מגבר צינור המופעל באמצעות סוללה: 4 שלבים (עם תמונות)

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

מגברי צינור אהובים על נגני גיטרה בגלל העיוות הנעים שהם מייצרים.

הרעיון שעומד מאחורי מכשירי ההפעלה הוא לבנות מגבר צינורית בהספק נמוך בהספק, שאפשר לסחוב אותו גם למשחק תוך כדי תנועה. בעידן של רמקולי Bluetooth, הגיע הזמן לבנות כמה מגברי צינור ניידים המונעים על ידי סוללה.

שלב 1: בחר את הצינורות, הרובוטריקים, הסוללות ואספקת המתח הגבוה

צינורות

מכיוון שצריכת החשמל במגברי צינור היא בעיה עצומה, בחירת הצינור הנכון יכולה לחסוך הרבה כוח ולהגדיל את שעות המשחק בין הטעינות. לפני זמן רב היו צינורות המונעים באמצעות סוללות, שהופעלו ממכשירי רדיו קטנים למטוסים. היתרון הגדול שלהם היה זרם החוטים הנמוך יותר הנדרש. התמונה מראה השוואה בין שלושה צינורות המונעים באמצעות סוללות, 5672, 1j24b, 1j29b וצינור מיניאטורי המשמש במגברי גיטרה, EF86

הצינורות שנבחרו הם:

Preamp ו- PI: 1J24B (זרם נימה של 13 mA ב 1.2V, מתח צלחת מקסימלי 120V, תוצרת רוסית, זול)

הספק: 1J29B (זרם נימה של 32 mA ב 2.4V, מתח צלחת מרבי של 150V, תוצרת רוסית, זול)

שנאי פלט

להגדרות צריכת חשמל נמוכות יותר ניתן להשתמש בשנאי זול יותר. כמה ניסויים עם שנאי קו הראו שהם טובים למדי למגברים קטנים יותר, כאשר הקצה התחתון אינו עדיפות. בגלל היעדר פער אוויר השנאי עובד טוב יותר בדחיפה-משיכה. זה גם דורש יותר ברזים.

שנאי קו 100V, 10W עם ברזים שונים

(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W ובמשני 4, 8 ו -16 אוהם)

.למזלי השנאי שקיבלתי ציין גם את מספר הסיבובים לכל סלילה, אחרת יהיה צורך במתמטיקה מסוימת כדי לזהות את הברזים המתאימים ואת העכבה הגבוהה ביותר שיש. לשנאי היה מספר הפניות הבא בכל הקשה (החל משמאל):

725-1025-1425-2025-2925 על הראשי ו 48-66-96 הדלקות משניות.

כאן אפשר לראות שהברז 2.5W כמעט באמצע, עם 1425 סיבובים בצד אחד ו 1500 בצד השני. ההבדל הקטן הזה יכול להוות בעיה בכמה מגברים גדולים יותר, אבל כאן זה רק יוסיף לעיוות. כעת אנו יכולים להשתמש בברזי 0 ו- 0.625W לאנודות כדי להשיג את העכבה הגבוהה ביותר שיש.

יחס הסיבובים הראשוניים למשניים משמש לאמוד את העכבה העיקרית כ:

2925/48 = 61, עם רמקול 8 אוהם זה נותן 61^2 *8 = 29768 או בערך. 29.7k אנודה לאנודה

2925/66 = 44, עם רמקול 8 אוהם זה נותן 44^2 *8 = 15488 או בערך. 15.5k אנודה לאנודה

2925/96 = 30, עם רמקול של 8 אוהם זה נותן ^2 *8 = 7200 או בערך. 7.2k אנודה לאנודה

מכיוון שאנו מתכוונים להריץ זאת במחלקה AB העכבה שהצינור נראה בפועל היא רק 1/4 מהערך המחושב.

ספק כוח במתח גבוה

אפילו צינורות קטנים אלה דורשים גם מתח גבוה יותר בלוחות. במקום להשתמש במספר סוללות בסדרה, או להשתמש בסוללות הוותיקות הוותיקות של 45V השתמשתי באספקת חשמל קטנה יותר (SMPS) המבוססת על שבב MAX1771. בעזרת SMPS זה אני יכול להכפיל את המתח המגיע מהסוללות לערכים גבוהים של 110V ללא בעיות.

סוללות

הסוללות שנבחרו לפרויקט זה הן סוללות לי-יון, המתקבלות בקלות באריזה של 186850. ישנם מספר לוחות מטען זמינים באינטרנט עבור אלה. הערה אחת חשובה היא לקנות רק סוללות טובות ידועות, ממוכרים מהימנים, כדי למנוע תאונות מיותרות.

עכשיו כשהחלקים מוגדרים בערך זה הזמן להתחיל לעבוד על המעגל.

שלב 2: עבודה על מעגל

נימים

כדי להניע את חוטי הצינורות נבחרה תצורה של סדרה. יש כמה קשיים שצריך לדון בהם.

• מכיוון שלצינורות הקדם והכוח יש זרמי נימה שונים נוספו בסדרה עם כמה נימים כדי לעקוף חלק מהזרם.
• מתח הסוללה יורד במהלך השימוש. לכל סוללה יש בתחילה 4.2V כאשר היא טעונה במלואה. הם מתפרקים במהירות לערך הנומינלי של 3.7V, שם הם יורדים לאט ל -3V, כאשר יש להטעין אותו מחדש.
• לצינורות יש קתודות מחוממות ישירות, כלומר זרם הלוח זורם דרך החוט, והצד השלילי של החוט תואם את מתח הקתודה.

ערכת נימה עם מתחים נראית כך:

סוללה (+) (8.4V עד 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 אוהם (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 אוהם (1.2V) -> 22 אוהם -> סוללה (-) (GND)

כאשר // מייצג בתצורה מקבילה ו -> בסדרה.

הנגדים עוקפים את הזרם הנוסף של החוטים ואת זרם האנודה הזורם בכל שלב. כדי לחזות נכון את זרם האנודה יש צורך לצייר את קו העומס של הבמה ולבחור נקודת פעולה.

הערכת נקודת פעולה לצינורות החשמל

צינורות אלה מגיעים עם גיליון נתונים בסיסי, שבו מתפתלים הקימורים למתח רשת מסך של 45V. מכיוון שהתעניינתי בתפוקה הגבוהה ביותר שאוכל להשיג, החלטתי להפעיל את צינורות החשמל ב -110 וולט (כאשר הם טעונים במלואם), הרבה מעל ה- 45 וולט. כדי להתגבר על היעדר גיליון נתונים שמיש ניסיתי ליישם דגם תבלין לצינורות באמצעות paint_kip ובהמשך להגדיל את מתח רשת המסך ולראות מה קורה. Paint_kip היא תוכנה נחמדה, אך דורשת מיומנות מסוימת כדי למצוא את הערכים הנכונים. עם פנטודות גם רמת הקושי עולה. מכיוון שרציתי הערכה גסה בלבד, לא השקעתי הרבה זמן בחיפוש אחר התצורה המדויקת. אסדת הבדיקה נבנתה לבדיקת התצורות השונות.

עכבת OT: צלחת לצלחת 29k או בערך. 7k לפעולה מסוג AB.

מתח גבוה: 110V

לאחר חישובים ובדיקות ניתן להגדיר את מתח הטיה ברשת. כדי להשיג את הטיית הרשת שנבחרה הנגד לדליפת הרשת מחובר לצומת נימה שבו ההבדל בין המתח של הצומת לבין הצד השלילי של הנימה. לדוגמה, 1J29b הראשון נמצא במתח B+ של 6V. על ידי חיבור הנגד לדליפת הרשת לצומת בין שלבי 1J24b, ב 2.4V מתח הרשת המתקבל הוא -3.6V ביחס לקו ה- GND, שהוא אותו ערך הנראה בצד השלילי של נימה של 1J29b השני. אז, הנגד לדליפת הרשת של ה- 1J29b השני יכול לרדת לקרקע, כפי שהוא היה עושה בדרך כלל בעיצובים אחרים.

מהפך הפאזה

כפי שניתן לראות בסכימה, מומש מהפך פאזה פאזה. במקרה זה לאחד הצינורות יש רווח אחדות והופך את האות לאחד משלבי הפלט. השלב השני פועל כשלב רווח רגיל. חלק מהעיוות שנוצר במעגל נובע מכך שממיר הפאזה מאבד איזון ומניע צינור חשמל אחד יותר חזק מהשני. מחלק המתח בין השלבים נבחר כך שזה קורה רק ב -45 מעלות האחרונות של עוצמת הקול. הנגדים נבדקו בזמן שהמעגל היה במעקב בעזרת אוסצילוסקופ, שם ניתן היה להשוות את שני האותות.

שלב הקדם מגבר

שתי הצינורות האחרונים של 1J24b מורכבים ממעגל קדם המגבר. לשניהם אותה נקודת פעולה מכיוון שהחוטים במקביל. הנגד של 22 אוהם בין נימה לקרקע מעלה את המתח בצד השלילי של הנימה ונותן הטייה שלילית קטנה. במקום לבחור בנגד צלחת ולחשב את נקודת ההטיה ואת מתח הקתודה הנדרש, כאן הותאם הנגד הצלחת בהתאם לרווח ולהטיה הרצויים.

כשהמעגל מחושב ונבדק הגיע הזמן להכין עבורו PCB. עבור סכמטי ו- PCB השתמשתי ב- Eagle Cad. יש להם גרסה חינמית שבה ניתן להשתמש עד 2 שכבות. מכיוון שהייתי הולך לחרוט את הלוח בעצמי אין טעם להשתמש ביותר משתי שכבות. כדי לעצב את ה- PCB היה צורך תחילה ליצור גם תבנית לצינורות. לאחר כמה מדידות יכולתי לזהות את המרווח הנכון בין סיכות וסיכת האנודה בחלק העליון של הצינור. כשהפריסה מוכנה הגיע הזמן להתחיל בבנייה האמיתית!

שלב 3: הלחמה ובדיקת המעגלים

SMPS

תחילה הלחמה כל רכיבי אספקת החשמל במצב מתג. כדי שזה יעבוד כמו שצריך יש צורך ברכיבים הנכונים.

• עמידות נמוכה, מתח גבוה Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0.28 אוהם)
• ESR נמוך, משרן זרם גבוה (220uH, 3A)
• ESR נמוך, קבל מאגר מתח גבוה (10uF עד 4.7uF, 350V)
• נגד של 0.1 אוהם 1W
• דיודת מתח גבוה במיוחד (UF4004 עבור 50ns ו- 400V, או כל דבר מהיר יותר עבור> 200V)

מכיוון שאני משתמש בשבב MAX1771 במתח נמוך יותר (8.4V עד 6V) הייתי צריך להגדיל את המשרן ל 220uH. אחרת המתח יירד בעומס. כאשר ה- SMPS מוכן בדקתי את מתח היציאה במולטימטר והתכוונתי ל -110 וולט. בעומס הוא יירד מעט ונדרשת התאמה מחדש.

מעגל צינור

התחלתי להלחם את המגשרים והרכיבים. כאן חשוב לבדוק אם המגשרים אינם נוגעים ברגלי רכיב כלשהן. הצינורות מולחמו בצד הקופר לאחר כל שאר הרכיבים. עם כל הלחמה יכולתי להוסיף את ה- SMPS ולבדוק את המעגל. בפעם הראשונה בדקתי גם את המתח בצלחות ובמסכים של הצינורות, רק כדי להיות בטוח שהכל תקין.

מַטעֵן

מעגל המטען קניתי באיביי. הוא מבוסס על שבב TP4056. השתמשתי ב- DPDT כדי לעבור בין סדרה ותצורה מקבילה של הסוללות וחיבור למטען או ללוח המעגלים (ראה איור).

שלב 4: מארז, גריל ולוח פנים וסיים

התיבה

כדי לקופסא את המגבר הזה אני בוחר להשתמש בקופסת עץ ישנה יותר. כל קופסת עץ תעבוד, אבל במקרה שלי הייתה לי קופסה ממש טובה ממד. מד הזרם לא עבד, כך שלפחות יכולתי להציל את הקופסה ולבנות בתוכה משהו חי. הרמקול היה קבוע בצד עם גריל המתכת המאפשר למד הקירור להתקרר בזמן השימוש.

גריל הצינור

ה- PCB עם הצינורות היה קבוע בצד הנגדי של הרמקול, שם אני מקדח חור כך שהצינורות יהיו גלויים מבחוץ. כדי להגן על הצינורות הכנתי גריל קטן עם יריעת אלומיניום. אני עושה כמה סימנים גסים וקדחתי חורים קטנים יותר. כל הפגמים תוקנו בשלב השיוף. כדי לתת ניגודיות טובה ללוח הפנים בסופו של דבר ציירתי אותו בשחור.

לוחית הפנים, שיוף, העברת טונר, תחריט ושייף שוב

לוח הפנים בוצע באופן דומה ל- PCB. לפני שהתחלתי, שיפשפתי את יריעת האלומיניום כך שיהיה משטח מחוספס יותר לטונר. 400 מספיק גס במקרה הזה. אם אתה רוצה אתה יכול לעלות עד 1200 אבל זה הרבה שיוף ואחרי התחריט יהיו עוד יותר, אז דילגתי על זה. זה גם מסיר כל גימור שהיה ליריעה בעבר.

הדפסתי את לוח הפנים המראה במדפסת טונר על נייר מבריק. מאוחר יותר העברתי את הציור באמצעות מגהץ רגיל. בהתאם למגהץ ישנן הגדרות טמפרטורה אופטימליות שונות. במקרה שלי, זו ההגדרה השנייה, ממש לפני המקסימום. טֶמפֶּרָטוּרָה. אני מעביר אותו במשך 10 דקות. בערך, עד שהנייר מתחיל להיות צהבהב. חיכיתי שיתקרר והגנתי על גב הצלחת בלק.

ישנה אפשרות רק לרסס מעל הטונר. זה גם נותן תוצאות טובות אם אתה יכול להסיר את כל הנייר. אני משתמש במים ומגבות כדי להסיר את הנייר. רק היזהר לא להסיר את הטונר! מכיוון שהעיצוב כאן הפוך הייתי צריך לחרוט את לוח הפנים. יש עקומת למידה בתחריט, ולפעמים הפתרונות שלך חזקים יותר או חלשים יותר, אך באופן כללי כאשר החריטה נראית מספיק עמוקה הגיע הזמן להפסיק. לאחר התחריט שיפשפתי אותו החל מ -200 ועד 1200. בדרך כלל אני מתחיל עם 100 אם המתכת במצב לא טוב, אבל זה היה צורך וכבר היה במצב טוב. אני משנה את גרגר נייר הזכוכית מ -200 ל -400, 400 ל -600 ו -600 ל -1200. לאחר מכן ציירתי אותו בשחור, חיכיתי יום אחד ושייפתי שוב עם גרגר 1200, רק כדי להסיר את הצבע המוגזם. עכשיו קידחתי את החורים עבור הפוטנציומטרים. לסיום השתמשתי במעיל שקוף.

נגיעות גמר

סוללות וחלקים הוברגו כולם לקופסת העץ לאחר מיקום לוח הפנים, מצד הצד של הרמקול. כדי למצוא את המיקום הטוב ביותר ב- SMPS הפעלתי אותו ואימתתי היכן מעגל השמע יושפע פחות. מכיוון שלוח המעגל השמע קטן בהרבה מהקופסה המרווח הנכון והכיוון הנכון היו מספיקים כדי להפוך את רעש ה- EMI ללא נשמע. בלם הרמקולים הוברג במקומו והמגבר היה מוכן לנגן.

כמה שיקולים

קרוב לקצה הסוללות יש ירידה ניכרת בנפח, לפני שלא יכולתי לשמוע אותו, אך המולטימטר שלי הראה שהמתח הגבוה ירד מ- 110V ל- 85V. ירידת המתח של המחממים יורדת גם עם הסוללה. למרבה המזל 1J29b פועל ללא בעיה עד שהחוט נימה מגיע ל- 1.5V (עם הגדרת 2.4V 32mA). כנ ל לגבי 1J24b, שם ירידת המתח ירדה ל -0.9 וולט כשהסוללה כמעט התרוקנה. אם ירידת המתח היא בעיה עבורך, ישנה אפשרות להשתמש בשבב MAX אחר להמרת מתח 3.3V יציב. לא רציתי להשתמש בו, כי זה יהיה עוד SMPS במעגל זה, שיכול להכניס כמה מקורות רעש נוספים.

בהתחשב בחיי הסוללה, אני יכול לשחק שבוע שלם לפני שהייתי צריך לטעון אותו שוב, אבל אני משחק רק במשך שעה עד שעתיים ביום.