4 Płytka drukowana panelu sterowania

---

Powyższy artykuł ukazał się w czasopiśmie "Elektronika dla Wszystkich" w numerze 5/2011

Do pobrania z elportalu:

• Nagłośnienie łazienkowe - płytki drukowane w formatach EAGLE'a i PDF (ZIP, 113kB)

---

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680R
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1R
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100R
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7uF/16V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1uF/50V
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2200-3300uF/25V
C5,C6,C8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100nF
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2200uF/16V
C10,C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220-470uF/10V
Połprzewodniki
M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mostek 2KBP 4A
M2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mostek okrągły 1A
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . TDA2030 lub TDA2050
US2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LM1117 3,3V SMD
Pozostałe
Złącza goldpin
Radiator dla uk.adu US1 np. A-5793 L=7cm lub inny
Transformator 2x12V 20-40W z ewentualnym dodatkowym
uzwojeniem wtórnym 5-9V (uwagi w tekście)
Głośnik sufitowy łazienkowy 4ohm (lub 8ohm)