Купчихи – открытые АС на основе динамиков 2А-12

По-немногу публикую информацию по  завершенным работам.   Например, по моей пока последней  из законченных моделей самодельных АС –  уже больше трех  лет она радует меня своим звуком, а написать вот взялся только сейчас.

О названии.  Колонки получили свое название с легкой руки Андрея Гукова  с форума дийаудио.  Видимо розовый телесный  цвет плюс довольно значительные размеры вызвали эту интересную ассоциацию, мне она показалась очень удачной и у нас в доме за колонками это название и  укоренилось – КУПЧИХИ !

Конечно это мое любимое, хорошо уже себя зарекомендовавшее в предыдущих проектах открытое АО,  попросту говоря – щиты.  Вот так они выглядят сейчас.

 

Kup4ihi_IMG_20221203_210150

 

Сами щиты изготовлены из сосновых клеяных панелей толщиной 28 мм, которые продаются в магазинах “сделай сам”.   Размеры указаны на эскизах, они будут загружены чуть позднее. Кому интересно, пишите на электронную почту.

Первоначально в Купчихах был только один 2А-12,  позднее был добавлен еще один, параллельно  первому.  В этот динамик, 2А-12 в щите  я влюбился сразу, с первого взгляда  пробного прослушивания. Он поразил меня своим басом.  Нет, не его количеством ( хотя мне хватает ).  А  качеством – настоящим, тонким, детальным басом, которого я никак не мог найти в других АО, которые мне попадались раньше.   Также он очень хорошо передает вокал.  Это хороший динамик советских времен, специально разработанный для озвучивания кинозалов и открытых площадей,  с высокой чувствительностью, около 95 дБ и  полной добротностью Qts около 0.4.   У него верхняя частота ограничена частотой 3500 Гц – то есть ему нужно дополнительно среднечастотное или  высокочастотное звено.  В качестве среднечастотного звена сначала  я взял динамик от Висатона – AL170, однако  поторопился вставить его в щит, потому что в последствии от него совсем отказался.  И хотя на окончательном фото  виден, на самом деле он отключен и теперь играет роль декоративной заглушки 🙂 .   И добавил  в каждую колонку еще один  2А-12, чтобы снизить общее сопротивление колонки до примерно 8 Ом, под которые, кстати,  и мотался выходной трансформатор усилителя “Черный Дрозд”.   Ну, и заодно,  чтобы сделать более внушительным бас, хотя его уже и было более чем.    Тем более, что сделать это было совсем просто –  вторая пара динамиков 2А12  у меня уже давно лежала на полке.   Так получилось, что под этот проект я заказал пару 2А12 у знакомого в Нижнем Новгороде,  но он долго не мог их отправить и  недождавшись, я  купил по случаю совсем новые  –  тут, в Риге.    А  потом, когда готовые колонки уже пели,  через год примерно пришла  наконец парочка из Новгорода.  Оказалось  что  и она  пригодилась !

Подробнее о тех динамиках, которые достались мне.   Пара, которую удалось купить в Риге оказалась производства Ломо 1986 год, номера 00608 и 00616, с резонансной частотой 26 и 28 Гц,  эти динамики  с пропиткой гофра (  у меня поставлены сверху и играют как основные ). А другая пара оказалась из Самарканда, номера 4833 и 4866, тоже 1986 год, но они без пропитки и диффузор слегка голубоватый, частота основного резонанса 40 Гц.  Вопреки бытующему в интернете мнению, что Самаркандские динамики должны быть с коричневатым пылезащитным колпачком, на моих  колпачки тоже черного цвета, как и у Ломо. И еще – нижние Самаркандские динамики выглядят как будто чуть меньшего диаметра – это оптический обман,  они на самом деле с ЛОМО одинаковые.

Параметры динамика ( из интернета )

Fs – 39 Hz
Vas – 208 L
Qts – 0,34
Qms – 1,378
Cms – 0,294
Mms – 56 g
Rms – 10
Xm – 7 mm
Qes – 0,45
Re – 12,1 Om
Z – 15 Om
BL – 19,3
SPL – 96,4 dB
Pe – 25 W

Частоту раздела выбрал 3500 Гц  –  ну очень удачно совпало то, что  это та самая частота, до которой играет 2А12 и в то же время, с которой начинает играть пищалка Fostex T90.     То есть, по идее, можно обойтись вообще без конденсатора, но мне показалось с ним все-таки  лучше. И он хотя бы немного защищает пищалку от перегрузки.  Схема фильтра совем примитивная.  Номинал конденсатора С1 можно  увеличить до 1 мкф.

schematic

 

А начинал эксперименты  с простых вариантов обычных параллельных разделительных фильтров с дросселем для среза ВЧ на 2А12, потом стал пробовать более сложные варианты – сравнительные прослушивания с последовательным фильтром не дали положительного результата.   Для расчета последовательного фильтра второго порядка я использовал формулы из источника http://ldsound.ru/raschet-posledovatelno . У меня так получилось, что любые индуктивности, даже без сердечника ( не говоря уже о железных ) портят звук в нижнем регистре. Поэтому в конечном итоге остановился на минималистическом варианте приведенном на схеме выше.  Конденсатор ВЧ звена у меня – Мундорф.   Были испытаны К73-16,  К75-10, китайские Audiophiller ( красного цвета ) –  они тоже неплохо справляются с задачей.

АЧХ колонки, поставленной примерно в 1 метре от стены. Удивительно, что несмотря на открытое исполнение, колонки уверенно вопроизводят НЧ начиная от 35 – 40 Гц.  На форумах можно найти совершенно ложные мнения, что щиты ниже 70 Гц не воспроизводят ничего, так типа говорит теория.  Я не в курсе, что там говорит теория, но бас мои 80 см шириной  колонки вопроизводят,  и еще как !   Настоящий натуральный, неиспорченный фильтрами бас, очень мощный там где это нужно. Также бытует мнение, что 2А-12 как таковой не дает нормального баса. Это также ложное утверждение.  Баса нет,  если неправильно этот динамик готовить.   В щитах  ( говорят что в ФИ типа Онкен тоже ) и в комбинации с усилителем с высоким выходным сопротивлением ( ИТУН ) эти динамики дают просто великолепный бас.

Вот моя АЧХ от двух колонок, измеритель на расстоянии 2.5 метра от их геометрического центра. К сожалению у меня нет измерительного микрофона, поэтому все измерения я делал измерителем уровня звукового давления  SL-824.   Как видно, подъем  АЧХ начинается уже с 30 Гц, но конечно амплитуда на этой частоте невысокая, но за то  спад плавный, без  каких-либо резонансов ( о которых так много говорят противники пентодных усилителей ).

AChH_MY

 

Вторая кривая – отдача от двух купчих, детектор на тех же 2.5 метрах одной из вершин равностороннего треугольника.

2_AChH_MY

 

И для сравнения  привожу график из интернета – 2А12 в оформлении Онкен от Александра Бокарева.

212

Если внимательно посмотреть на мои графики отдачи колонок на НЧ, то может в самом деле сложиться впечатление, что баса у 2А12 маловато.  Еще раз должен сказать, что это ложное впечатление. Бас есть, настоящий, чистый, богатый, с оттенками и тонкой структурой, чего вы не услышите ни у одного фазоинвертора – там будет просто каша.  Правда, этой каши будет ну ооооооочень много  !  Удивительно,  что многим это блюдо тем не менее нравится !    Что скажешь – тут дело вкуса.   А  я уже с трудом могу слушать эти бумбоксы, в которых от тесноты томятся несчастные  низкодобротные динамики.  Хотя кривульки АЧХ они дают красивые. Что-ж,  чем бы дитя ни тешилось…. Обратите внимание, для ФИ никто обычно кривых ФЧХ не приводит.   Стесняются 🙂  . 

 О затратах.  В общем на изготовление двух колонок ушло  около 1000 евро. Да, это немало.  Но ничего по качеству похожего,   а тем более превосходящего на рынке за эти деньги купить нет возможности.  Даже близко.  Половину этой цены составили пищалки Foctex T-90.    Возможно есть варианты  подобрать что-то подешевле, может у вас это получится.  Чисто теоретически, когда проектировал колонку,  я думал на место Фостекса  поставить Monacor RBT-95, она примерно в 8 раз дешевле и по параметрам должна подойти, пробуйте !

 Ну а сегодня Купчихи “трудятся” вместе с каскодным усилителем “Черный Дрозд” – здесь в блоге есть его описание.  Просто чудесная пара !  

Всего доброго, успехов вам !

 

Что первично – напряжение или ток ?

Пока не буду объяснять, с какой такой стати я заинтересовался этим философским вопросом.  А вопрос важный, потому что совершенно очевидно, что  от ответа на него зависит форма и содержание фундамента, на котором покоится вся наша электротехника и электроника, ессно, с аудио в том числе.

Как всегда я сначала погуглил эту тему и оказалось, что этим вопросом задавались в основном дилентанты, которые по сути мало представляли глубину этой ямы, и поэтому все детские ответы приводить  здесь не буду. Хотя забавно,  для разминки погуглите сами.  Возможно, я и сам в этой теме как бы  дилетант, но возможно, кому-то мои рассуждения помогут взглянуть на вопрос по-новому. Кто-то просто повеселится.  Тоже неплохо.

Давайте откроем книжку по  физике начальной школы и посмотрим, как на это дело смотрит учебник.   После общих и  чисто описательных рассуждений про эбонитовую палочку и ее электризацию следует основа основ – закон Ома.  И тут, на этой стадии уже появляются первые формулы и определения –  источник  ( разности потенциалов), сопротивление и ток. и заметьте – самая первая формула, которую нам дает учебник, записана в такой форме  – ток равен  разности потенциалов ( напряжению ) источника, которое нужно разделить на сопротивление. То есть ток – зависит от напряжения и величины сопротивления.  Вроде все правильно и логично.

Однако задумаемся над простым вопросом, над которым нам почему-то не предлагает задуматься учебник – а откуда на выводах источника взялась разность потенциалов ? Нам дальше  в учебнике конечно нарисуют гидроэлектростанции и ЛЭП, красиво ( но опять описательно ) расскажут как это все работает, но Закон Ома – останется тем же, незыблемым.  В университете уже нам объяснят более подробно, с формулами,  что в результате вращения рамки в магнитном поле  индуцируется  ( классная формулировка – в форме возвратного глагола !  ) ЭДС  и на выводах появляется разность потенциалов. Вот классно – сама собой вот взяла – и появилась ЭДС !  На самом деле понятно, что первичным актом появления разности потенциалов на выводах генератора является появление электрического тока в рамке. Причем при полном отсутствии какой-либо разности потенциалов на этой рамке в самом начале. И это явление назвается электромагнитной индукцией. На этом принципе, кстати,  работают  все  микрофоны,  многие ими пользуются и  сейчас. Ха ха ! Я уже подхожу ближе к теме !  Тут многие из вас уже догадаются к чему это я все веду….. Да, и на этом же принципе, опять-таки работают  практически все акустические системы !  Итак –  ТОК ПЕРВИЧЕН.    Давайте примем это за аксиому.  Кому это еще не кажется очевидным, начинайте читать ниже – для недоверчивых продолжу доказательную тему после того, как завершу тему  аудио применения этого нового для многих из вас откровения о первичности тока.  Чтобы не мучать  остальных.

В резульате  – что мы имеем ?  Повторим еще раз –  в начале звукового тракта – микрофон, основным принципом работы которого является  генерирование электрического тока в результате вибрации мембраны в магнитом поле,  потом следует некоторый усилительный тракт, цель которого или просто увеличить мощность сигнала и подать на акустику, или чтобы его  записать.  То есть записать, чтобы потом воспроизвести, усилить  и –   опять-таки подать на  ту же акустику.  В основу принципа работы которой лежат те же электромагнитные явления,  только преобразование уже обратное тому, что происходит в микрофоне – ток преобразуется  в механическую работу.

И вот теперь самое главное.  Усилительный тракт. Посмотрите, сколько копий сломано на форумах относительно этого на первый взгляд простого процесса. И он на самом деле был  простой, если бы наши титаны науки не перевернули все с ног на голову в самом начале, объясняя школьнику, а потом еще желторотому  студентишке, что  разность потенциалов вызывает появление тока.  Беда в том, что вслед за этой маленькой ложью ( которую часто обосновывают необходимостью упростить дело  для понимания малыша )  следует новая и новая, и, как это часто бывает в жизни, во все  эти нагромождения мифов уже начинают верить все, потому что  об истинном положении вещей уже никто не может вспомнить. И начинают не только верить, но строить на этом  песочном фундаменте  целые теории ( например необходимости аудио-усилителя иметь нулевое выходное сопротивление и  о демпфировании ДГ ). И попробуйте сегодня кому-нибудь из спецов сказать о порочности  современных теорий построения ауодиосистемы – так вас еще и поднимут на вилы –  безграмотный еретик !   И это вместо того, чтобы признать ошибочность  своих прежних воззрений и повернуться  к проблеме лицом – именно учет токовой составляющей усилителя – причем от микрофона до выхода усилителя –  должен быть положен в основу проектирования. И тогда все станет  с головы на ноги  и станет просто очевидным,  почему некоторые схемные решения в аудио не работают, а некоторые – на ура.   Пример – усилители Сакумы на трансформаторах.  Почему их так все любят слушать  ?  Все очень просто – лампы В КАЖДОМ каскаде сдобрены и по входу и по выходу трансформаторами – а трансформатор – это четырехполюсник, и он согласовывает ( связывает ) высокоомные входы каскадов с общим катодом лампового усилителя по току.   Пример негативный – катодный повторитель ( КП ). Многие признают, что КП ухудшает звук.  Почему ?  Все очень просто – то, чем многие адепты первичности напряжения считают плюсом КП – его очень высокое входное сопротивление – является на самом деле  самой существенной его  проблемой – в этом месте по сути происходит обрыв переменного  сигнала по току и  выходной сигнал теряет свойства рожденной в микрофоне волны ( с опережениями и отставаниями тока по фазе ) и далее на усиление проходит только его сильно упрощенная ( еще и зашумленная )  реплика.  Поэтому обратите внимание, что КП, у которого на входе  или выходе есть трансформатор ( четырехполюсник то бишь ) уже  не портит звука совсем. Кто не знал – пожалуйста , я уже поделился  с вами рецептом, как правильно готовить КП.  И еще пример.  Это анодная  нагрузка лампы во всеми любимой схеме с общим катодом –  звук становится все беднее и неинтереснее по мере замены дросселя на резистор, и далее – на источник тока.  Та же история. В последнем случае – источник тока  – также как и КП, по сути дает обрыв сигнала по переменному току ( по току, не по наряжению !!! ).  Результат схожий с КП.   И лечится также.

Пример из акустики. Как по-вашему усилитель напряжения  может “управлять” динамиком, который имеет довольно высокую индуктивность ?  По сути, если говорить корректно,  он этого сделать не может в принципе.  Но современного теоретика на драной козе не объедешь !  Он тут же, чтобы свести концы с концами,  придумал новый красивый, колоссально наукоподобно звучащий термин – демпфирование !  То есть усилитель должен не только раскачивать мембрану динамика, но каким-то чудесным образом, предугадывая амплитуду, импеданс и частоту,  чтобы поглощать возникающую ЭДС самоиндукции катушки басового динамика  ! Почитаешь всю эту лабуду и становится понятно, отчего такая несусветная сумятица творится  в рядах строителей  усилителей и акустики –  перед первыми стоит задача сделать усилитель с нулевым ( или уже многие дошли даже до отрицательного  !!! ) выходными сопротивлением, а проектирующий акустику  должен угадать, каким таким чудесным способом усилитель, к которому подключат его “теоретическое”, по сути – висящее в воздухе  творение будет подавлять возникающее противление динамиков грубому воздействию прилагаемой усилителем  разности потенциалов.  Которая, как их учили в школе и университете – первична.

Из всего сказанного выше можно сделать один вывод – усилитель аудиосигнала должен усиливать не только напряжение, но и ток.   Причем одновременно, в каждом каскаде.   Даже не так – прежде всего – ток !    И только если нам нужно повышение мощности – тогда усиливать и напряжение.  Все становится на место, если усилитель аудиосигнала будет не источником напряжения с нулевым выходным сопротивлением, а источником тока.   Как его сейчас называют ИТУН.  Он-то легко справится с ЭДС самондуции динамика.  Вернее, в этом случае вообще даже не может возникнуть  вопрос на эту тему и демпфировать будет  просто нечего. Тут, правда появляются не горизонте другие тучки в виде согласования импеданса усилителя и нагрузки ( колонок ), но товарищи теоретики с тяп-ляп строителями акустики – давайте не будем отлынивать от своих обязанностей и делать корректно ту работу, которую  все равно нужно делать !  Все равно, пока вы будете стоять на первичности разности потенциалов, вы никогда не добъетесь согласования любого усилителя с любой колонкой –   для уровня высокого конца это просто утопия ! Для бум-тыц – да, это более менее подходит и  для неискушенного рядового потребителя даже выглядит вполне наукоподобно, но не более того.  Почему же так все получается ? Все просто – для любого  производителя усилителей и колонок современная основанная на первичности напряжения  теория построения аудиотехники – это вообще рай ! Бацай что заблагорассудится, пиши в спецификациях красивые цифири,  абы сбагрить  побыстрее – а что дальше – не моя печаль ! Пусть тычутся аки слепые котята, покупают горы этого барахла, кто с руками пусть  проектируют и пилят сами и после бьются на форумах –  отчего же так все криво выходит ?!

Теперь продолжение ряда доказательств о первичности тока. Для недоверчивых.  Про ЭДС индукции на ГЭС я уже упомянул.  А дальше – придется вам вспомнить уравнения Максвелла  на которых построена вся теория электромагнетизма.  Врашающаяся в магнитном поле рамка пересекает магнитные линии поля и вихревое магнитное  поле вызывает движение электрических зарядов в рамке.  Это и есть электрический ток. Переменный электрический ток, потому что после одного полуоборота рамки направление вихревого поля меняет знак. И в четвертом уравнении Максвелла электрический ток уже фигурирует как переменная. Из этого уравнения по сути и выводится закон Ома. Который, как мы видим в школьном учебнике уже вывернут наизнанку, рождая ложное представление о первичности напряжения как причины протекания тока.

Схожая ситуация в аккумуляторах, батарейках и  солнечных панелях, хотя физическая природа появления тока там другая. В аккумуляторах и батарейках электрический ток появляется в результате потекания внутри электролита на границе с электродом электрохимического процесса окисления – восстановления, который и служит генератором, и происходит это,  опять же, без  начального участия разности потенциалов.    Схожий процесс происходит в полупроводнике солнечных панелей – яркий солнечный свет  своей энергией выбивает электроны ( носители тока ) из атомов полупроводников  и на   рубеже p-n перехода возникет электрический ток, который и приводит к поляризации и росту разности потенциалов на выводах.  Я  так думаю, что примеров  достаточно.

Так и хочется напоследок воскликнуть – да здравствует ИТУН !  Однако давайте не будем торопиться.   Это только начало.  Ибо в  настоящем аудио по сути нет источников, которые были были источниками напряжения.      Значит – да здравствует ИТУТ  🙂   ?     Вам смешно, но кто знает, может   это и есть  наше светлое будущее  в высоком конце.  Ессно, если  раньше не сбудется грустное пророчество фильма “Кин-дза-дза” ( “скрипач не нужен” ).  Пока, к сожалению, сбывается….

 

 

 

 

Гибридный однотактный усилитель 6П9 – PX25

 Да, да, дорогой читатель, я все еще постепенно, по мере появления окон из свободного времени,  доделываю уже начатое.   Не пропадать же  добру :-).

  К примеру, у меня на полке уже давно ( я как все – начинал свое путешествие в мир лампового звука пытаясь  заставить петь триоды ) пылилась красивая красная коробочка с парой уникальных новодельных ламп РХ25 производства чешской фирмы KR Audio.  Еще дольше лежали мертвым грузом пара выходников от Lundahl Transformers LL1620 60мА, которые из-за своей огромной внутренней емкости ну никак не подходили ни под один проект на пентодах и  каскодах. Вот и  захотелось  мне “поженить” эти все вещицы – РХ25 и LL1620 в один усилитель, особенность которого является работа выходного триода РХ25 в режиме с общей сеткой. Чтобы обеспечить раскачку такого каскада использован германиевый мощный транзистор AD304 в режиме составного эмиттерного повторителя, в паре со старым добрым МП26.

 В качестве драйвера – как всегда – пентод, на этот раз это 6П9.  Я много читал об уникальных особенностях звуковой сигнатуры этой лампы и вот пришло время самому в этом убедиться. А еще на полках нашел два сетевых трансформатора от Edcor,

Edcor

что и  определило в конечном итоге компоновку – два моноблока с отдельными сетевиком и БП.

Накал РХ25 питается переменным током от отдельного, специально намотанного трансформатора на железе ОСМ-0.063, первичка содержит 1300 витков провода 0.28мм, и четыре вторички по 25 витков провода 1.07мм на боковых стержнях.

 

IMG_20221008_203747

mde

 Транзисторы  AD304  и МП26 закреплены на алюминиевом шасси усилителя, которое служит радиатором. МП26 от шасси изолирован, AD304 – нет, потому что у него коллектор на корпусе.

  Вот схема одного канала усилителя моноблока:

Schematic_amp

 Особенностью выходного каскада усилителя с общей сеткой является зависимость входного сопротивления от сопротивления нагрузки, поэтому я выбрал вариант D коммутации LL1620 ( см  http://www.lundahl.se/wp-content/uploads/datasheets/1620_3_7_9202.pdf  )  , что при выходной  нагрузке в 12 Ом дает около 5 КОм сопротивления анодной нагрузки РХ25.  Ток анода ( всего каскода, то бишь ) – 55 мА,  резистор обратной связи R14  кроме  местной ООС по переменному току обеспечивает еще и  термостабильность каскада.

 Первый каскад на 6П9 – в пентодном режиме, ток анода около 29 мА,  ток второй сетки 6мА и ток 150 В стабилизатора около 7 мА – итого в сумме около 42 мА.

 Блок питания –  совершенно обычный кенотронный, только  в нем  есть два маломощных кенотрона 6Ц5С  вместо одного.  Сетевые трансформаторы Edcor разобраны и перекрашены в черный цвет, черные декоративные колпаки для выходников куплены в Китае. Простите за ошибку в схеме – некогда перерисовать – БП дает 470 вольт на выходе, а не 490. Конденсатор С2  – электролит на 550 вольт, зашунтированный пропиленом 0.47мкф.

Power_source

 Пока усилитель разыгрывается и по его звучанию ничего толком сказать не могу, но потенциал чувствуется – объемное звучание даже в моно (  пока с одим моноблоком ).

 Однако, к вящему моему сожалению, есть проблемы с АЧХ. И причиной, как выяснилось, является тот же LL1620. как я ни коммутировал его первички и вторички, все равно большая внутренняя емкость приводит к заметным неравномерностям АЧХ и особенно ФЧХ в слышимом диапазоне.

  Все-таки придется мотать трансформатор самому. Благо есть два железа –  SM-102a ШЛ 16 х 34 и Ш-образное EI150 с площадью сечения 11 и 18 см квадратных соответственно. На первом сердечнике сечением 11 см2 по расчету для достижения минимальной индуктивности  в  6 Гн нужно  около 2200 витков первички, на втором –  1400.   Постараюсь при минимальном секционировании.   Как исходные данные для расчета принимал Ra = 4 КОм,  Fн = 25 Гц ( -3 дБ  ).  Лампа этой версии от KR Audio отличается  немного пониженным, в отличие от оригинала, внутренним сопротивлением – при 1250 у оригинала, тут только 1150 Ом.  Выбранное Ra = 4КОм учитывает особенность работы каскада с общей сеткой, которая заключается в том, что чем больше Ra, тем больше входное сопротивление лампы, и тем меньше мы нагружаем эмиттерный повторитель.

Для первой пробы я выбрал для намотки железо  с большим запасом – сечением 18 кв.см., но уверен, что и 11-ти квадратов полностью хватило бы.

OPT_18

 И вот  – первый намотанный трансформатор, на Ш-образном железе сечением 18 кв см, железо EI150.    Секционирование  П – В – П – В – П,  первички и вторички последовательно, намотка в одном направлении с возвратом каретки, первичка 120 витков в слое провод 0.35мм по меди, вторичка – 33 витка на слой ( всего – два слоя )  провода 1.25мм, итого – вся первичка 1440 витков, вторичка – 66 витков (  под 8 Ом нагрузки ).  Межслоевая изоляция – липкая бумажная лента для малярки  толщиной 0.1мм, межобмоточная – электрокартон 0.25мм.  Первая секция первички 3 слоя, вторая ( центральная ) – 6 слоев, и третья – снова три слоя. Немагнитный зазор – 0.05мм бумага для выпечки. Индуктивность первички 7 Гн , индуктивность рассеяния 6.8мГн ( измерение – китайским тестером  на  частоте 100Гц ).   Измеренная на 50Гц  и 5 Вольт индуктивность первички – 18 Гн ( описание моего измерительного прибора здесь – Прибор ). Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ  от 15 Гц до 65 КГц.

AChH

   Максимальная неискаженная мощность усилителя на выходе в 5.8 ватта достигается при подаче на вход 0.5 Вольта сигнала.  Во всем диапазоне амплитуд доминирует вторая гармоника.  Даже при максимальной мощности уровень второй гармоники -24дБ, третьей -38дБ, остальные ниже -52дБ от уровня первой.

   Впереди пропитка ( для точной передачи баса это просто необходимо )  и  – прослушивание.

  Также привожу таблицу расчетов выходного трансформатора, сделанную в Excel , приграмма моей разработки, скачать ее можно тут  . Обратите внимание, что программа как минимальное сечение магнитопровода дает 10 квадратов, фактически я взял 18.  Тот случай,  когда запас беды не чинит.

 

PX25_OPT_18

И в заключение –  благодарности. В первую очередь  – огромное спасибо  моему другу и брату во Христе Игорю за очень ценные советы по проектированию и технике намотки выходного  и накального трансформаторов.    А также  благодарность всем кто делился своим опытом на форуме diyaudio.ru, а также на  форуме Сергея Сергеева, который я пока только читаю. Очень помогло в выборе драйвера и его режимов.

И немного о лампе  KR Audio  PX25 –  ее параметры малость отличаются от оригинала.

SPECIFICATIONS

Filament Voltage 4.0 V
Filament Current 1.8 A
Amplification  Factor 9.5

Maximum Ratings

DC Plate  Voltage 500 V
DC Plate Current 90 mA
Dissipation 30   Watts

Testing Point

DC Plate  Voltage 400 V
DC Plate Current 63 mA
Grid Voltage -31 V
Plate Resistance 1150 ohm
Transconductance 7.4 mA/V

PX25

 

*********************************************************************************************************************************************************************************

 

 

 

Кривые B – H магнитопровода и расчет сетевого трансформатора

Мне понадобилось намотать сетевой трансформатор. Под рукой есть Ш-образное железо, но я не знаю его параметров. Изрядно покопавшись в интернете обнаружил, что несмотря на то, что есть очень много публикаций на эту  тему, именно четкой методики определения параметров магнитопровода, которые необходимы для расчета трансформатора, по сути нет. Есть только отрывочные данные –  или совсем примитивные наукообразные  рассказы как сделать какой-то трансформатор с по сути непредсказуемыми параметрами на основе простеньких  эмпирических формул начала прошлого века( которые как правило дают неоправданно завышенные  габариты устройства ), или философствования с интегралами и дифференциалами, но ноль на выходе . Постараюсь заполнить этот пробелл, но только пока для Ш-образного сердечника. Хотя если сможете определить сами среднюю длину магнитной линии ls для другого типа сердечников – методика все равно подойдет.

Прежде всего нам нужны кривые намагничивания  B – H  – то есть зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля Н.    Наклон этой кривой даст нам величину магнитной проницаемости имеющегося материала – мю.  Нюанс в том, что  магнитная проницаемость трансформаторного железа – величина не постоянная и она в свою очередь зависит от напряженности магнитного поля Н.  Кривую этой зависимости мы тоже построим. И после этого приступим к рассчету  самого  трансформатора.

Schematic

Для начала собираем простую схему из Рисунка выше.  Понадобится регулируемый  автотрансформатор П ( я взял школьный ЛАТР ), который сначала устанавливают в крайнее положение, чтобы на выходе был ноль вольт. Шунт R1 – это два двухваттных резистора по 1 Ом, включенных параллельно, но точный номинал не важен – просто изменится величина сопротивления, которую подставляем в рассчетную фомулу. Вместо варианта шунт + вольтметр можно использовать просто амперметр. Для трансформатора мощностью 100 – 200 ватт предел измерения должен быть 2 – 3 ампера.  Хотя, конечно лучше и точнее  использовать  все-таки шунт и  тестер – включенный в режиме миливольтметра переменного тока. Конденсатор С  – неполярный, берем емкостью 4- 10 микрофарад, я брал МБГО 10 мкф на 160 Вольт.   Резистор R2 – около 100 КОм.

IMG_20220907_073350_1

Теперь сам трансформатор. Надо хорошо, тщательно  собрать и подогнать железо так, чтобы обеспечить минимальный магнитный зазор.  Я для этого использовал струбцину.  На основном керне я намотал тестовую первичку – 100 витков провода 0.6мм ( можно провод брать и толще ), вторичка у меня тоже 100 витков, можно мотать тем же проводом, но я уже намотал проводом того диаметра, который будет в законченном изделии. Для замеров же это роли не играет.

Обращаю ваше внимание, что вторичка у меня намотана на боковом стержне магнитопровода.  Если вы не собираетесь мотать такого вида трансформатор, а будете вторичку наматывать классическим, обычным способом поверх первички – то мотайте свою тестовую  вторичку в 100 витров  тоже  на центральном стержне. Может быть только положите на всякий случай слой изоляции между обмотками. И не перепутайте – в формулу расчета В в этом случае подставляйте не площадь сечения бокового стержня ( как это делал я ), а площать сечения центрального ( которая обычно в два раза больше ).

Замеры делаем постепенно подавая на первичку напряжение от ЛАТРА,  результаты замеров записываем в два столбика –  Ux  и Uy. Самое большое напряжение, которое можно подавать на первичку примерно соответствует тому моменту, когда она начинает заметно нагреваться – тогда замеры заканчиваем. Хорошо, если у вас получится 12 – 15 замеров с примерно равными интервалами.

Excel_table

Приступаем к обработке данных – их удобно сделать в Excel, можно и вручную. Формулы расчета Н ( (1) напряженность магнитного поля ),  В ( (2) –  магнитная индукция ),   и мю ( (3) магнитная проницаемость ):

H= Ux*1.41*N1*/(R1*ls)                         (1)

Ux – измеренное напряжение на шунте R1,  Вольт;

N1 – количество витков первички;

R1 – сопротивление шунта, Ом;

ls – среднаяя длина магниной линии магнитопровода в метрах, для Ш-образного сердечника вычисляется:

Ls_calc

B= Uy* 1.41*R2*C/(N2*S)         (2)

Uy – измеренное значение напряжения на конденсаторе С, Вольт;

R2 – сопротивление R2, Ом,  в нашем случае это 100 000 Ом;

С – емкость конденсатора в фарадах, у меня это 10 мкф или 0.00001 Ф;

N2 – количество витков вторички, у нас это тоже 100 витков;

S – сечение стержня магнитопровода, в метрах квадратных.

mu =  B/( MU0* H )                       (3)

B – магнитная индукция ( вычисленная по формуле (2);

Н – напряженность магнитного поля, вычисленная по формуле (1);

MUo – магнитная постоянная вакуума, равная (   4*3.14*0.0000001 ).

После подсчетов к двум колонкам измеренных значения Ux  и  Uy  ( отмечены желтым в таблице ) мы добавляем  еще три колонки из  вычисленных значений В, Н и мю.   После этого строим графики зависимости  величин В и мю от Н.   Я это сделал очень просто и быстро в том же  Excel.

На графике зависимости В от Н  обычно есть выраженный излом – когда насыщается сердечник, и быстро растущее вначале значение В начинает расти заметно медленнее. Это и есть то  максимальное значение В, которым  можно задаваться при проектировании трансформатора. В моем случае это было примерно   1.3 Тесла, что обычно и рекомендуют.   Большинство промышленных трансформаторов  в целях экономии материалов обычно работают в области  даже немного более высоких значений В, но платой за это будет  повышенный коэффициент гармоник и более высокий ток холостого хода, приводящий к нагреву и гудению трансформатора.

 

B_H_curve

mu_curve

 

Второй график – зависимости мю от Н.  Как видим, есть выраженная зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля, причем выше того же значения  Н  = 350 А/м  магнитная проницаемость резко снижается ниже 3000.    Для дальнейших расчетов принимаем мю равным 2500, что будет примерно средним значением в рабочей точке. Правда, мю нам понадобится только для расчета выходного трансформатора.   Для сетевого достаточно только В – магнитной индукции.

Теперь сам расчет.   Первый шаг – определить ЭДС одного витка первичной обмотки, используем всем известную формулу из интернета:

E = 4.44 * f * B *  S * К / 10000  где

f – частота сети, берем 50 Гц;

В – полученное из графика В – Н значение индукции,   подставляем 1.3 Тл ;

S – сечение магнитопровода в см квадратных, у нас это 12.5 ;

К – коэффициент, учитывающий неплотность заполнения центрального стержня магнитопровода железом, принимается обычно около 0.9 ;

После подстановки данных получаем 0.325 вольта на виток, или 1/0.325 = 3.08 витков на вольт.

Количество витков первички определяем перемножением 3.08 на напряжение в сети ( 235 Вольт в нашем случае, берем с запасом, потому что 230 бывает далеко не всегда ) и получаем 723 витка.   Диаметр первички d  в мм вычислял по формуле

d= 0.02 * SQRT ( I )

где  I –  ток в обмотке в милиамперах.  Как его посчитать ?  У нас нагрузка – две лампы ГМ-70 с напряжением накала 20 Вольт и током  3 ампера,  то есть 60 ватт одна, то есть всего  – 120 ватт.  При КПД трасформатора около 0.85,  берем  с  некоторым запасом мощность 150 ватт, тогда ток будет 150/230 = 0.65 А.  Подставляя 650мА в формулу получаем диаметр провода 0.51мм.  Я взял с небольшим запасом провод 0.55 мм по меди.

Далее –  вторичная обмотка. Принимая во внимание, что вторичка у меня  намотана на боковых стержнях магнитопровода, там количество витков на вольт увеличивается вдвое – то есть 3.08 * 2  = 6.16 витков на вольт.   Отсюда, чтобы получить 10 вольт на одной  вторичной обмотке ( напомню, их всего в моем трансформаторе четыре –  и они потом соединяются попарно, давая две обмотки по 20 В ), нужно  примерно 62 витка.  Диаметр  провода считал по той же формуле, получается 0.02 * SQRT ( 3000 ) = 1.095 мм,  я взял  провод 1.25 мм ( вместе с лаком ).

На самом деле я намотал 715  витков первичку и по 60 витков вторичные обмотки, сознательно немного снизив напряжение накала ГМ-70, что на мой взгляд благотворно сказывается на звуке и немного продлевает срок службы лампы.   Эта генераторная лампа создана для работы в очень жестком режиме с импульсами тока до 0.8 ампера, что в случае моего  УНЧ совершенно не требуется.   Вячеслав, мой знакомый из Израиля уже построил похожий каскодный усилитель на ГМ-70, так он снизил питание накала даже  до 15 вольт и вполне доволен результатом.

Что получилось после сборки.    Ток холостого хода – 47 мА.     Стендовые испытания трансформатора показали его отличные нагрузочные характеристики и способность долго работать без перегрева – его максимальная температура не поднималась выше 50 градусов. При напряжении на первичке 235 вольт, на вторичках под полной нагрузкой было 19.4 вольта,  теоретически должно быть 19.71  –  то есть “проседание” напряжения всего  1.5 %.

После испытаний трансформатор был под вакуумом  пропитан лаком и затем высушен при 120 градусов в сушильном шкафу в течение 3 часов.  Даже под полной нагрузкой нем как рыба.

Спасибо за внимание, успехов вам !

 

***********************************************************************************************

 

 

 

 

 

 

 

 

Калибровка хроматомасспектрометра ITS40 для количественного анализа смесей растворителей

Как известно, хроматомасспектрометр раскрывает перед нами колоссальные возможности в обнаружении и идентификации примесей. Однако как и у всего в этом мире,  у этого уникального прибора есть и недостатки. Один из них – трудности количественного анализа смесей, ввиду того, что   МС ( масс-спектрометр )  обладает различной чувствительностью к различным соединениям и , как следствие,  чтобы определить количественный состав смеси  требуется отдельная калибровка по каждому  компоненту.

Для определения коэффициентов относительной чувствительности при количественном  анализе методом нормировки,  были сделаны ряд анализов контрольных смесей, в состав которых входят:

  • метанол
  • ацетонитрил
  • ацетон
  • МЕК
  • н-бутанол
  • толуол
  • п-ксилол
  • 1-метокси-2-пропилацетат
  • этилацетат
  • бутилацетат
  • 1-метокси-2-пропанол
  • изо-бутанол

каждого компонента взято по 0.8 мл,  было сделано 4 разных состава и компоненты подобраны так, чтобы  в каждой смеси не было неразделенных пиков.  На колонке с фазой RTX-1701 от Restek  неудовлетворительно разделяются следующие компоненты:

ацетон – метилацетат – изопропанол

метоксипропанол  ( MP )- н-бутанол

метоксипропилацетат ( MPA ) – о-ксилол.

Методика подготовки проб для анализа. 1 микролитр испытуемой смеси через мембрану  вводится микрошприцом в  пустую 12 мл пробирку с крышкой и  пробирка кладется на 3 минуты в термостат при 80 градусов цельсия для полного испарения пробы. Затем микрошприцем на 100 мкл из пробирки отбирается 70 микролитров пробы и вводится в испаритель хроматографа.

Режимы работы хромасса –  электронная ионизация ( EI ) , диапазон Mz 30 – 200,  время сканирования  – 0.3 с,  температура детектора – 220 град Ц,  температура переходной камеры – 230 град Ц,  программирование температуры колонки – от 50 ( 1 мин ) до 180 град Ц, скорость подъема темературы – 8 град/минуту.

Определены средние коэффициенты калибровки для каждого компонента, за единицу принят внутренний стандарт н-Октан ( в дальнейшем в использовании внутреннего стандарта нет необходимости и можно пользоваться методом  нормировки ):

Метанол – 4.22

Этанол – 3.32

Ацетон – 1.96

Метилацетат – 2.76

Изопропанол – 2.04

Ацетонитрил – 2.14

Этилацетат – 1.74

Метилэтилкетон – 1.61

Изобутанол – 1.95

н-Бутанол – 2.34

1-Метокси-2-пропанол – 2.46

Толуол – 1.2

Бутилацетат – 2.23

о-, п- и м-Ксилолы – 1.19

1-Метокси-2-пропилацетат – 1.53

 

GC_picture

 

*************************************************************************************************