Akülü Tüp Amplifikatör: 4 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Tüp amplifikatörler, ürettikleri hoş distorsiyon nedeniyle gitaristler tarafından sevilir.

Bu talimatların arkasındaki fikir, hareket halindeyken oynamak için de taşınabilen düşük voltajlı bir tüp amplifikatör oluşturmaktır. Bluetooth hoparlörler çağında, bazı taşınabilir, pille çalışan tüp amplifikatörler oluşturmanın zamanı geldi.

Adım 1: Tüpleri, Transformatörleri, Pilleri ve Yüksek Gerilim Kaynağını Seçin

Tüpler

Tüp amplifikatörlerde güç tüketimi çok büyük bir sorun olduğundan, doğru tüpün seçilmesi çok fazla güç tasarrufu sağlayabilir ve şarjlar arasındaki çalma saatlerini artırabilir. Uzun zaman önce, küçük radyolardan uçaklara güç sağlayan pille çalışan tüpler vardı. Onların büyük avantajı, gereken daha düşük filaman akımıydı. Resim, 5672, 1j24b, 1j29b olmak üzere üç pille çalışan tüp ile gitar preamplarında kullanılan minyatür bir tüp olan EF86 arasındaki bir karşılaştırmayı göstermektedir.

Seçilen tüpler:

Preamp ve PI: 1J24B (1.2V'de 13 mA filament akımı, 120V maksimum plaka voltajı, rus yapımı, ucuz)

Güç: 1J29B (2.4V'de 32 mA filament akımı, 150V maksimum plaka voltajı, rus yapımı, ucuz)

Çıkış trafosu

Bu tür daha düşük güç ayarları için daha ucuz bir transformatör kullanılabilir. Hat transformatörleriyle yapılan bazı deneyler, alt ucun bir öncelik olmadığı daha küçük amplifikatörler için oldukça iyi olduklarını gösterdi. Hava boşluğu olmaması nedeniyle, transformatör itme-çekmede daha iyi çalışır. Bu da daha fazla musluk gerektirir.

100V hat trafosu, farklı musluklarla 10W

(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W ve ikincil 4, 8 ve 16 ohm'da)

. Neyse ki aldığım transformatör de belirtilen sarım başına dönüş sayısına sahipti, aksi takdirde yeterli kademeleri ve mevcut en yüksek empedansı belirlemek için biraz matematik gerekli olurdu. trafo, her muslukta (soldan başlayarak) aşağıdaki sayıda dönüşe sahipti:

725-1025-1425-2025-2925 birincilde ve 48-66-96 ikincilde dönüyor.

Burada bir tarafta 1425, diğer tarafta 1500 dönüş ile 2.5W'lık musluğun neredeyse ortada olduğunu görmek mümkün. Bu küçük fark, bazı daha büyük amplifikatörlerde bir sorun olabilir, ancak burada sadece distorsiyona eklenecektir. Artık mevcut en yüksek empedansı elde etmek için anotlar için 0 ve 0.625W muslukları kullanabiliriz.

Birincil ila ikincil dönüş oranı, birincil empedansı şu şekilde tahmin etmek için kullanılır:

2925/48 = 61, 8 ohm hoparlör ile bu 61^2 *8 = 29768 veya yakl. 29.7k anottan anoda

2925/66 = 44, 8 ohm hoparlör ile bu 44^2 *8 = 15488 veya yakl. 15.5k anottan anoda

2925/96 = 30, 8 ohm hoparlör ile bu ^2 *8 = 7200 veya yakl. 7.2k anottan anoda

Bunu AB sınıfında çalıştırmayı amaçladığımız için, tüpün gerçekte görüldüğü empedans, hesaplanan değerin sadece 1/4'ü kadardır.

Yüksek voltajlı güç kaynağı

Bu küçük tüpler bile plakalarda daha yüksek voltaj gerektirir. Seri halinde birkaç pil kullanmak veya o büyük eski 45V pilleri kullanmak yerine, MAX1771 çipini temel alan daha küçük bir anahtarlamalı mod güç kaynağı (SMPS) kullandım. Bu SMPS ile akülerden gelen voltajı 110V gibi yüksek değerlere sorunsuzca çarpabiliyorum.

Piller

Bu proje için seçilen piller, 186850 paketinde kolayca elde edilen Li-Ion pillerdir. Bunlar için çevrimiçi olarak kullanılabilen birkaç şarj panosu vardır. Önemli bir not, gereksiz kazaları önlemek için yalnızca güvenilir satıcılardan bilinen iyi pilleri satın almaktır.

Parçalar kabaca tanımlandığına göre, devre üzerinde çalışmaya başlamanın zamanı geldi.

Adım 2: Bir Devre Üzerinde Çalışmak

filamentler

Tüp filamanlarına güç sağlamak için bir seri konfigürasyon seçilmiştir. Tartışılması gereken bazı zorluklar var.

• Preamp ve güç tüpleri farklı filaman akımlarına sahip olduğundan, akımın bir kısmını atlamak için bazı filamanlarla seri olarak dirençler eklenmiştir.
• Kullanım sırasında pil voltajı düşer. Her pil, tam şarj olduğunda başlangıçta 4.2V değerine sahiptir. Hızla 3,7V nominal değerine deşarj olurlar, burada yeniden şarj edilmesi gerektiğinde yavaş yavaş 3V'a düşerler.
• Tüplerin doğrudan ısıtılmış katotları vardır, yani plaka akımı filamandan geçer ve filamanın negatif tarafı katot voltajına karşılık gelir.

Voltajlı filaman şeması şöyle görünür:

pil(+) (8,4V - 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohm (3,6V)->1J24b // 1J24b // 130 ohm (2,4V)->1J24b // 1J24b // 120 ohm (1.2V) -> 22 ohm -> Pil(-) (GND)

burada // paralel konfigürasyonu ve -> seriyi temsil eder.

Dirençler, filamentlerin ekstra akımını ve her aşamada akan anot akımını atlar. Anot akımını doğru bir şekilde tahmin etmek için sahnenin yük çizgisini çizmek ve bir çalışma noktası seçmek gerekir.

Güç tüpleri için bir çalışma noktasının tahmin edilmesi

Bu tüpler, 45 V'luk bir ekran ızgara voltajı için eğrilerin çizildiği temel bir veri sayfası ile birlikte gelir. Alabileceğim en yüksek çıkışla ilgilendiğim için, güç tüplerini 110V'da (tam şarj olduğunda) 45V'nin çok üzerinde çalıştırmaya karar verdim. Kullanılabilir bir veri sayfasının eksikliğinin üstesinden gelmek için paint_kip kullanarak tüpler için bir baharat modeli uygulamaya çalıştım ve daha sonra ekran ızgara voltajını arttırdım ve ne olduğunu gördüm. Paint_kip güzel bir yazılımdır, ancak doğru değerleri bulmak için biraz beceri gerektirir. Pentodes ile zorluk seviyesi de artar. Sadece kaba bir tahmin istediğim için tam konfigürasyonu aramak için fazla zaman harcamadım. Test donanımı, farklı konfigürasyonları test etmek için yapılmıştır.

OT Empedans: 29k plakadan plakaya veya yakl. AB sınıfı operasyon için 7k.

Yüksek voltaj: 110V

Bazı hesaplamalar ve testlerden sonra şebeke ön gerilimi tanımlanabilir. Seçilen şebeke yanlılığını elde etmek için şebeke kaçak direnci, düğümün voltajı ile filamentin negatif tarafı arasındaki farkın bulunduğu bir filament düğümüne bağlanır. Örneğin, ilk 1J29b, 6V'luk B+ voltajındadır. Şebeke sızıntı direncini 1J24b aşamaları arasındaki düğüme bağlayarak, 2.4V'de elde edilen şebeke voltajı, ikinci 1J29b'nin filamanının negatif tarafında görülen değerin aynısı olan GND hattına göre -3.6V'dir. Böylece, ikinci 1J29b'nin şebeke sızıntı direnci, normalde diğer tasarımlarda olduğu gibi toprağa gidebilir.

faz invertörü

Şematikte görüldüğü gibi, bir parafaze fazlı evirici uygulandı. Bu durumda tüplerden birinin bir birim kazancı vardır ve sinyali çıkış aşamalarından biri için tersine çevirir. Diğer aşama, normal bir kazanç aşaması olarak işlev görür. Devrede oluşan bozulmanın bir kısmı, faz invertörünün dengesini kaybetmesinden ve bir güç tüpünü diğerinden daha sert sürmesinden kaynaklanır. Aşamalar arasındaki voltaj bölücü, bu sadece ana hacmin son 45 derecesinde meydana gelecek şekilde seçilmiştir. Devre, her iki sinyalin karşılaştırılabileceği bir osiloskop ile izlenirken test edilen dirençler.

ön amfi aşaması

Son iki 1J24b tüp, ön yükseltici devresinden oluşur. Filamentler paralel olduğu için her ikisi de aynı çalışma noktasına sahiptir. Filament ve toprak arasındaki 22 ohm'luk direnç, filamentin negatif tarafındaki voltajı yükselterek küçük negatif sapma olarak verir. Bir plaka direnci seçmek ve öngerilim noktası ile gerekli katot gerilimini ve direncini hesaplamak yerine, burada plaka direnci istenen kazanç ve öngerilime göre uyarlanmıştır.

Hesaplanan ve test edilen devre ile bunun için bir PCB yapmanın zamanı geldi. Şematik ve PCB için Eagle Cad kullandım. 2 katmana kadar kullanabileceğiniz ücretsiz bir sürümleri var. Tahtayı kendim kazıyacağım için 2'den fazla katman kullanmanın bir anlamı yok. PCB'yi tasarlamak için öncelikle tüpler için bir şablon oluşturmak da gerekliydi. Bazı ölçümlerden sonra, borunun üstündeki pimler ile anot pimi arasındaki doğru aralığı belirleyebildim. Düzen hazır olduğunda, gerçek yapıya başlama zamanı!

Adım 3: Devreleri Lehimleme ve Test Etme

SMPS

Önce Anahtarlamalı mod güç kaynağının tüm bileşenlerini lehimleyin. Doğru çalışması için doğru bileşenler gereklidir.

• Düşük direnç, yüksek voltajlı Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0.28 ohm)
• Düşük ESR, yüksek akım indüktörü (220uH, 3A)
• Düşük ESR, yüksek voltajlı rezervuar kondansatörü (10uF - 4.7uF, 350V)
• 0.1 ohm 1W direnç
• Ultra hızlı yüksek voltajlı diyot (50ns ve 400V için UF4004, veya >200V için daha hızlı herhangi bir şey)

MAX1771 yongasını daha düşük bir voltajda (8.4V ila 6V) kullandığım için indüktörü 220uH'ye çıkarmak zorunda kaldım. Aksi takdirde gerilim yük altında düşecektir. SMPS hazır olduğunda, çıkış voltajını bir multimetre ile test ettim ve 110V'a ayarladım. Yük altında biraz düşecek ve yeniden ayar yapılması gerekecek.

Tüp Devresi

Jumper'ları ve bileşenleri lehimlemeye başladım. Burada jumperların herhangi bir bileşen ayağına değip değmediğini kontrol etmek önemlidir. Tüpler, diğer tüm bileşenlerden sonra bakır tarafına lehimlenmiştir. Her şey lehimlendiğinde SMPS'yi ekleyebilir ve devreyi test edebilirim. İlk kez, her şeyin yolunda olduğundan emin olmak için tüplerin plakalarındaki ve ekranlarındaki voltajı da kontrol ettim.

Şarj cihazı

Ebay'den aldığım şarj devresi. TP4056 yongasını temel alır. Pillerin seri ve paralel konfigürasyonu ile şarj cihazına veya devre kartına bağlantı arasında geçiş yapmak için bir DPDT kullandım (şekle bakın).

Adım 4: Muhafaza, Izgara ve Ön Plaka ve Son İşlem

Kutu

Bu amplifikatörü kutulamak için daha eski bir tahta kutu kullanmayı seçiyorum. Herhangi bir tahta kutu işe yarardı, ama benim durumumda bir ampermetreden gerçekten iyi bir tane vardı. Ampermetre çalışmıyordu, bu yüzden en azından kutuyu kurtarabilir ve içine canlı bir şey yapabilirdim. Hoparlör, kullanım sırasında ampermetrenin soğumasını sağlayan metal ızgara ile yan tarafa sabitlendi.

tüp ızgara

Tüplü PCB, hoparlörün karşı tarafına sabitlendi, burada tüplerin dışarıdan görülebilmesi için bir delik açtım. Tüpleri korumak için alüminyum levha ile küçük bir ızgara yaptım. Bazı kaba işaretler yapıyorum ve daha küçük delikler açtım. Zımparalama aşamasında tüm kusurlar düzeltildi. Ön panele iyi bir kontrast vermek için siyaha boyadım.

Ön yüz, zımparalama, toner aktarımı, dağlama ve tekrar zımparalama

Ön yüz, PCB'ye benzer şekilde yapıldı. Başlamadan önce, toner için daha pürüzlü bir yüzey elde etmek için alüminyum levhayı zımparaladım. 400 bu durumda yeterince kaba. İsterseniz 1200'e kadar çıkabilirsiniz ama çok fazla zımparalama var ve dağlamadan sonra daha da fazla olacak, o yüzden onu atladım. Bu, aynı zamanda, levhanın daha önce sahip olduğu herhangi bir cilayı da kaldırır.

Aynalı ön yüzü bir toner yazıcıyla parlak bir kağıda yazdırdım. Daha sonra çizimi normal bir ütü kullanarak aktardım. Ütüye bağlı olarak farklı optimum sıcaklık ayarları vardır. Benim durumumda, maks. sıcaklık. 10 dakika boyunca aktarıyorum. yakl., kağıt sararmaya başlayana kadar. Soğumasını bekledim ve tabağın arkasını oje ile korudum.

Sadece tonerin üzerine püskürtme imkanı vardır. Tüm kağıtları çıkarabilirseniz de iyi sonuçlar verir. Kağıdı çıkarmak için su ve havlu kullanıyorum. Sadece toneri çıkarmamaya dikkat edin! Buradaki tasarım ters çevrildiği için ön yüzü kazımak zorunda kaldım. Dağlamada bir öğrenme eğrisi vardır ve bazen çözümleriniz daha güçlü veya daha zayıf olur, ancak genel olarak dağlama yeterince derin göründüğünde durma zamanıdır. Dağlamadan sonra 200 ile başlayıp 1200'e kadar zımparaladım. Normalde metal kötü durumdaysa 100 ile başlarım ama bu gerekliydi ve zaten iyi durumdaydı. Zımpara tanesini 200'den 400'e, 400'den 600'e ve 600'den 1200'e değiştiriyorum. Bundan sonra siyaha boyadım, bir gün bekledim ve fazla boyayı çıkarmak için 1200 gren ile tekrar zımparaladım. Şimdi potansiyometreler için delikler açtım. Bitirmek için şeffaf bir kat kullandım.

Son rötuşlar

Ön panel yerleştirildikten sonra, piller ve parçalar ahşap kutuya hoparlör tarafından vidalandı. En iyi SMPS konumunu bulmak için açtım ve ses devresinin nerede daha az etkileneceğini doğruladım. Ses devre kartı kutudan çok daha küçük olduğundan, EMI gürültüsünü duyulmaz kılmak için yeterli boşluk ve doğru yönlendirme yeterliydi. Hoparlör bölmesi daha sonra yerine vidalandı ve amplifikatör çalmaya hazırdı.

Bazı düşünceler

Pillerin ucuna yakın, farkedilir bir ses düşüşü var, bunu duyamadım, ancak multimetrem yüksek voltajın 110V'den 85V'a düştüğünü gösterdi. Batarya ile birlikte ısıtıcıların voltaj düşüşü de azalır. Neyse ki 1J29b, filaman 1,5V'a ulaşana kadar (2,4V 32mA ayarıyla) sorunsuz çalışır. Aynısı, pil neredeyse boşaldığında voltaj düşüşünün 0,9V'a düştüğü 1J24b için de geçerli. Voltaj düşüşü sizin için bir sorunsa, kararlı bir 3,3V voltaja dönüştürmek için başka bir MAX çipi kullanma olasılığı vardır. Kullanmak istemedim çünkü bu devrede başka bir SMPS olacaktı ve bu da bazı ekstra gürültü kaynakları ortaya çıkarabilirdi.

Pil ömrü göz önüne alındığında, tekrar şarj etmeden önce tam bir hafta oynayabilirdim ama günde sadece 1-2 saat oynuyorum.