Isolamento acustico dell'auto: identificazione e soppressione delle sorgenti di rumore

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Audio

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A volte, quando i lavori per l'installazione di un impianto audio per auto sono terminati e se ne sente già il “ritratto sonoro”, si trovano improvvisamente colori e tonalità che introducono nella sua percezione evidenti disarmonie e sfumature indesiderabili: queste sono le famigerate “ rumori di sistema”, che sono particolarmente percepibili da un orecchio esperto e attento intenditore di “arte audio”. I rumori uccidono il suono puro e, come i livelli e le "registrazioni", rovinano la tela perfetta di un grande maestro. Per dare al suono colori naturali e vivacità, devi prima determinare la natura e le fonti di rumore, che aiuteranno a tenerle sotto controllo.

È utile pensare sia "prima" che "dopo"

Gli installatori hanno familiarità con la situazione in cui i rumori del sistema compaiono all'improvviso, come un disastro non previsto: dopo venti impianti "normali", il ventunesimo inizia improvvisamente a fare rumore, confondendo i suoi creatori, come un bambino irritabile che chiede di sedersi accanto a tre , cinque o più ore prima che il dolore venga trovato e rimosso.

Se consideriamo il sistema audio come un mezzo per trasmettere informazioni affidabili, possiamo confrontare il rumore del sistema con informazioni introdotte, false che interferiscono con la piena percezione del segnale utile da parte dell'ascoltatore: possono essere clic ripetuti, sibili, stridii e altro interferenza che penetra nel collegamento acustico del sistema audio. In effetti, tutti i componenti del sistema portano una certa quantità di informazioni sul rumore nel percorso di riproduzione del suono e il loro livello totale è solitamente chiamato soglia di rumore del sistema. Se si verifica rumore nei collegamenti iniziali del circuito, più è possibile "spostare" il segnale utile dalla soglia di rumore nei dispositivi di lettura e preamplificatore, più efficientemente funzioneranno gli amplificatori e l'acustica suonerà più pulita. Tuttavia, l'insidiosità del rumore sta nel fatto che possono penetrare nel sistema attraverso il collegamento degli amplificatori finali, e anche dopo, ad esempio, attraverso il filtro passa-banda acustico.

Iniziando a lavorare su un impianto audio complesso, installatori esperti pensano ad eliminare il rumore anche in fase di scelta del progetto e della progettazione di un circuito: la migliore cura per il rumore è curare la loro prevenzione attraverso la corretta scelta del circuito e della tecnologia di installazione. Innanzitutto, gli installatori prestano attenzione alle interconnessioni: se non si tratta di fibra ottica, è difficile prevedere la vulnerabilità di un qualsiasi conduttore elettrico alle sorgenti di rumore automobilistico (vedi "Master 12 Volt" N 1/98, pp. 30-38) , sebbene tu possa adottare misure preventive note. La tecnologia preventiva convenzionale si riduce alla posa dei conduttori di alimentazione e di segnale a distanza l'uno dall'altro, ad esempio lungo bordi diversi del pavimento interno dell'auto, ma gli installatori esperti riescono a evitare il rumore anche quando si posano insieme entrambi i tipi di conduttori grazie alla corretta selezione del sistema componenti. Secondo uno di essi, fino al 90 percento del rumore proviene dall'apparecchiatura installata stessa. L'imperativo della redditività pone un'altra esigenza davanti al padrone: scegliere in modo flessibile tecnologia e mezzi. Ad esempio, se nel sistema è installato un amplificatore di potenza che aziona solo il subwoofer, l'installatore potrebbe ritenere giustificato eseguire il cablaggio di alimentazione e di segnale fianco a fianco sullo stesso lato della cabina. Quando si tratta di commutare un amplificatore che carichi l'acustica a banda larga e un collegamento ad alta frequenza, la posa preventiva di cavi di alimentazione e di segnale su lati diversi è sicuramente più affidabile.

Con quello che cacciano rumori

Per eliminare i rumori, è auspicabile comprenderne la natura e trovarne le fonti. Oggi esistono mezzi tecnici, come ad esempio i rilevatori di radiazioni elettromagnetiche (i cosiddetti audio sniffer), che ricordano un po' uno stetoscopio medico: possono essere utilizzati per sondare varie parti dell'auto con una sonda, il segnale da cui viene convertito e alimentato alle cuffie dell'installatore, parlando della presenza di campi forti. Una versione casalinga più economica di un tale dispositivo - un lettore audio portatile con un altoparlante esterno o un microfono - imita in una certa misura una tale sonda, sebbene la sua bassa sensibilità debba essere compensata dall'elevata qualifica del maestro.

Gli artigiani capaci utilizzano strumenti come contatori di frequenza, amperometri o oscilloscopi a bassa frequenza per localizzare il rumore. Tuttavia, questi mezzi sono più spesso utilizzati quando il rumore è già "filtrato" nell'acustica. La necessità di misure preventive costringe il maestro a pensare in anticipo ai modi per proteggere il sistema dalla minaccia del rumore indotto e di altro tipo. La regola n. 1 consiste in una schermatura affidabile delle interconnessioni: dovresti sapere non solo come scegliere i giusti conduttori di potenza e segnale con una buona immunità ai disturbi, ma anche come garantire la schermatura quando si posano le linee ai giunti e si collegano ai collegamenti intermedi, ricordando che il loro le condizioni possono deteriorarsi durante il funzionamento a causa di vibrazioni, influenze termiche, atmosferiche e di altro tipo.

La schermatura aiuta a proteggere dalle interferenze induttive che si propagano nell'aria, ma il cablaggio può anche captare interferenze elettromagnetiche che si verificano a causa dell'interferenza dei segnali trasmessi attraverso i conduttori. Possono anche manifestarsi sotto forma di clic, prurito o strilli appena percettibili e la probabilità che si verifichino nelle auto degli ultimi anni di produzione, imbottite con ogni sorta di elettronica standard, non è inferiore a quella di quelle più vecchie. Spesso nei nuovi modelli, molti conduttori vari si estendono dal bagagliaio sotto il cofano sotto forma di un fascio spesso che trasporta molti segnali di varie proprietà. Ciò rende difficile l'instradamento dei cavi di segnale per il sistema audio.

Il tecnico è tenuto ad eliminare possibili intersezioni con tale cablaggio standard al fine di ridurre la probabilità di interferenze. Come già accennato, per questo si cerca di far passare i cavi su lati diversi del pavimento interno, ma a volte, in vetture particolarmente “complesse”, è necessario far passare entrambi i tipi di conduttori lungo il suo centro. Quando la scelta è limitata, gli esperti raccomandano di mantenere una distanza tra le due linee di almeno 25-30 cm, e se il conduttore del segnale non può fare a meno di attraversare il cavo di alimentazione, allora ciò dovrebbe essere fatto con un angolo di 90, che ridurrà al minimo il induzione indotta attorno allo schermo (con la posa in parallelo la vulnerabilità del conduttore di segnale a questo tipo di rumore aumenta al massimo).

Cosa dà il design dei conduttori di segnale

Per aumentare l'immunità ai disturbi dei conduttori schermati, in particolare nella loro posa in coppia, si consiglia di utilizzare un doppino intrecciato, in cui entrambi i cavi siano fissati rigidamente, ad esempio, con nastro isolante, in modo da proteggere meglio dai campi elettromagnetici vaganti . Non molto tempo fa, i progettisti di conduttori di segnale hanno iniziato a utilizzare il doppino intrecciato (i cavi di segnale e di terra sono intrecciati e racchiusi in uno schermo esterno aggiuntivo) come mezzo di schermatura nei cavi di interconnessione stessi. Questa soluzione è inferiore ai doppini simmetrici ("bilanciati") in termini di efficienza della soppressione delle interferenze induttive, ma è molto più semplice ed economica.

Per quanto riguarda gli stessi conduttori a coppia bilanciata, il loro utilizzo è giustificato principalmente quando le unità di sistema (ad esempio l'unità principale, il processore e l'amplificatore di potenza) sono già predisposte per il loro utilizzo. Come versione di un tale conduttore, vengono talvolta utilizzati cavi microfonici bilanciati di alta qualità che, con caratteristiche comparabili, possono avere un prezzo più interessante. Va notato qui che la trasmissione del segnale su linee bilanciate non può eliminare tutto il rumore che si verifica in un sistema audio per auto. Se il rumore è sorto prima di una coppia bilanciata (ad esempio, nell'unità principale), questa componente di rumore persisterà anche dopo che il segnale complesso è stato trasmesso su linee bilanciate (vedere "12 Volt Master" N 3/97, pagine 26-28).

Formazione di circuiti parassiti

Anche se l'installatore ha utilizzato materiali di altissima qualità e comprovate tecniche di posa di cavi e fili, esiste ancora la possibilità di rumore nel sistema, poiché esiste un altro pericolo: la formazione di un anello parassitario. Questo fenomeno si verifica principalmente negli impianti audio con due (o più) punti di massa per chassis, in cui le impedenze sono disuguali: in questo caso la corrente elettrica fluisce verso il punto di massa con minore resistenza elettrica, indipendentemente dalla lunghezza di questo tratto di il circuito.

Di norma, un sistema audio con amplificatori di potenza installati nel vano bagagli ha due punti di messa a terra: uno è vicino all'unità principale, l'altro è vicino all'amplificatore. Come spiegano gli esperti, tutti i moderni prodotti autoelettronici alimentati dalla rete di bordo dell'auto sono dotati di uno o dell'altro filtro integrato, il cui scopo è quello di "raccogliere" il rumore risultante dai pickup e trasmesso attraverso i cavi di alimentazione o generato nel dispositivo stesso, e "ripristinarli" attraverso il conduttore di terra al corpo. Quindi cosa succede quando la massa dell'unità principale è migliore della massa dell'amplificatore? Il rumore proveniente dall'unità principale può essere trasportato lungo la schermatura dell'interconnessione del segnale al conduttore di segnale interno e apparire come rumore di sistema generale nel collegamento di amplificazione del segnale. Sebbene i loop parassiti siano noti agli installatori da molto tempo, possono ancora verificarsi quando questa parte importante della tecnologia di installazione del sistema audio viene trascurata.

I produttori di amplificatori di potenza per autoveicoli hanno intrapreso strade diverse per combattere il rumore spurio, concentrandosi principalmente sulla riduzione del rumore all'ingresso del preamplificatore. Ad esempio, gli amplificatori Blaupunkt sono noti per il loro sistema di cancellazione del rumore HUSA, gli amplificatori Philips utilizzano un circuito CMR (rifiuto in modalità comune) e i prodotti LA Sound utilizzano un circuito di cancellazione attiva del rumore.

Alcuni installatori consigliano di utilizzare un singolo punto di messa a terra dello chassis, ad esempio vicino a un amplificatore di potenza nel bagagliaio, e quindi di collegare un cavo di messa a terra aggiuntivo all'unità principale. In questo caso, anche nel corso degli anni, il "bilanciamento" dell'affidabilità di messa a terra dell'impianto non cambierà in alcun modo. La regola principale è scegliere una parte metallica spessa dell'alloggiamento, praticare un foro e utilizzare un bullone e un dado con una rondella di sicurezza per premere il conduttore sulla superficie metallica pulita. Ancora meglio è utilizzare un foro di serie o un bullone di montaggio, alcuni installatori utilizzano una delle viti di montaggio della cintura di sicurezza posteriore per questo scopo.

Alcune aggiunte a questa regola di base: utilizzare conduttori di sezione sufficientemente grande per fornire una bassa resistenza nel circuito di terra. Il livello di rumore del sistema aumenterà anche quando uno degli elementi della batteria dell'auto "si siede" e la resistenza su di esso aumenta. Anche il calibro dei cavi di alimentazione utilizzati è importante: se il sistema audio, ad esempio, prende 100 A e il conduttore di alimentazione - solo 10 gauge, quindi a tutto volume, l'elevata resistenza del conduttore degraderà i parametri elettrici del sistema e può aumentare il livello di rumore fino a danni ai componenti.

Piccoli campioni nella lotta al rumore

Alcuni prodotti oggi sul mercato possono in qualche modo influenzare il rumore del sistema nell'auto. Tuttavia, esperti esperti affermano che questi "farmaci" dovrebbero essere usati con molta attenzione. Ad esempio, i filtri antirumore installati nel circuito di un conduttore di potenza (in particolare, l'alimentazione di un amplificatore di potenza) sono considerati da molti come "medicazioni temporanee" che non rimuovono il problema, ma ne nascondono solo la fonte. Per quanto riguarda le unità principali, di solito utilizzano alimentatori che non forniscono un filtraggio del rumore adeguato, quindi a volte è utile integrare il circuito di alimentazione a basso amperaggio con un piccolo filtro.

Sono ormai comparsi sul mercato speciali isolatori di accoppiamento parassiti per far fronte al problema citato dell'aumento della resistenza nei punti di messa a terra della cassa, anche se non tutti gli esperti ne consigliano l'uso. Il motivo è che un tale isolatore è solitamente un piccolo blocco con una coppia di trasformatori interni e connettori RCA esterni (ingressi e uscite).

Quando viene applicato un segnale musicale, i trasformatori isolano gli ingressi dei bassi dalle uscite dei bassi, tuttavia, passando attraverso un trasformatore (solitamente un filo con anima magnetica), il segnale CA perde l'effettiva connessione elettrica tra l'ingresso e l'uscita, sebbene si interrompa il collegamento fisico tra i due punti di massa al telaio. La perdita del contatto elettrico nel trasformatore porta a grandi perdite nella banda larga del segnale: in primo luogo, a causa dell'accoppiamento capacitivo, la componente a bassa frequenza del segnale utile viene interrotta e, in secondo luogo, a causa dell'induttanza, le sue alte frequenze sono " filtrato".

Per allontanarsi dalle carenze inerenti agli isolanti di questo tipo, i produttori di elettronica per auto hanno recentemente iniziato a offrire agli automobilisti i cosiddetti. driver lineari, che sono amplificatori di tensione di segnale compatti all'uscita lineare (ad esempio, un'unità principale o un cambia CD). L'aumento della tensione del segnale trasmesso attraverso il conduttore di interblocco consente di ridurre la soglia di rumore ad un livello al quale il rumore è assolutamente impercettibile anche ad alti volumi. Inoltre, il driver lineare consente di disaccoppiare i circuiti di segnale tra i dispositivi installati sulla plancia (autoradio, ecc.) e quelli montati nel bagagliaio (amplificatore di potenza, ecc.).

L'aumento della tensione di ingresso nel circuito del segnale consente inoltre di far funzionare l'amplificatore a livelli di potenza di uscita inferiori e di impostare il controllo del guadagno all'ingresso dell'amplificatore su una posizione che fornisca una bassa sensibilità al rumore generato esternamente. Di recente, i produttori di elettronica per auto hanno iniziato a produrre unità principali con una tensione alla loro uscita lineare di circa 4-6 volt, che consente di ottenere lo stesso effetto senza dispositivi aggiuntivi.

Il rumore del sistema ha molte facce

Il rumore del sistema può essere causato da qualcosa di più di un cablaggio scadente o da una messa a terra insufficiente del telaio. Gli esperti sono a conoscenza di altri motivi. Ad esempio, nei complessi sistemi audio per auto, non si può fare a meno dei filtri passa-banda: i crossover. All'interno del crossover passivo sono presenti degli induttori che, oltre alla loro funzione principale di taglio delle frequenze di un certo range, possono fungere da antenne, captando il rumore elettromagnetico da un generatore di corrente o da circuiti ad alta corrente. Quando si installano componenti e altre acustiche, i crossover spesso devono essere posizionati all'interno del cruscotto, dove la probabilità di campi è alta.

Un'auto moderna può offrire un'altra sorpresa: un utente ha riscontrato un notevole rumore acustico con una frequenza di circa 1 kHz negli altoparlanti del nuovo sistema audio della sua BMW, che è apparso non solo durante l'ascolto della musica, ma anche quando il sistema è stato acceso spento e il motore era in funzione. Il motivo dei pickup si è rivelato essere una decisione sconsiderata dell'installatore di posizionare crossover passivi nell'area del sedile posteriore, dietro il quale si trova la batteria in molti modelli BMW. I cavi di potenza che ne escono (e la vicinanza del filo ad alta corrente che alimenta il lunotto termico) contribuiscono alla formazione di campi elettromagnetici sufficientemente forti, che vengono ben captati dalle bobine dei filtri passa-banda acustici, che fungono da "antenne" per ricevere radiazioni di questo tipo.

Ci sono anche casi in cui il rumore del sistema "si manifesta" qualche tempo dopo la consegna del sistema al cliente. Per andare a fondo della causa, gli artigiani prima di tutto "back up", cercando di ripercorrere la storia del funzionamento dell'auto dopo che ha lasciato l'officina di installazione. Si è scoperto, ad esempio, che il proprietario ha cambiato il tappo del distributore e rimosso il grasso speciale sul suo albero centrale. Il risultato è un aumento del rumore elettrico che è entrato nel sistema audio attraverso il circuito standard.

Se la cronologia di funzionamento mostra che il generatore o la batteria sono stati sostituiti di recente, prima di tutto vale la pena assicurarsi che siano adeguatamente collegati a terra alla custodia e che la sezione del filo di terra sia sufficiente. In alcune vetture per la costruzione di telai, la messa a terra può essere eseguita sulla carrozzeria, che non è sempre collegata al telaio in un'unica struttura con una saldatura continua, quindi, quando si esegue il debug di un potente sistema audio, il master deve prestare particolare attenzione alla scelta corretta della posizione di messa a terra.

I terminali della batteria corrosi sono un problema "da bambino" per l'installatore, tuttavia l'incuria da parte del proprietario dell'auto, che non ha sostituito la batteria in tempo o non la segue, può trasformarsi in una situazione così spiacevole quando dopo un mese o due il sistema comincia a fare rumore, e il cliente cerca di accusare l'installatore di disonestà o mancanza di qualifiche. Se le qualifiche sono davvero carenti, il master può commettere un altro errore irto di rumore: installare l'amplificatore di potenza direttamente sulla superficie metallica della custodia senza una guarnizione isolante.

Quindi, nonostante l'esperienza già accumulata nella gestione del rumore nei sistemi audio per auto e le misure preventive pre-progettate, l'installatore è ancora in attesa di "sorprese di rumore", perché ogni nuovo sistema (e ogni nuova auto) porta qualcosa di individuale. Inoltre, molte regole tradizionali per affrontare questo insidioso nemico del suono puro hanno le loro eccezioni, poiché spesso il maestro viene salvato da uno schema: più forte è il rumore nel sistema audio dell'auto, più facile è rilevarne la fonte.

Pubblicazione: cxem.net

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