Penguat Tiub Bertenaga Bateri: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Penguat tiub sangat digemari oleh pemain gitar kerana penyimpangan yang menyenangkan yang dihasilkannya.

Idea di sebalik instrunctables ini adalah membina penguat tiub watt rendah, yang juga dapat dibawa untuk bermain di mana sahaja. Pada usia pembesar suara bluetooth, sudah tiba masanya untuk membina beberapa penguat tiub bertenaga bateri.

Langkah 1: Pilih Tiub, Transformer, Bateri dan Bekalan Voltan Tinggi

Tiub

Kerana penggunaan tenaga dalam penguat tiub adalah masalah besar, memilih tiub yang tepat dapat menghabiskan banyak tenaga dan meningkatkan waktu bermain antara pengisian. Beberapa waktu yang lalu terdapat tiub berkuasa bateri, yang bergerak dari radio kecil ke kapal terbang. Kelebihan besar mereka adalah arus filamen yang lebih rendah yang diperlukan. Gambar menunjukkan perbandingan antara tiga tiub berkuasa bateri, 5672, 1j24b, 1j29b dan tiub miniatur yang digunakan dalam preamp gitar, EF86

Tiub terpilih adalah:

Preamp dan PI: 1J24B (arus filamen 13 mA pada voltan plat maksimum 1.2V, 120V, buatan Rusia, murah)

Kuasa: 1J29B (arus filamen 32 mA pada voltan plat maksimum 2.4V, 150V, buatan Rusia, murah)

Pengubah output

Untuk tetapan kuasa yang lebih rendah, pengubah yang lebih murah dapat digunakan. Beberapa eksperimen dengan pengubah garis menunjukkan bahawa mereka cukup baik untuk penguat yang lebih kecil, di mana bahagian bawahnya tidak menjadi keutamaan. Kerana kekurangan jurang udara, transformer berfungsi lebih baik dalam push-pull. Ini juga memerlukan lebih banyak ketukan.

Transformer talian 100V, 10W dengan paip yang berbeza

(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W dan pada sekunder 4, 8 dan 16 ohm)

Nasib baik pengubah yang saya dapat juga mempunyai bilangan putaran setiap belitan yang ditentukan, jika tidak, diperlukan beberapa matematik untuk mengenal pasti ketukan yang mencukupi dan impedans tertinggi yang ada. pengubah mempunyai bilangan putaran berikut pada setiap ketukan (bermula dari kiri):

725-1025-1425-2025-2925 pada primer dan 48-66-96 menghidupkan sekunder.

Di sini dapat dilihat bahawa paip 2.5W hampir di tengah, dengan 1425 putaran di satu sisi dan 1500 di sisi lain. Perbezaan kecil ini mungkin menjadi masalah pada beberapa penguat yang lebih besar, tetapi di sini hanya akan menambah distorsi. Sekarang kita dapat menggunakan ketukan 0 dan 0.625W untuk anod untuk mendapatkan impedans tertinggi yang tersedia.

Nisbah putaran primer ke sekunder digunakan untuk menganggar impedans primer sebagai:

2925/48 = 61, dengan pembesar suara 8 ohm ini memberikan 61 ^ 2 * 8 = 29768 atau lebih kurang. 29.7k anod-ke-anod

2925/66 = 44, dengan pembesar suara 8 ohm ini memberikan 44 ^ 2 * 8 = 15488 atau lebih kurang. Anod-ke-anod 15.5k

2925/96 = 30, dengan pembesar suara 8 ohm ini memberikan ^ 2 * 8 = 7200 atau lebih kurang. 7.2k anod-ke-anod

Kerana kami berhasrat untuk menjalankannya di kelas AB maka impedans bahawa tabung yang dilihat hanya 1/4 dari nilai yang dikira.

Bekalan kuasa voltan tinggi

Malah tiub kecil ini juga memerlukan voltan yang lebih tinggi pada plat. Daripada menggunakan beberapa bateri secara bersiri, atau menggunakan bateri lama 45V yang besar, saya menggunakan bekalan kuasa mod suis (SMPS) yang lebih kecil berdasarkan cip MAX1771. Dengan SMPS ini saya dapat menggandakan voltan dari bateri ke nilai setinggi 110V tanpa masalah.

Bateri

Bateri terpilih untuk projek ini adalah bateri Li-Ion, yang mudah diperoleh dalam pakej 186850. Terdapat beberapa papan pengecas yang tersedia dalam talian untuk ini. Satu catatan penting ialah membeli bateri yang hanya diketahui, dari penjual yang dipercayai, untuk mengelakkan kemalangan yang tidak perlu.

Sekarang bahagian-bahagiannya ditakrifkan secara kasar sudah waktunya untuk mula mengerjakan litar.

Langkah 2: Mengendalikan Litar

Filamen

Untuk mengaktifkan filamen tiub, konfigurasi siri dipilih. Terdapat beberapa kesukaran yang mesti dibincangkan.

• Kerana preamp dan tabung kuasa mempunyai arus filamen yang berbeza, perintang ditambahkan secara bersiri dengan beberapa filamen untuk memotong sebahagian arus.
• Voltan bateri turun semasa penggunaan. Setiap bateri pada mulanya mempunyai 4.2V apabila dicas sepenuhnya. Mereka dengan cepat turun ke nilai nominal 3.7V, di mana mereka perlahan-lahan turun menjadi 3V, ketika harus diisi ulang.
• Tiub mempunyai katod yang dipanaskan langsung, yang bermaksud bahawa arus plat mengalir melalui filamen, dan sisi negatif filamen sepadan dengan voltan katod

Skema filamen dengan voltan kelihatan seperti ini:

bateri (+) (8.4V hingga 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 ohm (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 ohm (1.2V) -> 22 ohm -> Bateri (-) (GND)

di mana // mewakili dalam konfigurasi selari dan -> secara bersiri.

Perintang memintas arus tambahan filamen dan arus anod yang mengalir pada setiap tahap. Untuk meramalkan arus anod dengan betul, perlu melukis garis beban tahap dan memilih titik operasi.

Menganggar titik operasi untuk tiub kuasa

Tiub ini dilengkapi dengan lembar data asas, di mana lengkung diplotkan untuk voltan grid skrin 45V. Oleh kerana saya berminat dengan output tertinggi yang saya dapat, saya memutuskan untuk menjalankan tabung kuasa pada 110V (apabila dicas sepenuhnya), jauh di atas 45V. Untuk mengatasi kekurangan lembar data yang boleh digunakan, saya cuba menerapkan model rempah-rempah untuk tabung menggunakan cat_kip dan kemudian meningkatkan voltan grid skrin dan melihat apa yang berlaku. Paint_kip adalah perisian yang bagus, tetapi memerlukan sedikit kemahiran untuk mencari nilai yang betul. Dengan pentod tahap kesukaran juga meningkat. Oleh kerana saya hanya mahukan anggaran kasar, saya tidak menghabiskan banyak masa untuk mencari konfigurasi yang tepat. Pelantar ujian dibina untuk menguji konfigurasi yang berbeza.

Impedansi OT: Pelat ke piring 29k atau lebih kurang. 7k untuk operasi kelas AB.

Voltan tinggi: 110V

Setelah beberapa pengiraan dan pengujian voltan bias grid dapat ditentukan. Untuk mencapai bias grid yang dipilih, perintang kebocoran grid disambungkan ke nod filamen di mana perbezaan antara voltan nod dan sisi negatif filamen. Sebagai contoh, 1J29b pertama berada pada voltan B + 6V. Dengan menghubungkan perintang kebocoran grid ke nod antara tahap 1J24b, pada 2.4V voltan grid yang dihasilkan adalah -3.6V berhubung dengan garis GND, yang merupakan nilai yang sama yang dilihat pada sisi negatif filamen 1J29b kedua. Oleh itu, perintang kebocoran grid 1J29b kedua dapat menuju ke tanah, seperti biasa dalam reka bentuk lain.

Penyongsang fasa

Seperti yang dilihat dalam skema, inverter fasa parafase dilaksanakan. Dalam kes ini salah satu tabung mempunyai keuntungan kesatuan dan membalikkan isyarat untuk salah satu tahap output. Tahap yang lain bertindak sebagai tahap keuntungan biasa. Sebahagian daripada gangguan yang dibuat dalam litar berasal dari fasa penyongsang kehilangan keseimbangan dan mendorong satu tiub kuasa lebih keras daripada yang lain. Pembahagi voltan antara tahap dipilih supaya ini hanya berlaku pada 45 darjah terakhir isipadu utama. Perintang diuji semasa litar dipantau dengan osiloskop, di mana kedua-dua isyarat dapat dibandingkan.

Peringkat preamp

Dua tiub 1J24b terakhir terdiri daripada rangkaian preamplifier. Kedua-duanya mempunyai titik operasi yang sama kerana filamen selari. Perintang 22 ohm antara filamen dan tanah menaikkan voltan di sisi negatif filamen memberikan bias negatif kecil. Daripada memilih perintang plat dan mengira titik bias dan voltan katod dan perintang yang diperlukan, di sini perintang plat disesuaikan mengikut keuntungan dan bias yang diinginkan.

Dengan litar yang dikira dan diuji sudah tiba masanya untuk membuat PCB untuknya. Untuk skema dan PCB saya menggunakan Eagle Cad. Mereka mempunyai versi percuma di mana seseorang boleh menggunakan hingga 2 lapisan. Oleh kerana saya akan membuat papan tulis sendiri, tidak masuk akal menggunakan lebih dari 2 lapisan. Untuk mendapatkan PCB, pertama sekali perlu juga membuat templat untuk tabung. Setelah beberapa pengukuran saya dapat mengenal pasti jarak yang betul antara pin dan pin anod di bahagian atas tiub. Dengan susun atur siap, inilah masanya untuk memulakan binaan sebenar!

Langkah 3: Memateri dan Menguji Litar

SMPS

Pateri pertama semua komponen bekalan kuasa mod Beralih. Untuk berfungsi dengan betul, komponen yang betul diperlukan.

• Rintangan rendah, Mosfet voltan tinggi (IRF644Pb, 250V, 0.28 ohm)
• ESR rendah, induktor arus tinggi (220uH, 3A)
• Kapasitor takungan ESR rendah, voltan tinggi (10uF hingga 4.7uF, 350V)
• Perintang 0.1 ohm 1W
• Diod voltan tinggi ultrafast (UF4004 untuk 50ns dan 400V, atau yang lebih pantas untuk> 200V)

Kerana saya menggunakan cip MAX1771 pada voltan yang lebih rendah (8.4V hingga 6V) saya terpaksa meningkatkan induktor menjadi 220uH. Jika tidak, voltan akan turun di bawah beban. Apabila SMPS siap, saya menguji voltan keluaran dengan multimeter dan menyesuaikannya dengan 110V. Di bawah beban akan turun sedikit dan penyesuaian semula diperlukan.

Litar Tiub

Saya mula menyolder jumper dan komponen. Di sini adalah penting untuk memeriksa sama ada pelompat tidak menyentuh kaki komponen. Tiub disolder pada bahagian koper setelah semua komponen lain. Dengan semua yang terpateri, saya dapat menambahkan SMPS dan menguji litar. Buat pertama kalinya saya juga memeriksa voltan pada plat dan skrin tiub, untuk memastikan semuanya baik-baik saja.

Pengecas

Litar pengecas yang saya beli di ebay. Ia berdasarkan cip TP4056. Saya Menggunakan DPDT untuk menukar antara siri dan konfigurasi selari bateri dan sambungan ke pengecas atau ke papan litar (lihat gambar).

Langkah 4: Kandang, Panggangan dan Pelat Wajah dan Selesaikan

Kotak itu

Untuk memasukkan penguat ini, saya memilih untuk menggunakan kotak kayu yang lebih tua. Mana-mana kotak kayu akan berfungsi, tetapi dalam kes saya, saya mempunyai kotak kayu yang sangat baik. Ammeter tidak berfungsi, jadi sekurang-kurangnya saya dapat menyelamatkan kotak itu dan membina sesuatu yang asli di dalamnya. Pembesar suara dipasang di sebelahnya dengan pemanggang logam yang membolehkan ammeter menyejuk semasa digunakan.

Gril tiub

PCB dengan tiub terpasang di seberang pembesar suara, di mana saya menggerudi lubang supaya tiub dapat dilihat dari luar. Untuk melindungi tiub, saya membuat panggangan kecil dengan kepingan aluminium. Saya membuat beberapa tanda kasar dan menggerudi lubang yang lebih kecil. Semua ketidaksempurnaan diperbaiki semasa fasa pengamplasan. Untuk memberikan kontras yang baik pada pelat muka, saya akhirnya melukisnya hitam.

Pelat muka, pengamplasan, pemindahan toner, pengukiran dan pengamplasan lagi

Pelat muka dibuat sama seperti PCB. Sebelum memulakan, saya mengilap lembaran aluminium untuk mempunyai permukaan yang lebih kasar untuk toner. 400 cukup kasar dalam kes ini. Sekiranya anda mahu, anda boleh naik hingga 1200 tetapi banyak pengamplasannya dan selepas pengesahan akan ada lebih banyak lagi, jadi saya melupakannya. Ini juga menghilangkan sebarang kemasan yang sebelumnya ada pada helaian.

Saya mencetak pelat muka cermin dengan pencetak toner pada kertas berkilat. Kemudian saya memindahkan lukisan menggunakan besi biasa. Bergantung pada besi, terdapat tetapan suhu optimum yang berbeza. Dalam kes saya, ini adalah tetapan kedua, tepat sebelum suhu. Saya memindahkannya selama 10 min. lebih kurang, sehingga kertas mula kekuningan. Saya menunggu ia sejuk dan melindungi bahagian belakang pinggan dengan cat kuku.

Ada kemungkinan hanya menyemburkan toner. Ia juga memberikan hasil yang baik jika anda dapat membuang semua kertas. Saya menggunakan air dan tuala untuk mengeluarkan kertas. Hanya berhati-hati untuk tidak mengeluarkan toner! Oleh kerana reka bentuk di sini terbalik, saya terpaksa mengukir pelat muka. Terdapat keluk pembelajaran dalam etsa, dan kadangkala penyelesaian anda lebih kuat atau lebih lemah, tetapi secara amnya apabila etek tersebut kelihatan cukup dalam, inilah saatnya untuk berhenti. Selepas mengukir, saya memasangnya bermula dengan 200 dan naik hingga 1200. Biasanya saya memulakan dengan 100 jika logam dalam keadaan buruk, tetapi yang ini diperlukan dan sudah dalam keadaan baik. Saya menukar butiran kertas pasir dari 200 hingga 400, 400 hingga 600 dan 600 hingga 1200. Selepas itu saya mengecatnya hitam, menunggu satu hari dan berpasir lagi dengan 1200 butir, hanya untuk menghilangkan cat yang berlebihan. Sekarang saya menggerudi lubang untuk potensiometer. Untuk menyelesaikannya saya menggunakan kot yang jelas.

Sentuhan terakhir

Bateri dan bahagian semuanya disekat ke kotak kayu setelah pelat muka diletakkan, dari sisi pembesar suara. Untuk mencari kedudukan SMPS terbaik, saya menghidupkannya dan mengesahkan di mana litar audio akan kurang terjejas. Oleh kerana papan litar audio jauh lebih kecil daripada kotak, jarak yang cukup dan orientasi yang betul sudah cukup untuk membuat bunyi EMI tidak terdengar. Baffle pembesar suara kemudian disekat di tempatnya dan penguatnya siap dimainkan.

Beberapa pertimbangan

Di hujung bateri terdapat penurunan kelantangan yang ketara, sebelum saya tidak dapat mendengarnya, tetapi multimeter saya menunjukkan bahawa voltan tinggi menurun dari 110V hingga 85V. Penurunan voltan pemanas juga berkurang dengan bateri. Nasib baik 1J29b berfungsi tanpa masalah sehingga filamen mencapai 1.5V (dengan tetapan 2.4V 32mA). Begitu juga dengan 1J24b, di mana penurunan voltan berkurang menjadi 0.9V ketika bateri hampir habis. Sekiranya penurunan voltan menjadi masalah bagi anda, ada kemungkinan menggunakan cip MAX lain untuk menukar kepada voltan 3.3V yang stabil. Saya tidak mahu menggunakannya, kerana ini akan menjadi SMPS lain di litar ini, yang dapat memperkenalkan beberapa sumber bunyi tambahan.

Memandangkan jangka hayat bateri, saya dapat bermain sepanjang minggu sebelum saya mengisinya semula, tetapi saya hanya bermain selama 1 hingga 2 jam sehari.