Cijevno pojačalo na baterije: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Cijevna pojačala vole gitaristi zbog ugodnih izobličenja koja proizvode.

Ideja iza ovih instrukcija je izgraditi cijevno pojačalo male snage, koje se također može nositi okolo za igru u pokretu. U doba bluetooth zvučnika vrijeme je za izgradnju prijenosnih cijevnih pojačala s baterijskim napajanjem.

Korak 1: Odaberite cijevi, transformatore, baterije i visokonaponsko napajanje

Cijevi

Budući da je potrošnja energije u cijevnim pojačalima veliki problem, odabir prave cijevi može uštedjeti mnogo energije i povećati vrijeme sviranja između punjenja. Nekada davno postojale su cijevi na baterije koje su se napajale od malih radija do aviona. Njihova velika prednost bila je manja potrebna struja niti. Slika prikazuje usporedbu između tri cijevi na baterije, 5672, 1j24b, 1j29b i minijaturne cijevi koja se koristi u pretpojačalima za gitaru, EF86

Odabrane cijevi su:

Predpojačalo i PI: 1J24B (struja žarne niti od 13 mA pri 1,2 V, maksimalni napon ploče od 120 V, rusko, jeftino)

Napajanje: 1J29B (32 mA struja niti pri 2,4 V, maksimalni napon ploče od 150 V, ruska izrada, jeftino)

Izlazni transformator

Za takve postavke manje snage može se koristiti jeftiniji transformator. Neki su pokusi s linijskim transformatorima pokazali da su sasvim dobri za manja pojačala, gdje donji kraj nije prioritet. Zbog nedostatka zračnog prostora, transformator radi bolje u push-pull. To također zahtijeva više slavina.

100V linijski transformator, 10W s različitim slavinama

(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W i na sekundarnim 4, 8 i 16 ohma)

. Srećom, u transformatoru koji sam dobio također je naveden broj okreta po namotu, inače bi bila potrebna neka matematika za identifikaciju odgovarajućih slavina i najveće dostupne impedanse. transformator je imao sljedeći broj okretaja pri svakoj slavini (počevši s lijeve strane):

725-1025-1425-2025-2925 na primarnom i 48-66-96 okretaju na sekundarnom.

Ovdje je moguće vidjeti da je slavina od 2,5 W gotovo u sredini, s 1425 okretaja s jedne i 1500 s druge strane. Ova mala razlika mogla bi biti problem u nekim većim pojačalima, ali ovdje će se samo dodati izobličenju. Sada možemo koristiti odvodnike 0 i 0,625 W za anode kako bismo dobili najveću dostupnu impedanciju.

Omjer primarnog i sekundarnog zavoja koristi se za procjenu primarne impedancije kao:

2925/48 = 61, sa zvučnikom od 8 ohma to daje 61^2 *8 = 29768 ili cca. 29,7 k anoda-anoda

2925/66 = 44, sa zvučnikom od 8 ohma to daje 44^2 *8 = 15488 ili cca. 15,5 k anoda-anoda

2925/96 = 30, sa zvučnikom od 8 ohma to daje ^2 *8 = 7200 ili cca. 7,2k anoda-na-anoda

Budući da ovo namjeravamo izvesti u klasi AB, impedancija koju cijev zapravo vidi iznosi samo 1/4 izračunate vrijednosti.

Visokonaponsko napajanje

Čak i ove male cijevi također zahtijevaju veći napon na pločama. Umjesto da koristim nekoliko baterija u seriji ili velike baterije od 45 V, upotrijebio sam manje napajanje sa uključenim načinom rada (SMPS) zasnovano na čipu MAX1771. S ovim SMPS -om mogu bez problema umnožiti napon koji dolazi iz baterija na vrijednosti do 110V.

Baterije

Odabrane baterije za ovaj projekt su Li-Ion baterije, koje se lako mogu nabaviti u paketu 186850. Za to je na mreži dostupno nekoliko ploča za punjenje. Jedna važna napomena je da kupujete samo poznate dobre baterije od provjerenih prodavača kako biste izbjegli nepotrebne nesreće.

Sada kada su dijelovi približno definirani vrijeme je za početak rada na krugu.

Korak 2: Rad na strujnom krugu

Filamenti

Za napajanje cijevnih niti odabrana je serijska konfiguracija. Postoje neke poteškoće o kojima se mora razgovarati.

• Budući da pretpojačalo i cijevi za napajanje imaju različite struje niti, otpornici su dodani u nizu s nekim vlaknima kako bi se zaobišao dio struje.
• Napon baterije pada tijekom uporabe. Svaka baterija ima u početku 4,2 V kad je potpuno napunjena. Brzo se prazne do nominalne vrijednosti 3,7 V, gdje se polako smanjuju na 3 V, kada se mora ponovno napuniti.
• Cijevi imaju izravno zagrijane katode, što znači da struja ploče teče kroz žarnu nit, a negativna strana niti odgovara naponu katode

Shema žarnih niti sa naponima izgleda ovako:

baterija (+) (8.4V do 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 ohma (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 ohma (1,2 V) -> 22 ohma -> Baterija (-) (GND)

gdje // predstavlja paralelnu konfiguraciju i -> u nizu.

Otpornici zaobilaze dodatnu struju niti i anodnu struju koja teče u svakoj fazi. Za pravilno predviđanje anodne struje potrebno je nacrtati liniju opterećenja stupnja i odabrati radnu točku.

Procjena radne točke energetskih cijevi

Ove cijevi dolaze s osnovnim listom podataka, gdje su krivulje iscrtane za napon mreže na ekranu od 45V. Budući da sam bio zainteresiran za najveću izlaznu snagu koju sam mogao dobiti, odlučio sam pokrenuti cijevi za napajanje na 110V (kad su potpuno napunjene), daleko iznad 45V. Kako bih prevladao nedostatak korisne podatkovne tablice, pokušao sam implementirati model začina za cijevi pomoću paint_kip, a kasnije sam povećao napon mreže na ekranu i vidjeti što će se dogoditi. Paint_kip je lijep softver, ali zahtijeva određenu vještinu za pronalaženje ispravnih vrijednosti. S pentodama se povećava i razina težine. Budući da sam želio samo grubu procjenu, nisam potrošio mnogo vremena tražeći točnu konfiguraciju. Ispitna platforma napravljena je za testiranje različitih konfiguracija.

OT Impedancija: 29k ploča na ploču ili cca. 7k za rad klase AB.

Visoki napon: 110V

Nakon nekih proračuna i ispitivanja mogao se definirati napon pristranosti mreže. Kako bi se postigla odabrana pristranost mreže, otpornik curenja mreže spojen je na čvor sa žarnom niti gdje je razlika između napona čvora i negativne strane niti. Na primjer, prvi 1J29b je na B+ naponu od 6V. Spajanjem otpornika curenja mreže na čvor između stupnjeva 1J24b, na 2,4 V rezultirajući napon mreže je -3,6 V u odnosu na vod GND, što je ista vrijednost koja se vidi na negativnoj strani niti drugog 1J29b. Dakle, otpornik curenja na mreži drugog 1J29b može otići na masu, kao što bi inače bio slučaj u drugim izvedbama.

Pretvarač faze

Kao što se vidi na shemi, implementiran je parafazni pretvarač faza. U tom slučaju jedna od cijevi ima jedinstven dobitak i invertira signal za jednu od izlaznih faza. Druga faza djeluje kao normalna faza pojačanja. Dio izobličenja nastalog u krugu dolazi zbog toga što pretvarač faze gubi ravnotežu i tjera jednu cijev za napajanje jače od druge. Razdjelnik napona između stupnjeva odabran je tako da se to događa samo na posljednjih 45 stupnjeva glavnog volumena. Otpornici su testirani dok je krug praćen osciloskopom, gdje su se oba signala mogla usporediti.

Faza pretpojačala

Zadnje dvije cijevi 1J24b sastoje se od kruga pretpojačala. Obje imaju istu radnu točku budući da su niti paralelne. Otpornik od 22 ohma između žarne niti i mase podiže napon na negativnoj strani žarne niti dajući tako malu negativnu pristranost. Umjesto odabira pločastog otpornika i izračunavanja točke pristranosti i potrebnog katodnog napona i otpornika, ovdje je pločasti otpornik prilagođen prema željenom pojačanju i pristranosti.

S obzirom na to da je krug izračunat i testiran, vrijeme je za izradu PCB -a za njega. Za shemu i PCB koristio sam Eagle Cad. Imaju besplatnu verziju u kojoj se može koristiti do 2 sloja. Budući da sam namjeravao sam urezati ploču, nema smisla koristiti više od 2 sloja. Za oblikovanje PCB -a prvo je bilo potrebno izraditi predložak za cijevi. Nakon nekih mjerenja mogao sam identificirati ispravan razmak između pinova i anodnog zatiča na vrhu cijevi. S pripremljenim izgledom vrijeme je za početak prave gradnje!

Korak 3: Lemljenje i ispitivanje krugova

SMPS

Prvo lemite sve komponente napajanja u komutiranom načinu rada. Za pravilan rad potrebne su odgovarajuće komponente.

• Mali otpor, visoki napon Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0,28 ohma)
• Niski ESR, induktor velike struje (220uH, 3A)
• Niski ESR, visokonaponski spremnik (10uF do 4,7uF, 350V)
• 0,1 ohm 1W otpornik
• Ultrabrza visokonaponska dioda (UF4004 za 50ns i 400V, ili bilo što brže za> 200V)

Budući da koristim čip MAX1771 na nižem naponu (8,4V do 6V), morao sam povećati induktor na 220uH. U suprotnom bi napon pao pod opterećenjem. Kad je SMPS spreman testirao sam izlazni napon multimetrom i namjestio ga na 110V. Pod opterećenjem će malo pasti i potrebno je ponovno podešavanje.

Cijevni krug

Počeo sam lemiti kratkospojnike i komponente. Ovdje je važno provjeriti da li skakači ne dodiruju niti jednu komponentnu nogu. Cijevi su lemljene sa strane bakra nakon svih ostalih komponenti. Sa svim lemljenim mogao sam dodati SMPS i testirati krug. Prvi put sam provjerio i napon na pločama i ekranima cijevi, samo da se uvjerim da je sve u redu.

Punjač

Krug punjača koji sam kupio na ebayu. Temelji se na čipu TP4056. I Koristio sam DPDT za prebacivanje između serijske i paralelne konfiguracije baterija i spajanja na punjač ili na ploču (vidi sliku).

Korak 4: Kućište, roštilj i prednja ploča i završite

Kutija

Za umetanje ovog pojačala odlučujem se koristiti stariju drvenu kutiju. Bilo koja drvena kutija bi radila, ali u mom slučaju imao sam jako dobru od ampermetra. Ampermetar nije radio, pa sam barem mogao spasiti kutiju i sagraditi nešto nive unutar nje. Zvučnik je sa strane pričvršćen metalnom rešetkom koja omogućuje da se ampermetar ohladi tijekom uporabe.

Cijevni roštilj

PCB s cijevima bio je fiksiran na suprotnoj strani zvučnika, gdje izbušim rupu tako da su cijevi vidljive izvana. Za zaštitu cijevi napravio sam mali roštilj s aluminijskim limom. Napravim grube oznake i izbušim manje rupe. Svi nedostaci ispravljeni su tijekom faze brušenja. Kako bih dao dobar kontrast prednjoj ploči, na kraju sam je obojio crnom bojom.

Prednja ploča, brušenje, prijenos tonera, jetkanje i ponovno brušenje

Prednja ploča izvedena je slično kao i PCB. Prije nego što sam započeo, brusio sam aluminijski lim kako bi imao grublju površinu za toner. 400 je u ovom slučaju dovoljno grubo. Ako želite, možete ići do 1200, ali to je puno brušenja, a nakon bakropisa bit će još više, pa sam to preskočio. Time se uklanja i svaki završni sloj koji je list prethodno imao.

Ispisao sam zrcalnu prednju ploču s tonerom na sjajnom papiru. Kasnije sam crtež prenio običnim glačalom. Ovisno o glačalu, postoje različite optimalne postavke temperature. U mom slučaju to je druga postavka, neposredno prije maks. temperatura. Prenosim ga tijekom 10 min. cca., dok papir ne počne dobivati žućkastu boju. Čekala sam da se ohladi i stražnju stranu ploče zaštitila lakom za nokte.

Postoji mogućnost samo prskanja tonera. Također daje dobre rezultate ako možete ukloniti sav papir. Za uklanjanje papira koristim vodu i ručnike. Samo pazite da ne uklonite toner! Budući da je dizajn ovdje bio obrnut, morao sam utisnuti prednju ploču. U bakropisu postoji krivulja učenja, a ponekad su vaša rješenja jača ili slabija, ali općenito kad se čini da je bakropis dovoljno dubok, vrijeme je da se zaustavi. Nakon graviranja sam ga brusila počevši od 200 pa do 1200. Normalno počinjem sa 100 ako je metal u lošem stanju, ali ovaj je bio potreban i već je bio u dobrom stanju. Mijenjam zrna brusnog papira sa 200 na 400, 400 na 600 i 600 na 1200. Nakon toga sam ga obojala u crno, pričekala jedan dan i ponovno brusila sa 1200 zrna, samo da uklonim višak boje. Sada sam izbušio rupe za potenciometre. Za završetak sam upotrijebila prozirni premaz.

Završni dodiri

Baterije i dijelovi su pričvršćeni na drvenu kutiju nakon postavljanja prednje ploče, sa strane zvučnika. Da bih pronašao najbolju poziciju SMPS -a, uključio sam ga i provjerio gdje će zvučni krug biti manje pogođen. Budući da je audio ploča mnogo manja od kutije, odgovarajući razmak i ispravna orijentacija bili su dovoljni da EMI šum bude nečujan. Pregrada zvučnika je zatim pričvršćena i pojačalo je bilo spremno za sviranje.

Neka razmatranja

Blizu kraja baterija primjetan je pad glasnoće, prije nisam to mogao čuti, ali moj multimetar je pokazao da se visoki napon smanjio sa 110V na 85V. Pad napona grijača također se smanjuje s baterijom. Na sreću 1J29b radi bez problema sve dok žarna nit ne dosegne 1,5 V (s postavkom 2,4 V 32 mA). Isto vrijedi i za 1J24b, gdje se pad napona smanjio na 0,9 V kad se baterija skoro ispraznila. Ako vam pad napona predstavlja problem, postoji mogućnost korištenja drugog MAX čipa za pretvaranje u stabilan napon od 3,3 V. Nisam ga želio koristiti jer bi to bio još jedan SMPS u ovom krugu koji bi mogao uvesti neke dodatne izvore buke.

S obzirom na trajanje baterije, mogao sam se igrati cijeli tjedan prije nego što sam je morao ponovno napuniti, ali igram samo 1 do 2 sata dnevno.