На холостых тихо, а стоит нажать газ, и из динамиков поднимается тонкий вой, как у турбины в фильме. Отпустил педаль, вой опустился. Это классика автозвука, и у неё есть имя: помехи от генератора. Хорошая новость в том, что сам генератор почти никогда не виноват. Виноват путь, по которому его пульсации попадают в сигнал.
Откуда берётся вой от генератора?
Автомобильный генератор вырабатывает трёхфазный переменный ток, а диодный мост его выпрямляет. На выходе не идеально ровное напряжение, а постоянное с пульсациями: шесть «горбов» на каждый электрический период. Электрическая частота равна числу пар полюсов ротора, умноженному на обороты генератора в секунду. Генератор вращается быстрее двигателя, через ремень и шкивы.
Прикинем для типичных цифр: 6 пар полюсов, передаточное число шкивов около 1 : 3. На холостых 800 об/мин двигателя генератор крутится на 2400 об/мин, это 40 об/с. Электрическая частота 40 × 6 = 240 Гц, пульсации 240 × 6 = 1440 Гц. На 3000 об/мин уже около 5,4 кГц. Отсюда и характерный «свист», который ползёт вверх вместе с тахометром.
У разных машин шкивы и число полюсов свои, поэтому считай это оценкой. Но суть видна: помеха лежит в полосе, где слух очень чувствителен (см. кривые равной громкости), и хорошо слышна на твитерах и СЧ динамиках.
Как найти причину: пошагово
Заглуши двигатель, оставь зажигание и систему включёнными. Вой пропал? Значит, помеха связана с работой двигателя. Теперь заведи и поиграй оборотами: если тон меняется синхронно с ними, это пульсации генератора. Ровный фон без зависимости от оборотов ищи в массе и петлях заземления или в самих устройствах.
Выдерни RCA или отключи вход от магнитолы на процессоре, оставив усилители включёнными. Если вой исчез, помеха приходит вместе с сигналом, из магнитолы или по пути от неё. Если остался, она попадает прямо в усилитель, через его питание или массу.
Воткни в вход усилителя RCA-заглушки (или разъёмы с закороченными центром и экраном). Вой пропал? Виновата линия от процессора до усилителя. Не пропал? Проблема в питании или массе самого усилителя, либо в наводке на акустические провода.
На заведённом двигателе с нагрузкой (фары, печка) измерь милливольты переменки и постоянки между минусом процессора, магнитолы и усилителей. Десятки милливольт значат, что массы в разных точках кузова и через них течёт ток генератора. Перенеси массы в одну точку, как описано в статье про массу.
RCA и силовой кабель в одном жгуте, RCA рядом со жгутом от генератора или вдоль моторного щита работают как антенна. Разведи сигнальные и силовые по разным бортам, пересекай их под прямым углом. Подробнее в статьях про экранирование и прокладку проводов в салоне.
Изредка виноват пробитый диод в выпрямителе или изношенный регулятор: пульсации становятся в разы больше нормы. Осциллограф на клеммах АКБ покажет это сразу. Слабый аккумулятор тоже хуже сглаживает пульсации, работая как большой конденсатор с плохими свойствами. Если после шагов 1–5 проблема осталась, покажи генератор автоэлектрику.
Фильтры по питанию: помогают?
Фильтр (дроссель в разрыв плюса) снижает пульсации на входе устройства. На слабых магнитолах с питанием от штатной проводки он иногда помогает. На мощном усилителе фильтр должен пропускать десятки ампер без потерь, и такие дроссели большие и дорогие. Чаще всего после правильной массы и разведения проводов фильтр вообще не нужен.
Где помехи чаще всего прячутся
- Штатная магнитола + сторонний процессор с RCA-входом. Разные массы гарантированы. Выход: высокоуровневый дифференциальный вход (см. подключение по низкому и высокому уровню).
- Усилители на разных болтах кузова.
- Провод Remote, взятый от цепи с большими токами.
- Заземление корпуса усилителя на кузов в дополнение к массе (через крепёж). Лишняя параллельная масса и снова петля.
Почему помехи так мешают в SQ?
Систему для Sound Quality строят для музыки, а музыку в дороге ты слушаешь на заведённом двигателе. Вой на 1–5 кГц ложится на ту же полосу, где сидит эффект присутствия и детали вокала, и маскирует тихие детали записи. Даже если он еле слышен, он отнимает динамический диапазон снизу.
А если вой остался после переноса масс?
Вой от генератора лежит в полосе примерно от 1,4 кГц на холостых до 5 кГц и выше на оборотах, если взять типичные 6 пар полюсов и шкивы 1 : 3. Сабвуфер играет ниже 80–100 Гц, и фильтр низких частот эти частоты отрезает. Твитеры и СЧ динамики работают как раз в этой полосе, поэтому помеху слышно на них.
Чаще всего новый усилитель посадили массой на другой болт кузова, чем процессор или магнитолу, и получилась петля массы. Через кузов между этими точками течёт ток генератора, и разница потенциалов в десятки милливольт попадает в сигнал по RCA. Перенеси массы в одну точку и проверь, не идёт ли RCA в одном жгуте с силовым кабелем.
Иногда помогает: трансформаторный изолятор на RCA разрывает петлю массы, и помеха пропадает. Но это заплатка: дешёвый трансформатор режет самый низ и верх и может добавить искажений, что для SQ плохо. Надёжнее убрать причину, то есть собрать массы в одну точку или подать сигнал на высокоуровневый дифференциальный вход процессора.
Ноутбук на зарядке от инвертора или USB-зарядки в прикуриватель добавляет ещё одну массу, и через USB-кабель к процессору замыкается новая петля. Помеха с оборотами двигателя может появиться или усилиться только на время настройки. Проверь просто: отключи зарядку и поработай от батареи ноутбука, если вой пропал, виновата петля через USB.
Помехи проще не допустить, чем потом ловить: разведение проводов и схема массы решаются на этапе проектирования. Если собираешь систему, загляни в шаг «Подбор компонентов» и сразу планируй, где будут стоять процессор и усилители.
Прошёл все шесть шагов, а вой на месте? Опиши, что на каком шаге получилось, в чате EBAEVSQ, разложим по полочкам.
Источники
- B. Whitlock, «Understanding, Finding and Eliminating Ground Loops», Jensen Transformers
- H. W. Ott, «Electromagnetic Compatibility Engineering», Wiley, 2009
- ISO 226:2003, «Acoustics. Normal equal-loudness-level contours»
- Rane Note 110, «Sound System Interconnection», Rane Corporation
См. также: Масса и контуры заземления, Экранирование, Шумы.