Inhoudsopgave:
- Stap 1: Selecteer de buizen, transformatoren, batterijen en hoogspanningsvoeding
- Stap 2: Werken aan een circuit
- Stap 3: Solderen en testen van de circuits
- Stap 4: Behuizing, grill en voorplaat en afwerking
Video: Batterijgevoede buizenversterker - Ajarnpa
2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18
Buizenversterkers zijn geliefd bij gitaristen vanwege de prettige vervorming die ze produceren.
Het idee achter deze instrunctables is om een buizenversterker met een laag wattage te bouwen, die ook kan worden meegenomen om onderweg te spelen. Op het tijdperk van bluetooth-luidsprekers is het tijd om draagbare, op batterijen werkende buizenversterkers te bouwen.
Stap 1: Selecteer de buizen, transformatoren, batterijen en hoogspanningsvoeding
Buizen
Omdat het stroomverbruik in buizenversterkers een enorm probleem is, kan het kiezen van de juiste buis veel stroom besparen en de speeluren tussen oplaadbeurten vergroten. Lang geleden waren er buizen op batterijen, die van kleine radio's tot vliegtuigen stroomden. Hun grote voordeel was de lagere vereiste gloeistroom. De afbeelding toont een vergelijking tussen drie batterijgevoede buizen, de 5672, 1j24b, 1j29b en een miniatuurbuis die wordt gebruikt in gitaarvoorversterkers, de EF86
De gekozen buizen zijn:
Voorversterker en PI: 1J24B (13 mA gloeistroom bij 1,2V, 120V max. plaatspanning, Russische makelij, goedkoop)
Vermogen: 1J29B (32 mA gloeistroom bij 2,4V, 150V max. plaatspanning, Russische makelij, goedkoop)
Uitgangstransformator:
Voor dergelijke lagere vermogensinstellingen kan een goedkopere transformator worden gebruikt. Enkele experimenten met lijntransformatoren toonden aan dat ze best goed zijn voor kleinere versterkers, waar de onderkant geen prioriteit heeft. Door het ontbreken van een luchtspleet werkt de transformator beter in push-pull. Dit vereist ook meer tikken.
100V lijntransformator, 10W met verschillende kranen
(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W en op de secundaire 4, 8 en 16 ohm)
. Gelukkig had de transformator die ik kreeg ook het aantal windingen per wikkeling gespecificeerd, anders zou er wat wiskunde nodig zijn om de juiste aftakkingen en de hoogst beschikbare impedantie te identificeren. de transformator had het volgende aantal windingen bij elke tik (van links beginnend):
725-1025-1425-2025-2925 op de primaire en 48-66-96 beurten op de secundaire.
Hier is goed te zien dat de 2.5W kraan bijna in het midden zit, met 1425 windingen aan de ene kant en 1500 aan de andere kant. Dit kleine verschil kan een probleem zijn in sommige grotere versterkers, maar hier zal het alleen maar leiden tot de vervorming. Nu kunnen we de 0 en 0,625W aftakkingen voor de anodes gebruiken om de hoogst beschikbare impedantie te verkrijgen.
De verhouding tussen primaire en secundaire windingen wordt gebruikt om de primaire impedantie te schatten als:
2925/48 = 61, met een 8 ohm luidspreker geeft dit 61^2 *8 = 29768 of ongeveer. 29.7k anode-naar-anode
2925/66 = 44, met een 8 ohm luidspreker geeft dit 44^2 *8 = 15488 of ongeveer. 15.5k anode-naar-anode
2925/96 = 30, met een 8 ohm luidspreker geeft dit ^2 *8 = 7200 of ongeveer. 7.2k anode-naar-anode
Omdat we van plan zijn dit in klasse AB uit te voeren, is de impedantie die de buis daadwerkelijk ziet slechts 1/4 van de berekende waarde.
Hoogspanningsvoeding
Zelfs deze kleine buizen vereisen ook hogere spanningen op de platen. In plaats van meerdere batterijen in serie te gebruiken, of die enorme oude 45V-batterijen te gebruiken, gebruikte ik een kleinere geschakelde voeding (SMPS) gebaseerd op de MAX1771-chip. Met deze SMPS ben ik in staat om zonder problemen de spanning die van de batterijen komt te vermenigvuldigen tot 110V.
Batterijen
De gekozen batterijen voor dit project zijn Li-Ion-batterijen, gemakkelijk te verkrijgen in de 186850-verpakking. Hiervoor zijn verschillende laadborden online beschikbaar. Een belangrijke opmerking is om alleen bekende goede batterijen te kopen, van vertrouwde verkopers, om onnodige ongelukken te voorkomen.
Nu de onderdelen globaal zijn gedefinieerd, is het tijd om aan het circuit te gaan werken.
Stap 2: Werken aan een circuit
filamenten
Om de filamenten van de buizen aan te drijven is gekozen voor een serieconfiguratie. Er zijn enkele moeilijkheden die besproken moeten worden.
- Omdat de voorversterker en eindbuizen verschillende gloeistromen hebben, zijn er in serie met enkele gloeidraden weerstanden toegevoegd om een deel van de stroom te omzeilen.
- De accuspanning daalt tijdens het gebruik. Elke batterij heeft aanvankelijk 4,2 V wanneer deze volledig is opgeladen. Ze ontladen snel tot de nominale waarde van 3,7 V, waar ze langzaam afnemen tot 3 V, wanneer deze moet worden opgeladen.
- De buizen hebben direct verwarmde kathoden, wat betekent dat de plaatstroom door de gloeidraad vloeit en de negatieve kant van de gloeidraad overeenkomt met de kathodespanning
Het filamentschema met spanningen ziet er als volgt uit:
batterij(+) (8,4V tot 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohm (3,6V)->1J24b // 1J24b // 130 ohm (2,4V)->1J24b // 1J24b // 120 ohm (1,2 V) -> 22 ohm -> Batterij (-) (GND)
waarbij // staat voor in parallelle configuratie en -> in serie.
De weerstanden omzeilen de extra stroom van de gloeidraden en de anodestroom die in elke fase vloeit. Om de anodestroom correct te voorspellen, is het noodzakelijk om de belastingslijn van de trap te tekenen en een werkpunt te kiezen.
Een werkpunt schatten voor de eindbuizen
Deze buizen worden geleverd met een basis datasheet, waarin de curves zijn uitgezet voor een schermrasterspanning van 45V. Omdat ik geïnteresseerd was in de hoogste output die ik kon krijgen, besloot ik de eindbuizen te laten werken op 110V (indien volledig opgeladen), ver boven de 45V. Om het ontbreken van een bruikbare datasheet te verhelpen, heb ik geprobeerd een kruidenmodel voor de buizen te implementeren met paint_kip en later de schermrasterspanning te verhogen en te kijken wat er gebeurt. Paint_kip is een leuke software, maar vereist enige vaardigheid om de juiste waarden te vinden. Met pentodes neemt ook de moeilijkheidsgraad toe. Omdat ik alleen een ruwe schatting wilde, heb ik niet veel tijd besteed aan het zoeken naar de exacte configuratie. De testopstelling is gebouwd om de verschillende configuraties te testen.
OT-impedantie: 29k plaat-naar-plaat of ongeveer. 7k voor klasse AB-werking.
Hoogspanning: 110V
Na wat berekeningen en testen kon de netbiasspanning worden bepaald. Om de gekozen roostervoorspanning te bereiken, wordt de roosterlekweerstand aangesloten op een filamentknooppunt waar het verschil tussen de spanning van het knooppunt en de negatieve kant van de gloeidraad. De eerste 1J29b staat bijvoorbeeld op de B+ spanning van 6V. Door de netwerklekweerstand aan te sluiten op het knooppunt tussen de 1J24b-trappen, is de resulterende netspanning bij 2,4 V -3,6 V in verhouding tot de GND-lijn, wat dezelfde waarde is die wordt gezien aan de negatieve kant van de gloeidraad van de tweede 1J29b. Dus de netlekweerstand van de tweede 1J29b kan naar aarde gaan, zoals normaal in andere ontwerpen.
De fase-omvormer
Zoals te zien is in het schema, werd een parafase-fase-omvormer geïmplementeerd. In dit geval heeft een van de buizen een eenheidsversterking en inverteert het signaal voor een van de eindtrappen. De andere fase fungeert als een normale versterkingsfase. Een deel van de vervorming die in het circuit wordt gecreëerd, komt doordat de fase-omvormer zijn evenwicht verliest en de ene eindbuis harder aanstuurt dan de andere. De spanningsdeler tussen de trappen is zo gekozen dat dit pas bij de laatste 45 graden van het mastervolume optreedt. De weerstanden werden getest terwijl de schakeling werd gecontroleerd met een oscilloscoop, waarbij beide signalen konden worden vergeleken.
De voorversterkertrap
De laatste twee 1J24b buizen bestaan uit het voorversterkercircuit. Beide hebben hetzelfde werkpunt omdat de filamenten parallel zijn. De weerstand van 22 ohm tussen de gloeidraad en aarde verhoogt de spanning aan de negatieve kant van de gloeidraad en geeft een kleine negatieve voorspanning. In plaats van een plaatweerstand te kiezen en het voorspanningspunt en de benodigde kathodespanning en weerstand te berekenen, werd hier de plaatweerstand aangepast volgens de gewenste versterking en voorspanning.
Met de schakeling berekend en getest is het tijd om er een printje voor te maken. Voor het schema en de print heb ik Eagle Cad gebruikt. Ze hebben een gratis versie waar men tot 2 lagen kan gebruiken. Aangezien ik het bord zelf ging etsen heeft het geen zin meer dan 2 lagen te gebruiken. Om de print te ontwerpen was het eerst nodig om ook een sjabloon voor de buizen te maken. Na wat metingen kon ik de juiste afstand tussen de pinnen en de anodepin aan de bovenkant van de buis identificeren. Met de lay-out klaar is het tijd om te beginnen met het echte bouwen!
Stap 3: Solderen en testen van de circuits
SMPS
Soldeer eerst alle componenten van de Switched mode voeding. Om het goed te laten werken zijn de juiste componenten nodig.
- Lage weerstand, hoogspanning Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0,28 ohm)
- Lage ESR, hoge stroominductor (220uH, 3A)
- Lage ESR, hoogspanningsreservoircondensator (10uF tot 4,7uF, 350V)
- 0,1 ohm 1W weerstand
- Ultrasnelle hoogspanningsdiode (UF4004 voor 50ns en 400V, of iets snellers voor >200V)
Omdat ik de MAX1771-chip op een lagere spanning (8,4V tot 6V) gebruik, moest ik de inductor verhogen naar 220uH. Anders zou de spanning onder belasting dalen. Toen de SMPS klaar was heb ik de uitgangsspanning getest met een multimeter en afgesteld op 110V. Onder belasting zakt hij een klein beetje en moet hij opnieuw worden afgesteld.
Buiscircuit
Ik begon de jumpers en componenten te solderen. Hier is het belangrijk om te controleren of de jumpers geen onderdeelpoten raken. De buizen werden na alle andere componenten aan de kuiperkant gesoldeerd. Met alles gesoldeerd kon ik de SMPS toevoegen en het circuit testen. Voor de eerste keer heb ik ook de spanning op de platen en schermen van de buizen gecontroleerd, om er zeker van te zijn dat alles in orde was.
Oplader
Het laadcircuit heb ik op ebay gekocht. Het is gebaseerd op de TP4056-chip. I Gebruik een DPDT om te schakelen tussen een serie- en parallelconfiguratie van de accu's en een aansluiting op de lader of op de printplaat (zie afbeelding).
Stap 4: Behuizing, grill en voorplaat en afwerking
De doos
Om deze versterker in te pakken heb ik ervoor gekozen om een oudere houten kist te gebruiken. Elke houten kist zou werken, maar in mijn geval had ik een hele goede van een ampèremeter. De ampèremeter werkte niet, dus ik kon in ieder geval de doos redden en er iets moois in bouwen. De luidspreker werd aan de zijkant vastgezet met het metalen rooster waardoor de ampèremeter tijdens gebruik kan afkoelen.
De buisgrill
De print met de buizen werd aan de andere kant van de speaker bevestigd, waar ik een gat boor zodat de buizen van buitenaf zichtbaar zijn. Om de buizen te beschermen heb ik een klein rooster gemaakt met een aluminium plaat. Ik maak wat ruwe markeringen en boor kleinere gaten. Alle onvolkomenheden werden gecorrigeerd tijdens de schuurfase. Om een goed contrast te geven met het voorpaneel heb ik het uiteindelijk zwart geverfd.
De Faceplate, schuren, toner transfer, etsen en weer schuren
De voorplaat werd op dezelfde manier gedaan als de PCB. Voordat ik begon, heb ik de aluminiumplaat geschuurd om een ruwer oppervlak voor de toner te hebben. 400 is in dit geval ruw genoeg. Als je wilt kun je tot 1200 gaan, maar het is veel schuren en na het etsen komt er nog meer, dus dat heb ik overgeslagen. Dit verwijdert ook elke afwerking die het vel eerder had.
Ik heb de gespiegelde voorplaat met een tonerprinter op glanzend papier afgedrukt. Later heb ik de tekening overgezet met een normaal strijkijzer. Afhankelijk van het strijkijzer zijn er verschillende optimale temperatuurinstellingen. In mijn geval is het de tweede instelling, net voor de max. temperatuur. Ik verplaats het gedurende 10 min. ongeveer, totdat het papier gelig begint te worden. Ik wachtte tot het was afgekoeld en beschermde de achterkant van de plaat met nagellak.
Er is de mogelijkheid om gewoon over de toner te sprayen. Het geeft ook goede resultaten als je al het papier kunt verwijderen. Ik gebruik water en handdoeken om het papier te verwijderen. Pas op dat u de toner niet verwijdert! Omdat het ontwerp hier omgekeerd was, moest ik de voorplaat etsen. Er is een leercurve bij het etsen, en soms zijn je oplossingen sterker of zwakker, maar over het algemeen is het tijd om te stoppen als het etsen diep genoeg lijkt. Na het etsen heb ik het geschuurd, beginnend met 200 en gaand tot 1200. Normaal begin ik met 100 als het metaal in slechte staat is, maar deze was nodig en was al in goede staat. Ik verander de korrel van het schuurpapier van 200 naar 400, 400 naar 600 en 600 naar 1200. Daarna heb ik het zwart geverfd, een dag gewacht en opnieuw geschuurd met de korrel 1200, alleen om de overtollige verf te verwijderen. Nu heb ik de gaten geboord voor de potmeters. Om het af te werken heb ik een blanke lak gebruikt.
Afwerking
Batterijen en onderdelen werden allemaal op de houten kist geschroefd nadat de voorplaat was geplaatst, vanaf de kant van de luidspreker. Om de beste SMPS-positie te vinden, zette ik hem aan en controleerde ik waar het audiocircuit minder zou worden beïnvloed. Omdat de audioprintplaat veel kleiner is dan de doos, was de juiste afstand en juiste oriëntatie voldoende om de EMI-ruis onhoorbaar te maken. Het luidsprekerschot werd vervolgens op zijn plaats geschroefd en de versterker was klaar om te spelen.
Enkele overwegingen:
Dicht bij het einde van de batterijen is er een merkbare volumedaling, voordat ik het niet kon horen, maar mijn multimeter toonde aan dat de hoogspanning daalde van 110V naar 85V. De spanningsval van de verwarming neemt ook af met de batterij. Gelukkig werkt de 1J29b probleemloos totdat de gloeidraad 1,5V bereikt (met de 2,4V 32mA-instelling). Hetzelfde geldt voor de 1J24b, waar de spanningsval terugliep tot 0,9V toen de batterij bijna leeg was. Als de spanningsval een probleem voor je is, is er de mogelijkheid om met een andere MAX-chip om te zetten naar een stabiele 3,3V-spanning. Ik wilde het niet gebruiken, omdat het een andere SMPS in dit circuit zou zijn, die wat extra ruisbronnen zou kunnen introduceren.
Gezien de batterijduur kon ik een hele week spelen voordat ik hem weer moest opladen, maar ik speel maar 1 tot 2 uur per dag.
Aanbevolen:
Batterijgevoede automonitor: 4 stappen
Batterijgevoede automonitor: automonitors zijn een uitstekende keuze als het gaat om het nodig hebben van een klein scherm voor een project. Maar het probleem is dat die projecten meestal op batterijen werken en automonitoren op 12 volt werken. Ook al zijn 12 Volt Batterijen groot en zwaar
Ombouw van buizenversterker (en modificatie): 14 stappen (met afbeeldingen)
Tube Amp Rebuild (en Mod): Strevend naar dat old school geluid, koop je een 'vintage' gitaarversterker. Maar het klinkt niet helemaal goed. Nou, elke versterker van meer dan 20 jaar oud heeft werk nodig… Hoe zit het met buizenversterkers? Waarom al die ophef? Ja, ze hebben wel een speciaal geluid