Baterijomis varomas vamzdžių stiprintuvas: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Gitaristai mėgsta vamzdinius stiprintuvus dėl malonių jų iškraipymų.

Šio prietaiso idėja yra sukurti mažos galios vamzdinį stiprintuvą, kurį taip pat galima nešiotis, kad galėtumėte žaisti kelyje. „Bluetooth“garsiakalbių amžiuje atėjo laikas sukurti keletą nešiojamų, baterijomis maitinamų vamzdžių stiprintuvų.

1 žingsnis: pasirinkite vamzdžius, transformatorius, baterijas ir aukštos įtampos maitinimą

Vamzdžiai

Kadangi elektros energijos suvartojimas vamzdžių stiprintuvuose yra didžiulė problema, pasirinkus tinkamą vamzdelį galima sutaupyti daug energijos ir pailgėti grojimo valandos tarp įkrovimų. Prieš kurį laiką buvo baterijomis maitinami vamzdeliai, kurie buvo maitinami iš mažų radijo imtuvų į lėktuvus. Didelis jų pranašumas buvo mažesnė reikalinga gijų srovė. Paveikslėlyje parodytas trijų baterijomis maitinamų vamzdžių, 5672, 1j24b, 1j29b, ir miniatiūrinio vamzdelio, naudojamo gitaros stiprintuvuose, palyginimas EF86

Pasirinkti vamzdžiai yra:

Pirminis stiprintuvas ir PI: 1J24B (13 mA gijų srovė esant 1,2 V, 120 V maksimali plokštės įtampa, rusiška, nebrangi)

Galia: 1J29B (32 mA gijų srovė esant 2,4 V, 150 V maksimali plokštės įtampa, rusiška, nebrangi)

Išvesties transformatorius

Tokiems mažesnės galios nustatymams galima naudoti pigesnį transformatorių. Kai kurie eksperimentai su linijiniais transformatoriais parodė, kad jie yra gana geri mažesniems stiprintuvams, kurių apatinis galas nėra prioritetas. Kadangi trūksta oro tarpo, transformatorius geriau veikia stūmimo metu. Tam taip pat reikia daugiau čiaupų.

100 V linijos transformatorius, 10 W su skirtingais čiaupais

(0-10W-5W-2,5W-1,25W-0,625W ir antrinėje 4, 8 ir 16 omų)

. Laimei, mano gautas transformatorius taip pat turėjo nurodytą apsisukimų skaičių vienoje apvijoje, nes priešingu atveju reikės tam tikros matematikos, kad būtų galima nustatyti tinkamus čiaupus ir didžiausią galimą varžą. transformatorius turėjo tokį apsisukimų skaičių prie kiekvieno čiaupo (pradedant iš kairės):

725-1025-1425-2025-2925 ant pirminio ir 48-66-96 įjungia antrinį.

Čia galima pamatyti, kad 2,5 W čiaupas yra beveik viduryje, su 1425 apsisukimais vienoje pusėje ir 1500 kitoje. Šis nedidelis skirtumas gali būti kai kurių didesnių stiprintuvų problema, tačiau čia jis tik padidins iškraipymus. Dabar mes galime naudoti anodų 0 ir 0,625 W čiaupus, kad gautume didžiausią galimą varžą.

Pirminio ir antrinio posūkių santykis naudojamas pirminės varžos įvertinimui:

2925/48 = 61, naudojant 8 omų garsiakalbį, gaunama 61^2 *8 = 29768 arba maždaug. 29,7 k anodo į anodą

2925/66 = 44, naudojant 8 omų garsiakalbį, gaunama 44^2 *8 = 15488 arba maždaug. 15,5 k anodo į anodą

2925/96 = 30, naudojant 8 omų garsiakalbį, gaunama ^2 *8 = 7200 arba maždaug. 7,2k anodo į anodą

Kadangi ketiname tai atlikti AB klasėje, varža, kurią mato vamzdis, yra tik 1/4 apskaičiuotos vertės.

Aukštos įtampos maitinimo šaltinis

Net ir šiems mažiems vamzdžiams plokštėse reikalinga didesnė įtampa. Užuot naudojęs kelias baterijas nuosekliai arba naudodamas tas didžiąsias senas 45 V baterijas, aš naudoju mažesnį perjungto režimo maitinimo šaltinį (SMPS), pagrįstą MAX1771 mikroschema. Naudodamas šį SMPS, galiu be problemų padauginti iš baterijų gaunamą įtampą iki 110 V.

Baterijos

Šiam projektui pasirinktos ličio jonų baterijos, lengvai įsigyjamos 186850 pakuotėje. Šiems tikslams internete yra keletas įkroviklių plokščių. Viena svarbi pastaba yra pirkti patikimas pardavėjas tik gerai žinomas baterijas, kad būtų išvengta nereikalingų nelaimingų atsitikimų.

Dabar, kai dalys yra apytiksliai apibrėžtos, laikas pradėti dirbti su grandine.

2 žingsnis: Darbas prie grandinės

Gijos

Norint maitinti vamzdžių gijas, buvo pasirinkta serijos konfigūracija. Yra keletas sunkumų, kuriuos reikia aptarti.

• Kadangi išankstinis stiprintuvas ir maitinimo vamzdžiai turi skirtingas gijų sroves, rezistoriai buvo pridėti nuosekliai su kai kuriomis gijomis, kad būtų išvengta dalies srovės.
• Naudojimo metu akumuliatoriaus įtampa sumažėja. Visi akumuliatoriai iš pradžių turi 4,2 V. Jie greitai išsikrauna iki nominalios 3,7 V vertės, kur lėtai sumažėja iki 3 V, kai jį reikia įkrauti.
• Vamzdžiai turi tiesioginius šildomus katodus, o tai reiškia, kad plokštės srovė teka per giją, o neigiama gijos pusė atitinka katodo įtampą

Kaitinimo siūlų schema su įtampa atrodo taip:

baterija (+) (nuo 8.4V iki 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 omų (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 omų (1.2V) -> 22 omai -> Baterija (-) (GND)

kur // reiškia lygiagrečią konfigūraciją ir -> nuosekliai.

Rezistoriai apeina papildomą gijų srovę ir kiekviename etape tekančią anodo srovę. Norint teisingai numatyti anodo srovę, būtina nubrėžti pakopos apkrovos liniją ir pasirinkti veikimo tašką.

Maitinimo vamzdžių veikimo taško įvertinimas

Šiuose vamzdeliuose yra pagrindinis duomenų lapas, kuriame kreivės nubraižytos 45 V ekrano tinklo įtampai. Kadangi mane domino didžiausia galia, kurią galėjau gauti, nusprendžiau maitinimo vamzdžius įjungti esant 110 V įtampai (kai visiškai įkrauta), viršijančiai 45 V. Norėdami įveikti tinkamo duomenų lapo trūkumą, bandžiau įdiegti prieskonių modelį mėgintuvėliams, naudodami „paint_kip“, o vėliau padidinti ekrano tinklelio įtampą ir pamatyti, kas atsitiks. „Paint_kip“yra puiki programinė įranga, tačiau reikia tam tikrų įgūdžių norint rasti teisingas vertes. Su pentodais sunkumų lygis taip pat didėja. Kadangi norėjau tik apytikslio įvertinimo, neskiriau daug laiko ieškodamas tikslios konfigūracijos. Bandymo įrenginys buvo sukurtas skirtingoms konfigūracijoms išbandyti.

OT varža: 29k plokštės į plokštę arba maždaug. 7k AB klasės veikimui.

Aukšta įtampa: 110 V.

Atlikus tam tikrus skaičiavimus ir patikrinus tinklo įtampą, galima nustatyti. Norint pasiekti pasirinktą tinklelio poslinkį, tinklelio nuotėkio rezistorius yra prijungtas prie gijų mazgo, kuriame yra skirtumas tarp mazgo įtampos ir neigiamos kaitinamosios gijos pusės. Pavyzdžiui, pirmasis 1J29b yra esant 6 V B+ įtampai. Prijungus tinklelio nuotėkio rezistorių prie mazgo tarp 1J24b pakopų, esant 2,4 V, gaunama tinklo įtampa yra -3,6 V, palyginti su GND linija, kuri yra ta pati vertė, matoma neigiamoje antrojo 1J29b gijos pusėje. Taigi, antrojo 1J29b tinklelio nuotėkio rezistorius gali nusileisti į žemę, kaip įprastai būtų daroma kitose konstrukcijose.

Fazinis keitiklis

Kaip matyti schemoje, buvo įdiegtas fazinis fazės keitiklis. Šiuo atveju vienas iš vamzdžių turi vienybės stiprinimą ir apverčia vieno išėjimo etapo signalą. Kitas etapas veikia kaip įprastas stiprinimo etapas. Dalis grandinėje susidarančių iškraipymų atsiranda dėl to, kad fazės keitiklis praranda pusiausvyrą ir vieną maitinimo vamzdį paverčia sunkiau nei kitą. Įtampos skirstytuvas tarp pakopų buvo pasirinktas taip, kad tai įvyktų tik paskutiniuose 45 pagrindinio tūrio kampuose. Rezistoriai buvo išbandyti, kol grandinė buvo stebima naudojant osciloskopą, kur abu signalus buvo galima palyginti.

Išankstinio stiprinimo etapas

Paskutinius du 1J24b vamzdelius sudaro išankstinio stiprintuvo grandinė. Abu turi tą patį veikimo tašką, nes gijos yra lygiagrečios. 22 omų rezistorius tarp kaitinimo siūlelio ir žemės padidina įtampą neigiamoje kaitinamojo siūlo pusėje, suteikdamas mažą neigiamą poslinkį. Užuot pasirinkę plokštės rezistorių ir apskaičiuodami šališkumo tašką bei būtiną katodo įtampą ir rezistorių, čia plokštės rezistorius buvo pritaikytas pagal norimą stiprinimą ir šališkumą.

Apskaičiavus ir išbandžius grandinę, atėjo laikas sukurti PCB. Schemai ir PCB naudojau „Eagle Cad“. Jie turi nemokamą versiją, kurioje galima naudoti iki 2 sluoksnių. Kadangi pati ketinau išgraviruoti lentą, nėra prasmės naudoti daugiau nei 2 sluoksnius. Norint sukurti PCB, pirmiausia reikėjo sukurti ir vamzdžių šabloną. Po kai kurių matavimų galėjau nustatyti teisingą atstumą tarp kaiščių ir anodo kaiščio vamzdžio viršuje. Kai išdėstymas yra paruoštas, laikas pradėti tikrąjį kūrimą!

3 žingsnis: grandinių litavimas ir bandymas

SMPS

Pirmiausia lituokite visus perjungto režimo maitinimo šaltinio komponentus. Kad jis tinkamai veiktų, reikalingi tinkami komponentai.

• Mažas atsparumas, aukštos įtampos „Mosfet“(IRF644Pb, 250V, 0,28 omai)
• Mažas ESR, didelės srovės induktorius (220uH, 3A)
• Žemas ESR, aukštos įtampos rezervuaro kondensatorius (nuo 10uF iki 4.7uF, 350V)
• 0,1 omo 1W rezistorius
• Itin greitas aukštos įtampos diodas (UF4004, skirtas 50ns ir 400V, arba bet kas greitesnis, kai> 200V)

Kadangi naudoju mikroschemą MAX1771 esant žemesnei įtampai (nuo 8,4V iki 6V), turėjau padidinti induktorių iki 220uH. Priešingu atveju įtampa sumažėtų esant apkrovai. Kai SMPS yra paruoštas, aš išbandžiau išėjimo įtampą multimetru ir sureguliavau ją iki 110 V. Esant apkrovai, jis šiek tiek sumažės ir reikia jį sureguliuoti.

Vamzdžių grandinė

Pradėjau lituoti džemperius ir komponentus. Čia svarbu patikrinti, ar džemperiai neliečia jokių komponentų kojų. Vamzdžiai buvo lituojami ant variklio pusės po visų kitų komponentų. Su viskuo litavimu galėčiau pridėti SMPS ir išbandyti grandinę. Pirmą kartą taip pat patikrinau įtampą prie vamzdžių plokščių ir ekranų, kad įsitikinčiau, ar viskas gerai.

Įkroviklis

Įkroviklio grandinė, kurią nusipirkau ebay. Jis pagrįstas TP4056 lustu. I Naudojau DPDT, norėdamas perjungti akumuliatorių serijinę ir lygiagrečią konfigūraciją ir prijungimą prie įkroviklio arba prie plokštės (žr. Paveikslėlį).

4 žingsnis: gaubtas, grotelės ir priekinė plokštė bei apdaila

Dėžė

Norėdami supakuoti šį stiprintuvą, pasirenku naudoti senesnę medinę dėžę. Bet kokia medinė dėžutė tiktų, bet mano atveju turėjau tikrai gerą iš ampermetro. Ampermetras neveikė, todėl galėjau bent išgelbėti dėžę ir joje pastatyti kažką naivaus. Garsiakalbis buvo pritvirtintas prie šono su metalinėmis grotelėmis, leidžiančiomis ampermetrui atvėsti naudojimo metu.

Vamzdžio grotelės

PCB su vamzdeliais buvo pritvirtinta priešingoje garsiakalbio pusėje, kur aš gręžiu skylę, kad vamzdžiai būtų matomi iš išorės. Norėdami apsaugoti vamzdžius, aš padariau mažą grotelę su aliuminio lakštu. Aš padariau šiurkščias žymes ir gręžiau mažesnes skyles. Šlifavimo metu visi trūkumai buvo ištaisyti. Kad būtų geras kontrastas su priekine plokštele, galų gale nudažiau juodai.

Priekinė plokštė, šlifavimas, dažų perkėlimas, ėsdinimas ir dar kartą šlifavimas

Priekinė plokštė buvo padaryta panašiai kaip PCB. Prieš pradėdamas, šlifavau aliuminio lakštą, kad būtų šiurkštesnis dažų paviršius. 400 šiuo atveju yra pakankamai grubus. Jei norite, galite pakilti iki 1200, bet tai yra daug šlifavimo, o po oforto bus dar daugiau, todėl aš to praleidau. Tai taip pat pašalina bet kokią apdailą, kurią anksčiau turėjo lapas.

Atspausdinau veidrodinę priekinę plokštę tonerio spausdintuvu ant blizgaus popieriaus. Vėliau piešinį perkėliau naudodami įprastą lygintuvą. Priklausomai nuo lygintuvo, yra skirtingi optimalūs temperatūros nustatymai. Mano atveju tai yra antrasis nustatymas, prieš pat maks. temperatūra. Perkeliu per 10 min. maždaug, kol popierius ims gesti. Aš laukiau, kol jis atvės, ir apsaugojau plokštelės galą nagų laku.

Yra galimybė tiesiog purkšti tonerį. Tai taip pat duoda gerų rezultatų, jei galite pašalinti visą popierių. Popieriui pašalinti naudoju vandenį ir rankšluosčius. Tiesiog būkite atsargūs, kad nepašalintumėte dažų! Kadangi dizainas čia buvo apverstas, turėjau išgraviruoti priekinę plokštę. Yra oforto mokymosi kreivė, o kartais jūsų sprendimai yra stipresni ar silpnesni, tačiau apskritai, kai ofortas atrodo pakankamai gilus, laikas sustoti. Po ėsdinimo šlifavau, pradedant nuo 200 ir baigiant iki 1200. Paprastai pradedu nuo 100, jei metalas yra blogos formos, tačiau šis buvo reikalingas ir jau buvo geros formos. Aš pakeičiu švitrinio popieriaus grūdus nuo 200 iki 400, 400 iki 600 ir 600 iki 1200. Po to nudažiau juodai, vieną dieną palaukiau ir vėl nušlifavau 1200 grūdelių, kad pašalinčiau perteklinius dažus. Dabar gręžiau skylutes potenciometrams. Baigdamas naudojau skaidrų sluoksnį.

Apdailos darbai

Baterijos ir dalys buvo prisuktos prie medinės dėžės, kai buvo uždėta priekinė plokštė, iš garsiakalbio pusės. Norėdami rasti geriausią SMPS padėtį, aš jį įjungiau ir patikrinau, kur garso grandinė bus mažiau paveikta. Kadangi garso plokštė yra daug mažesnė už dėžutę, pakanka tinkamo atstumo ir teisingos orientacijos, kad EMI triukšmas būtų negirdimas. Tada garsiakalbių pertvara buvo prisukta į vietą ir stiprintuvas buvo paruoštas žaisti.

Kai kurie svarstymai

Netoli baterijų galo pastebimas garsumo sumažėjimas, kol to negirdėjau, tačiau mano multimetras parodė, kad aukšta įtampa sumažėjo nuo 110 V iki 85 V. Šildytuvų įtampos kritimas taip pat mažėja su baterija. Laimei, 1J29b veikia be problemų, kol gija pasiekia 1,5 V (su 2,4 V 32 mA nustatymu). Tas pats pasakytina apie 1J24b, kai akumuliatorius buvo beveik išsikrovęs, o įtampos kritimas sumažėjo iki 0,9 V. Jei įtampos kritimas jums yra problema, yra galimybė naudoti kitą MAX mikroschemą, kad būtų paversta stabili 3,3 V įtampa. Nenorėjau jo naudoti, nes tai būtų dar vienas šios grandinės SMPS, galintis įvesti papildomų triukšmo šaltinių.

Atsižvelgiant į akumuliatoriaus veikimo laiką, galėjau žaisti visą savaitę, kol vėl turėjau jį įkrauti, tačiau žaidžiu tik 1–2 valandas per dieną.