Этот проект еще не закончен. Осталась только отделка, а основной звуковой канал, блоки питания и система запуска и контроля на Ардуино смонтированы и усилитель уже поет ! Как всегда в последнее время – это каскодная схема усиления в выходном каскаде. Для получения честных 30 ватт на выходе ( это однотакт ! ) каскоду 6550 – ГМ-70 нужен предварительный каскад усиления, он сделан на лампе 6Ж4 в пентодном включении.
Далее все будет рассказано в том порядке как все было на самом деле. Поэтому будьте внимательны – не все схемы и нюансы конструкции остались теми же в законченном усилителе.
Сама идея сделать каскод на ГМ-70 появилась в далеком 2015 году, так что уже почти 10 лет этому долгострою !
И как всегда – предупреждение для тех, кто не имеет опыта работы с высокими напряжениями – помните, что полтора киловольта – это очень опасно как для вашего здоровья и даже жизни, так и для окружающих. И я категорически не советую новичкам строить что-либо подобное. Да и более опытных товарищей должен предупредить – эта статья – не руководство к действию, и все эксперименты с описанными здесь схемами и лампами вы делаете на свой страх и риск !
Часто задают вопрос – а почему этажерка, а не, скажем, обычный настольный вариант компоновки, скажем, в виде моноблоков ? Все объясняется просто – вес и безопасность. Во-первых – хотелось сделать многофункциональный аппарат, в котором накал ламп ГМ-70 мог бы питаться не только от постоянного выпрямленного тока ( как это делается обычно ), но и переменным током или от двух автомобильных аккумуляторных батарей. И во-вторых, каскоду на высоковольтной лампе ГМ-70 нужно довольно высокое анодное питание ( более киловольта ), блок которого трудно сделать компактным не жертвуя качеством и безопасностью в эксплуатации.
Еще в начале 2018 года был собран каркас пятиэтажной этажерки, собрана она из ламинированного ДСП и белых мебельных ножек, а вся конструкция катается на колесиках. В задней части во выфрезерованные в полках углубления установлен вертикальный стальной профиль, который также приобретен в мебельном магазине – на нем обычно крепятся кронштейны для настенных стеллажей. У меня этот профиль использован как канал для укладки соединительных проводов между блоками на разных этажах, а также для увеличения общей жесткости конструкции.
Сам каскод на лампах КТ88 ( 6550 ) – ГМ-70 еще ранее был отмакетирован в комбинации с пентодным выходным трансформатором с Ra=10K/8Ohms, который я сам намотал на железе от ОСМ0.63. Процедура намотки описана в проекте 11 | November | 2012 | Sergei Klimanski , тот проект к сожалению ( а может к счастью ? ) был закрыт. На макете удалось получить выходную мощность при Кг менее 20% на уровне 50 ватт в однотакте ! Конечно, такая выходная мощность выглядит совершенно излишней для помещения реальных размеров, и я вовсе не стремился в законченном изделии к таким цифрам – оттого позднее было немного снижено анодное напряжение и рассеиваемая на аноде ГМ-70 мощность уменьшена со 100 до 80 ватт , соответственно снизилась и выходная мощность при 2 вольтах на входе – 40 ватт при Кг 20 % без клиппинга, а если задать ограничение в Кг=10 %, то выходная мощность будет честных 30 ватт – поэтому и название усилителя – SE30 ( Single Ended 30 ).
Многие у меня спрашивают – к чему нужна такая большая выходная мощность ? Однако хочу заметить, что отчего-то транзисторный усилитель мощностью в 100 Вт ( а тем более все чаще встречающиеся “театры” где 400 🙂 ) никому не кажется излишеством. Лишней мощности не бывает. Любой аппарат, можно слушать тихо, для этого есть логарифмический РГ. И еще один, весомый на мой взгляд, аргумент – для моего усилителя на ГМ-70 не нужна какая-то особенная, дорогостоящая “ламповая” высокочувствительная акустика.
4 января 2021 года – почти все этажи уже заполнены – блок анодного питания ( на втором этаже ), блок питания накала ГМ-70 от переменного и выпрямленного тока ( третий этаж ), блок оконечного каскодного усилителя 6550 – ГМ-70 ( третий этаж ), блок стабилизированного питания второй сетки 6550 и предварительного усилителя на лампе 6Ж4 с пультом ДУ ( четвертый этаж ). Пока недостает блока управления и защиты от перегрузок ( будет размещен сверху, на последнем верхнем 5-ом этаже ) и блока питания накала от АКБ и ЗУ для них ( 1-й этаж ).
Пробные прослушивания, как мной индивидуально, так и в присутствии знакомых показали очень хорошее звучание, что и позволило мне взяться за перо и описать этот усилитель немного подробнее. После более чем 15 лет увлечения ламповым звуком мне наконец-то ( !! ) удалось сделать однотактный усилитель на лампе ГМ-70, пение которого меня наконец-то очень даже радует ! Как видите, путь к освоению этой лампочки оказался долгим и непростым…
В кратце описание схемы и конструкции. На втором этаже размещен высоковольтный блок анодного питания собранный по схеме удвоения на лампах 6Д22С с раздельным питанием для каждого канала ( общие – только батарея из дорогостоящих электролитов, каждый на 1200мкф и 500В и дроссель LL1673 ), выходные трансформаторы и некоторые элементы управления напряжением на сетке ГМ-70 ( повторитель на лампе ГИ-3 ) – то есть на этом этаже собраны ВСЕ узлы, где используется анодное напряжение около 1400 вольт, то есть на другие этажи высокое напряжение не поступает, за исключением, наверно анодов лапмы ГМ-70, да и то, панелька этой лампы утоплена в “подвале” третьего этажа, который, разумеется, сообщается со вторым. В высоковольтном блоке использован сетевой анодный трансформатор фирмы ANTEK AS 4T-650, который содержит две вторичные обмотки по 650 вольт и две накальные по 6.3 вольта ( использованы для питания накалов 6Д22С ). На третьем этаже находится специальной конструкции накальный трансформатор, намотанный на железе ОСМ-0,25, который через систему переключательных реле нагружен или непосредственно на накал ГМ-70 ( питание накала переменным током ), или через выпрямитель на диодах Шоттки. Третья альтернатива питания накала – от двух автомобильных 12 В АКБ расположенных на первом этаже ( они заодно придают дополнительную устойчивость все конструкции ! ), через импульсный step-up 12 В – 20 В DC/DC преобразователь напряжения. На этом же, третьем этаже в передней части – сам каскод на лампах 6550 и ГМ-70 с четырьмя газовыми стабилизаторами СГ3С и СГ4С. На четвертом этаже – readymade ( приобрел на е-Вау ) ламповый стабилизатор напряжения с отдельным сетевым трансформатором и дросселем, схема стандартная на лампах 5Ц4С, СГ15П, 6Ж4, 6080.
Этот блок обеспечивает питанием вторые сетки пентодов 6550, а также питает предварительный каскад на лампе 6Ж4 для раскачки каскода. На этом же этаже находится блок входов, блок дистанционного управления регулятором громкости с моторизованным переменным логарифмическим резистором в 50К.
Теперь схема самого усилителя. Сначала – предварительный усилитель на лампе 6Ж4:
Расположен он на четвертом этаже усилителя вместе с блоком входных разъемов. Сигнал со входа усилителя подается на логарифмический потенциометр, потом идет обычный усилитель на пентоде 6Ж4 ( в пентодном включении ) и выход через экранированный провод уходит на 3 этаж к первой сетке лампы 6550 ( там и расположен разделительный конденсатор, которого как бы недостает на схеме выше ).
Схема подключения лампы 6550 на третьем этаже:
С предварительным каскадом на 6Ж4 эта схема выше соединена октальным разъемом. Анод и сетка лампы ГМ-70 соединяется с высоковольтным блоком на втором этаже, где размещена схема питания первой сетки ГМ-70, высоковольтный источник питания и выходной трансформатор. Накал через разъем подключен к блоку питания накала ГМ-70, который расположен на том же 3-м этаже, только в глубине. Его схема пока только в набросках.
И высоковольтный блок питания ( пока без схемы питания сеток ГМ-70, дорисовываю ):
Всего в этом усилителе – 20 электронных ламп:
– 6Д22С – 4 шт – в высоковольтном блоке питания ( 2-й этаж );
– 6080 – 1 шт – в блоке стабилизатора питания вторых сеток 6550 – 1 шт ( 4-й этаж ), ее можно заменить на 6Н5С или 6Н13С;
– 5Ц4С – 1 шт – в блоке стабилизатора питания вторых сеток 6550 – 1 шт ( 4-й этаж );
– 6Ж4 – 3 шт, две – в предварительном ( входном ) каскаде, одна – в стабилизаторе питания вторых сеток 6550 ( все три – 4-й этаж ). Я пробовал заменять 6Ж4 в звуковом канале на различные бренды 6AC7, но должен признать, что именно 6Ж4 дает наиболее ровный, “честный” что-ли звук – 6АС7 чрезмерно подчеркивает середину ( если вам это нравится, то ставьте именно 6АС7 ).
– 6550 – 2 шт, нижний этаж каскода ( смонтировано на 3-м этаже этажерки ). Сюда подходят один к одному КТ88. Из советских ламп при условии подстройки режимов работы ( нужно менять напряжение на второй сетке, смещение на первой сетке и ставить другие катодные резисторы ) сюда можно пробовать лампы строчной развертки типа 6П42С или 6П45С, как имеющие даже более высокую крутизну характеристики чем 6550 – что для каскода очень хорошо. Одно плохо в случае применения строчных ламп – у них анод на колпачке сверху – а ведь к нему подключается катод ГМ-70, на аноде которой у нас почти полтора киловольта…. и нужно принимать какие-то особые меры для того, чтобы избежать возможной потери контакта колпачка 6П42С с ее анодом.
– СГ-3С и СГ-4С – по 2 шутки каждая, цепь местной ООС со второй сетки 6550 на катод ( 3-й этаж );
– СГ15П – 1 шт, в стабилизаторе питания вторых сеток 6550 ( 4-й этаж );
– ГИ-3 – 2 шт, питание сетки ГМ-70 ( 2-й этаж ). Заменить эту лампу по сути нечем. Ее можно просто убрать и сделать простой линейный стабилизатор на стабилитронах ( в сумме должно быть примерно 260 вольт ). Или в крайнем случае можно даже обойтись делителем напряжения.
– ГМ-70 – 2 шт, второй ( верхний ) этаж каскода, выходная лампа ( 3-й этаж ).
Итого в режиме покоя усилитель потребляет из сети около 520 ватт мощности. Зимой очень приятно послушать музыку и погреться заодно 🙂 .
Сама стойка уже начала приобретать тот внешний вид, который был задуман – установлены защитные металлические экраны, которые заземлены и защищают от поражения электрическим током, а также экранируют элементы конструкции от локального перегрева излучением ламп. Даже в таком, еще окончательно не законченном виде, этажерка стабильно, без перерыва работала 6 часов. Никакого перегрева деревянных ( и других ) конструкций замечено не было. Причем что интересно, все эти 6 часов мы на Рождество слушали музыку в режиме накала ГМ70 переменным током ! Никто на нормальном для прослушивания расстоянии никакого фона не слышал, хотя акустика ( временно, конечно, просто ничего другого небыло рядом ) была с весьма высокой чувствительностью – это были обратные рупоры на 4А28 ( около 95 дБ ). Конечно, в штатном режиме с этим усилителем планируется другая акустика с даже более низкой чувствительностью.
Нижние милиамперметры показывают величину тока анода каждого канала, верхние – напряжение на второй сетке 6550. По-прежнему пока нет верхнего блока управления и защиты.
Добавлено 10 августа 2022 года. Делаю последний, пятый этаж – это система контроля и включения усилителя. К сожалению, вот этого моего “монстра” нельзя вот так просто взять – и включить одной кнопкой или тублером – обязательно нужен предварительный контроль состояния батарей и вспомогательных узлов – например необходима проверка наличия накала на ГМ-70 до подачи анодного напряжения, нужен контроль напряжения на второй сетке нижнего пентода и состояния батарейки смещения в сетке этого же пентода.
Чтобы упростить сбор этой информации и последующий контроль за ней в процессе работы усилителя, я сделал этот узел на процессоре Arduino Uno, к которому подключен через интерфейс I2C жидкокристаллический экран LCD1602. Вот ( ниже ) скетч для последовательного контроля наличия напряжения накала, напряжения батарейки смещения и напряжения на второй сетке лампы 6550, а также анодного питания ГМ-70. Как видим, здесь большая часть программы выпоняется только один раз при включении усилителя, и если все этапы контроля успешны, то в цепи loop происходит только контроль анодного напряжения с периодом 500 миллисекунд с выводом на табло LCD1602 величины напряжения на аноде для левого канала в первой строке и для правого канала – во второй. И если это напряжение отличается от заданного, то происходит аварийное отключение высоковольтного блока и блока питания вторых сеток.
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(9, OUTPUT); // Ug2 swich
digitalWrite(9, LOW);
pinMode(10, OUTPUT); // HV swich
digitalWrite(10, LOW);
// pin 4,5 – relay switch
pinMode(8, INPUT_PULLUP);
delay(2000);
// switching Left channel input
pinMode(5, OUTPUT);
digitalWrite(5, LOW );
// switch to measurement
pinMode(4, OUTPUT);
digitalWrite(4, HIGH );
delay(2000);
// vr and vl – bias battery voltage values, Left vl and
// Right vr channels
int vl = analogRead(2);
if ( vl > 90 ) {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Left ch bat low !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print( vl );
delay(10000);
lcd.noBacklight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(” “);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(” “);
digitalWrite(4, LOW );
while(true);
}
else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Left ch bat OK”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print( vl );
delay(5000);
lcd.noBacklight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(” “);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(” “);
}
// switching to Right channel
digitalWrite(5, HIGH);
// switch to measurement
digitalWrite(4, HIGH );
delay(2000);
int vr = analogRead(2);
if ( vr > 90 ) {
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Right ch bat low !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print( vr );
delay(10000);
lcd.noBacklight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(” “);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(” “);
digitalWrite(4, LOW );
digitalWrite(5, LOW );
while(true);
}
else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Right ch bat OK !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print( vr );
delay(5000);
lcd.noBacklight();
}
digitalWrite(4, LOW );
digitalWrite(5, LOW );
//Checking filament voltage
if (digitalRead(8) == HIGH)
{
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“NO FILAMENT VOLTAGE !” );
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(” “);
delay(10000);
lcd.noBacklight();
while(true);
}
else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Filament Volt OK”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Sw ON Ug2 and HV”);
delay(5000);
//lcd.noBacklight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ug2,HV brd warms”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“up. Please wait!”);
// while(true);
}
// switch ON 6550 Ug2 board
digitalWrite(9, HIGH);
digitalWrite(10,HIGH);
// Ug2 and HV boards warms-up
delay(30000);
// checking 6550 Ug2 voltage
int vg2 = analogRead(3);
if ( vg2 > 780 or vg2 < 695 ) {
//Ug2 board swithoff
digitalWrite(9, LOW);
digitalWrite(10, LOW);
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ug2 out of range”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Ug2 = “);
lcd.print( vg2 );
delay(10000);
lcd.noBacklight();
while(true);
}
else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ug2 = “);
lcd.print( vg2 );
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Checking HV “);
//lcd.noBacklight();
// lcd.setCursor(0,0);
// lcd.print(” “);
// lcd.setCursor(0,1);
// lcd.print(” “);
// while(true);
//swithching ON High Voltage
// digitalWrite(10, HIGH);
// HV board warms up
// delay(10000);
}
}
void loop() {
int u_a_Left = analogRead(0);
int u_a_Right = analogRead(1);
bool var = true;
while ( var == true )
{
int u_a_Left = analogRead(0);
u_a_Left = 2.93 * u_a_Left;
int u_a_Right = analogRead(1);
u_a_Right = 2.93 * u_a_Right;
if ( u_a_Left < 1500 and u_a_Right < 1500 ) var = true;
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ua_left=”);
lcd.print( u_a_Left );
lcd.print(“V”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Ua_right=”);
lcd.print( u_a_Right );
lcd.print(“V”);
// lcd.print( u_a_Left );
// lcd.print(“V”);
// lcd.print(“Uar=”);
// lcd.print( u_a_Right );
// lcd.print(“V”);
delay( 500 );
}
digitalWrite(9, LOW);
digitalWrite(10, LOW);
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ua was too high !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Ual=”);
lcd.print( u_a_Left );
lcd.print(“V”);
lcd.print(“Uar=”);
lcd.print( u_a_Right );
lcd.print(“V”);
delay(10000);
lcd.noBacklight();
while(true);
}
и схема соединения компонентов платы ТВ для коммутации линии тестирования батареек смещения в первых сетках 6550:
Работает она так: когда включается питание Ардуино, он подает высокий сигнал на реле 4 и включается реле К2 и происходит считывание сигнала с линии левого канала, этот сигнал зависит от состояния батарейки, и если он более 90 единиц ( это около 0.3 вольта, что соотвествует 10 вольтам на батарейке ), то Ардуино подает сигнал на монитор Ардуино, что батарейка соответствующего канала разряжена и ее необходимо заменить, и последущий запуск усилителя блокируется. Если с батарейкой все хорошо, то реле К1 переключает измерительную схему на правый канал и процесс замера повторяется. Потом реле К1 и К2 отключаются и Ардуино переходит к следующим этапам:
– проверка наличия накала на лампах ГМ-70;
– проверка наличия и величины напряжения питания вторых сеток 6550;
– проверка величины анодного напряжения.
Плата Т2 ( на пятом этаже ) содержит входные узлы для подключения к Ардуино цепей котороля анодного тока и напряжения на второй сетке 6550.
( схема платы загружается )
Дополнено 18 сентября 2022 года. Переделан трансформатор питания накала ГМ-70. Бывший на основе ОСМ-0.25 был заменен на другой с Ш-образным сердечником. Причина замены – видимо из-за отличия в магнитных свойствах отдельных подковок ПЛ-сердечника ОСМ-0.25 наблюдались значительные, около 0.7 вольта различия в выходном напряжении плеч обмоток на боковых стержнях. Это в свою очередь приводило к плохой компенсации емкостей и гудению трансформатора в режиме питания накала ГМ-70 выпрямленным током. На Ш-образном сердечнике такого рода проблемы не может быть в принципе. Описание этого трансформатора есть здесь. После замены накального трансформатора на новый фон переменнего тока практически исчез, лишь приложив к колонке ухо вплотную можно услышать легкое зудение от ВЧ помех. Их причиной было плохое экранирование сигнального кабеля от 6Ж4 к 6550 – об этом чуть ниже.
Дополнено 25 декабря 2022 года. Начал собирать блок управления. Верхняя крышка из молочного оргстекла, слева сетевой датчик напряжения и тока, и две кнопки “вкл” и “выкл”, в середине серия кнопок для переключения вариантов питания накала и кнопка включения зарядка аккумуляторов. Справа – ЖК экран Ардуино и кнопка его перезагрузки. Самих аккумуляторов ( на нижней полке ) пока нет. Да, и временно снят защитный декоративный экран с высоковольтного блока ( второй этаж ).
Сейчас ( добавлено 11 ноября 2024 года ) SE30 работает с реставрированной акустикой 40АС8 от Виктории ( статью о реставрации этих колонок можно прочитать здесь 40АС-8 ). Очень гармоничная пара получилась, и по чувствительности, и по тембральной окраске.
Между прочим, в феврале 2024 года у меня дома собрались мои друзья и мы устроили прослушивание моих четырех ламповых систем – этажерки, Черного Дрозда, однотакта на 6С33С и двухтакта Dynaco ST70. Можете представить – этажерка SE30 ( так я ее окрестил – однотакт SE 30 ватт на канал ) в этом тесте победила !
Идет доработка блока управления, который на самом верхнем 5-м этаже – пока не все запланированные функции Ардуино работают.
Еще осталось поставить боковины, заднюю крышку и защитные стекла перед лампами – и можно сказать, что это будет все !
Добавлено 11 ноября 2024 года. Немного досаждал очень легкий фон из колонок в паузах если подойти вплотную к колонкам. Причину удалось легко вычислить – накал 6550 переменным током – жгут проводов с четвертого этажа ( на котором стоит и накальный трансформатор 6550 и предварительный усилитель на 6Ж4 ) на третий был общим и сигнальный провод не был экранирован от косички накала. Две лампы 6550 потребляют 3.2 ампера переменного тока – это немало и это давало наводки. После разделения этого жгута на два помеха практически исчезла в правом канале и лишь едва-едва слышна в левом.
Также сейчас длинными зимними вечерами понемногу доделываю блок управления. Заодное приятно около этой печки погреться :-). Очень хочется послушать этот мой гигант в уже законченом виде ! Надеюсь что к лету все будет готово.
Пока еще готовится весь пакет документации, он будет тоже опубликован.
Дополнено 29 ноября 2024 года. И автоматика на пятом этаже уже работает ! Усилитель гладко запускает все узлы и пока усилитель работает, Ардуино старательно, с интервалом в пол-секунды проверяет и выводит на экран величину анодного напряжения.
Что осталось – внешняя отделка и блок 12 в аккумуляторов на первом этаже.
Дополнено 1 декабря 2024 года. Подключил к SE30 ( пока еще только одну колонку, второй пока просто нет ) , описанную мною тут. Ну что сказать, 40АС-8 колонка конечно неплохая ( для своего времени и габаритов ). Но старый добрый Isophon в паре с двумя Eminence Alpha 15A не оставили на продукции RRR камня на камне. Ни по басу, ни по верхам, ни даже в передаче середины. Просто другой уровень. Когда доделаю свой аудиостеллажик, SE30 будет петь в паре с Изофоном.
************************************************************************************************************************************
Некоторые технические заметки – памятки для самого себя.
Разъем блока верхнего 5-го этажа управления, колодка РП14-10Л, “папа”, вид спереди:
Разъем DB25 входа сигналов контроллера на пятом этаже:
Digital out ( 4 and 5 ) – 6550 grid battery test auxiliary outputs ( both channels )
Digital input, pullup (8) – Filament test ( both channels )
Digital out (9) – Ug2 switch
Digital out (10) – Ua switch
Analog input(0) – Left ch Ua
Analog input (1) – Right ch Ua
Analog input (2) – 6550 grid ( -12V relative to Ground ) battery test ( both channels )
Analog input (3) – Ug2 test voltage
Analog Input (4) – left battery voltage test
Analog Input(5) – right battery voltage test
Коэффициенты пересчета ( analog counts of Arduino ) to Voltage:
– Анодное напряжение – 2.93 ( предельное значение – 1500 вольт или 535 counts );
– Напряжение на второй сетке 6550 – 0.38 ( допустимый интервал 268 – 295 вольт, или 700 – 780 counts ).
