Bộ khuếch đại ống chạy bằng pin: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Bộ khuếch đại ống được người chơi guitar yêu thích vì độ méo tiếng dễ chịu mà chúng tạo ra.

Ý tưởng đằng sau tài liệu hướng dẫn này là xây dựng một bộ khuếch đại đèn công suất thấp, có thể mang theo để chơi khi di chuyển. Trên thời đại của loa bluetooth, đã đến lúc chế tạo một số bộ khuếch đại ống di động, chạy bằng pin.

Bước 1: Chọn Ống, Máy biến áp, Pin và Nguồn điện cao thế

Ống

Bởi vì tiêu thụ điện năng trong bộ khuếch đại ống là một vấn đề lớn, việc lựa chọn ống phù hợp có thể tiết kiệm rất nhiều năng lượng và tăng số giờ chơi giữa các lần sạc. Một thời gian dài trước đây đã có ống chạy bằng pin, cung cấp năng lượng từ radio nhỏ cho máy bay. Lợi thế lớn của họ là yêu cầu dòng điện dây tóc thấp hơn. Hình ảnh cho thấy sự so sánh giữa ba ống chạy bằng pin, 5672, 1j24b, 1j29b và một ống thu nhỏ được sử dụng trong tiền khuếch đại guitar, EF86

Các ống được chọn là:

Preamp và PI: 1J24B (dòng điện dây tóc 13 mA ở 1,2V, điện áp tấm tối đa 120V, do Nga sản xuất, rẻ tiền)

Công suất: 1J29B (dòng điện 32 mA ở 2.4V, điện áp tấm tối đa 150V, do Nga sản xuất, rẻ tiền)

Biến áp đầu ra

Đối với các cài đặt công suất thấp hơn như vậy, một máy biến áp rẻ hơn có thể được sử dụng. Một số thí nghiệm với máy biến áp đường dây cho thấy chúng khá tốt cho các bộ khuếch đại nhỏ hơn, nơi đầu dưới không được ưu tiên. Do không có khe hở không khí, máy biến áp hoạt động tốt hơn trong quá trình đẩy kéo. Điều này cũng đòi hỏi nhiều vòi hơn.

Máy biến áp đường dây 100V, 10W với các vòi khác nhau

(0-10W-5W-2,5W-1,25W-0,625W và trên 4, 8 và 16 ohms thứ cấp)

Rất may là máy biến áp tôi nhận được cũng có số vòng dây trên mỗi cuộn dây được chỉ định, nếu không sẽ cần một số phép toán để xác định các vòi thích hợp và trở kháng cao nhất hiện có. máy biến áp có số vòng dây ở mỗi vòi như sau (bắt đầu từ bên trái):

725-1025-1425-2025-2925 ở lượt chính và 48-66-96 ở lượt thứ cấp.

Ở đây có thể thấy rằng vòi 2,5W gần như ở giữa, với 1425 lượt ở một bên và 1500 ở bên kia. Sự khác biệt nhỏ này có thể là một vấn đề trong một số bộ khuếch đại lớn hơn, nhưng ở đây nó sẽ chỉ làm tăng thêm độ méo. Bây giờ chúng ta có thể sử dụng các vòi 0 và 0,625W cho các cực dương để có được trở kháng cao nhất hiện có.

Tỷ lệ vòng quay sơ cấp và thứ cấp được sử dụng để ước tính trở kháng sơ cấp là:

2925/48 = 61, với loa 8 ohm, điều này cho 61 ^ 2 * 8 = 29768 hoặc xấp xỉ. Cực dương đến cực dương 29,7k

2925/66 = 44, với loa 8 ohm, giá trị này cho 44 ^ 2 * 8 = 15488 hoặc xấp xỉ. Cực dương 15,5k

2925/96 = 30, với loa 8 ohm, giá trị này cho ^ 2 * 8 = 7200 hoặc xấp xỉ. Cực dương 7.2k

Bởi vì chúng tôi dự định chạy điều này trong lớp AB, trở kháng mà ống thực sự được nhìn thấy chỉ bằng 1/4 giá trị được tính toán.

Nguồn điện cao áp

Ngay cả những ống nhỏ này cũng yêu cầu điện áp cao hơn ở các tấm. Thay vì sử dụng một số pin nối tiếp hoặc sử dụng những viên pin 45V cũ khổng lồ đó, tôi đã sử dụng bộ cấp nguồn chế độ chuyển đổi nhỏ hơn (SMPS) dựa trên chip MAX1771. Với SMPS này, tôi có thể nhân điện áp đến từ pin với giá trị cao tới 110V mà không gặp bất kỳ vấn đề gì.

Ắc quy

Pin được chọn cho dự án này là pin Li-Ion, dễ dàng lấy được trong gói 186850. Có một số bảng sạc có sẵn trực tuyến cho những thứ này. Một lưu ý quan trọng là chỉ mua những loại pin tốt đã biết, của những người bán đáng tin cậy để tránh những tai nạn không đáng có.

Bây giờ các bộ phận đã được xác định đại khái, đã đến lúc bắt đầu làm việc trên mạch.

Bước 2: Làm việc trên một mạch

Filaments

Để cung cấp năng lượng cho các dây tóc của ống, một cấu hình loạt đã được chọn. Có một số khó khăn phải được thảo luận.

• Vì các ống tiền khuếch đại và ống nguồn có dòng điện dây tóc khác nhau, các điện trở được thêm nối tiếp với một số dây tóc để bỏ qua một phần dòng điện.
• Điện áp của pin giảm trong quá trình sử dụng. Mỗi pin ban đầu có 4,2V khi được sạc đầy. Chúng nhanh chóng phóng điện đến giá trị danh định là 3,7V, tại đây chúng từ từ giảm xuống 3V, khi nó phải được sạc lại.
• Các ống có cực âm được đốt nóng trực tiếp, nghĩa là dòng điện chạy qua dây tóc, và mặt âm của dây tóc tương ứng với điện áp catốt

Sơ đồ dây tóc với điện áp trông như thế này:

pin (+) (8,4V đến 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3,6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 ohms (2,4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 ohms (1.2V) -> 22 ohms -> Pin (-) (GND)

trong đó // đại diện cho cấu hình song song và -> trong chuỗi.

Các điện trở bỏ qua dòng điện phụ của dây tóc và dòng điện cực dương chạy ở mỗi giai đoạn. Để dự đoán chính xác dòng điện cực dương, cần phải vẽ đường tải của giai đoạn và chọn một điểm hoạt động.

Ước tính điểm hoạt động cho các ống công suất

Các ống này đi kèm với một biểu dữ liệu cơ bản, trong đó các đường cong được vẽ cho điện áp lưới màn hình là 45V. Vì tôi quan tâm đến sản lượng cao nhất mà tôi có thể nhận được, tôi quyết định chạy các ống điện ở 110V (khi được sạc đầy), cao hơn 45V. Để khắc phục việc thiếu biểu dữ liệu có thể sử dụng, tôi đã cố gắng triển khai mô hình gia vị cho các ống bằng paint_kip và sau đó tăng điện áp lưới màn hình và xem điều gì sẽ xảy ra. Paint_kip là một phần mềm đẹp, nhưng đòi hỏi một số kỹ năng để tìm các giá trị chính xác. Với pentode, mức độ khó cũng tăng lên. Vì tôi chỉ muốn ước tính sơ bộ nên tôi không mất nhiều thời gian để tìm kiếm cấu hình cnfiguration chính xác. Giàn thử nghiệm được xây dựng để thử nghiệm các cấu hình khác nhau.

Trở kháng OT: 29k tấm / tấm hoặc xấp xỉ. 7k cho hoạt động lớp AB.

Điện áp cao: 110V

Sau một số tính toán và thử nghiệm, điện áp phân cực lưới có thể được xác định. Để đạt được sai lệch lưới chọn, điện trở rò rỉ lưới được kết nối với một nút dây tóc nơi có sự khác biệt giữa điện áp của nút và mặt âm của dây tóc. Ví dụ, 1J29b đầu tiên ở điện áp B + là 6V. Bằng cách kết nối điện trở rò rỉ lưới với nút giữa các giai đoạn 1J24b, ở 2,4V, điện áp lưới kết quả là -3,6V liên quan đến đường GND, là giá trị tương tự được thấy ở mặt âm của dây tóc của 1J29b thứ hai. Vì vậy, điện trở rò rỉ lưới của 1J29b thứ hai có thể nối đất, như nó thường xảy ra trong các thiết kế khác.

Bộ nghịch lưu pha

Như đã thấy trong sơ đồ, một bộ nghịch lưu pha paraphase đã được thực hiện. Trong trường hợp này, một trong các ống có độ lợi thống nhất và đảo ngược tín hiệu cho một trong các giai đoạn đầu ra. Giai đoạn còn lại hoạt động như một giai đoạn tăng lợi bình thường. Một phần của sự biến dạng được tạo ra trong mạch là do bộ nghịch lưu pha mất cân bằng và dẫn động một ống công suất khó hơn ống kia. Bộ chia điện áp giữa các giai đoạn đã được chọn để điều này chỉ xảy ra ở 45 độ cuối cùng của âm lượng chính. Các điện trở được thử nghiệm trong khi mạch được giám sát bằng máy hiện sóng, nơi cả hai tín hiệu có thể được so sánh.

Giai đoạn tiền khuếch đại

Hai ống 1J24b cuối cùng bao gồm mạch tiền khuếch đại. Cả hai đều có cùng điểm hoạt động vì các sợi song song. Điện trở 22 ôm giữa dây tóc và mặt đất nâng cao điện áp ở mặt âm của dây tóc tạo ra phân cực âm nhỏ. Thay vì chọn một điện trở tấm và tính toán điểm phân cực, điện áp và điện trở catốt cần thiết, ở đây điện trở tấm đã được điều chỉnh theo độ lợi và độ lệch mong muốn.

Với mạch đã được tính toán và kiểm tra, đã đến lúc tạo ra một PCB cho nó. Đối với sơ đồ và PCB, tôi đã sử dụng Eagle Cad. Họ có một phiên bản miễn phí, nơi một người có thể sử dụng tối đa 2 lớp. Vì tôi sẽ tự khắc lên bảng nên không có ý nghĩa gì khi sử dụng nhiều hơn 2 lớp. Để mô tả PCB, trước tiên cũng cần tạo một khuôn mẫu cho các ống. Sau một số phép đo, tôi có thể xác định khoảng cách chính xác giữa các chân và chân cực dương ở đầu ống. Với bố cục đã sẵn sàng, đã đến lúc bắt đầu xây dựng thực tế!

Bước 3: Hàn và kiểm tra mạch

SMPS

Đầu tiên hàn tất cả các thành phần của nguồn điện ở chế độ Chuyển mạch. Để nó hoạt động chính xác, cần phải có các thành phần phù hợp.

• Điện trở thấp, Mosfet điện áp cao (IRF644Pb, 250V, 0,28 ohms)
• ESR thấp, cuộn cảm dòng cao (220uH, 3A)
• ESR thấp, tụ điện hồ chứa điện áp cao (10uF đến 4,7uF, 350V)
• Điện trở 0,1 ohm 1W
• Diode điện áp cao cực nhanh (UF4004 cho 50ns và 400V, hoặc bất cứ thứ gì nhanh hơn cho> 200V)

Bởi vì tôi đang sử dụng chip MAX1771 ở điện áp thấp hơn (8,4V đến 6V), tôi đã phải tăng cuộn cảm lên 220uH. Nếu không điện áp sẽ giảm khi tải. Khi SMPS đã sẵn sàng, tôi đã kiểm tra điện áp đầu ra bằng đồng hồ vạn năng và điều chỉnh nó thành 110V. Dưới tải, nó sẽ giảm một chút và cần phải có sự điều chỉnh.

Mạch ống

Tôi bắt đầu hàn các jumper và các thành phần. Ở đây, điều quan trọng là phải kiểm tra xem các jumper không chạm vào bất kỳ chân linh kiện nào. Các ống được hàn trên mặt cooper sau tất cả các thành phần khác. Với mọi thứ được hàn, tôi có thể thêm SMPS và kiểm tra mạch. Lần đầu tiên tôi cũng kiểm tra điện áp tại các tấm và màn hình của các ống, chỉ để chắc chắn rằng mọi thứ đều ổn.

Bộ sạc

Mạch sạc mình mua trên ebay. Nó dựa trên chip TP4056. Tôi đã sử dụng DPDT để chuyển đổi giữa cấu hình pin nối tiếp và song song và kết nối với bộ sạc hoặc bảng mạch (xem hình).

Bước 4: Bao vây, nướng và mặt nạ và hoàn thiện

Cái hộp

Để đóng hộp bộ khuếch đại này, tôi chọn sử dụng một hộp gỗ cũ hơn. Hộp gỗ nào cũng được, nhưng trong trường hợp của tôi, tôi có một cái rất tốt từ ampe kế. Ampe kế không hoạt động, vì vậy ít nhất tôi có thể giải cứu chiếc hộp và xây dựng một cái gì đó bên trong nó. Loa được cố định ở một bên bằng tấm nướng kim loại giúp ampe kế hạ nhiệt trong khi sử dụng.

Lò nướng ống

PCB với các ống được cố định ở phía đối diện của loa, nơi tôi khoan một lỗ để các ống có thể nhìn thấy từ bên ngoài. Để bảo vệ các ống, tôi đã làm một cái nướng nhỏ bằng một tấm nhôm. Tôi tạo một số vết nhám và khoan những lỗ nhỏ hơn. Tất cả các điểm không hoàn hảo đã được sửa chữa trong giai đoạn chà nhám. Để tạo độ tương phản tốt cho tấm ốp mặt, tôi đã sơn nó màu đen.

Faceplate, chà nhám, truyền mực, khắc và chà nhám lại

Tấm mặt được làm tương tự như PCB. Trước khi bắt đầu, tôi đã chà nhám tấm nhôm để có bề mặt nhám hơn cho mực. 400 là đủ thô trong trường hợp này. Nếu bạn muốn, bạn có thể lên đến 1200 nhưng nó là rất nhiều cát và sau khi khắc sẽ còn nhiều hơn nữa, vì vậy tôi đã bỏ qua điều đó. Điều này cũng loại bỏ bất kỳ kết thúc nào mà trang tính đã có trước đó.

Tôi đã in bản mặt được tráng gương bằng máy in mực trên giấy bóng. Sau đó, tôi chuyển bản vẽ bằng bàn ủi bình thường. Tùy theo bàn ủi mà có các cài đặt nhiệt độ tối ưu khác nhau. Trong trường hợp của tôi, đó là cài đặt thứ hai, ngay trước giá trị tối đa. nhiệt độ. Tôi chuyển nó trong 10 phút. xấp xỉ, cho đến khi giấy bắt đầu hơi vàng. Tôi đợi nó nguội và bảo vệ mặt sau của đĩa bằng sơn móng tay.

Có khả năng chỉ cần xịt qua mực. Nó cũng cho kết quả tốt nếu bạn có thể loại bỏ tất cả giấy. Tôi sử dụng nước và khăn để loại bỏ giấy. Chỉ cần cẩn thận để không loại bỏ mực! Bởi vì thiết kế ở đây bị đảo ngược nên tôi phải khắc tấm mặt lên. Có một đường cong học tập trong quá trình khắc, và đôi khi các giải pháp của bạn mạnh hơn hoặc yếu hơn, nhưng nói chung khi khắc có vẻ đủ sâu thì đã đến lúc dừng lại. Sau khi khắc, tôi đánh cát nó bắt đầu bằng 200 và tăng lên 1200. Thông thường tôi bắt đầu với 100 nếu kim loại ở dạng xấu, nhưng cái này là cần thiết và đã ở dạng tốt. Tôi thay đổi hạt giấy nhám từ 200 thành 400, 400 thành 600 và 600 thành 1200. Sau đó, tôi sơn nó màu đen, đợi một ngày và chà nhám lại với hạt 1200, chỉ để loại bỏ lớp sơn thừa. Bây giờ tôi đã khoan lỗ cho chiết áp. Để hoàn thành nó, tôi đã sử dụng một chiếc áo khoác rõ ràng.

Kết thúc chạm

Tất cả pin và các bộ phận đều được vặn vào hộp gỗ sau khi đã định vị mặt kính, từ mặt loa. Để tìm vị trí SMPS tốt nhất, tôi đã bật nó lên và xác minh vị trí mạch âm thanh sẽ ít bị ảnh hưởng hơn. Vì bảng mạch âm thanh nhỏ hơn nhiều so với hộp nên khoảng cách thích hợp và hướng chính xác là đủ để làm cho tiếng ồn EMI không nghe được. Vách ngăn loa sau đó đã được vặn vào vị trí và bộ khuếch đại đã sẵn sàng để phát.

Một số cân nhắc

Gần cuối pin có một sự sụt giảm âm lượng đáng chú ý, trước đó tôi không thể nghe thấy nó, nhưng đồng hồ vạn năng của tôi cho thấy điện áp cao giảm từ 110V xuống 85V. Sự sụt giảm điện áp của máy sưởi cũng giảm theo pin. May mắn thay, 1J29b hoạt động mà không có vấn đề gì cho đến khi dây tóc đạt 1,5V (với cài đặt 2,4V 32mA). Tương tự với 1J24b, điện áp giảm xuống còn 0,9V khi pin gần hết. Nếu điện áp rơi là một vấn đề đối với bạn, có khả năng sử dụng chip MAX khác để chuyển đổi sang điện áp 3,3V ổn định. Tôi không muốn sử dụng nó, vì nó sẽ là một SMPS khác trong mạch này, có thể tạo ra một số nguồn nhiễu phụ.

Xét về thời lượng pin, tôi có thể chơi cả tuần mới phải sạc lại, nhưng tôi chỉ chơi được 1 đến 2 tiếng mỗi ngày.