Buisversterker op batterye: 4 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Buisversterkers is geliefd onder kitaarspelers vanweë die aangename vervorming wat hulle produseer.

Die idee agter hierdie instrunctables is om 'n buisversterker met 'n lae watt te bou, wat ook vervoer kan word om onderweg te speel. Op die ouderdom van bluetooth -luidsprekers, is dit tyd om 'n paar draagbare, battery -aangedrewe buisversterkers te bou.

Stap 1: Kies die buise, transformators, batterye en hoëspanningstoevoer

Buise

Omdat die kragverbruik in buisversterkers 'n groot probleem is, kan die keuse van die regte buis baie krag bespaar en die speeltyd tussen herlaaiings verhoog. 'N Ruk gelede was daar buise met batterye, wat van klein radio's na vliegtuie gevoer is. Hul groot voordeel was die laer filamentstroom wat benodig word. Die foto toon 'n vergelyking tussen drie buise met batterye, die 5672, 1j24b, 1j29b en 'n miniatuurbuis wat gebruik word in kitaarvoorversterkers, die EF86

Die gekose buise is:

Voorversterker en PI: 1J24B (13 mA filamentstroom by 1.2V, max. 120V plaatspanning, Russisch vervaardig, goedkoop)

Krag: 1J29B (32 mA filamentstroom by 2.4V, maksimum 150V plaatspanning, Russies vervaardig, goedkoop)

Uitset transformator

Vir sulke laer kraginstellings kan 'n goedkoper transformator gebruik word. Sommige eksperimente met lyntransformators het getoon dat dit baie goed is vir kleiner versterkers, waar die onderkant nie 'n prioriteit is nie. As gevolg van die gebrek aan 'n luggaping, werk die transformator beter tydens stoot-trek. Dit verg ook meer krane.

100V lintransformator, 10W met verskillende krane

(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W en op die sekondêre 4, 8 en 16 ohm)

. Gelukkig het die transformator wat ek gekry het, ook die aantal draaie per wikkeling gespesifiseer, anders sou wiskunde nodig wees om die voldoende krane en die hoogste beskikbare impedansie te identifiseer. die transformator het die volgende aantal draaie by elke kraan (vanaf links):

725-1025-1425-2025-2925 op die primêre en 48-66-96 skakel die sekondêre aan.

Hier is dit moontlik om te sien dat die 2,5W -kraan amper in die middel is, met 1425 draaie aan die een kant en 1500 aan die ander kant. Hierdie klein verskil kan 'n probleem in sommige groter versterkers wees, maar hier sal dit net die vervorming verhoog. Nou kan ons die 0 en 0.625W krane vir die anodes gebruik om die hoogste beskikbare impedansie te verkry.

Die primêre tot sekondêre draai -verhouding word gebruik om die primêre impedansie te skat as:

2925/48 = 61, met 'n 8 ohm luidspreker gee dit 61^2 *8 = 29768 of ongeveer. 29.7k anode-tot-anode

2925/66 = 44, met 'n 8 ohm luidspreker gee dit 44^2 *8 = 15488 of ongeveer. 15,5k anode-na-anode

2925/96 = 30, met 'n 8 ohm luidspreker gee dit ^2 *8 = 7200 of ongeveer. 7.2k anode-na-anode

Omdat ons van plan is om dit in klas AB uit te voer, is die impedansie dat die buis eintlik gesien word slegs 1/4 van die berekende waarde.

Hoë spanning kragtoevoer

Selfs hierdie klein buise benodig ook hoër spanning op die plate. In plaas daarvan om verskeie batterye in serie te gebruik, of om die ou groot 45V -batterye te gebruik, het ek 'n kleiner kragbron (SMPS) gebruik wat gebaseer is op die MAX1771 -chip. Met hierdie SMPS kan ek die spanning wat uit die batterye kom, vermenigvuldig tot waardes tot 110V sonder probleme.

Batterye

Die gekose batterye vir hierdie projek is Li-Ion-batterye, wat maklik in die 186850-pakket verkry kan word. Daar is verskeie laaierborde hiervoor aanlyn beskikbaar. Een belangrike opmerking is om slegs bekende batterye by betroubare verkopers te koop om onnodige ongelukke te voorkom.

Noudat die dele grof gedefinieer is, is dit tyd om aan die kring te begin werk.

Stap 2: Werk aan 'n stroombaan

Filamente

'N Reekskonfigurasie is gekies om die buise se filamente aan te dryf. Daar is 'n paar probleme wat bespreek moet word.

• Omdat die voor- en kragbuise verskillende filamentstrome het, is weerstande in serie bygevoeg met 'n paar filamente om 'n deel van die stroom te omseil.
• Die batteryspanning daal tydens die gebruik. Elke battery het aanvanklik 4.2V wanneer dit volledig gelaai is. Hulle ontlaai vinnig tot die nominale waarde van 3,7V, waar hulle stadig verminder tot 3V, wanneer dit herlaai moet word.
• Die buise het direkte verhitte katodes, wat beteken dat die plaatstroom deur die filament vloei, en die negatiewe kant van die filament stem ooreen met die katodespanning

Die filamentskema met spannings lyk soos volg:

battery (+) (8.4V tot 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 ohm (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 ohm (1.2V) -> 22 ohm -> Battery (-) (GND)

waar // verteenwoordig in parallelle opset en -> in serie.

Die weerstande omseil die ekstra stroom van die filamente en die anodestroom wat in elke stadium vloei. Om die anodestroom korrek te voorspel, is dit nodig om die laslyn van die verhoog te teken en 'n bedieningspunt te kies.

Skatting van 'n bedieningspunt vir die kragbuise

Hierdie buise het 'n basiese datablad, waar die krommes geteken word vir 'n skermrooster van 45V. Aangesien ek geïnteresseerd was in die hoogste uitset wat ek kon kry, het ek besluit om die kragbuise teen 110V te laat loop (as dit volledig gelaai is), ver bo die 45V. Om die gebrek aan 'n bruikbare datablad te oorkom, het ek probeer om 'n speserymodel vir die buise te implementeer met behulp van paint_kip en later die skermroosterspanning te verhoog en te kyk wat gebeur. Paint_kip is 'n goeie sagteware, maar vereis 'n mate van vaardigheid om die korrekte waardes te vind. Met pentodes neem die moeilikheidsgraad ook toe. Aangesien ek net 'n rowwe skatting wou hê, het ek nie veel tyd bestee aan die presiese konfigurasie nie. Die toetsstel is gebou om die verskillende konfigurasies te toets.

OT-impedansie: 29k plaat-tot-bord of ongeveer. 7k vir klas AB -operasie.

Hoë spanning: 110V

Na 'n paar berekeninge en toetsing kon die netvoorspanning gedefinieer word. Om die gekose roostervooroordeel te bereik, word die leklekweerstand gekoppel aan 'n filamentknoop waar die verskil tussen die spanning van die knoop en die negatiewe kant van die filament is. Die eerste 1J29b is byvoorbeeld by die B+ spanning van 6V. Deur die netwerklekweerstand aan die knoop tussen die 1J24b -fases te verbind, is die resulterende roosterspanning by 2.4V -3.6V in verhouding tot die GND -lyn, wat dieselfde waarde is as aan die negatiewe kant van die filament van die tweede 1J29b. Dus kan die roosterlekweerstand van die tweede 1J29b grond toe gaan, soos gewoonlik in ander ontwerpe.

Die fase -omskakelaar

Soos gesien in die skema, is 'n parafase fase -omskakelaar geïmplementeer. In hierdie geval het een van die buise 'n eenheidsversterking en keer die sein om vir een van die uitsetfases. Die ander fase dien as 'n normale winsstadium. 'N Gedeelte van die vervorming wat in die stroombaan ontstaan, is dat die fase -omskakelaar die balans verloor en die een kragbuis harder ry as die ander. Die spanningsverdeler tussen die fases is gekies sodat dit slegs by die laaste 45 grade van die meestervolume voorkom. Die weerstande is getoets terwyl die kring met 'n ossilloskoop gemonitor is, waar albei seine vergelyk kon word.

Die voorversterker stadium

Die laaste twee 1J24b buise bestaan uit die voorversterker kring. Albei het dieselfde werkspunt, aangesien die filamente parallel is. Die weerstand van 22 ohm tussen die filament en die grond verhoog die spanning aan die negatiewe kant van die filament en gee 'n klein negatiewe vooroordeel. In plaas daarvan om 'n plaatweerstand te kies en die voorspanningspunt en die nodige katodespanning en weerstand te bereken, is die plaatweerstand hier aangepas volgens die gewenste versterking en voorspanning.

Met die kring bereken en getoets, is dit tyd om 'n PCB daarvoor te maak. Vir die skematiese en PCB het ek Eagle Cad gebruik. Hulle het 'n gratis weergawe waar u tot 2 lae kan gebruik. Aangesien ek die bord self gaan ets, maak dit nie sin om meer as 2 lae te gebruik nie. Om die PCB te ontwerp, was dit eers nodig om ook 'n sjabloon vir die buise te maak. Na 'n paar metings kon ek die korrekte afstand tussen penne en die anodepen bo -aan die buis identifiseer. Met die uitleg gereed, is dit tyd om met die regte bouwerk te begin!

Stap 3: Soldeer en toets die kringe

SMPS

Soldeer eers al die komponente van die kragtoevoer in skakelmodus. Om dit korrek te laat werk, is die regte komponente nodig.

• Lae weerstand, hoogspanning Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0,28 ohm)
• Lae ESR, hoë stroom induktor (220uH, 3A)
• Lae ESR, hoogspanning reservoir kapasitor (10uF tot 4.7uF, 350V)
• 0,1 ohm 1W weerstand
• Ultra vinnige hoogspanningsdiode (UF4004 vir 50ns en 400V, of enigiets vinniger vir> 200V)

Omdat ek die MAX1771 -chip teen 'n laer spanning (8.4V tot 6V) gebruik, moes ek die induktor tot 220uH verhoog. Andersins sal die spanning onder las daal. Toe die SMPS gereed is, het ek die uitsetspanning met 'n multimeter getoets en dit op 110V aangepas. Onder laai sal dit 'n bietjie daal en 'n aanpassing is nodig.

Buisbaan

Ek het begin om die springers en komponente te soldeer. Hier is dit belangrik om te kyk of die springers geen komponentbene raak nie. Die buise is aan die kuipkant gesoldeer na al die ander komponente. Met alles gesoldeer, kon ek die SMPS byvoeg en die kring toets. Vir die eerste keer het ek ook die spanning op die plate en skerms van die buise nagegaan, net om seker te wees dat alles reg is.

Laaier

Die laaikring het ek op eBay gekoop. Dit is gebaseer op die TP4056 -chip. Ek het 'n DPDT gebruik om te wissel tussen 'n reeks en parallelle konfigurasie van die batterye en 'n verbinding met die laaier of met die printplaat (sien figuur).

Stap 4: Omhulsel, rooster en voorplaat en maak klaar

Die boks

Om hierdie versterker te boks, kies ek om 'n ouer houtkas te gebruik. Enige houtkas sou werk, maar in my geval het ek 'n goeie een van 'n ammeter gekry. Die ammeter werk nie, so ek kon ten minste die boks red en iets nuuts daarin bou. Die luidspreker is aan die sykant vasgemaak met die metaalrooster wat die ammeter laat afkoel terwyl dit gebruik word.

Die buisrooster

Die PCB met die buise is aan die teenoorgestelde kant van die luidspreker vasgemaak, waar ek 'n gat boor sodat die buise van buite sigbaar is. Om die buise te beskerm, het ek 'n klein rooster met 'n aluminiumplaat gemaak. Ek maak 'n paar growwe merke en boor kleiner gate. Al die onvolmaakthede is tydens die skuurfase reggestel. Om 'n goeie kontras met die voorplaat te gee, het ek dit swart geverf.

Die voorplaat, skuur, toneroordrag, ets en weer skuur

Die voorplaat is op dieselfde manier as die PCB gedoen. Voordat ek begin, het ek die aluminiumvel geskuur om 'n growwer oppervlak vir die toner te hê. 400 is rof genoeg in hierdie geval. As u wil, kan u tot 1200 gaan, maar dit is baie skuur en na die ets sal daar nog meer wees, so ek het dit oorgeslaan. Dit verwyder ook enige afwerking wat die vel voorheen gehad het.

Ek het die spieëlvormige voorplaat met 'n tonerprinter op 'n glanspapier gedruk. Later het ek die tekening oorgedra met 'n gewone strykyster. Afhangende van die yster, is daar verskillende optimale temperatuurinstellings. In my geval is dit die tweede instelling, net voor die maksimum. temperatuur. Ek dra dit oor gedurende 10 minute. ongeveer, totdat die papier geel begin word. Ek het gewag dat dit afkoel en die agterkant van die bord met naellak beskerm.

Daar is die moontlikheid om net oor die toner te spuit. Dit gee ook goeie resultate as u al die papier kan verwyder. Ek gebruik water en handdoeke om die papier te verwyder. Wees net versigtig om nie die toner te verwyder nie! Omdat die ontwerp hier omgekeerd was, moes ek die voorplaat ets. Daar is 'n leerkurwe by ets, en soms is u oplossings sterker of swakker, maar as die ets diep genoeg lyk, is dit tyd om te stop. Na ets het ek dit geskuur, begin met 200 en tot 1200. Normaalweg begin ek met 100 as die metaal in 'n slegte toestand is, maar dit was nodig en was reeds in 'n goeie toestand. Ek verander die skuurpapierkorrel van 200 na 400, 400 na 600 en 600 na 1200. Daarna het ek dit swart geverf, eendag gewag en weer met die 1200 korrel geskuur, net om die oormatige verf te verwyder. Nou het ek die gate vir die potensiometers geboor. Om dit te voltooi, het ek 'n deursigtige laag gebruik.

Afwerking

Batterye en onderdele is almal aan die houtkas vasgeskroef nadat die voorplaat van die luidsprekerkant geplaas is. Om die beste SMPS -posisie te vind, het ek dit aangeskakel en geverifieer waar die klankbaan minder geraak sou word. Aangesien die klankbord baie kleiner is as die boks, was die voldoende afstand en korrekte oriëntasie genoeg om die EMI -geraas onhoorbaar te maak. Die luidsprekerblokkie is daarna vasgeskroef en die versterker was gereed om te speel.

Enkele oorwegings

Naby die batterye is daar 'n merkbare volumedaling, voordat ek dit nie kon hoor nie, maar my multimeter het getoon dat die hoogspanning van 110V tot 85V afgeneem het. Die spanningsval van die verwarmers neem ook af met die battery. Gelukkig werk die 1J29b sonder probleme totdat die filament 1.5V bereik (met die 2.4V 32mA -instelling). Dieselfde geld vir die 1J24b, waar die spanningsval tot 0,9V verminder het toe die battery amper leeg was. As die spanningsval 'n probleem vir u is, is daar die moontlikheid om 'n ander MAX -chip te gebruik om na 'n stabiele 3.3V -spanning om te skakel. Ek wou dit nie gebruik nie, want dit sou nog 'n SMPS in hierdie kring wees, wat 'n paar ekstra geraasbronne kan inbring.

As ek die batterylewe in ag neem, kon ek 'n hele week speel voordat ek dit weer moes herlaai, maar ek speel slegs 1 tot 2 uur per dag.