Ar baterijām darbināms cauruļu pastiprinātājs: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Ģitāras spēlētāji mīl cauruļu pastiprinātājus, jo tie rada patīkamus traucējumus.

Šo instrumentu ideja ir izveidot mazjaudas caurules pastiprinātāju, ko var arī nēsāt līdzi, lai spēlētu, atrodoties ceļā. Bluetooth skaļruņu laikmetā ir pienācis laiks izveidot dažus pārnēsājamus, ar baterijām darbināmus cauruļu pastiprinātājus.

1. darbība: izvēlieties caurules, transformatorus, baterijas un augstsprieguma padevi

Caurules

Tā kā enerģijas patēriņš cauruļu pastiprinātājos ir milzīga problēma, izvēloties pareizo cauruli, var ietaupīt daudz enerģijas un palielināt spēles stundas starp uzlādēm. Pirms kāda laika bija ar baterijām darbināmas caurules, kuras darbināja no maziem radioaparātiem līdz lidmašīnām. Viņu lielā priekšrocība bija zemākā nepieciešamā kvēldiega strāva. Attēlā ir salīdzināts trīs caurulītes ar baterijām, 5672, 1j24b, 1j29b un miniatūra caurule, ko izmanto ģitāras priekšpastiprinājumos, EF86

Izvēlētās caurules ir:

Priekšpastiprinātājs un PI: 1J24B (13 mA kvēldiega strāva pie 1,2 V, 120 V maksimālais plāksnes spriegums, Krievijā ražots, lēts)

Jauda: 1J29B (32 mA kvēldiega strāva pie 2,4 V, 150 V maksimālais plāksnes spriegums, Krievijā ražots, lēts)

Izejas transformators

Šādiem zemākas jaudas iestatījumiem var izmantot lētāku transformatoru. Daži eksperimenti ar līnijas transformatoriem parādīja, ka tie ir diezgan piemēroti mazākiem pastiprinātājiem, kuru apakšējais gals nav prioritāte. Tā kā trūkst gaisa spraugas, transformators labāk darbojas stumšanas un vilkšanas laikā. Tas prasa arī vairāk krānu.

100V līnijas transformators, 10W ar dažādiem krāniem

(0-10W-5W-2,5W-1,25W-0,625W un ar sekundāro 4, 8 un 16 omi)

. Par laimi manā transformatorā bija norādīts arī apgriezienu skaits uz tinumu, pretējā gadījumā būtu nepieciešama kāda matemātika, lai noteiktu atbilstošos krānus un augstāko pieejamo pretestību. transformatoram katrā pieskārienā (sākot no kreisās puses) bija šāds apgriezienu skaits:

725-1025-1425-2025-2925 par primāro un 48-66-96 ieslēdzas par sekundāro.

Šeit ir iespējams redzēt, ka 2,5 W krāns ir gandrīz vidū, ar 1425 pagriezieniem vienā pusē un 1500 otrā pusē. Šī nelielā atšķirība varētu būt problēma dažos lielākos pastiprinātājos, taču šeit tas tikai palielinās traucējumus. Tagad mēs varam izmantot 0 un 0,625 W krānus anodiem, lai iegūtu visaugstāko pieejamo pretestību.

Primārā pretējā pagrieziena attiecību izmanto, lai novērtētu primāro pretestību kā:

2925/48 = 61, ar 8 omu skaļruni tas dod 61^2 *8 = 29768 vai apm. 29,7k anoda-anoda

2925/66 = 44, ar 8 omu skaļruni tas dod 44^2 *8 = 15488 vai apm. 15,5 k anoda-anoda

2925/96 = 30, ar 8 omu skaļruni tas dod ^2 *8 = 7200 vai apm. 7,2 k anoda-anoda

Tā kā mēs plānojam to izmantot AB klasē, pretestība, ka caurule ir redzama, ir tikai 1/4 no aprēķinātās vērtības.

Augstsprieguma barošanas avots

Pat šīm mazajām caurulēm ir nepieciešams lielāks spriegums pie plāksnēm. Tā vietā, lai sērijveidā izmantotu vairākas baterijas vai izmantotu šīs milzīgās vecās 45 V baterijas, es izmantoju mazāku komutācijas režīma barošanas avotu (SMPS), kura pamatā ir mikroshēma MAX1771. Ar šo SMPS es bez problēmām varu pavairot spriegumu, kas nāk no baterijām, līdz 110 V vērtībām.

Baterijas

Šim projektam izvēlētās baterijas ir litija jonu baterijas, kuras viegli iegūstamas 186850 iepakojumā. Šiem nolūkiem tiešsaistē ir pieejami vairāki lādētāju dēļi. Viena svarīga piezīme ir nopirkt tikai zināmas labas baterijas no uzticamiem pārdevējiem, lai izvairītos no nevajadzīgiem negadījumiem.

Tagad, kad detaļas ir aptuveni definētas, ir pienācis laiks sākt strādāt pie ķēdes.

2. darbība. Darbs pie ķēdes

Kvēldiegi

Lai barotu cauruļu pavedienus, tika izvēlēta sērijas konfigurācija. Ir dažas grūtības, par kurām jāapspriež.

• Tā kā priekšpastiprinātājam un barošanas caurulēm ir dažādas kvēldiega strāvas, rezistori tika pievienoti virknē ar dažiem pavedieniem, lai apietu daļu strāvas.
• Lietošanas laikā akumulatora spriegums samazinās. Katram akumulatoram sākotnēji ir 4,2 V, kad tas ir pilnībā uzlādēts. Tie ātri izlādējas līdz nominālajai vērtībai 3,7V, kur tie lēnām samazinās līdz 3V, kad tas ir jāuzlādē.
• Caurulēm ir tieši apsildāmi katodi, kas nozīmē, ka plāksnes strāva plūst caur kvēldiegu, un kvēldiega negatīvā puse atbilst katoda spriegumam

Kvēldiega shēma ar spriegumiem izskatās šādi:

akumulators (+) (8.4V līdz 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300 omi (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 omi (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 omi (1.2V) -> 22 omi -> Akumulators (-) (GND)

kur // apzīmē paralēlo konfigurāciju un -> virknē.

Rezistori apiet pavedienu papildu strāvu un anoda strāvu, kas plūst katrā posmā. Lai pareizi prognozētu anoda strāvu, ir jānozīmē posma slodzes līnija un jāizvēlas darbības punkts.

Strāvas cauruļu darbības punkta novērtēšana

Šīm caurulēm ir pamata datu lapa, kur līknes ir attēlotas ekrāna tīkla spriegumam 45 V. Tā kā mani interesēja augstākā izejas jauda, ko es varētu iegūt, es nolēmu darbināt strāvas padeves spriegumus ar 110 V spriegumu (kad tas ir pilnībā uzlādēts), kas ir virs 45 V. Lai novērstu izmantojamas datu lapas trūkumu, es mēģināju ieviest garšvielu modeli caurulēm, izmantojot paint_kip, un vēlāk palielināt ekrāna režģa spriegumu un redzēt, kas notiek. Paint_kip ir jauka programmatūra, taču tai ir vajadzīgas dažas prasmes, lai atrastu pareizās vērtības. Izmantojot pentodes, palielinās arī grūtības līmenis. Tā kā es gribēju tikai aptuvenu novērtējumu, es netērēju daudz laika, meklējot precīzu konfigurāciju. Testa iekārta tika uzbūvēta, lai pārbaudītu dažādas konfigurācijas.

OT pretestība: 29k plate-to-plate vai apm. 7k AB klases darbībai.

Augstspriegums: 110 V.

Pēc dažiem aprēķiniem un tīkla sprieguma sprieguma var noteikt. Lai sasniegtu izvēlēto režģa novirzi, režģa noplūdes rezistors ir savienots ar kvēldiega mezglu, kur starpība starp mezgla spriegumu un kvēldiega negatīvo pusi. Piemēram, pirmais 1J29b ir pie B+ sprieguma 6V. Savienojot režģa noplūdes pretestību mezglam starp 1J24b posmiem, pie 2,4 V iegūtais tīkla spriegums ir -3,6 V attiecībā pret GND līniju, kas ir tāda pati vērtība, kāda redzama otrās 1J29b kvēldiega negatīvajā pusē. Tātad otrā 1J29b tīkla noplūdes rezistors var nokļūt zemē, kā tas parasti notiek citos dizainos.

Fāzes pārveidotājs

Kā redzams shēmā, tika ieviests parafāzes fāzes pārveidotājs. Šajā gadījumā vienai no caurulēm ir vienotības pastiprinājums un tas apgriež signālu vienam no izejas posmiem. Otrs posms darbojas kā parasts pastiprinājuma posms. Daļa no ķēdē radītajiem izkropļojumiem rodas no fāzes pārveidotāja, kas zaudē līdzsvaru un vienu barošanas cauruli dzen cietāk par otru. Sprieguma dalītājs starp posmiem tika izvēlēts tā, lai tas notiktu tikai galvenajos tilpuma pēdējos 45 grādos. Rezistori tika pārbaudīti, kamēr ķēde tika uzraudzīta ar osciloskopu, kur abus signālus varēja salīdzināt.

Priekšpastiprināšanas posms

Pēdējās divas 1J24b caurules sastāv no priekšpastiprinātāja ķēdes. Abiem ir viens un tas pats darbības punkts, jo pavedieni atrodas paralēli. 22 omu rezistors starp kvēldiegu un zemi paaugstina spriegumu kvēldiega negatīvajā pusē, radot nelielu negatīvu novirzi. Tā vietā, lai izvēlētos plāksnes rezistoru un aprēķinātu slīpuma punktu un nepieciešamo katoda spriegumu un rezistoru, šeit plāksnes rezistors tika pielāgots atbilstoši vēlamajam pastiprinājumam un slīpumam.

Aprēķinot un pārbaudot ķēdi, ir pienācis laiks tam izveidot PCB. Shēmai un PCB es izmantoju Eagle Cad. Viņiem ir bezmaksas versija, kurā var izmantot līdz 2 slāņiem. Tā kā es pats gatavoju kodināt dēli, nav jēgas izmantot vairāk nekā 2 slāņus. Lai izveidotu PCB, vispirms bija jāizveido arī veidņu paraugs caurulēm. Pēc dažiem mērījumiem es varēju noteikt pareizo attālumu starp tapām un anoda tapu caurules augšpusē. Kad izkārtojums ir gatavs, ir pienācis laiks sākt reālu veidošanu!

3. solis: ķēžu lodēšana un pārbaude

SMPS

Vispirms pielodējiet visas komutācijas režīma barošanas bloka sastāvdaļas. Lai tas darbotos pareizi, ir nepieciešami pareizi komponenti.

• Zema pretestība, augstsprieguma Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0,28 omi)
• Zems ESR, lielas strāvas induktors (220uH, 3A)
• Zems ESR, augstsprieguma rezervuāra kondensators (10uF līdz 4.7uF, 350V)
• 0,1 omu 1W rezistors
• Īpaši ātra augstsprieguma diode (UF4004 50ns un 400V vai jebkas ātrāk, ja> 200V)

Tā kā es izmantoju mikroshēmu MAX1771 ar zemāku spriegumu (no 8.4V līdz 6V), man bija jāpalielina induktors līdz 220uH. Pretējā gadījumā spriegums samazināsies zem slodzes. Kad SMPS ir gatavs, es pārbaudīju izejas spriegumu ar multimetru un noregulēju to uz 110 V. Zem slodzes tas nedaudz samazināsies, un ir nepieciešama atkārtota pielāgošana.

Cauruļu ķēde

Es sāku lodēt džemperus un komponentus. Šeit ir svarīgi pārbaudīt, vai džemperi nepieskaras nevienas detaļas kājām. Caurules tika lodētas kupera pusē pēc visām pārējām sastāvdaļām. Ar visu pielodēto es varētu pievienot SMPS un pārbaudīt ķēdi. Pirmo reizi es arī pārbaudīju spriegumu pie cauruļu plāksnēm un ekrāniem, lai pārliecinātos, ka viss ir kārtībā.

Lādētājs

Lādētāja shēma, ko nopirku ebay. Tā pamatā ir TP4056 mikroshēma. I Izmantoju DPDT, lai pārslēgtos starp bateriju sērijveida un paralēlo konfigurāciju un savienojumu ar lādētāju vai shēmas plati (sk. Attēlu).

4. solis: korpuss, grils un priekšējā plāksne un apdare

Kaste

Lai iepakotu šo pastiprinātāju, es izvēlos izmantot vecāku koka kastīti. Jebkura koka kaste derētu, bet manā gadījumā man bija patiešām laba no ampērmetra. Ampermetrs nedarbojās, tāpēc es vismaz varēju izglābt kasti un iebūvēt tajā kaut ko naivu. Skaļrunis tika fiksēts sānos ar metāla režģi, kas ļauj ampērmetram atdzist lietošanas laikā.

Caurules grils

PCB ar caurulēm tika fiksēts skaļruņa pretējā pusē, kur es urbju caurumu, lai caurules būtu redzamas no ārpuses. Lai aizsargātu caurules, es izveidoju nelielu grilu ar alumīnija loksni. Es izdarīju dažas rupjas pēdas un izurbju mazākus caurumus. Visas nepilnības tika novērstas slīpēšanas posmā. Lai priekšplāksnei būtu labs kontrasts, es nokrāsoju to melnā krāsā.

Priekšējā plāksne, slīpēšana, tonera pārnešana, kodināšana un atkal slīpēšana

Priekšējā plāksne tika veikta līdzīgi kā PCB. Pirms es sāku slīpēt alumīnija loksni, lai toneris būtu raupjāks. 400 šajā gadījumā ir pietiekami aptuvens. Ja vēlaties, varat palielināt līdz 1200, bet tas ir daudz slīpēšanas, un pēc kodināšanas to būs vēl vairāk, tāpēc es to izlaidu. Tas arī noņem jebkādu apdari, kas iepriekš bija loksnei.

Es spoguļotu priekšējo plāksni izdrukāju ar tonera printeri uz spīdīga papīra. Vēlāk es pārnesu zīmējumu, izmantojot parasto gludekli. Atkarībā no gludekļa ir dažādi optimālie temperatūras iestatījumi. Manā gadījumā tas ir otrais iestatījums, tieši pirms maks. temperatūra. Es to pārsūtīšu 10 minūšu laikā. apm., līdz papīrs sāk kļūt dzeltenīgs. Es gaidīju, kad tas atdziest, un aizsargāju šķīvja aizmuguri ar nagu laku.

Pastāv iespēja vienkārši uzsmidzināt toneri. Tas arī dod labus rezultātus, ja varat noņemt visu papīru. Papīra noņemšanai izmantoju ūdeni un dvieļus. Tikai uzmanieties, lai nenoņemtu toneri! Tā kā dizains šeit bija apgriezts, man bija jāgravē priekšpuse. Kodināšanā ir mācīšanās līkne, un dažreiz jūsu risinājumi ir spēcīgāki vai vājāki, bet kopumā, kad kodinājums šķiet pietiekami dziļš, ir pienācis laiks apstāties. Pēc kodināšanas es to slīpēju, sākot ar 200 un beidzot ar 1200. Parasti es sāku ar 100, ja metāls ir sliktā stāvoklī, bet šis bija vajadzīgs un jau bija labā formā. Es mainu smilšpapīra graudus no 200 uz 400, 400 uz 600 un 600 uz 1200. Pēc tam es nokrāsoju to melnā krāsā, vienu dienu nogaidīju un atkal noslīpēju ar 1200 graudiem, lai tikai noņemtu lieko krāsu. Tagad es izurbju potenciometru caurumus. Lai to pabeigtu, es izmantoju caurspīdīgu mēteli.

Apdare

Baterijas un detaļas tika pieskrūvētas pie koka kastes pēc priekšējās plāksnes novietošanas no skaļruņa puses. Lai atrastu labāko SMPS pozīciju, es to ieslēdzu un pārbaudīju, kur audio ķēde tiks mazāk ietekmēta. Tā kā audio shēmas plate ir daudz mazāka par kastīti, pietiek ar atbilstošu atstarpi un pareizu orientāciju, lai padarītu EMI troksni nedzirdamu. Pēc tam skaļruņu deflektors tika ieskrūvēts vietā, un pastiprinātājs bija gatavs atskaņošanai.

Daži apsvērumi

Tuvu bateriju galam ir jūtams skaļuma kritums, pirms es to nedzirdēju, bet mans multimetrs parādīja, ka augstspriegums samazinājās no 110 V līdz 85 V. Līdz ar akumulatoru samazinās arī sildītāju sprieguma kritums. Par laimi 1J29b darbojas bez problēmām, līdz kvēldiegs sasniedz 1,5 V (ar 2,4 V 32 mA iestatījumu). Tas pats attiecas uz 1J24b, kur sprieguma kritums samazinājās līdz 0,9 V, kad akumulators bija gandrīz izlādējies. Ja sprieguma kritums jums ir problēma, pastāv iespēja izmantot citu MAX mikroshēmu, lai pārveidotu par stabilu 3.3V spriegumu. Es negribēju to izmantot, jo tas būtu vēl viens SMPS šajā ķēdē, kas varētu ieviest dažus papildu trokšņa avotus.

Ņemot vērā akumulatora darbības laiku, es varētu spēlēt veselu nedēļu, pirms atkal vajadzēja to uzlādēt, bet spēlēju tikai 1 līdz 2 stundas dienā.