تقویت کننده لوله باتری: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

نوازندگان گیتار به دلیل اعوجاج دلپذیری که تولید می کنند ، تقویت کننده های لوله را دوست دارند.

ایده پشت این ابزارها این است که یک تقویت کننده لوله با توان کم بسازید ، که می تواند برای بازی در حال حرکت نیز در اطراف حمل شود. در عصر بلندگوهای بلوتوث ، زمان آن رسیده است که برخی تقویت کننده های لوله ای قابل حمل و باتری را بسازیم.

مرحله 1: لوله ها ، ترانسفورماتورها ، باتری ها و منبع ولتاژ بالا را انتخاب کنید

لوله ها

از آنجا که مصرف برق در تقویت کننده های لوله یک مشکل بزرگ است ، انتخاب لوله مناسب می تواند قدرت زیادی را ذخیره کرده و ساعت بازی بین دوبار شارژ را افزایش دهد. مدتها پیش لوله هایی با باتری وجود داشت که از رادیوهای کوچک به هواپیما منتقل می شد. مزیت بزرگ آنها جریان کمتر رشته ای مورد نیاز بود. تصویر مقایسه ای بین سه لوله باتری ، 5672 ، 1j24b ، 1j29b و لوله مینیاتوری مورد استفاده در پیش آمپرهای گیتار ، EF86 را نشان می دهد.

لوله های انتخاب شده عبارتند از:

پیش تقویت کننده و PI: 1J24B (جریان رشته ای 13 میلی آمپر در 1.2 ولت ، حداکثر 120 ولت ولتاژ صفحه ، ساخت روسیه ، ارزان)

قدرت: 1J29B (جریان رشته ای 32 میلی آمپر در 2.4 ولت ، حداکثر ولتاژ صفحه 150 ولت ، ساخت روسیه ، ارزان)

ترانسفورماتور خروجی

برای چنین تنظیمات قدرت پایین ترانس ترانس ارزان تر می توان استفاده کرد. برخی از آزمایشات با ترانسفورماتورهای خط نشان داد که آنها برای تقویت کننده های کوچکتر بسیار مناسب هستند ، جایی که قسمت پایینی آنها در اولویت نیست. به دلیل عدم وجود فاصله هوا ، ترانسفورماتور در فشار و کشش بهتر عمل می کند. این نیز به شیرهای بیشتری نیاز دارد.

ترانسفورماتور خط 100 ولت ، 10 وات با شیرهای مختلف

(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W و در ثانویه 4 ، 8 و 16 اهم)

. خوشبختانه ترانسفورماتور دریافتی من تعداد چرخش ها را در هر سیم پیچ مشخص کرده بود ، در غیر این صورت برای تعیین شیرهای مناسب و بالاترین امپدانس موجود ، برخی ریاضیات لازم است. ترانسفورماتور تعداد دورهای زیر را در هر ضربه (از سمت چپ شروع می کند) داشت:

725-1025-1425-2025-2925 در اولیه و 48-66-96 در ثانویه می چرخد.

در اینجا می توان متوجه شد که شیر 2.5 وات تقریباً در وسط قرار دارد ، با 1425 چرخش در یک طرف و 1500 در طرف دیگر. این تفاوت کوچک می تواند در تقویت کننده های بزرگتر مشکل ایجاد کند ، اما در اینجا فقط به اعوجاج می افزاید. اکنون می توانیم از شیرهای 0 و 0.625W برای آندها استفاده کنیم تا بالاترین امپدانس موجود را بدست آوریم.

نسبت چرخش اولیه به ثانویه برای تخمین امپدانس اولیه به شرح زیر است:

2925/48 = 61 ، با بلندگوی 8 اهم این 61 61 *2 *8 = 29768 یا تقریباً می دهد. 29.7k آند به آند

2925/66 = 44 ، با بلندگوی 8 اهم این 44^2 *8 = 15488 یا تقریباً می دهد. آند به آند 15.5k

2925/96 = 30 ، با بلندگوی 8 اهم این ^ ^2 *8 = 7200 یا تقریباً می دهد. 7.2k آند به آند

از آنجا که ما قصد داریم این را در کلاس AB اجرا کنیم ، امپدانسی که لوله در واقع دیده می شود تنها 1/4 مقدار محاسبه شده است.

منبع تغذیه ولتاژ بالا

حتی این لوله های کوچک نیز نیاز به ولتاژ بالاتری در صفحات دارند. به جای استفاده از چندین باتری به صورت سری ، یا استفاده از آن باتری های بزرگ قدیمی 45 ولت ، من از منبع تغذیه حالت کوچکتر (SMPS) بر اساس تراشه MAX1771 استفاده کردم. با استفاده از این SMPS می توانم ولتاژ ناشی از باتری ها را تا 110 ولت بدون هیچ مشکلی ضرب کنم.

باتری ها

باتری های انتخاب شده برای این پروژه باتری های Li-Ion هستند که به راحتی در بسته 186850 به دست می آیند. چندین برد شارژر به صورت آنلاین برای این موارد موجود است. یک نکته مهم این است که برای جلوگیری از حوادث غیر ضروری ، فقط باتری های خوب و شناخته شده را از فروشندگان مورد اعتماد خریداری کنید.

اکنون که قطعات به طور دقیق مشخص شده اند ، زمان شروع کار بر روی مدار است.

مرحله 2: کار بر روی مدار

رشته ها

برای تغذیه رشته های لوله ، پیکربندی سری انتخاب شد. برخی مشکلات وجود دارد که باید مورد بحث قرار گیرد.

• از آنجا که لوله های پیش تقویت کننده و برق دارای جریان های فیلامنت متفاوتی هستند ، مقاومت ها به صورت سری با برخی از رشته ها برای دور زدن بخشی از جریان اضافه شدند.
• ولتاژ باتری در حین استفاده کاهش می یابد. هر باتری در ابتدا با شارژ کامل 4.2 ولت دارد. آنها به سرعت به مقدار اسمی 3.7 ولت تخلیه می شوند ، جایی که به آرامی تا 3 ولت کاهش می یابد ، هنگامی که باید دوباره شارژ شود.
• لوله ها دارای کاتد گرم شده مستقیم هستند ، بدین معنی که جریان صفحه از طریق رشته عبور می کند و طرف منفی رشته با ولتاژ کاتد مطابقت دارد

طرح رشته با ولتاژها به شکل زیر است:

باتری (+) (8.4V تا 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300 اهم (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 اهم (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 اهم (1.2 ولت) -> 22 اهم -> باتری (-) (GND)

جایی که // پیکربندی موازی و -> سری را نشان می دهد.

مقاومتها جریان اضافی رشته ها و جریان آند را که در هر مرحله جریان دارد دور می زنند. برای پیش بینی صحیح جریان آند ، لازم است خط بار مرحله را ترسیم کرده و یک نقطه عملیات را انتخاب کنید.

برآورد نقطه عملکرد لوله های برق

این لوله ها دارای یک برگه اطلاعات اساسی هستند ، که در آن منحنی ها برای ولتاژ شبکه صفحه نمایش 45 ولت ترسیم می شوند. از آنجا که من به بالاترین خروجی که می توانستم علاقه مند بودم ، تصمیم گرفتم لوله های برق را با ولتاژ 110 ولت (در صورت شارژ کامل) ، بالاتر از 45 ولت کار کنم. برای غلبه بر فقدان یک برگه اطلاعات قابل استفاده ، سعی کردم یک مدل ادویه برای لوله ها با استفاده از paint_kip پیاده سازی کنم و بعداً ولتاژ شبکه را افزایش دهم و ببینم چه اتفاقی می افتد. Paint_kip نرم افزار خوبی است ، اما برای یافتن مقادیر درست به مهارت خاصی نیاز دارد. با پنتودها سطح دشواری نیز افزایش می یابد. از آنجا که من فقط برآورد تقریبی می خواستم ، زمان زیادی را برای جستجوی cnfiguration دقیق صرف نکردم. دکل آزمایش برای آزمایش پیکربندی های مختلف ساخته شده است.

امپدانس OT: 29k بشقاب به بشقاب یا تقریبا. 7k برای عملیات کلاس AB.

ولتاژ بالا: 110 ولت

پس از انجام برخی محاسبات و آزمایش ولتاژ بایاس شبکه می توان تعریف کرد. برای دستیابی به سوگیری شبکه انتخاب شده ، مقاومت نشت شبکه به یک گره رشته ای متصل می شود که در آن تفاوت بین ولتاژ گره و سمت منفی رشته را نشان می دهد. به عنوان مثال ، 1J29b اول در ولتاژ B+ 6V است. با اتصال مقاومت نشت شبکه به گره بین مراحل 1J24b ، در 2.4V ولتاژ شبکه حاصله -3.6V نسبت به خط GND است ، که همان مقدار مشاهده شده در سمت منفی رشته 1J29b دوم است. بنابراین ، مقاومت در برابر نشت شبکه 1J29b دوم می تواند مانند سایر طرح ها به زمین برود.

اینورتر فاز

همانطور که در شماتیک دیده می شود ، اینورتر فاز پارافاز اجرا شد. در این حالت یکی از لوله ها دارای افزایش وحدت است و سیگنال یکی از مراحل خروجی را وارونه می کند. مرحله دیگر به عنوان یک مرحله افزایش طبیعی عمل می کند. بخشی از اعوجاج ایجاد شده در مدار ناشی از از دست دادن تعادل اینورتر فاز و سخت شدن یک لوله برق نسبت به لوله دیگر است. تقسیم ولتاژ بین مراحل به گونه ای انتخاب شد که این حالت فقط در 45 درجه آخر حجم اصلی رخ می دهد. مقاومت ها در حالی آزمایش می شوند که مدار با یک اسیلوسکوپ کنترل می شود ، جایی که می توان هر دو سیگنال را با هم مقایسه کرد.

مرحله پیش تقویت

دو لوله 1J24b آخر از مدار پیش تقویت کننده تشکیل شده است. هر دو نقطه عملکرد یکسانی دارند زیرا رشته ها به صورت موازی هستند. مقاومت 22 اهم بین رشته و زمین ولتاژ را در قسمت منفی رشته افزایش می دهد و به عنوان یک سوگیری منفی کوچک ایجاد می شود. به جای انتخاب مقاومت صفحه و محاسبه نقطه بایاس و ولتاژ و مقاومت لازم کاتد ، در اینجا مقاومت صفحه با توجه به افزایش و سوگیری مورد نظر سازگار شد.

با محاسبه و آزمایش مدار ، زمان ساخت PCB برای آن فرا رسیده است. برای شماتیک و PCB از Eagle Cad استفاده کردم. آنها یک نسخه رایگان دارند که می تواند از 2 لایه استفاده کند. از آنجا که من خودم قصد داشتم تخته را حک کنم ، استفاده از بیش از 2 لایه منطقی نیست. برای طراحی PCB ابتدا لازم بود یک الگو برای لوله ها نیز ایجاد کنید. پس از اندازه گیری ها ، می توانم فاصله صحیح بین پین ها و پین آند در بالای لوله را تشخیص دهم. با چیدمان آماده ، زمان شروع ساخت واقعی فرا رسیده است!

مرحله 3: لحیم کاری و آزمایش مدارها

SMPS

ابتدا تمام اجزای منبع تغذیه حالت سوئیچ را لحیم کنید. برای عملکرد صحیح ، اجزای مناسب مورد نیاز است.

• مقاومت کم ، ولتاژ بالا Mosfet (IRF644Pb ، 250V ، 0.28 اهم)
• ESR پایین ، سلف جریان بالا (220uH ، 3A)
• ESR پایین ، خازن مخزن ولتاژ بالا (10uF تا 4.7uF ، 350V)
• مقاومت 0.1 اهم 1 وات
• دیود ولتاژ فوق سریع (UF4004 برای 50ns و 400V ، یا هر چیزی سریعتر برای> 200V)

از آنجا که من از تراشه MAX1771 با ولتاژ کمتر (8.4V تا 6V) استفاده می کنم ، مجبور شدم سلف را به 220uH افزایش دهم. در غیر این صورت ولتاژ تحت بار کاهش می یابد. وقتی SMPS آماده شد ، ولتاژ خروجی را با مولتی متر آزمایش کردم و آن را روی 110 ولت تنظیم کردم. تحت بار کمی افت می کند و نیاز به تنظیم مجدد است.

مدار لوله

من شروع به لحیم کردن جامپرها و قطعات کردم. در اینجا مهم است که بررسی کنید آیا پرش کننده ها به هیچ یک از پاهای م componentثر دست نمی زنند. لوله ها بعد از تمام اجزای دیگر در سمت کوپر لحیم شدند. با همه چیز لحیم شده می توانم SMPS را اضافه کنم و مدار را آزمایش کنم. برای اولین بار ولتاژ صفحات و صفحه لوله ها را نیز بررسی کردم تا مطمئن شوم که همه چیز خوب است.

شارژر

مدار شارژر را که در ebay خریدم. این تراشه در اطراف تراشه TP4056 قرار دارد. از DPDT برای تغییر بین پیکربندی سری و موازی باتری ها و اتصال به شارژر یا برد مدار استفاده کردم (شکل را ببینید).

مرحله 4: محفظه ، گریل و روکش و پایان

جعبه

برای جعبه این تقویت کننده ، من از یک جعبه چوبی قدیمی استفاده می کنم. هر جعبه چوبی کار می کند ، اما در مورد من یک جعبه بسیار خوب از آمپرمتر داشتم. آمپرمتر کار نمی کرد ، بنابراین من حداقل می توانستم جعبه را نجات دهم و چیزی در سطح آن بسازم. اسپیکر در کنار گریل فلزی قرار گرفته است که آمپرمتر را برای خنک شدن هنگام استفاده تنظیم می کند.

کوره لوله

PCB با لوله ها در طرف مقابل بلندگو ثابت شد ، جایی که من سوراخ می کنم تا لوله ها از بیرون قابل مشاهده باشند. برای محافظت از لوله ها ، من یک گریل کوچک با ورق آلومینیوم درست کردم. من برخی علائم خشن را ایجاد می کنم و سوراخ های کوچکتری ایجاد می کنم. تمام نواقص در مرحله سنباده برطرف شد. برای اینکه کنتراست خوبی با صفحه نمایان کنم ، در نهایت آن را سیاه رنگ کردم.

Faceplate ، سنباده زنی ، انتقال تونر ، اچ و دوباره سنباده زنی

صفحه نما مشابه PCB انجام شد. قبل از شروع ، ورق آلومینیوم را سنباده زدم تا سطح تندتری برای تونر داشته باشد. 400 در این مورد به اندازه کافی خشن است. اگر می خواهید می توانید تا 1200 بروید اما سنباده زنی زیادی است و بعد از اچ حتی تعداد بیشتری نیز وجود خواهد داشت ، بنابراین من از آن صرف نظر کردم. با این کار هرگونه ورقه ای که ورق قبلاً داشت حذف می شود.

صفحه آینه را با چاپگر تونر روی کاغذ براق چاپ کردم. بعداً نقاشی را با استفاده از اتوی معمولی منتقل کردم. بسته به نوع آهن ، تنظیمات دمای مطلوب متفاوتی وجود دارد. در مورد من ، این تنظیم دوم است ، درست قبل از حداکثر. درجه حرارت. من آن را طی 10 دقیقه منتقل می کنم. تقریباً تا زمانی که کاغذ شروع به زرد شدن کند. من منتظر بودم تا سرد شود و پشت صفحه را با لاک ناخن محافظت کردم.

فقط امکان اسپری روی تونر وجود دارد. همچنین اگر بتوانید تمام کاغذها را بردارید نتایج خوبی به دست می آورد. من از آب و حوله برای برداشتن کاغذ استفاده می کنم. فقط مراقب باشید تونر را بردارید! از آنجا که طرح در اینجا وارونه بود ، مجبور شدم صفحه را اچ کنم. در اچ کردن یک منحنی یادگیری وجود دارد ، و گاهی اوقات راه حل های شما قوی تر یا ضعیف تر است ، اما به طور کلی هنگامی که اچ به اندازه کافی عمیق به نظر می رسد زمان توقف فرا رسیده است. پس از حکاکی ، آن را با 200 شروع می کنم و تا 1200 می رسم. معمولاً اگر فلز در وضعیت بدی قرار دارد ، با 100 شروع می کنم ، اما این مورد نیاز بود و از قبل در وضعیت خوبی بود. دانه های کاغذ سنباده را از 200 به 400 ، 400 به 600 و 600 به 1200 تغییر می دهم. پس از آن آن را سیاه رنگ کردم ، یک روز منتظر ماندم و دوباره با دانه 1200 سنباده زدم ، فقط برای از بین بردن رنگ بیش از حد. حالا من سوراخ های پتانسیومترها را سوراخ کردم. برای پایان دادن به آن ، من از یک کت شفاف استفاده کردم.

لمس های پایانی

باتری ها و قطعات پس از قرار گرفتن صفحه نما ، از طرف بلندگو ، روی جعبه چوبی پیچ شدند. برای یافتن بهترین موقعیت SMPS ، آن را روشن کردم و تأیید کردم که در کجا مدار صوتی کمتر تحت تأثیر قرار می گیرد. از آنجا که برد مدار صوتی بسیار کوچکتر از جعبه است ، فاصله مناسب و جهت صحیح کافی بود تا صدای EMI نامفهوم شود. سپس باف بلندگو در محل خود پیچ شد و تقویت کننده آماده پخش شد.

برخی ملاحظات

نزدیک به انتهای باتری ، قبل از اینکه نتوانم آن را بشنوم ، افت قابل توجهی حجم وجود دارد ، اما مولتی متر من نشان داد که ولتاژ بالا از 110 ولت به 85 ولت کاهش یافته است. افت ولتاژ بخاری ها نیز با باتری کاهش می یابد. خوشبختانه 1J29b بدون مشکل کار می کند تا زمانی که رشته به 1.5 ولت برسد (با تنظیمات 2.4 ولت 32 میلی آمپر). همین امر در مورد 1J24b صدق می کند ، جایی که وقتی باتری تقریباً خالی می شود ، افت ولتاژ به 0.9 ولت کاهش می یابد. اگر افت ولتاژ برای شما مشکل ساز است ، امکان استفاده از تراشه MAX دیگر برای تبدیل به ولتاژ پایدار 3.3V وجود دارد. من نمی خواستم از آن استفاده کنم ، زیرا SMPS دیگری در این مدار خواهد بود که می تواند منابع نویز اضافی را معرفی کند.

با توجه به عمر باتری ، می توانستم یک هفته کامل بازی کنم تا دوباره مجبور به شارژ مجدد آن باشم ، اما فقط 1 تا 2 ساعت در روز بازی می کنم.