不務正業的Marketing

先講我個人的結論好了 我個人覺得繼電器在音響器材上的使用是正面有幫助的 雖然多了接點接觸不良的不穩定性 但其可配合的附加功能 如延時開關與直流偵測保護 對機器本身與愛玩機器的愛樂者來說 真的很有幫助 我個人覺得這是"必要"之惡 (其實沒那麼"惡"啦) (有人說不裝保險絲比較好聽 您敢不裝嗎? 我可不敢 照這吹毛求疵的精神延伸下去 是不是給音響用的電源連無熔絲開關都不要裝了 有時真的不要被譁眾取寵的言論或為了賣機器所寫的文宣所媚惑)

以最嚴苛的眼光來說 多了繼電器 對整個系統來說 就只增加4個接觸點 除非您是追求極致的完美主義者 訂做了一部完全沒有Input Select / Treble / Bass / Balance調整的擴大機 不然繼電器的這4個接觸點真的不算"罪惡的淵藪"啦 呵呵 

我承認繼電器接點會隨時間而逐漸氧化而衍生其他問題 但個人玩了這一陣子的機器 已把繼電器當成一種耗材 更好的一件事是繼電器的常用型號(尺寸與輸入電壓)並不太複雜 應該有90%的機會找的到備料而可以直接替換

上圖為使用繼電器與控制IC - uPC1237所組合的喇叭保護模組 這個模組設計的蠻優的 用料不錯(Omron繼電器)與功能完善(延時開關與直流偵測保護)

繼電器的工作原理很簡單 如上圖所示 在供給電壓之前 COM點(共通點 即上圖中數字為3的端點 - 也就是一般的訊號輸入點) 是與數字為4的端點導通的 當供給繼電器電壓之後 因磁簧的磁力作用 COM點被推到與數字為2的端點導通(一般來說 這一點就接到喇叭輸出端)

這樣做有什麼好處呢? 在您開機時 不管是按鈕式還是旋鈕式電源開關 這種機械式的接觸動作 開機的瞬間難免有所謂突波脈衝 而且在開機供給所有元件電源的時候 縱使是晶體機 可能都需要有段短暫時間(可能在ms間)才會到達穩定的工作電壓點 所以如果能避開"開機瞬間突波脈衝"與"尚未達到穩定工作點前的直流輸出或雜訊" 那對擴大機本身或後端的喇叭都是一件好事

所以配合RC充放電與繼電器 就可以設計成"延時開關" (就是設定在開機幾秒後繼電器才導通 才有訊號傳到喇叭 如此可以避掉開機之後短暫時間內的不穩定)

以上影片簡單說明 延時開關繼電器導通的過程

三用電表轉到歐姆檔 二支測試棒分別接到繼電器的輸入與輸出端(即上圖的點2與點3) 在繼電器導通的時候 阻抗幾乎為零 所以電表歐姆檔從顯示"1"(代表超過該檔最大值 實際上也是斷路 阻抗值無限大) 變為顯示小數點以下的歐姆數並發出"嗶"聲 代表導通

實際上 這個模組的延時開關大約6秒 即按下開關後6秒 繼電器才導通

實際使用上 真空管機可能需要更長的時間來達到穩定工作點 所以有時候3秒或6秒的延時開關是不夠的 這個模組的好處是使用控制IC - uPC1237 可以很簡單的經由改變R/C值來改變延遲時間 關於uPC1237  (Protector IC  for stereo power amplifier) datasheet 請參考 http://ampslab.com/PDF/upc1237.pdf

關於實際修改請參考我之前的文章 "加裝延時輸出 - Modification for Delay Time" http://tw.myblog.yahoo.com/greatsound-forlife/article?mid=985&prev=1000&next=946&l=f&fid=11 

延時開關這觀念與作用 應該20幾年前就廣泛被採用 個人覺得這幾年來把"直流偵測保護"的功能加進來 是另一個很棒的觀念

DIY擴大機的時候 在接上喇叭之前 很簡略的但一定不可以忘記測的是什麼? 應該是直流輸出吧 不要說不當的直流輸出會對喇叭充磁 慢慢的損壞單體 更高的不當直流輸出會直接把高音單體燒掉的(我見過直接把高音單體直接衝爆掉 呵呵 當下在場所有人都傻眼 無言 呵呵)

DIY的擴大機有可能發生 那廠機會不會? 真的也很難保證 誰知道擴大機壞的時候 會不會把原本供給給功率電晶體的高壓不小心串到喇叭輸出端 所以在擴大機壞掉但還沒嚴重到燒掉保險絲的時候 我們也要確保擴大機沒有不當直流輸出而去損壞到喇叭

這時候"直流偵測保護"的作用就很重要 uPC1237可偵測直流訊號 並在偵測的直流成份大於設定值時 讓繼電器跳開(斷路)以保護喇叭 (If output offset DC level > Threshold level, then Relay will be Off)  我記得這模組的設定點是在1V (實際上這個設定點可以簡單的改變電阻值來改變)

以上影片就是我用2個4號電池(相當於3V) 串到訊號路徑 模擬不當直流成份被導入 您可以看到繼電器會跳開斷路 如此就可以有效保護喇叭 很實用很好用吧

根據個人經驗 大約列出繼電器老化所會產生的幾種小毛病如下

1. 最常發生的狀況是 繼電器損壞無法導通以致斷路 這狀況很容易判斷 因為繼電器導通時 您會聽到"啪"的一聲(或二聲 因為二聲道的接點導通有可能有點時間差) 如果您開機會沒聽到 "啪"的一聲 那可能就是繼電器損壞 您也可以簡單用示波器檢查判斷 在繼電器COM點應該是訊號正常 但在喇叭輸出端卻是無訊號

2. 繼電器接點氧化嚴重 以致二接點縱使接觸 也因為氧化嚴重 二接點間的阻抗過高造成斷路 此點與上一點不同的地方是 繼電器功能正常所以會有導通"啪"的一聲 但是接點等同斷路所以無訊號輸出 在診斷上也如同第一點 用示波器檢查 在繼電器COM點應該是訊號正常 但在喇叭輸出端卻是無訊號

3. 繼電器接點氧化較輕微 阻抗過高但還不到斷路的狀態 但造成二聲道的繼電器接點的阻抗不同 以致左右聲道輸出不平衡 如上圖所示 這台擴大機二聲道的繼電器導通後的阻抗分別是2.6歐姆與13.0歐姆

註: 左右聲道不平衡的問題 不單只有繼電器會引起 其他還有很多原因會造成此問題 有可能是雙聯Volume VR或是Balance VR的誤差所造成 也可能是功率IC或周圍元件 因長時間使用後的衰減不平均 造成左右聲道放大倍率不同 ..等等 原因是相當複雜的

有那麼嚴重嗎? 2.6歐姆 vs. 13.0歐姆 這只相差約10歐姆 會有這麼大的差別嗎? 呵呵 如果這10歐姆的差異是發生在50K或100K的Balance VR或雙聯Volume VR 當然是微乎其微的差異 應該沒有人耳聽的出來其間的差異 但這10歐姆的差異是發生在喇叭輸出端 對於喇叭的阻抗大約都在4~8歐姆上下 這10歐姆的差異不可謂不大

您不信的話 到電子材料行買個10歐姆的水泥電阻串上一邊的喇叭 您再聽看看喇叭二邊音量差多少? (記得是大watt數的水泥電阻而不是一般常用的1/2W電阻唷 呵呵) 

4. 我遇過最難搞的狀況是 擴大機開機一切正常 但可能run個半小時後變成一邊沒聲音 一開始都會以為是放大線路有問題 怎麼查都不對 最後才發現是 繼電器COM點"彈性疲乏"

所謂的COM點"彈性疲乏" 大約狀況是COM點的那根導棒 可能因為長時間彎曲 造成彈性疲乏 一開始繼電器導通時 COM點的接觸正常 但開機一陣子後 可能因為電流經過 造成導棒發熱而使導棒彎曲度改變 所以原本COM點從原本的接觸點脫離 變成不導通 

第4點真的很玄 我曾經有一台機器經過三位師傅檢修都查不到問題所在 最後還是在第三位師傅的豐富經驗下解決 回想起來問題真的很簡單 但是如果不說破 我想一般人想破頭都可能猜不到   

前一張圖用三用電表簡單檢查繼電器導通時的阻抗 電表顯示完美接觸的0歐姆

繼電器接點正常了 但也要驗證左右聲道不平衡是否是因為左右聲道放大倍率不同或Volume/Balance VR所造成

手邊沒其他儀器可用 所以還是用訊號產生器與示波器來做最後的檢查 依最後截取的波幅判斷 二聲道的輸出差別相當小 相信這台擴大機的左右聲道不平衡確定就是繼電器所引起了 問題解決囉 Bingo!!

(如果最終結果還是左右聲道不平衡 那就得再檢查Volume/Balance VR與放大線路了)

再次感謝瀏覽 希望在您DIY或檢測擴大機的時候有一點的幫助 謝謝!

後記:

Relay的功能很簡單 除了部份為特殊規格(尺寸與腳距不同) 大部份都應該找的到備料 但除了尺寸/腳距/啟動電壓 稍有不同之外 在功能上 COM點也稍有不同 建議您到電子材料行購買的時候 把拆下來的舊Relay拿去比對 如此才不會買錯材料得再多跑一趟!