Paristokäyttöinen putkivahvistin: 4 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Kitaristit rakastavat putkivahvistimia niiden tuottaman miellyttävän vääristymän vuoksi.

Näiden opetusvälineiden ajatuksena on rakentaa pienitehoinen putkivahvistin, jota voidaan myös kuljettaa ympäriinsä. Bluetooth -kaiuttimien aikakaudella on aika rakentaa kannettavia, paristokäyttöisiä putkivahvistimia.

Vaihe 1: Valitse putket, muuntajat, paristot ja suurjännitelähde

Putket

Koska virrankulutus putkivahvistimissa on valtava ongelma, oikean putken valitseminen voi säästää paljon virtaa ja pidentää latausaikojen välistä toistoaikaa. Jokin aika sitten oli paristokäyttöisiä putkia, jotka toimivat pienistä radioista lentokoneisiin. Niiden suuri etu oli pienempi tarvittava hehkulanka. Kuvassa on vertailu kolmen paristokäyttöisen putken, 5672, 1j24b, 1j29b ja kitaraesivahvistimissa käytetyn pienoisputken, EF86, välillä.

Valitut putket ovat:

Esivahvistin ja PI: 1J24B (13 mA filamenttivirta 1,2 V, 120 V maks. Levyjännite, venäläinen, edullinen)

Teho: 1J29B (32 mA hehkulangan virta 2,4 V, 150 V: n maks. Levyjännite, venäläinen, edullinen)

Lähtömuuntaja

Tällaisia pienempiä tehoasetuksia varten voidaan käyttää halvempaa muuntajaa. Jotkut linjamuuntajilla tehdyt kokeet osoittivat, että ne ovat varsin hyviä pienemmille vahvistimille, joiden pohja ei ole ensisijainen. Ilmavälin puuttumisen vuoksi muuntaja toimii paremmin työntövetossa. Tämä vaatii myös lisää hanoja.

100 V linjamuuntaja, 10 W eri hanoilla

(0-10W-5W-2,5W-1,25W-0,625W ja toissijaiset 4, 8 ja 16 ohmia)

Onneksi saamassani muuntajassa oli myös määritetty kierrosten määrä käämiä kohti, muuten matematiikkaa tarvittaisiin sopivien hanojen ja korkeimman käytettävissä olevan impedanssin tunnistamiseksi. muuntajalla oli seuraava kierrosmäärä jokaisessa napautuksessa (vasemmalta alkaen):

725-1025-1425-2025-2925 ensisijaisella ja 48-66-96 kääntyy toissijaisella.

Täällä on mahdollista nähdä, että 2,5 W: n hana on melkein keskellä, jossa on 1425 kierrosta toisella puolella ja 1500 toisella puolella. Tämä pieni ero voi olla ongelma joissakin isommissa vahvistimissa, mutta tässä se vain lisää vääristymiä. Nyt voimme käyttää anodien 0 ja 0,625 W: n hanoja saadaksemme korkeimman käytettävissä olevan impedanssin.

Ensisijaisen ja toissijaisen kierroksen suhdetta käytetään ensisijaisen impedanssin arvioimiseen seuraavasti:

2925/48 = 61, 8 ohmin kaiuttimella tämä antaa 61^2 *8 = 29768 tai noin. 29.7k anodi-anodi

2925/66 = 44, 8 ohmin kaiuttimella tämä antaa 44^2 *8 = 15488 tai noin. 15.5k anodi-anodi

2925/96 = 30, 8 ohmin kaiuttimella tämä antaa ^2 *8 = 7200 tai n. 7,2k anodi-anodi

Koska aiomme käyttää tätä luokassa AB, putken todellinen impedanssi on vain 1/4 lasketusta arvosta.

Suurjännitelähde

Jopa nämä pienet putket vaativat myös korkeampia jännitteitä levyissä. Sen sijaan, että käyttäisin useita paristoja sarjassa tai vanhoja vanhoja 45 V: n paristoja, käytin pienempää kytkettyä virtalähdettä (SMPS), joka perustuu MAX1771 -siruun. Tämän SMPS: n avulla voin moninkertaistaa akkujen jännitteen jopa 110 V: n arvoihin ilman ongelmia.

Paristot

Tässä projektissa valitut akut ovat litiumioniakkuja, jotka on helppo hankkia 186850-pakkauksessa. Näitä varten on saatavilla useita latauslevyjä verkossa. Yksi tärkeä huomautus on ostaa vain tunnettuja hyviä akkuja luotetuilta myyjiltä, jotta vältytään turhilta onnettomuuksilta.

Nyt kun osat ovat karkeasti määritelty, on aika aloittaa piirin työ.

Vaihe 2: Piirin käsittely

Filamentit

Putkien filamenttien virran saamiseksi valittiin sarjakokoonpano. Joitakin vaikeuksia on keskusteltava.

• Koska esivahvistimessa ja tehoputkissa on erilaiset filamenttivirrat, vastuksia lisättiin sarjaan joidenkin filamenttien kanssa ohittaakseen osan virrasta.
• Akun jännite laskee käytön aikana. Jokaisessa akussa on aluksi 4,2 V täyteen ladattuna. Ne purkautuvat nopeasti 3,7 V: n nimellisarvoon, missä ne laskevat hitaasti 3 V: iin, kun se on ladattava.
• Putkissa on suoraan lämmitetyt katodit, mikä tarkoittaa, että levyvirta virtaa hehkulangan läpi ja hehkulangan negatiivinen puoli vastaa katodijännitettä

Hehkulankakaavio jännitteillä näyttää tältä:

akku (+) (8.4V -6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 ohmia (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 ohmia (1.2V) -> 22 ohmia -> Akku (-) (GND)

jossa // edustaa rinnakkaista kokoonpanoa ja -> sarjassa.

Vastukset ohittavat filamenttien lisävirran ja kussakin vaiheessa kulkevan anodivirran. Anodivirran ennustamiseksi oikein on tarpeen piirtää portaan kuormitusviiva ja valita toimintapiste.

Tehoputkien toimintapisteen arviointi

Näiden putkien mukana toimitetaan perustiedot, joissa käyrät on piirretty 45 V: n ruudukon verkkojännitteelle. Koska olin kiinnostunut korkeimmasta ulostulosta, jonka voisin saada, päätin käyttää virtaputkia 110 V: n jännitteellä (kun se on ladattu täyteen), eli selvästi yli 45 V: n. Voittaakseni käyttökelpoisen tietolomakkeen puutteen yritin ottaa käyttöön maustemallin putkille käyttämällä paint_kip -tekniikkaa ja myöhemmin lisätä näytön ruudukon jännitettä ja katsoa mitä tapahtuu. Paint_kip on mukava ohjelmisto, mutta vaatii jonkin verran taitoa oikeiden arvojen löytämiseksi. Pentodeilla vaikeustaso myös kasvaa. Koska halusin vain karkean arvion, en viettänyt paljon aikaa etsimään tarkkaa konfiguraatiota. Testilaite rakennettiin testaamaan erilaisia kokoonpanoja.

OT-impedanssi: 29 kt levyltä levylle tai n. 7k luokan AB toiminnalle.

Korkea jännite: 110V

Joidenkin laskelmien ja testauksen jälkeen verkon esijännite voitaisiin määrittää. Valitun ruudukon esijännityksen saavuttamiseksi ristikon vuotovastus on kytketty filamenttisolmuun, jossa solmun jännitteen ja hehkulangan negatiivisen puolen välinen ero. Esimerkiksi ensimmäinen 1J29b on 6 V: n B+ -jännitteellä. Kytkemällä verkon vuotovastus 1J24b -vaiheiden väliseen solmuun 2,4 V: n tuloksena verkkojännite on -3,6 V suhteessa GND -linjaan, mikä on sama arvo kuin toisen 1J29b -hehkulangan negatiivisella puolella. Joten toisen 1J29b: n verkkovuodon vastus voi mennä maahan, kuten normaalisti muissakin malleissa.

Vaiheinvertteri

Kuten kaaviosta nähdään, toteutettiin parafaasivaiheinvertteri. Tässä tapauksessa yhdellä putkesta on yhtenäisyysvahvistus ja se kääntää signaalin yhdelle lähtövaiheesta. Toinen vaihe toimii normaalina vahvistusvaiheena. Osa piirissä syntyvästä vääristymästä johtuu siitä, että vaiheinvertteri menettää tasapainon ja ajaa yhtä tehoputkea voimakkaammin kuin toinen. Vaiheiden välinen jännitteenjakaja valittiin siten, että tämä tapahtuu vain master -äänenvoimakkuuden viimeisellä 45 asteella. Vastuksia testattiin, kun piiriä seurattiin oskilloskoopilla, jossa molempia signaaleja voitiin verrata.

Esivahvistusvaihe

Kaksi viimeistä 1J24b -putkea koostuvat esivahvistinpiiristä. Molemmilla on sama toimintapiste, koska filamentit ovat rinnakkain. Hehkulangan ja maan välinen 22 ohmin vastus nostaa jännitettä hehkulangan negatiivisella puolella ja antaa pienen negatiivisen esijännityksen. Levyvastuksen valitsemisen ja esijännityspisteen sekä tarvittavan katodijännitteen ja vastuksen laskemisen sijaan levyvastus sovitettiin tässä halutun vahvistuksen ja esijännityksen mukaan.

Kun piiri on laskettu ja testattu, on aika tehdä piirilevy sille. Kaaviossa ja piirilevyssä käytin Eagle Cad. Heillä on ilmainen versio, jossa voi käyttää enintään 2 kerrosta. Koska aioin syövyttää levyn itse, ei ole mitään järkeä käyttää enemmän kuin 2 kerrosta. Piirilevyn suunnitteluun oli ensin luotava myös malli putkille. Joidenkin mittausten jälkeen pystyin tunnistamaan oikean etäisyyden nastojen ja putken yläosassa olevan anoditapin välillä. Kun asettelu on valmis, on aika aloittaa todellinen rakentaminen!

Vaihe 3: Piirien juottaminen ja testaus

SMPS

Juotetaan ensin kaikki kytkentätilan virtalähteen komponentit. Jotta se toimisi oikein, tarvitaan oikeat komponentit.

• Alhainen vastus, korkea jännite Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0,28 ohmia)
• Alhainen ESR, suurvirtainen induktori (220uH, 3A)
• Alhainen ESR, suurjännitesäiliön kondensaattori (10uF - 4,7uF, 350V)
• 0,1 ohmin 1W vastus
• Huippunopea suurjännitediodi (UF4004 50ns ja 400V tai mikä tahansa nopeampi> 200V)

Koska käytän MAX1771 -sirua matalammalla jännitteellä (8.4V - 6V), minun piti nostaa kela 220uH: iin. Muuten jännite putoaa kuormitettuna. Kun SMPS on valmis, testasin lähtöjännitteen yleismittarilla ja säädin sen 110 V. Kuormitettuna se putoaa hieman ja säätö on tarpeen.

Putkipiiri

Aloin juottaa puseroita ja komponentteja. Tässä on tärkeää tarkistaa, eivätkö puserot kosketa mitään komponentin jalkoja. Putket juotettiin kuparin puolelle kaikkien muiden komponenttien jälkeen. Kaikilla juotoksilla voisin lisätä SMPS: n ja testata piiriä. Ensimmäistä kertaa tarkistin myös jännitteen putkien levyistä ja näytöistä varmistaakseni, että kaikki oli kunnossa.

Laturi

Laturin piiri, jonka ostin ebaysta. Se perustuu TP4056 -siruun. I Vaihdoin DPDT: n avulla paristojen sarja- ja rinnakkaismääritysten välillä ja yhteyden laturiin tai piirilevyyn (katso kuva).

Vaihe 4: Kotelo, grilli ja etulevy ja viimeistely

Laatikko

Tämän vahvistimen laatikoimiseksi käytän vanhempaa puulaatikkoa. Mikä tahansa puulaatikko toimisi, mutta minun tapauksessani minulla oli todella hyvä ampeerimittari. Ampeerimittari ei toiminut, joten voisin ainakin pelastaa laatikon ja rakentaa siihen jotain niveä. Kaiutin kiinnitettiin sivulle metalliristikolla, joka antaa ampeerimittarin jäähtyä käytön aikana.

Putkgrilli

Piirilevy putkien kanssa kiinnitettiin kaiuttimen vastakkaiselle puolelle, jossa poran reiän niin, että putket näkyvät ulkopuolelta. Putkien suojaamiseksi tein pienen grillin alumiinilevyllä. Teen karkeita jälkiä ja poran pienempiä reikiä. Kaikki puutteet korjattiin hiomavaiheen aikana. Antaakseni hyvän kontrastin etulevylle päädyin maalaamaan sen mustaksi.

Esilevy, hionta, väriaineen siirto, etsaus ja hionta uudelleen

Etulevy tehtiin samalla tavalla kuin piirilevy. Ennen kuin aloitin, hionin alumiinilevyn, jotta väriaineelle olisi karkeampi pinta. 400 on tässä tapauksessa tarpeeksi karkea. Jos haluat, voit mennä jopa 1200: een, mutta se on paljon hiontaa ja etsauksen jälkeen tulee vielä enemmän, joten ohitin sen. Tämä poistaa myös arkin aikaisemman viimeistelyn.

Tulostin peilipintaisen etulevyn väritulostimella kiiltävälle paperille. Myöhemmin siirrän piirustuksen normaalilla raudalla. Silitysraudasta riippuen optimaaliset lämpötila -asetukset ovat erilaisia. Minun tapauksessani se on toinen asetus, juuri ennen max. lämpötila. Siirrän sen 10 minuutin aikana. noin, kunnes paperi alkaa muuttua kellertäväksi. Odotin sen jäähtymistä ja suojain levyn takaosan kynsilakalla.

On mahdollista vain suihkuttaa väriaineen päälle. Se antaa myös hyviä tuloksia, jos voit poistaa kaiken paperin. Käytän vettä ja pyyhkeitä paperin poistamiseen. Varo poistamasta väriainetta! Koska muotoilu oli käänteinen, minun oli syövytettävä etulevy. Etsauksessa on oppimiskäyrä, ja joskus ratkaisusi ovat vahvempia tai heikompia, mutta yleensä kun syövytys tuntuu riittävän syvältä, on aika lopettaa. Etsauksen jälkeen hioin sen alkaen 200: sta 1200: een. Normaalisti aloitan 100: lla, jos metalli on huonossa kunnossa, mutta tämä oli tarpeen ja oli jo hyvässä kunnossa. Vaihdan hiekkapaperin rakeet 200: sta 400: een, 400: sta 600: een ja 600: sta 1200: een. Sen jälkeen maalasin sen mustaksi, odotin yhden päivän ja hioin uudelleen 1200 viljalla vain liiallisen maalin poistamiseksi. Nyt porasin reiät potentiometreille. Lopuksi käytin kirkasta päällystettä.

Viimeistelyt

Kaikki paristot ja osat ruuvattiin puulaatikkoon etulevyn asettamisen jälkeen kaiuttimen puolelta. Parhaan SMPS -asennon löytämiseksi kytkin sen päälle ja tarkistin, missä äänipiirissä olisi vähemmän vaikutusta. Koska äänipiirilevy on paljon pienempi kuin laatikko, riittävät etäisyydet ja oikea suunta riittivät EMI -melun kuulemattomaksi. Kaiutinlevy ruuvattiin paikalleen ja vahvistin oli valmis toistamaan.

Joitakin huomioita

Lähellä paristojen loppua on huomattava äänenvoimakkuuden lasku, ennen kuin en kuullut sitä, mutta yleismittarini osoitti, että korkea jännite laski 110 V: sta 85 V. Lämmittimien jännitehäviö pienenee myös akun myötä. Onneksi 1J29b toimii ilman ongelmia, kunnes hehkulanka saavuttaa 1,5 V (2,4 V 32 mA: n asetuksella). Sama koskee 1J24b: tä, jossa jännitehäviö laski 0,9 V: een, kun akku oli melkein tyhjä. Jos jännitehäviö on ongelma sinulle, on mahdollista käyttää toista MAX -sirua muuntaaksesi vakaaksi 3,3 V: n jännitteeksi. En halunnut käyttää sitä, koska se olisi toinen SMPS tässä piirissä, joka voisi tuoda lisää ylimääräisiä melulähteitä.

Kun otetaan huomioon akun kesto, voisin pelata koko viikon ennen kuin jouduin lataamaan sen uudelleen, mutta pelaan vain 1-2 tuntia päivässä.