Разработка лазерного гитарного предусилителя Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

лее заметными являются изменения поля скоростей. Рост термического сопротивления со стороны борта снижает скорость нисходящего потока вблизи перегородки и более существенным становится вклад охлаждения груза со стороны зеркала свободной поверхности. Если без перегородки можно выделить четко выраженное движение с достаточно большой скоростью вверх в центральной части танка и вниз вдоль борта, то после конструктивных изменений зона высокой скорости характерна только для центральной части танка.

Для определения эксплуатационных параметров перегородки необходима надежная методика расчета теплового баланса и температуры груза наливных судов. Анализ изученных методов расчета показал, что теплообмен у ограждающих поверхностей очень сложный и зависит от множества факторов [4]. Нахождения решений задачи требует правильной постановки граничных условий, правильное формулирование начальных условий. Среди них важнейшими являются геометрические условия, в том числе наличие обогревателей в донной части танка, а также положение дополнительной вертикальной перегородки относительно борта и нагревателей. В результате проведенных научных исследований нами получены критериальные уравнения и предложена методика расчета тепломассобменных процессов при транспортировке высоковязких застывающих жидкостей наливными судами. Разработана методика расчета энергоэффективного исполнения танка, с помощью определение толщины зазора между наружным бортом и легкой перегородкой.

Список литературы:

1. Теплообмен высоковязких жидкостей в емкостях: монография / Н.В. Селиванов; Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Астрахан. гос. техн. ун-т, 2001. - 232 с.

2. Яковлев П.В. Теплообмен в процессах получения и переработки товарной серы: монография. - Астрахань: Изд-во АГТУ 2004. - 168 с.

3. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - изд. 2-е стереотип. - М.: Энергия, 1977 - 344 с.

4. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - изд. 5-е перераб. и доп. - М.: Атомиздат, 1974. - 416 с.

РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОГО ГИТАРНОГО ПРЕДУСИЛИТЕЛЯ

© Котлубовская Т.В.*

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова,

г. Барнаул

Работа со звуком, звукоизвлечение, звукозапись представляют собой комплекс сложных технических и организационных решений, которые,

* Доцент кафедры Информационных технологий, кандидат технических наук.

в свою очередь требуют определённых финансовых затрат. Поэтому разработка и создание устройств, предназначенных для упрощения и удешевления работы со звуком является вполне актуальной и востребованной.

Целью работы являлась разработка лазерного гитарного предусилителя, близкого по характеристикам к существующим ламповым аналогам, позволяющего расширить возможности в звукозаписи и звукоизвлечении при меньших затратах и без сложных конструктивных решений.

Гитарный усилитель - это целая система устройств, общая цель функционирования которой заключается в формировании звука электрогитары и придании ему самых разных окрасок [3].

Система состоит из следующих компонентов:

- предусилитель, он же «преамп» (pre-amp);

- оконечный усилитель, он же «оконечник», «усилитель мощности» (poweramp, poweramplifier);

- кабинет, он же «каб», «колонка», «акустическая система» (cab, cabinet).

Порядок коммутации этих компонентов системы следующий: электрогитара - предусилитель - оконечник - кабинет. Каждый из трех компонентов системы оказывает влияние на конечный результат звучания электрогитары [1].

Предусилитель - это прибор, задачей которого является усиление сигнала со слабого уровня до линейного (от 0,5 до 1,5 В). То есть до уровня, который является приемлемым для нормального усиления с помощью усилителей мощности (оконечных усилителей). Источниками сигналов для предусилителя, у которых слабый выходной сигнал, как правило, являются: микрофоны, звукосниматели виниловых проигрывателей, инструментальные (в том числе гитарные) звукосниматели.

Кроме предварительного усиления предусилитель также немного окрашивает звук тембрально. С этим «недостатком» идет активная борьба в звуковоспроизводящей аппаратуре (достижение линейности усилителей и минимума искажений), но в то же время, в области гитарного звука, это основное свойство, которое используется для формирования звука электрогитары [2].

В области гитарного звука предусилитель - один из основных звукофор-мирующих элементов оборудования гитариста. Особенность предусилителей придавать изначальному звуку дополнительные тембровые, звуковые окраски используется как главное свойство, преобразующее чистый сигнал гитары со звукоснимателя в узнаваемое и типичное гитарное звучание. При этом гитарные предусилители имеют свои схематические, конструкционные особенности, используемые для получения именно «гитарных окрасок» [4].

Кроме обычной тембровой окраски звука, предусилитель используется для получения кардинально нового звучания, используя еще одно свойство усиливающей аппаратуры - перегрузку некоторых его внутренних узлов. Фактически многие предварительные усилители специально конструируются

так, чтобы в них была возможность включать режим перегрузки этих компонентов. За счет этого получается перегруженное, тяжелое, «хрипящее» и другие подобные виды звучания электрогитары (дисторшн, овердрайв, кранч, фуз). Вид звучания, который получается от данного режима зависит уже непосредственно от модели самого предусилителя. Некоторые позволяют получить лишь слабый перегруз или, как принято говорить, - подгруз. Другие выдают крайне «экстремальное» звучание. Кроме степени перегруженности предусилители также различаются характером звучания этого перегруза, что отчасти обусловлено тембровыми окрасками, упомянутыми выше [3].

Предусилители могут быть изготовлены на основе ламповых схем, полупроводниковых схем, либо цифровых алгоритмов.

Благодаря уникальному свойству лазера вносить нелинейные искажения в усиливаемый сигнал, таким образом, придавая звучанию инструмента особенный звук, сравнимый с дорогими ламповыми усилителями, возникла идея построить предусилитель именно на нем [6, 8]. В таком предусилителе сигнал со звукоснимателей проходит два «подготовительных» этапа, представляющих из себя два усилителя, затем через транзистор подаётся на лазер, луч которого попадает на фотодиод, в результате этого в последнем возникает ЭДС. В результате и получается искаженный сигнал, который уже можно подавать на оконечный усилитель, на микшерский пульт, либо на звуковую карту ПК (рис. 1) [5].

Рис. 1. Функциональная схема лазерного гитарного предусилителя

Лазерный предусилитель предназначен для предусиления выходного сигнала электрогитары и рассчитан на работу с усилителем мощности или со звукозаписывающим оборудованием. Особенностью разработанного предусилителя является использование оптопары, состоящей из лазерного диода и фотодиода, трёх каскадов усилителей и фильтров.

Устройство преобразует так называемый «чистый» звук в звук, сравнимый со звучанием лампового усилителя.

Искажения вносятся благодаря использованию в устройстве связки элементов: лазерного излучателя и фотодиода.

В устройстве используется три усилительных каскада, на основе операционного усилителя, один из каскадов работает на двухполярном питании

(-4,5В и +4,5В), два других на однополярном (+9В). Ключевым элементом является лазерный диод, луч которого направлен на фотодиод, это и обеспечивает научную новизну разработки.

Разработанное устройство должно иметь хорошее метрологическое обеспечение.

Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений. При разработке метрологического обеспечения необходимо использовать системный подход, суть которого состоит в рассмотрении указанного обеспечения как совокупности взаимосвязанных процессов, объединенных одной целью достижением требуемого качества измерений [7].

Исследовав рынок аудиоаппаратуры, можно сделать вывод о том, что устройств, аналогичных по конструкции нет.

Помимо большой стоимости, недостатками ламповых усилителей является их размер, потребляемая мощность, нагрев, и, как следствие, необходимость охлаждения. Благодаря применению менее энергоёмкого лазера, лазерный предусилитель лишен этих недостатков, при сравнительно близких характеристиках преобразования звукового сигнала.

Для правильного позиционирования разработанного устройства на рынке было проведено сравнение с похожей продукцией, находящейся в продаже. Для сравнения были взяты характеристики одного из наиболее востребованных усилителей - усилителя Fender Fishman Prefix Pro (табл. 1).

Таблица 1

Сравнение характеристик предусилителей

Вид устройства FenderFishmanPrefixPro (ламповый аналог) Лазерный гитарный предусилитель

Номинальный входной уровень -20 дБВ -20 дБВ

Входные перегрузки (20 Гц - 20 кГц) +2 дБВ (40 Гц - 16 кГц) +1,5 дБВ

Входное сопротивление 20 МОм > 2 МОм

Выходное сопротивление Менее 3.5 кОм 1 кОм

Номинальный выходной уровень -12 дБВ -15дБВ

Уровень шума Не более -55 дБ -45 дБ

Потребляемый ток Менее 3.5 мА 15 мА

Питание 9 В 9 В

Наглядно видно, что характеристики лазерного предусилителя ничем не уступают дорогому ламповому аналогу.

В случае неудовлетворительных характеристик лазерный предусилитель можно было усовершенствовать путём внедрения микроконтроллера, отслеживающего параметры тока на лазерном диоде и, при необходимости, осуществить коррекцию.

Разработка и тестирование опытного образца устройства были осуществлены на кафедре информационных технологий АлтГТУ

Разработка устройства расширила возможности в звукозаписи и звуко-извлечении при меньших затратах и без сложных конструктивных решений.

Устройство предназначено для использования в студиях звукозаписи и при работе на сцене. Устройство универсально, при необходимости получения звука, наиболее подходящего другим инструментам или стилям музыки (звучание), возможно подключение в схему эквалайзера, компрессора и других цифровых или аналоговых приборов.

Список литературы:

1. Авдуевский А. Mesa Boogie F30 [Электронный ресурс] / А. Авдуев-ский // MesaBoogie. - Электрон. текст. дан. - М., 2004. - Режим доступа: http://www.mesaboogie.ru/file.php7pub_02. - Загл. с экрана.

2. Авдуевский А. Mesa Boogie TriAxis [Электронный ресурс] / А. Авдуевский // MesaBoogie. - Электрон. текст. дан. - М., 2003. - Режим доступа: http://www.mesaboogie.ru/file.php7pub_03. - Загл. с экрана

3. Авдуевский А. Усиление и перегруз [Электронный ресурс] / А. Авдуевский. - Электрон. текст. дан. - М., 2002. - Режим доступа: www.guitars.ru/ 01/info.php7z901. - Загл. с экрана.

4. Академия гитарной электроники [Электронный ресурс] // Guitar-Gear.ru. - Электрон. дан. - [М.], 2008-2011. - Режим доступа: www.guitar-gear.ru. - Загл. с экрана.

5. Гитарный усилитель [Электронный ресурс] // GuitarWiki: Энциклопедии о гитаре. - Электрон. дан. - [М.], 2011. - Режим доступа: www.guitar-player.ru/wiki/Гитарный_усилитель. - Загл. с экрана.

6. Звелто О.Г. Принципы лазеров / О.Г. Звелто. - М.: Мир, 1990. - 559 с.

7. Основы метрологического обеспечения [Электронный ресурс]. - Электрон. текст. дан. - М., 2004. - Режим доступа: www.metrob.ru/HTML/osnovi-mo.html. - Загл. с экрана.

8. Кондиленко И.И. Физика лазеров / И.И. Кондиленко, П.А. Коротков, А.И. Хижняк. - Киев: Вища школа, 1984. - 232 с.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ В ЩЕЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ НА ДЕТАЛЯХ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

© Кучмин И.Б.*, Нечаев Г.Г.

Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина,

г. Саратов

Приведены методика и результаты исследования процесса МДО и покрытий, полученных в слабоконцентрированном растворе NaOH.

* Аспирант кафедры Технологии электрохимических производств.