Amplifier Tabung Bertenaga Baterai: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Amplifier tabung disukai oleh pemain gitar karena distorsi menyenangkan yang mereka hasilkan.

Ide di balik instruksi ini adalah untuk membangun amplifier tabung watt rendah, yang juga dapat dibawa-bawa untuk dimainkan saat bepergian. Pada usia speaker bluetooth, sekarang saatnya untuk membangun beberapa amplifier tabung bertenaga baterai portabel.

Langkah 1: Pilih Tabung, Transformer, Baterai, dan Pasokan Tegangan Tinggi

tabung

Karena konsumsi daya dalam amplifier tabung adalah masalah besar, memilih tabung yang tepat dapat menghemat banyak daya dan meningkatkan jam bermain di antara pengisian ulang. Beberapa waktu yang lalu ada tabung bertenaga baterai, yang ditenagai dari radio kecil hingga pesawat terbang. Keuntungan besar mereka adalah arus filamen yang dibutuhkan lebih rendah. Gambar menunjukkan perbandingan antara tiga tabung bertenaga baterai, 5672, 1j24b, 1j29b dan tabung mini yang digunakan dalam preamp gitar, EF86

Tabung yang dipilih adalah:

Preamp dan PI: 1J24B (arus filamen 13 mA pada 1.2V, tegangan pelat maks. 120V, buatan Rusia, murah)

Daya: 1J29B (arus filamen 32 mA pada 2.4V, tegangan pelat maksimum 150V, buatan Rusia, murah)

transformator keluaran

Untuk pengaturan daya yang lebih rendah seperti itu, transformator yang lebih murah dapat digunakan. Beberapa percobaan dengan transformator saluran menunjukkan bahwa mereka cukup baik untuk amplifier yang lebih kecil, di mana ujung bawah bukan prioritas. Karena kurangnya celah udara, trafo bekerja lebih baik dalam push-pull. Ini juga membutuhkan lebih banyak ketukan.

Trafo garis 100V, 10W dengan keran berbeda

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

. Untungnya trafo yang saya dapatkan juga memiliki jumlah lilitan per lilitan yang ditentukan, jika tidak, beberapa matematika akan diperlukan untuk mengidentifikasi keran yang memadai dan impedansi tertinggi yang tersedia. transformator memiliki jumlah belokan berikut di setiap ketukan (mulai dari kiri):

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

Di sini dimungkinkan untuk melihat bahwa keran 2.5W hampir berada di tengah, dengan 1425 putaran di satu sisi dan 1500 putaran di sisi lain. Perbedaan kecil ini bisa menjadi masalah di beberapa amplifier yang lebih besar, tetapi di sini hanya akan menambah distorsi. Sekarang kita dapat menggunakan tap 0 dan 0,625W untuk anoda untuk mendapatkan impedansi tertinggi yang tersedia.

Rasio lilitan primer ke sekunder digunakan untuk memperkirakan impedansi primer sebagai:

2925/48 = 61, dengan speaker 8 ohm ini menghasilkan 61^2 *8 = 29768 atau kira-kira. 29.7k anoda-ke-anoda

2925/66 = 44, dengan speaker 8 ohm ini menghasilkan 44^2 *8 = 15488 atau kira-kira. 15.5k anoda-ke-anoda

2925/96 = 30, dengan speaker 8 ohm ini menghasilkan ^2 *8 = 7200 atau kira-kira. 7.2k anoda-ke-anoda

Karena kami bermaksud menjalankan ini di kelas AB, impedansi yang terlihat pada tabung sebenarnya hanya 1/4 dari nilai yang dihitung.

Catu daya tegangan tinggi

Bahkan tabung kecil ini juga membutuhkan tegangan yang lebih tinggi pada pelatnya. Alih-alih menggunakan beberapa baterai secara seri, atau menggunakan baterai 45V tua yang besar itu, saya menggunakan catu daya mode sakelar (SMPS) yang lebih kecil yang berbasis di sekitar chip MAX1771. Dengan SMPS ini saya dapat mengalikan tegangan yang berasal dari baterai ke nilai setinggi 110V tanpa masalah.

Baterai

Baterai yang dipilih untuk proyek ini adalah baterai Li-Ion, mudah diperoleh dalam kemasan 186850. Ada beberapa papan pengisi daya yang tersedia online untuk ini. Satu catatan penting adalah membeli hanya baterai yang dikenal baik, dari penjual tepercaya, untuk menghindari kecelakaan yang tidak perlu.

Sekarang bagian-bagiannya sudah ditentukan secara kasar, saatnya untuk mulai mengerjakan sirkuit.

Langkah 2: Bekerja di Sirkuit

Filamen

Untuk memberi daya pada filamen tabung, konfigurasi seri dipilih. Ada beberapa kesulitan yang harus didiskusikan.

• Karena preamp dan tabung daya memiliki arus filamen yang berbeda, resistor ditambahkan secara seri dengan beberapa filamen untuk memotong bagian dari arus.
• Tegangan baterai turun selama penggunaan. Setiap baterai awalnya memiliki 4.2V saat terisi penuh. Mereka dengan cepat melepaskan ke nilai nominal 3.7V, di mana mereka perlahan-lahan turun menjadi 3V, ketika harus diisi ulang.
• Tabung memiliki katoda yang dipanaskan langsung, artinya arus pelat mengalir melalui filamen, dan sisi negatif filamen sesuai dengan tegangan katoda.

Skema filamen dengan tegangan terlihat seperti ini:

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

di mana // mewakili dalam konfigurasi paralel dan -> secara seri.

Resistor melewati arus ekstra dari filamen dan arus anoda yang mengalir pada setiap tahap. Untuk memprediksi arus anoda dengan benar, perlu menggambar garis beban panggung dan memilih titik operasi.

Memperkirakan titik operasi untuk tabung listrik

Tabung ini dilengkapi dengan lembar data dasar, di mana kurva diplot untuk tegangan kisi layar 45V. Karena saya tertarik pada output tertinggi yang bisa saya dapatkan, saya memutuskan untuk menjalankan tabung daya pada 110V (saat terisi penuh), jauh di atas 45V. Untuk mengatasi kekurangan lembar data yang dapat digunakan, saya mencoba menerapkan model bumbu untuk tabung menggunakan paint_kip dan kemudian meningkatkan tegangan kisi layar dan melihat apa yang terjadi. Paint_kip adalah perangkat lunak yang bagus, tetapi membutuhkan beberapa keterampilan untuk menemukan nilai yang benar. Dengan pentode tingkat kesulitan juga meningkat. Karena saya hanya menginginkan perkiraan kasar, saya tidak menghabiskan banyak waktu untuk mencari konfigurasi yang tepat. Rig uji dibangun untuk menguji konfigurasi yang berbeda.

Impedansi OT: 29k pelat-ke-pelat atau kira-kira. 7k untuk operasi kelas AB.

Tegangan tinggi: 110V

Setelah beberapa perhitungan dan pengujian tegangan bias grid dapat ditentukan. Untuk mencapai bias grid yang dipilih, resistor kebocoran grid dihubungkan ke simpul filamen di mana perbedaan antara tegangan simpul dan sisi negatif filamen. Misalnya, 1J29b pertama berada pada tegangan B+ 6V. Dengan menghubungkan resistor kebocoran jaringan ke node antara tahap 1J24b, pada 2.4V tegangan jaringan yang dihasilkan adalah -3.6V dalam kaitannya dengan garis GND, yang merupakan nilai yang sama terlihat pada sisi negatif dari filamen 1J29b kedua. Jadi, resistor kebocoran jaringan pada 1J29b kedua dapat di-ground, seperti biasanya pada desain lain.

Inverter fase

Seperti yang terlihat pada skema, inverter fase parafase diimplementasikan. Dalam hal ini salah satu tabung memiliki penguatan kesatuan dan membalikkan sinyal untuk salah satu tahap keluaran. Tahap lainnya bertindak sebagai tahap gain normal. Bagian dari distorsi yang dibuat di sirkuit berasal dari inverter fase yang kehilangan keseimbangan dan menggerakkan satu tabung daya lebih keras dari yang lain. Pembagi tegangan antara tahapan dipilih sehingga ini hanya terjadi pada 45 derajat terakhir dari volume master. Resistor yang diuji saat rangkaian dipantau dengan osiloskop, di mana kedua sinyal dapat dibandingkan.

Tahap preamp

Dua tabung 1J24b terakhir terdiri dari rangkaian preamplifier. Keduanya memiliki titik operasi yang sama karena filamennya paralel. Resistor 22 ohm antara filamen dan ground meningkatkan tegangan pada sisi negatif dari filamen memberikan bias negatif kecil. Alih-alih memilih resistor pelat dan menghitung titik bias serta tegangan dan resistor katoda yang diperlukan, di sini resistor pelat disesuaikan sesuai dengan penguatan dan bias yang diinginkan.

Dengan rangkaian yang dihitung dan diuji saatnya untuk membuat PCB untuk itu. Untuk skema dan PCB saya menggunakan Eagle Cad. Mereka memiliki versi gratis di mana seseorang dapat menggunakan hingga 2 lapisan. Karena saya akan mengetsa papan sendiri, tidak masuk akal menggunakan lebih dari 2 lapisan. Untuk mendesain PCB, pertama-tama perlu juga membuat template untuk tabung. Setelah beberapa pengukuran saya bisa mengidentifikasi jarak yang benar antara pin dan pin anoda di bagian atas tabung. Dengan tata letak yang siap, inilah saatnya untuk memulai pembangunan yang sebenarnya!

Langkah 3: Menyolder dan Menguji Sirkuit

SMPS

Pertama-tama solder semua komponen catu daya mode Switched. Agar berfungsi dengan benar, diperlukan komponen yang tepat.

• Resistansi rendah, MOSFET tegangan tinggi (IRF644Pb, 250V, 0,28 ohm)
• ESR rendah, induktor arus tinggi (220uH, 3A)
• ESR rendah, kapasitor reservoir tegangan tinggi (10uF hingga 4.7uF, 350V)
• 0,1 ohm resistor 1W
• Dioda tegangan tinggi ultracepat (UF4004 untuk 50ns dan 400V, atau apa pun yang lebih cepat untuk >200V)

Karena saya menggunakan chip MAX1771 pada tegangan yang lebih rendah (8.4V hingga 6V), saya harus meningkatkan induktor menjadi 220uH. Jika tidak, tegangan akan turun di bawah beban. Ketika SMPS sudah siap, saya menguji tegangan output dengan multimeter dan menyesuaikannya ke 110V. Di bawah beban itu akan turun sedikit dan penyesuaian ulang diperlukan.

Sirkuit tabung

Saya mulai menyolder jumper dan komponen. Di sini penting untuk memeriksa apakah jumper tidak menyentuh kaki komponen apa pun. Tabung disolder di sisi cooper setelah semua komponen lainnya. Dengan semua yang disolder, saya dapat menambahkan SMP dan menguji sirkuit. Untuk pertama kalinya saya juga memeriksa tegangan pada pelat dan layar tabung, hanya untuk memastikan semuanya baik-baik saja.

pengisi daya

Sirkuit pengisi daya yang saya beli di ebay. Ini didasarkan pada chip TP4056. I Menggunakan DPDT untuk beralih antara konfigurasi seri dan paralel baterai dan sambungan ke pengisi daya atau ke papan sirkuit (lihat gambar).

Langkah 4: Enclosure, Grill dan Faceplate dan Selesai

Kotak

Untuk box amplifier ini saya memilih menggunakan box kayu yang lebih tua. Kotak kayu apa pun bisa digunakan, tetapi dalam kasus saya, saya memiliki kotak yang sangat bagus dari ammeter. Ammeter tidak berfungsi, jadi setidaknya saya bisa menyelamatkan kotak dan membangun sesuatu yang bagus di dalamnya. Speaker dipasang di samping dengan kisi-kisi logam yang memungkinkan ammeter menjadi dingin saat digunakan.

Panggangan tabung

PCB dengan tabung dipasang di sisi berlawanan dari speaker, di mana saya mengebor lubang sehingga tabung terlihat dari luar. Untuk melindungi tabung saya membuat panggangan kecil dengan lembaran aluminium. Saya membuat beberapa tanda kasar dan mengebor lubang yang lebih kecil. Semua ketidaksempurnaan diperbaiki selama fase pengamplasan. Untuk memberikan kontras yang baik pada pelat muka, saya akhirnya mengecatnya hitam.

Faceplate, pengamplasan, transfer toner, etsa dan pengamplasan lagi

Pelat muka dilakukan sama seperti PCB. Sebelum saya mulai, saya mengampelas lembaran aluminium agar permukaan toner lebih kasar. 400 cukup kasar dalam hal ini. Kalau mau bisa sampai 1200 tapi amplasnya banyak dan setelah etsa akan lebih banyak lagi, jadi saya skip saja. Ini juga menghilangkan hasil akhir yang dimiliki lembaran sebelumnya.

Saya mencetak pelat muka cermin dengan printer toner di atas kertas glossy. Kemudian saya mentransfer gambar menggunakan setrika biasa. Tergantung pada setrika, ada pengaturan suhu optimal yang berbeda. Dalam kasus saya, ini adalah pengaturan kedua, tepat sebelum maks. suhu. Saya mentransfernya selama 10 menit. kira-kira, sampai kertas mulai menguning. Saya menunggu sampai dingin dan melindungi bagian belakang piring dengan cat kuku.

Ada kemungkinan hanya menyemprotkan toner. Ini juga memberikan hasil yang baik jika Anda dapat menghapus semua kertas. Saya menggunakan air dan handuk untuk mengeluarkan kertas. Hanya berhati-hati untuk tidak menghapus toner! Karena desain di sini terbalik, saya harus mengetsa pelat muka. Ada kurva belajar dalam etsa, dan terkadang solusi Anda lebih kuat atau lebih lemah, tetapi secara umum ketika etsa tampaknya cukup dalam, inilah saatnya untuk berhenti. Setelah etsa saya mengampelasnya mulai dari 200 dan naik ke 1200. Biasanya saya mulai dengan 100 jika logamnya dalam kondisi buruk, tetapi yang ini dibutuhkan dan sudah dalam kondisi baik. Butiran amplas saya ganti dari 200 menjadi 400, 400 menjadi 600 dan 600 menjadi 1200. Setelah itu saya cat hitam, tunggu satu hari dan amplas lagi dengan 1200 butir, hanya untuk menghilangkan cat yang berlebihan. Sekarang saya mengebor lubang untuk potensiometer. Untuk menyelesaikannya saya menggunakan clear coat.

Sentuhan akhir

Baterai dan suku cadang semuanya disekrup ke kotak kayu setelah pelat muka diposisikan, dari sisi speaker. Untuk menemukan posisi SMPS terbaik, saya menyalakannya dan memverifikasi di mana sirkuit audio tidak terlalu terpengaruh. Karena papan sirkuit audio jauh lebih kecil daripada kotak, jarak yang memadai dan orientasi yang benar sudah cukup untuk membuat kebisingan EMI tidak terdengar. Penyekat speaker kemudian disekrup pada tempatnya dan amplifier siap dimainkan.

Beberapa pertimbangan

Di dekat ujung baterai ada penurunan volume yang nyata, sebelum saya tidak dapat mendengarnya, tetapi multimeter saya menunjukkan bahwa tegangan tinggi menurun dari 110V menjadi 85V. Penurunan tegangan pemanas juga berkurang dengan baterai. Untungnya 1J29b bekerja tanpa masalah sampai filamen mencapai 1.5V (dengan pengaturan 2.4V 32mA). Hal yang sama berlaku untuk 1J24b, di mana penurunan tegangan berkurang menjadi 0,9V ketika baterai hampir habis. Jika penurunan tegangan menjadi masalah bagi Anda, ada kemungkinan menggunakan chip MAX lain untuk mengubahnya menjadi tegangan 3.3V yang stabil. Saya tidak ingin menggunakannya, karena itu akan menjadi SMPS lain di sirkuit ini, yang dapat memperkenalkan beberapa sumber kebisingan tambahan.

Mempertimbangkan masa pakai baterai, saya bisa bermain seminggu penuh sebelum saya harus mengisi ulang lagi, tetapi saya hanya bermain selama 1 hingga 2 jam sehari.