Bộ nguồn tổng hợp Eurorack: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Chào mừng bạn đến với Tài liệu hướng dẫn của tôi về cách tạo nguồn điện tự làm cho bộ tổng hợp Eurorack.

Xin lưu ý rằng kiến thức của tôi về thiết kế cung cấp điện và bộ tổng hợp Eurorack là không ai sánh kịp. Hãy cẩn thận với lời khuyên của tôi. Tôi sẽ không chịu trách nhiệm về việc các mô-đun đắt tiền của bạn bị phá hủy hoặc tồi tệ nhất… Dù sao Nếu muốn tìm hiểu thêm về quy trình mà tôi đã tuân theo để có được thành phẩm, tôi mời bạn đọc thêm phần Hướng dẫn này.

Bước 1: Bộ nguồn tổng hợp Eurorack là gì?

Đầu tiên Eurorack Synthesizer là gì? Eurorack là một loại hệ thống mô-đun được sử dụng để tạo ra Synthesizer rất cá nhân hóa. Trong hệ thống này, tổng hợp âm thanh được thực hiện bằng cách kết nối các tín hiệu tương tự giữa các mô-đun khác nhau. Eurorack được giới thiệu lần đầu tiên bởi thương hiệu Doepfer của Đức, hiện nó đã phát triển vượt trội hơn tất cả các hệ thống synth mô-đun khác.

Việc "vá" (còn gọi là hệ thống dây điện) của các mô-đun cho phép lồng tiếng, điều chế âm thanh và sắp xếp trình tự rất phức tạp.

Loại synth mô-đun này được sử dụng rộng rãi trong âm nhạc xung quanh (nhạc nền Listen Stranger Things), trong âm nhạc điện tử và điện tử tổng hợp (Listen Colin Benders).

Còn nguồn điện thì sao?

Trong hệ thống Eurorack, việc vá điều chế và âm thanh được thực hiện trên bảng điều khiển phía trước của thiết bị bằng cách sử dụng giắc cắm 3,5 mm âm thanh nổi hoặc âm thanh nổi. Để giữ cho giao diện người dùng không quá lộn xộn, tất cả việc cung cấp điện được thực hiện thông qua một đầu nối ở phía sau mô-đun.

Thông thường, nguồn được cung cấp thông qua một bus cung cấp song song cho mỗi mô-đun với -12 / + 12 V, 5V và nối đất. Bus cũng mang các tín hiệu điều khiển còn được gọi là CV (điện áp điều khiển) nhưng những tín hiệu đó hiếm khi được sử dụng. Nhưng khi các mô-đun DSP hiện đại ngày càng trở nên phổ biến (Xem Các thiết bị có thể thay đổi), nhu cầu về một đường ray cung cấp 5V tốt là rất quan trọng.

Tại sao phải tạo nguồn điện tự làm?

Cộng đồng DIY xung quanh Eurorack Synth rất lớn. Điều này làm cho các tài nguyên thiết kế có sẵn cho bất kỳ ai muốn tìm thấy chúng.

Đầu tiên, tôi là một người mới hoàn thành trong hệ thống mô-đun và tôi muốn tìm hiểu thêm về nó. Tôi đã nghĩ rằng việc tự mình thiết kế một phần của bộ tổng hợp sẽ dạy cho tôi nhiều điều hơn là cuộn video Youtube cho nhiều lứa tuổi nhưng tôi vẫn chưa sẵn sàng để nắm lấy cơ hội thiết kế một mô-đun xử lý âm thanh. Đó là lý do tại sao tôi chọn phần "dễ dàng": nguồn điện.

Thứ hai, tôi muốn có một chiếc vỏ tùy chỉnh với nguồn điện được tích hợp độc đáo trong đó, do đó, việc tạo ra cả vỏ và PSU sẽ đảm bảo tôi sẽ có được kết quả mà tôi muốn (rất có thể không tốt bằng các giải pháp ngoài kệ hàng, nhưng tôi không quan tâm quá nhiều Tôi không phải là một nhạc sĩ chuyên nghiệp). Tôi sẽ đưa ra trường hợp này ngay khi tôi có cơ hội (hãy để ý một hướng dẫn trong tương lai).

Thứ ba, tôi có giấy phép cho nhà thiết kế Altium thông qua công việc của mình và tôi đã làm PCB trong quá khứ. Điều này không quá khó để làm cho bảng này hoạt động.

Thứ tư và cuối cùng, tôi là một người ham rẻ, và tôi đã tìm ra lý do tại sao không tiết kiệm một loạt các mô-đun cung cấp điện đắt tiền. Điều đó đang được nói, tôi nghĩ rằng nó có thể sẽ đắt hơn một số bộ nguồn Eurorack phổ biến nhất. Quá tệ đối với tôi.

Bước 2: Yêu cầu

Như chúng ta đã thấy ở phần trước bộ nguồn bao gồm 3 đường điện áp -12 / + 12V, 5V và tất nhiên là nối đất (hoặc 0V).

Có hai chiến lược phổ biến để đạt được cùng một kết quả:

1. một thiết kế dựa trên máy biến áp với một vòi trung tâm để lấy đất nổi, cả hai thứ cấp được chỉnh lưu và điều chỉnh để tạo ra đường ray điện áp kép
2. thiết kế nguồn điện DC sau đó được chuyển đổi thành -12 / + 12 V với bộ điều chỉnh chế độ chuyển đổi

Giải pháp đầu tiên là tuyệt vời vì mọi thứ đều được tích hợp vào nguồn điện. Nó có 115 / 230V AC làm đầu vào. Nhưng bạn cần phải sẵn sàng lộn xộn với AC chính, và bạn sẽ cần một máy biến áp cồng kềnh bên trong hộp Eurorack. Hoặc bạn sẽ cần một bộ chuyển đổi AC gắn tường, loại này không được cung cấp rộng rãi ngay khi bạn muốn hệ thống của mình mất nhiều điện hơn.

Giải pháp thứ hai là tuyệt vời vì nó có thể sử dụng máy tính xách tay mạnh mẽ như cục gạch. Nhưng không may bộ điều chỉnh chuyển mạch sẽ ồn hơn một chút so với bộ điều chỉnh tuyến tính của nó có thể được sử dụng trong giải pháp trước đó. Ngoài ra gạch cung cấp điện OEM có thể khá đắt.

Trong mọi trường hợp, tôi không muốn giải quyết việc tìm nguồn biến áp thích hợp cũng như không muốn tham gia vào việc nung chảy điện áp nguồn. Do đó, nguồn điện mà chúng tôi sắp sản xuất sẽ là nguồn dựa trên chế độ chuyển đổi.

đầu ra khoảng 1A @ -12V, 1A @ + 12V và 2A @ 5V cho tổng công suất khổng lồ khoảng 34W cộng với một số nhiệt (chúng tôi có thể sẽ tiết kiệm cho hệ thống sưởi gia đình)

• có thể điều chỉnh daisy để một viên gạch điện duy nhất có thể được sử dụng cho nhiều nguồn điện
• tương thích như một thiết bị dựa trên mặt trước hoặc được gắn bên trong hộp tổng hợp
• có thiết kế cá nhân hóa tất cả được làm bằng bảng mạch
• BẬT / TẮT chuyển đổi
• Trạng thái đường ray điện áp LED
• điện áp đầu ra tiếng ồn thấp nếu có thể

Bước 3: Sơ đồ

Để tạo sơ đồ cho nguồn điện này, chúng ta cần tìm bộ điều chỉnh chế độ chuyển đổi có khả năng cung cấp + 12V và -12V từ một nguồn cung cấp duy nhất. Chúng ta có thể có hai IC khác nhau (mạch tích hợp) cho đường sắt điện áp dương và âm nhưng có cùng một sẽ đơn giản hóa thiết kế.

Tôi thường tìm kiếm các linh kiện điện tử bằng Digikey hoặc Mouser. Cả hai đều cung cấp hệ thống lọc thực sự mạnh mẽ để tìm các bộ phận cụ thể.

Lựa chọn của tôi về bộ điều chỉnh cho -12 / + 12 V là LM2576S-12 của TI.

Nói chung, nếu một nhà sản xuất vi mạch muốn bạn sử dụng phần của họ, họ sẽ có một sơ đồ đẹp với tất cả những gì bạn cần để có được sơ đồ phù hợp. Trong sơ đồ cho thành phần này được mô tả một dây nguồn cung cấp tích cực, một dây nguồn cung cấp âm tính và thậm chí là triển khai bộ lọc đầu ra.

Đối với đường ray 5V, chúng tôi sẽ đi với LM2576-5 từ TI. Đây không phải là lựa chọn kinh tế nhất nhưng nó tiết kiệm thời gian trong quá trình thiết kế bảng vì tất cả các đường truyền đều giống như đối với phiên bản 12V. Ngoài ra, các dấu chân giống nhau giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian.

Có 3 đèn LED trạng thái, mỗi đèn được kết nối với thanh điện áp để báo cho người dùng biết mọi thứ có hoạt động hay không.

Vui lòng xem sơ đồ đính kèm để biết thêm chi tiết

Bước 4: Bố cục

Tạo bố cục không dễ nhưng cũng không khó. Nó luôn phụ thuộc vào các ràng buộc.

Ngược lại chính của tôi lần này là giữ mọi thứ bên trong một hình chữ nhật có kích thước 100mm x 60mm. Lý do cho các thứ nguyên cụ thể này là sau:

• chiều dài dưới 100mm vì hệ thống báo giá sản xuất PCB cho khối lượng thấp ủng hộ các thiết kế cực kỳ dưới 100mm (chiều rộng hoặc chiều dài), hãy nhớ rằng, tôi là một kẻ rẻ tiền: P
• chiều rộng nhỏ hơn 60mm vì tôi muốn mô-đun vừa vặn bên trong hộp Eurorack "skiff" thường có độ sâu rất hạn chế.

Chiều rộng mà trong tâm trí tôi có thể theo dõi đường viền của PCB của mình, điền nó và tạo tất cả các dấu vết cần thiết.

Lưu ý rằng nó là một bảng hai mặt, có 4 lớp sẽ giúp quá trình bố trí dễ dàng hơn nhưng sẽ tốn kém hơn. Để vẫn có được một mặt bằng đẹp, tôi đã giữ lại hầu hết các dấu vết của mình ở lớp trên cùng và đổ đất ở cả hai bên. Cả hai ống rót đều được khâu với nhiều vias để đảm bảo nối đất tối ưu, do đó giảm thiểu tiếng ồn (hy vọng).

Luôn luôn hữu ích khi ghi nhớ dấu chân 3D của thành phần của bạn vì khi xử lý nguồn điện, các thành phần đó thường khá lớn.

Sau khi bố trí xong, bây giờ chúng tôi có thể xuất các tệp mầm và gửi chúng đến nhà sản xuất yêu thích của chúng tôi. Trong trường hợp của tôi, tôi gửi các tệp đến PCBWay (tôi không liên kết, nhưng tôi đã luôn gặp may mắn với chúng trong quá khứ). Quá trình đặt hàng rất đơn giản.

Gerbers được đính kèm dưới đây

Bước 5: Bảng điều khiển phía trước

Để trở thành một mô-đun Eurorack phù hợp, bộ nguồn cần có bảng điều khiển phía trước. Và vì tôi đã đặt mua một PCB tại sao không làm cho nó cũng có PCB… Vì vậy, tôi đã tạo một dự án mới, một tác phẩm nghệ thuật của tôi. Nó không phải là quá tuyệt vời nhưng nó sẽ thực hiện công việc.

Bạn sẽ nhận thấy ở đây rằng tôi đã phải bỏ khả năng tạo daisy của hệ thống của mình vì thiếu dung lượng. Tất cả các tác phẩm nghệ thuật được tạo trong inkscape sau đó được chuyển đổi thành dxf và nhập vào altium. Điều này làm cho công việc nhanh chóng của nó.

Đối với đèn led, tôi quyết định cố gắng làm cho chúng tỏa sáng qua bảng điều khiển phía trước. Để làm như vậy, tôi đổ toàn bộ lớp trên cùng và tạo các lỗ hở hình tròn với ít tác phẩm nghệ thuật bên trong. Tôi chưa bao giờ thử điều này trước đây, nó có thể không hoạt động.

Vì nguồn điện này dành cho một nhạc cụ nên tôi đã cố gắng đưa ra một chủ đề âm nhạc nhỏ. Nó có thể là khập khiễng, nhưng nó rất dễ thực hiện với một phông chữ biểu tượng âm nhạc.

Gerber cho bảng điều khiển phía trước có thể được tìm thấy dưới đây

Bước 6: Các thành phần

Bây giờ chúng ta đã có bảng mạch của mình, chúng ta cần phải lo lắng về việc mua các thành phần còn lại. Và cho rằng bạn cần phải chọn một nhà phân phối. Trong trường hợp của tôi, Mouser đã có lựa chọn thành phần tốt nhất cho những gì tôi cần:

• Bộ đổi nguồn AC (418-TRH100A13502E126)
• Đầu nối thùng DC hy vọng tương thích với mục ở trên (502-721AFMS)
• Công tắc Rocker (691-651122-BB-1V)
• Đăng ký LM2576-12 (926-LM2576S-12 / NOPB)
• Diode 1N5822 (511-1N5822)
• Cuộn cảm (673-PF0382.223NLT)
• Tụ điện (661-APSG160E222MJ20S)
• Tụ điện (661-APXG250A101MHA0G)
• Cuộn cảm (994-MSS1583-683MED)
• Tụ điện (80-A750MS108M1CAAE13)
• Tiêu đề (517-30316-6002)
• Nhà ga (571-624091)
• Đầu nối uốn (571-6409051)
• Reg LM2576-5 (998-LM2576-5.0WU)
• Led (710-155124VS73200A)
• Led (710-155124RS73200A)
• Led (710-155124YS73200A)
• Thiết bị đầu cuối trục vít (534-7689-3)

Phần còn lại là các thành phần thạch đậu:

• Điện trở 250 Ohm 0603
• Điện trở 100 Ohm 0603
• Điện trở 330 Ohm 0603

Xem bản pdf đính kèm để biết thêm chi tiết (điều chỉnh số lượng theo sơ đồ)

Bước 7: Lắp ráp

Quá trình lắp ráp cho điều này là hàn nhàm chán đơn giản.

Tôi sẽ không đi vào chi tiết nhiều về vấn đề này vì có rất nhiều người hướng dẫn dành riêng cho chủ đề này.

Tất cả các thành phần phải được hàn vào đúng vị trí và mọi thứ sẽ hoạt động tốt.

Bước 8: Xong

Đây là khoảnh khắc của sự thật! Nó có bật nguồn không? Bạn nên kiểm tra mọi thứ bằng đồng hồ vạn năng trước khi cấp nguồn rõ ràng cho bất kỳ mô-đun nào. Tôi rất hài lòng với đèn LED chiếu sáng qua các phím nhạc! Nó thật đẹp.

Nhìn chung, dự án này là một thành công lớn, nhưng bản cập nhật sẽ sớm ra mắt để sửa một số vấn đề nhằm cải thiện sự phù hợp trên đường ray Eurorack. Nhưng là một nguồn cung cấp điện gắn bên, nó là hoàn hảo.

Đây là một giai điệu được thực hiện bằng nhạc cụ mới chế tạo của tôi. Nếu bạn thắc mắc một hệ thống mô-đun có vẻ như thế nào, hãy lắng nghe. Khái niệm mô-đun là tạo ra một nhạc cụ phù hợp với bạn. Điều đó tạo ra khá nhiều độc đáo, và tôi thích ý tưởng có một nhạc cụ âm thanh độc đáo.

Tôi không tự tin lắm khi đi vào xu hướng mô-đun này vì tôi không có kinh nghiệm trước đó về bộ tổng hợp. Nhưng tôi không hối tiếc. Và nếu bạn đang do dự, tôi sẽ khuyến khích bạn dùng thử. Việc bán lại các mô-đun khá dễ dàng và nếu bạn tự chế tạo càng nhiều càng tốt, thì sẽ không đắt hơn bất kỳ dụng cụ chất lượng tốt nào khác.

Bạn có thể tìm thấy một số bản nhạc được tạo bằng bộ tổng hợp này tại đây:

soundcloud.com/benjamin-bonnal/the-escape-…

soundcloud.com/benjamin-bonnal/the-lonely-…

soundcloud.com/benjamin-bonnal/unboldechil…

soundcloud.com/benjamin-bonnal/le-parallel…