TV-kaiuttimien vahvistin

Edellisen iTead-tilauksen levyt tulevat nyt käyttöön kun tv-kaiuttimille täytyy olla vahvistin. Usean vaihtoehton jälkeen koteloksi löytyi vanha lacien kiintolevykotelo, jonne kaikki osat sai tiiviillä sijoittelulla mahtumaan.

Kotelon sisältä löytyy siis jännitteenjakolevy, josta löytyy 3,9V bluetoothille, 5V relelle ja toiselle muutajalle, +/-12V OP-vahvistimille ja tietenkin syöttöjännite suoraan vahvistinyksikölle.
 

Takapaneelista löytyy jännitesyöttö, RCA-sisääntulo äänelle ja ruuvi/banaaniliittimet kaiuttimille. Edessä volume ja tone säätimet sekä bluetoothin paritus nappi. Päältä löytyy kytkin joka valitsee releen kautta käytetäänkö RCA-sisääntuloa vai bluetooth ääntä.
 

Eli ne iTeadin levyt, ensimmäisenä signaalitiellä on alipäästösuodin joka leikkaa mahdolliset ylimääräiset äänet yli 24kHz taajuuksilta, sitten alipäästö joka on 60Hz kohdalla kaiuttimien suojaksi. Sen jälkeen äänen sävy säätimet, basso säätö lähtee 150Hz kohdalta ja ylä-äänet puolestaan 2,5kHz kohdalta. Viimeisenä äänenvoimakkuus n. +/-10dB säätöalueella.
Tuon jälkeen ääni jatkaa MAX9709 vahvistimelle ja sieltä kaiuttimille.

Koska hieman hintapihinä en raaskinut ostaa audio käyttöön kunnon potikoita (10-15€/kpl) vaan perushalvat stereo-potikat niin tuosta aiheutuu se että kaiuttimien välinen balanssi ei ole kohdallaan. Ero oli sen verran huomattava että jouduin oikaisemaan signaalin volume- ja tone-levyjen ohitse joten tällä hetkellä ne siis eivät ole käytössä.

Bluetooth oli nyt BC05B -malli jossa on CSR:n BlueCore -piiri. Piiri poikkeaa aiemmin koittamasta bluetoothista sillä että äänilähtö on differential-signaali, kun rca/3,5mm plugissa kulkee "ground offset / single ended" -signaali. Toinen ero oli että tämä vaati pakosta paritus napin, toisin kuin aiemmissa sähköt menee päälle niin on laite on paritusvalmiina.
Mutta mikä tärkeintä toimintaäänet on miedon tasoisia lyhyitä piippauksia, eli juuri se mitä hain.

Vaikka tuo maxin vahvistin osaisikin ottaa bluetooting differential -signaalin, tein siihen väliin kuitenkin Balanced Line Receiver -muuntimen koska vahvistimessa on myös toinen äänisisääntulo.
Tuohon pitäisi vielä muuttaa pari vastusta että BT:n gaini olisi hieman suurempi kun puhelimen säädöstä loppuu alue ja kaiuttimien volumessa olisi hieman vielä varaa, kun sitä erillistä volume-säädintäkään ei ole.

Siinäpä se sitten olikin lyhkäisyydessä ja vahvistin toimii oikein hyvin kaiuttimien kaverina vaikka siinä nyt tällä hetkellä pari ylimääräistä nuppia paneelissa onkin.

Pienet TV-kaiuttimet, osa final

Kun kotelo oli liimattu kokonaan kasaan, pyöristin vielä jokaisen kulman jyrsinterällä ja se toikin koteloille vielä viimeisen silauksen ulkonäköön.

Oikean kokoisia mustia ruuvia en löytänyt sitten mistään joten ne täytyi tehdä itse. Pahvin palalle ruuvit kiinni ja mustalla sprayllä kannat mustiksi. Kannan väri kestää ainakin yhden ruuvauskerran paikalleen joten se riittää

Biltemasta olin ostanut upotettavat kaiutinterminaalit. Niissä olevat pallokannan upotus oli vain 6mm kannalle vaikka ruuviksi sopi 3,5mm ruuvi joten kannan reikää piti suurentaa 7mm kannalle.
Terminaalin reinoihin kaiversin myös oman "puumerkin".

Pintamateriaaliksi olisin itse edelleen valinnut sen jonkun läpikuultavan petsin tai vahan, mutta hifistin kompromissina jouduin kuitenkin maalaamaan ne sijoittaakseni ne TV:n viereen.
Maalauksen päälle pistin vielä Tikkurilan kiva -lakan joka osoittautui ohentamattomana vaikeaksi lakata kun pinta kuivahti niin nopaa ja kuivahtaneen päältä siveltäessä tuli heti röpelöä pintaan. Seuraaviin kerroksiin ohensin lakkaa jolloin homma oli huomattavasti helpompaa vaikka sama ominaisuus säilyikin jos se ehti kuivahtaa, mutta nyt se ei ollut niin nopeaa kuivumaan.

Elementin väliin laitoin vaahtomuoviteipin tiivisteeksi, mutta refleksiputken ja kaiutinterminaalin väliin laitoin vain erikeeper-liimaa.

Kaiuttimeen en laittanut mitään suojausta (onko koskaan edes tapana?), mutta koska pienenä elementtinä sen sallittu liikerata (Xmax) on vain 3mm joka ylittyy jo muutaman watin teholla alle 60Hz taajuuksilla niin tulevaan vahvistimeen ajattelin laittaa ylipäästösuotimen 60Hz taajuudelle.

Taajuusvaste

Cone excursion

Lopullinen hinta kaiutinparille oli n.150€ (Väri on oikeasti hieman tummempi mitä kuvassa näyttää)

 

iTead tilauksen saapuminen

2,5 viikkoa tilauksesta myöhemmin levyt saapui taas postissa. 4 eri levyä yhdistettynä samalle aihiolle.
2nd order Hi/Low active filter, baxandall active tone, active volume ja audio signal detector.

Palataan näihin tarkemmin kun saan ne käyttökuntoon.

ps. Jos on kiinnostusta jotain levyä kohtaan niin kysele, hyvin mahdollista että löytyy jokunen "ylimääräinen".

Pienet TV-kaiuttimet, osa 2

Ennen varsinaisien kaiuttimien tekoa harjoittelin kotelon tekoa puretusta pöydästä jääneistä 16mm lastulevyistä ja mahdollisuutta sahata palat itse. Samalla tulisi testattua myös koteloa hieman. Tein toisen kotelon 2,3L refleksinä ja toisen 0,5L suljettuna. Palojen sahaus ilman minkäänlaista sirkkeliä pelkällä käsi- ja sähköpistosahalla osoittautui heti alkumetreillä melkein juosten kustuksi. Palat toki onnistui sahata, mutta vain muutaman millin tarkkuudella.

Vaikka olin jo laskelmissa refleksikoteloon päätynyt niin halusin kuitenkin myös verrata ääntä myös suljetussa. Kuten laskelmat antoi odottaa, jäi pienestä suljetusta kotelosta kuitenkin alapää puuttuman. Pieniksi surroundeiksi tai jos niille olisi edes pieni subbari kaveriksi niin silloin ne menisi nätteinä minilaatikoina.

MDF-levyn ison myytikoon vuoksi ja koska ajattelin petsata/vahata kaiuttimet luonnollisen puun näköiseksi valitsin materiaaliksi halvan mäntyliimalevyn. Ensin meinasin jos olisi ottanut koivua hieman mäntyä kovempana materiaalina, mutta se taas osoittautui hieman hinnakkaaksi. Olikohan se 900x2500mm kokoinen 20mm paksu levy vähän alta 100€.
Nyt hinnaksi tuli paikallisesta puukeskuksesta kahdelle 18mm paksulle 300x1000mm levylle 15€ + 6€ sahaus, joka oli millin tarkkaa ja sahaaja oli hyvin mukana tuomani sahaussuunnitelman kanssa.
Aitoa puuta käyttäessä kannattaa huomioida että kotelon sivujen syyt kiertää samaan suuntaan jotta mahdollinen eläminen tapahtuu saman suuntaisesti.

Sitten dremeli laulamaan ja liitoskulmia kovertamaan. Ehdin melkein kaksi sivua tehdä kun tajusin että minulla olikin käsittelyssä päätypalat ja nyt niissä oli reunat jyrsitty. Ylimääräisiä paloja ei niin montaa ollut että olisi voinut uusiksi ottaa joten ei auttanut kuin antaa olla ja keksiä mokan peittävä design-muutos.

Oikeat sivupalatkin tuli lopuksi jyrsittyä ja ne saisi liimata yhteen. Kaupastahan löytyy näitä kehyspuristimia jotka kiristävät neljästä kulmasta käsin ja halvimmat olisi saanut biltemasta 8€/kpl. Sitten astuu kehiin 3D-tulostus, palat kuormaliinalla ympäri ja pätkä kierretankoa. Kustannus 2kpl yhden hinnalla.

Sitten niihin aiemmin hieman tunaroituihin päätypaloihin upotukset elementille, refleksille ja johtoterminaalille. Valitettavasti tässä välissä oli ehtinyt olla jokunen viikko taukoa ja dremelin jyrsinnän epätarkkuuden kompensointiin ei ollut enää tuntuma muistissa niin upotuksista ja reunojen korjauksista ei tullut ihan niin priimaa. Mietin olisinko käynyt sahauttamassa uudet päätypalat, mutta päätin kuitenkin mennä tällä.
Reiätkään ei ole mitään kauneuden esikuvia, mutta niitä nyt ei kukaan näekkään. Refleksiputkelle piti saada melko jämptin kokoinen reikä kun se kiilautuu siihen kiinnii. Sen reiän testasin ensin hukkapalaan että tulee oikean kokoinen.

Päätypalojen liimaus vielä aiemmin liimattuun kehikkoon. Apuna sai toimia motox-jäähdytinneste jota käytin liimauksen painona.

Pienet TV-kaiuttimet

Ajatus lähti liikenteeseen kun näin kaupassa Audio Pro Addon Five aktiivikaiuttimet, niin pienet ja sirot hinnaltaan 200€. Pikaisesti paikanpäällä testattuna alapotkuakin löytyi hieman, jonka speksit vahvistavat ainakin paperilla (55 Hz).
Koskaan ennen en ole kaiuttimia rakentanut oikeista elementeistä (=elementin speksit tiedossa) ja tavoitteena olisi rakentaa sopivan pienet kaiuttimet tv:n kylkiäisiksi jotka kuitenkin kykenisivät tuottamaan hieman myös alapäätä elokuviin ja musiikkiin. Tv:n diskantteihin verrattuna tietenkin mitkä tahansa ovat melkein paremmat.

Koska kotelon koko olisi maksimissaan joku 3l niin rajasin elementin koon nopeasti 3" ja aloin selvittämään vaihtoehtoja. Vähän ajan päästä törmäsin ohjelmaan nimeltä WinISD (joka tosin on vain windowsille) jolla melko näppärästi pystyy simuloimaan kaiuttimen toimintaa eri koteloratkaisuissa syöttämällä ohjelmaan elementin speksit.
Totesin refleksikotelolla saavan puristettua vähän enemmän alataajuutta ja lisäetuna pienempi kotelo suljettuun verrattuna, huonona puolena yksi muuttuja enemmän.
Joskus paljon aikaisemmin olen lukenut Tangbandin elementtien olevan melko hyviä hinta/laatu suhteelta ja yksi varteenotettavaa vaihtoehtoa siitä olikin pyörittelyssä (W3-1401SD), mutta basson toisto siinäkään ei ylettynyt odotetun alas, jos noin pieneltä elementiltä alle 100Hz pystyy toivomaankaan.

Sitten löysin keskustelun Fountekin FR88EX elementistä ja se vaikutti heti hyvältä. Lueskelin enemmän tuosta ja katsoin minkälaisia ratkaisuja muut olivat tehneet. WinISD:llä laskettuna tuolla elementillä saisi viritystaajuuden ujutettua 80 Hz tuntumaan kotelon ollessa n. 2,2l refleksi ja se vaikutti jo tarpeeksi hyvältä, ehkä vähän liiankin hyvältä tuon kokoiselle. Ilman rakennusbudjettua elementin hinta oli silti budjettiin sopivalta vaikuttava n. 50€/kpl.

Jossain vaiheessa kun olin elementin valinnan käytännössä tehnyt meinasin että teen niistä aktiivikaiuttimet aiemmin tekemälläni pienellä vahvistimella. Koska asioilla on tapana paisua olisi tietenkin kiva jos kaiuttimia voisi käyttää tv:n lisäksi toisesta äänilähteestä, 3,5mm plugilla tai nykyaikaisemmin bluetoothin kautta. Tuo bluetooth on tosin vielä kiinni siitä onko postissa tuleva bt-palikka miellyttävämpi kuin pringles kaiuttimeen laittamani.
Ja ettei siinä olisi kaikki, kuinka hienoa se olisikaan kun äänilähde osaisi vaihtua automaattisesti pois tv:stä jos plugin/bt kautta tulee ääntä. Ja nykyisestä tvstä ei ääntä saa ulos kuin kuulokeliitännän kautta tai optisena, menin tilaamaan jo SPDIF->Analog muuntimen.
Joten kovasti vaikuttaa siltä että samassa yhteydessä tulisi tehtyä erillinen vahvistin kaiuttimille.

Tilanne on tässä vaiheessa suunnittelua se että kaapissa on odottamasta Fountekin elementit ja refleksiputket. Mietinnän alla on minkämuotoisilla mitoilla tuon 2,2l kotelon toteuttaisin ja mistä materiaalista kotelot tekisin. Yleisin taitaa olla MDF-levy, mutta haluaisin ehkä puun kuviota pintaan viiluttamatta niin saatan kallistua koivuliimalevyyn ja petsi/vaha pintaan.
Näin pienien koteloiden kohdalla suurta menetystä ei tietenkään tapahdu vaikka tekisi toisenkin yrityksen, mutta kerralla hyvä on aina mukavampi tehdä.

Pringles-kaiuttimesta akkukäyttöinen bluetooth versio

Vuosi-kaksi sitten pringlesiltä sai purkin päälle menevän pienen patterikäyttöisen "festari"-kaiuttimen kolmea purkin kantta vasten. Niillä oli kova menekki ja ne loppui ennen kampanjan loppua. Itse taisin kerätä neljän kaiuttimen kannet ja ehdin kaiuttimet saada ennen niiden loppumista. Töissä yksi semmoinen on ollut pienemmän purkin päällä satunnaisessa hyvässä käytössä ja nyt tein siitä päivitetyn, langattoman version.

Ebaysta ostin XS3868 -mallisen bluetooth audio modulin jossa on OVC3860 bt-piiri. Huonoa tuossa on se että siihen piiriin on tallennettu ärsyttävän pitkät ja kovalla tasolla bluetoothin toimintaäänet, joka tällä kaiutinratkaisulla ei tosin ollut niin häiritsevä. Samalla piirillä löytyy myös ainakin BLK-MD-SPK-B -moduli joka on samalla piirillä ja siinä on aivan samat äänet (testattu myös se).
Paristojen tilalle asensin purkin sisälle nokian vanha 1200 mAh akun ja sille TP4056 piirillä lataus, jonka yllättäen ostin myöskin ebaysta.

Sen suuremmin nyt tuo pikkupönttö on vielä siirrettävämpi ja toistoaikaa on ainakin yhden työpäivän verran. Ja lataus hoituu standardisti micro usb liittimestä.

Akku ja BT-moduli asennettu paristokoteloon

Latauspiiri

 
 

Fyllit sisällä

Valmis komistus, purkki päällystetty teipillä.

  

Class-D 2x25W vahvistimen kompakti kotelointi

Aiemmin rakensin tuon vahvistimen piirilevyn ja nyt (tai kylläkin jo kuukauden päivät sitten) olen saanut ensimmäisen koteloitua oikein kompaktiin pakettiin.
Töistä löysin rikkinäisen SSD-kovon jossa on musta alumiinikotelo. Paksuutta tuossa ei paljon ollut ja koska vahvistimen levyllä on muutama isompi konkka niin ne ei tietenkään kotelon sisälle mahtunut, joten päädyin tekemään kahdelle symmetrisesti olevalle konkalle kanteen reijät, mutta kolmannen epäsymmetrisesti sijoitetun korvasin jalallisella ja kaadoin sen levyltä pois jolloin se mahtui kotelon sisään. Lisäksi "5V"-jännitteen konkka oli aivan himpun liian korkea joten laitoin myös sen levyn reunan ulkopuolelle.

Audio inputtiin laitoin RC low pass filterin  30kHz tuntumaan poistamaan plugin kytkemisen häiriöäänet, mutta se ei kuitenkaan koteloon päätyneessä filtterissä ollut niin toimiva kun protoversiossa. Testejä tehdessä käytin 1uF polkoa jolla häiriöt oli kohtuu vähäiset, mutta ko. konkka oli liian paksu, niin koteloon laitettu 3,3nF polko ja 1,8k vastus ei ollutkaan enää läheskään niin toimiva.
Suurta tietämystä filttereistä ei tosin ole ja asiasta lukiessa ei tullut vastaan mitään valaisevaa.

Kaiutinliitännät ja sähkönsyötön laitoin ruuviliittimien kautta, audiosisääntulolle 3,5mm jakin jota jouduin vähän ohentamaan ja kylkeen vielä virtakytkin joka on kytketty piirin shutdowniin.
Liittimet laitoin epoksilla koteloon kiinni. MAX:in ja pohjan välissä on lämpötyyny, jos se jostain syystä niin paljon sattuisi lämpeämään, ja levy on ruuveilla kiinni pohjassa. GND on kytketty yhden ruuvin kautta koteloon.
Diodi vielä plus -johdon väliin polariteettisuojaksi sekä yksi 100uF lisäkonkka syöttöön ja johtojen veto siististi.

Kotelon läpi tulevat konkat sekä alkuperää vihreät riviliittimet maalasin pienoismallien mustalla maalilla ja ruuviliittimiin asiaankuuluvat merkinnät toisella värillä.

Myöhemmissä kuunteluissa ja testeissä eri virtalähteitä käyttäessä, toisista tulee vähän enemmän häiriötä ja kuuluu pienenä sirinää. Tämän takia laitoin tuon jo mainitun toisen 100uF konkan syöttöön, vaikka ei niin hirveästi enää vaikuttanutkaan. Jännitesyöttöön lisättävällä 1000uF konkalla häiriöt jo poistuivat, mutta semmoinene nyt ei tähän kotelomalliin enää mahdu. Jos tarve vaatisi niin se täytyisi kytkeä ruuviliittimien kautta ulkoisesti.

Ja "virallinen" tuotenimi, Epelifier v.2

Class-D 2x25W/1x50W vahvistin, MAX9709

Tämä sai alkunsa joskus vuosi sitten kun selasin maximin sivuja ja mietin mitä sitä vois tehdä.
Maxim IC on siitä kiva valmistaja (löytyy tosin muitakin) että se tarjoaa komponenteistaan ilmaisia samppeleita myös opiskelioille ja harrastajille. Ja kaikki tämä vielä kotiovelle kannettuna muutamassa päivässä.

Laitoin sieltä sitten mm. MAX9709 piirin tilaukseen ja muutaman päivän päästä se sitten saapui oikeen vakuumiin pakattuna. No se jäi laatikkoon odottelemaan koska piiri oli ensinnäkin niin pieni TQFN-56 -koteloinen eli vain 8x8 mm eikä siinä ollut varsinaisia jalkoja vaan piirin reunassa vain juotospinnat ja pohjassa vielä therma-pad.
Lisäksi en löytänyt valmista komponenttikoteloa sille käyttämääni Eagle -piirilevyn suunnitteluohjelmaan joka oli se kynnys etten piirtänyt levyä tuolle sillä hetkellä.

Alkuvuodesta lueskelin ruuvipenkistä "alle euron piirilevyt" -artikkelin ja mieleen palasi tuo vahvistinpiiri. Olen syövyttänyt myös itse useita piirilevyjä, mutta tuon piirin vaatimaan tarkkuuteen en kyllä läheskään pysty itse joten vaihtoehto oli tilata tehdastekoiset. Rupesin uudestaan suunnittelemaan tuota ja sain tehtyä itse komponenttipaketin eagleen joka osoittautui helpommaksi kuin olin joskus kuvitellut/yrittänyt.
Levyn piirrossa kului aikaa jokunen viikko että se olisi kerralla hyvä kun kerran levyt oikeen tilataan. Tuon suunnitteluaika pidentyi vielä muutamalla viikolla justiin päälle iskevän kiinalaisten uudenvuoden takia.

Lopuksi niittenkin hupi loppui ja sain levyt tilattua ja kolmen viikon odotuksella ne lopuksi saapuivat.

Nippu komeita piirilevyjä

Ei muutakun tarkkaa kättä ja jännityksellä odottaen miten piirin juotos onnistuu. Onneksi satun olemaan alala töissä ja tilojen "lainaaminen" omalla ajalla sopii niin on hyvät välineet käytössä.
Siispä mikroskoopin alla tarkkaa työskentelyä ja asettelin yksitellen jokaiselle piirin pädille sopivasti juotospastaa ja thermal-padille vähän reilummin. Sitten piirin asettelu oikealle kohdalle ja levy esilämmitykseen. Reilu kolme minuuttia ja sitten leisterillä (pieni kuumailmapuhallin) varovasti tohottaen ~minuutti ja juotos valmis. Vielä muiden komponenttien asettelu ja juottaminen ja levy on valmis.

Valmis yläpuoli

Valmis alapuoli

Pikainen ensitesti ja aivan mykkä. Lyhyt tarkistus ja olin unohtanut piirtää shutdown- ja mute -pinneille vedot. Pieni hyppylanka paikalleen ja johan rupesi ääntä lähtemään. Tässä vaiheessa oli onnistunut olo.

Hyppylankakorjaus

Myöhemmin kotona enemmän koitettuna tuo toimii oikein hyvin. Piiri ei edes kuumene "normaali" äänenvoimakkuudella eikä siten välttämättä tarvi kovinkaan suurta jäähdytystä.
Aiemmin olen tehnyt yhden vahvistimen TDA1557-piirillä ja siitä tuli käyttämäni virtalähteen hurinoita läpi, mutta tämän on hiiren hiljainen ja olen kyllä enemmän kuin tyytyväinen miten onnistunut tästä tuli.

Nyt suunnittelupenkillä on sitten noiden kotelointiratkaisut ja loppusijoituspaikat, mitä sitten keksiikään.

PS. Skemat täältä jos kiinnostaa.