Zegarek motocyklowy z funkcją pomiaru napięcia i temperatury

Dziś motocykl lub skuter jest dobrą alternatywą do poruszania się po zatłoczonych miastach. Niestraszne mu korki ani brak miejsc parkingowych. Motocykle i skutery są popularne, ale niestety tylko nieliczne jednoślady są fabrycznie wyposażone w zegarek, który okazuje się bardzo przydatny przy codziennych podróżach do szkoły czy pracy. Przedstawione w tym artykule urządzenie jest nie tylko zegarem, ma też bardzo pomocne funkcje, jak pomiar napięcia w instalacji pokładowej oraz temperatury – zarówno powietrza, jak i silnika. Zastosowany jasny wyświetlacz LED pozwala na czytelny odczyt zarówno w dzień, jak i po zmroku.

Opis układu

Schemat urządzenia jest przedstawiony na rysunku 1. Jego sercem jest mikrokontroler AVR ATmega32 – US2. Ten model procesora został wybrany z uwagi na dużą liczbę aktywnych wyprowadzeń, aż 32 (wszystkie zostały wykorzystane). Zadaniem taktowanego wewnętrznym zegarem mikrokontrolera jest odczyt czasu, pomiary danych za pomocą wewnętrznego przetwornika A/C oraz prezentowanie tych danych na wyświetlaczu. Z towarzyszących mu elementów należy wymienić kondensator odsprzęgający zasilanie C5, rezystor podciągają - cy reset R1 oraz elementy odpowiadające za zasilanie wewnętrznego przetwornika analogowo-cyfrowego – C6, C7 i L2. Program dla mikrokontrolera został napisany w języku C (AVR GCC).

Rys.1 Schemat modułu zegarka

 

Do pomiaru czasu wykorzystany został leciwy, ale w tym zastosowaniu całkowicie wystarczający układ PCF8563 – US3. Jest on taktowany kwarcem Q o niskiej częstotliwości 32768 Hz. Towarzyszą mu elementy C12 i C13 według noty katalogowej. Układ US3 zasilany jest dwojako – albo wspólnym napięciem zasilania 5V poprzez diodę D5, albo z bateryjki BAT typu CR2032 poprzez diodę Schottky’ego D6. Bateria ta zapewnia nieprzerwane zliczanie czasu poprzez US3 także wtedy, gdy zasilanie urządzenia jest wyłączone. Rezystory R12 i R13 odpowiadają za polaryzację interfejsu I2C, którym układ US3 jest odpytywany o czas przez mikrokontroler US2. Drugą ważną funkcją mikrokontrolera jest pomiar napięcia w instalacji pojazdu. Napięcie to jest podawane na wejście ADC1 poprzez dzielnik rezystorowy R6/R5. Dodatkowe zabezpieczenie portu przed ewentualnymi przepięciami zapewnia szeregowy rezystor R7 i dioda Zenera D3. Równie przydatna jest funkcja pomiaru temperatury otoczenia, do czego wykorzystano scalony analogowy czujnik LM335 – US4. Czujnik ten jest polaryzowany za pomocą rezystora R14, a napięcie proporcjonalne do temperatury jest podawane na port ADC2 mikrokontrolera poprzez dzielnik rezystorowy R15/R16.

Rys.2 Schemat modułu wyświetlacza

 

Ostatnią opcją jest pomiar temperatury silnika, co w przypadku chłodzonych powietrzem małolitrażowych jednośladów może mieć istotne znaczenie. Jako czujnik temperatury zastosowana została termopara typu K. Zapewnia ona bardzo szeroki zakres pomiarowy, ma dość liniową charakterystykę, dzięki czemu nie trzeba stosować specjalnego algorytmu do interpretacji odczytów. Wadą termopary jest bardzo niskie napięcie przez nią wytwarzane (40mV/°C), zatem przed podaniem go na port ADC0 musi zostać wzmocnione. Do tego zadania został użyty wzmacniacz operacyjny US5, który może pracować przy napięciu na wejściach równym potencjałowi ujemnej szyny zasilania (masy przy pojedynczym zasilaniu). Raczej nie powinien to być jednak zwykły tani op-amp jak np. popularny LM358 z uwagi na duże napięcia niezrównoważenia i jego dryft. W prototypowym urządzeniu użyto precyzyjnego wzmacniacza operacyjnego firmy Analog Devices AD8066. Ale może się nadać też inny – byle typu "single supply" albo "rail to rail". Wzmacniacz operacyjny pracuje w typowej konfiguracji nieodwracającej, a wzmocnienie ustalone jest za pomocą rezystorów R9-R10. Na wejściu układu zastosowano prosty filtr dolnoprzepustowy RC na elementach R8-C9, który zabezpiecza przed wzbudzaniem się wzmacniacza. Dodatkowo pasmo przenoszenia wzmacniacza jest ograniczone od góry kondensatorem C10 umieszczonym w pętli sprzężenia zwrotnego (równolegle do R9). Dodatkowymi elementami zabezpieczającymi przed przepięciami są R11 i D4, z którą równolegle występuje C11. Oczywiście na linii zasilania występuje również odsprzęgający kondensator C8. Jak wiadomo, termopara wymaga również kompensacji jej zimnego końca, ale w tym układzie dokonywane jest to software’owo za pomocą temperatury zmierzonej wcześniej układem LM335. Na schemacie widoczne są jeszcze cztery elementy – złącze programowania KANDA-ISP, złącze zasilania 12V, złącze termopary TC oraz dziwnie podłączony przycisk trybu ustawień BTN – jego funkcja zostanie omówiona w dalszej części.

Rys.3 Płytka modułu zegarka

 

Do zasilania układu została zastosowana przetwornica zbudowana na układzie MC34063 – US1. Aktywnymi elementami są tu cewka L1 i dioda D1. Parametry pracy przetwornicy są ustalane za pomocą elementów kondensatora C2 (częstotliwość), R2 i R3 (napięcie wyjściowe) oraz R4 (dopuszczalna pulsacja). Z przetwornicą współpracują kondensatory: przeciwwzbudzeniowy C3, wejściowy C4 i wyjściowy C1. Początkowo w układzie zasilania zamierzałem zastosować stabilizator liniowy, jednak zbijanie 2/3 napięcia (z 14V do 5V) to nie był dobry pomysł. Z uwagi na spory pobór prądu (ponad 100mA) stabilizator grzał się niemiłosiernie. Przetwornica jest tutaj zdecydowanie lepszym rozwiązaniem. Napięcie do przetwornicy dociera poprzez diodę D2, która stanowi zabezpieczenie przed odwrotnym podłączeniem układu do zasilania.

Rys.4 Płytka modułu wyświetlacza

 

Za większość zużywanego przez zegarek prądu odpowiada moduł wyświetlacza, którego schemat prezentuje rysunek 2. Zastosowano dwa klasyczne, podwójne siedmiosegmentowe wyświetlacze LED, których segmenty mają niezależne wyprowadzenia. Prąd diod wyświetlaczy jest ograniczany za pomocą rezystorów R21–R47. Wyświetlacze te nie są multipleksowane, tylko świecą w sposób ciągły. Dzięki temu możliwe jest zachowanie ich dużej jasności, co ma znaczenie dla akceptowalnej widzialności w słoneczny dzień. Niestety niezależne sterowanie skutkuje potrzebą użycia sporej liczby linii sterujących: 4 cyfry razem z kropkami to aż 32 linie. Konstrukcja bloku wyświetlacza została jednak nieco uproszczona. Założono, że na pierwszej pozycji będzie wyświetlana tylko jedynka lub znak „minus”. Skutkuje to wyświetlaniem czasu w formacie jedynie 12-godzinnym, ale za to liczba wymaganych wyprowadzeń została zredukowana do 26. Blok wyświetlacza jest połączony z resztą układu złączem 27-pinowym DISP1-DISP2 (dodatkowy pin to zasilanie).

Montaż i uruchomienie

Urządzenie zostało podzielone na dwie płytki: moduł główny oraz moduł wyświetlacza. Wygląd tych płytek jest przedstawiony na rysunkach 3 i 4. Obie są ze sobą połączone za pomocą kątowej listwy goldpin. Ale połączenie obu płytek należy przeprowadzić na końcu montażu. Z uwagi na pracę urządzenia w dość trudnych warunkach, montaż musi być przeprowadzony wyjątkowo starannie, a elementy zabezpieczone przed wpływem warunków atmosferycznych. Jeśli płytki wykonane są samodzielnie, to przed lutowaniem korzystnie jest pocynować ich ścieżki specjalnym preparatem, dzięki czemu nie będą one podatne na utlenianie. Montaż elementów należy przeprowadzić w kolejności odmiennej od standardowej. Rozpocząć należy od układów scalonych, ale po nich wlutować trzeba 5 zworek od spodu płytki (możliwie płasko) oraz 3 gniazda przyłączeniowe. Gniazda te należy wlutować od strony druku – otwory montażowe służą jedynie do właściwego pozycjonowania oraz zwiększają mechaniczną wytrzymałość złączy. Dopiero po nich można wlutować drobne elementy SMD. Dławik przetwornicy L1 należy wlutować na leżąco po delikatnym wygięciu wyprowadzeń i ich ewentualnym przedłużeniu. Szczególną trudność mogą niewprawionym sprawić rezystory wyświetlacza R21–R47, które są w rozmiarze 0603. Rezystory te należy wlutować po zamontowaniu wyświetlaczy. Trzeba też zwrócić uwagę na prawidłowe ułożenie dwusekcyjnych wyświetlaczy, z których drugi jest wlutowany "do góry nogami" – o tym, dlaczego takie ułożenie, będzie w dalszej części artykułu.

Fot.5 Moduł zegarka od strony elementów

 

Po przylutowaniu wszystkich elementów do obu płytek (z wyjątkiem bateryjki BAT) należy je ze sobą połączyć wspomnianym złączem kątowym goldpin. Wygląd zmontowanych płytek prototypowego urządzenia jest widoczny na fotografiach 5 i 6.

Fot.6 Moduł zegarka od strony wyświetlaczy

 

Po przeprowadzonym montażu i sprawdzeniu jego poprawności należy zaprogramować procesor, podłączając programator do złącza KANDA-ISP. Jeśli urządzenie działa poprawnie, to w dalszym kroku należy płytki pokryć kilkoma warstwami lakieru bezbarwnego w sprayu. Przed malowaniem oczywiście trzeba zabezpieczyć wyświetlacze, gniazda i przycisk BTN. Już po lakierowaniu należy odskrobać dwa pady: BAT+ i BAT– oraz wlutować w nie baterię CR2032 (uwaga na polaryzację). W układzie zastosowany został specjalny typ baterii z "wąsami" do lutowania. Po wlutowaniu dobrze jest bateryjkę usztywnić odrobiną kleju na gorąco i również polakierować. 

Fot.7 Moduł zegarka wmontowany do obudowy

 

Ostatnim etapem jest dopasowanie obudowy. Płytki zostały zaprojektowane tak, aby mieściły się w standardowej obudowie typu Z-23. Należy w niej wyciąć okienka na wyświetlacz i na gniazda przyłączeniowe oraz otworek do wyzwalania przycisku BTN. Panelem czołowym urządzenia jest krawędź boczna obudowy, gdyż w pobliżu konsoli przedniej większości jednośladów nie ma zbyt wiele miejsca na
montowanie dodatkowych elementów. W przedstawionym prototypie wykorzystano tylko jedną część standardowej obudowy Z-23, druga została dorobiona z plastikowego kątownika – fotografia 7. Dzięki temu urządzenie jest lepiej dopasowane do miejsca zamontowania ponad obrotomierzem i prędkościomierzem, wypełniając przestrzeń pomiędzy wskaźnikami a owiewką – fotografia 8. Wyświetlacz jest przykryty odpowiednio dociętą płytką z dymionego pleksi, która jest przykręcona dwiema imbusowymi śrubkami M3 do plastikowej obudowy zegarka. Takie wykonanie wygląda estetycznie i jest praktycznie nieodróżnialne od elementów fabrycznych – fotografia 9. Istotną kwestią jest uszczelnienie obudowy, zwłaszcza jej połączenia z pleksi. W tym celu użyto czarnego kleju na gorąco.

Fot.8 Zegarek zamontowany w motocyklu

 

Zegarek poza czasem ma za zadanie wyświetlać zamiennie również inne parametry – napięcie czy temperaturę. Do przełączania tych wskazań potrzebny jest dodatkowy monostabilny przycisk, umieszczony tak, aby do jego obsługi nie trzeba było odrywać rąk od kierownicy. W testowanym pojeździe taki hermetyczny przycisk został zamontowany za pośrednictwem odpowiednio przyciętego kątownika do obejmy dźwigni sprzęgła z lewej strony kierownicy – fotografia 10. Przycisk ten można bez problemu dosięgnąć kciukiem. Przewód do podłączenia tego przycisku musi być zakończony wtykiem typu IDC pasującym do gniazda programowania KANDA-ISP. Przycisk ma zwierać pin MISO do masy (9 z 10). Dodatkowo pomiędzy styki przełącznika korzystnie jest wlutować kondensator 100nF niwelujący efekt drgań styków. Można też zastosować, jak w prezentowanym przykładzie, przycisk z wbudowanym podświetleniem LED. Potrzebne do zasilania napięcie 5V jest dostępne na złączu KANDA-ISP – pin 2. Szeregowo należy wlutować rezystor ograniczający prąd diody tak, aby nie świeciła ona zbyt mocno. Schemat przyłączenia przycisku przedstawiono na rysunku 11.

Fot.9 Zegarek wyświetlający bieżący czas

Do podłączenia zasilania został użyty 3-pinowy wtyk typu EDG. Zasilanie zegarka należy dostarczyć z instalacji pojazdu za stacyjką. Kostka, do której można się podłączyć, jest na ogół dostępna w pobliżu lampy przedniej lub pod bakiem paliwa. Innym nieinwazyjnym sposobem wpięcia się do instalacji jest wykorzystanie kostki alarmu, która zwykle znajduje się pod kanapą.

Fot.10 Podświetlany przycisk przy kierownicy

 

Do podłączenia termopary użyto wtyku EDG 2-pinowego. Ponieważ każdy wtyk w urządzeniu jest inny, tym sposobem wyeliminowano ryzyko pomyłki przy ich podłączeniu. Wnętrza wszystkich wtyków od strony kabli korzystnie jest zalać czarnym klejem na gorąco, co zabezpieczy je przed wnikaniem wilgoci – fotografia 12.

Rys. 11 Schemat podłączenia przycisku

 

Termopara pozwala mierzyć temperatury w zakresie nawet do 1500 stopni Celsjusza, zatem nie ma ograniczeń co do miejsca tego pomiaru (można nawet wewnątrz rury wydechowej). Ja zamontowałem czujnik w tylnej części cylindra, pod gaźnikiem. Wykorzystałem specjalny typ termopary z fabrycznie zamontowanym oczkiem – fotografia 13. Jednak najbardziej optymalnym miejscem byłaby miska olejowa. W takim przypadku należałoby zaopatrzyć się w specjalny typ termopary w formie długiej metalowej sondy (taki model jest używany w piekarnikach) i wsunąć ją zamiast bagnetu przez odpowiednio przygotowany korek wlewu oleju. Takie interwencje w konstrukcję silnika można wykonywać jedynie na własne ryzyko. Czujnik przymocowany do skrzydełka cylindra jest mniej inwazyjnym sposobem pomiaru temperatury silnika – fotografia 14.

Obsługa zegarka

Po włączeniu urządzenia przez kilka sekund wyświetlane jest napięcie zasilania (co umożliwia jego kontrolę przed, w trakcie i po rozruchu silnika). Następnie zegarek przechodzi w tryb wskazywania czasu. Tutaj widać, dlaczego wyświetlacze są wzajemnie odwrócone – otóż w takim ustawieniu kropki dziesiętne mogą być wykorzystane do prezentacji mrugającego dwukropka. Naciśnięcie przycisku przełącza wyświetlacz sekwencyjnie w tryb wyświetlania temperatury powietrza, temperatury silnika i napięcia, co pokazuje złożeniowa fotografia 15. Napięcie jest wyświetlane z jednym miejscem po przecinku, a na końcu wskazania pojawia się mała literka "v" (a raczej "u"). Temperatury są wyświetlane bez części ułamkowej. Tutaj także przydaje się odwrócony wyświetlacz i kropka w górnej części – która symbolizuje stopień. Na ostatnim segmencie wyświetlana jest mała literka "c" – dla temperatury powietrza. Podobnie prezentowana jest temperatura silnika, tyle że zamiast "c" wyświetlane są trzy poziome kreski – symbolizujące użebrowanie cylindra silnika. 

Fot.12 Przycisk przed montażem

 

Wyświetlacz świeci wystarczająco jasno w dzień, jednak po zmroku światło to może być zbyt mocne i powodować olśnienie. Dlatego przewidziano funkcję jego przyciemnienia – po dłuższym przytrzymaniu przycisku. Kolejne dłuższe przytrzymanie przywraca poprzednią jasność wyświetlacza. 

Fot.13 Termopary

 

Omówienia wymaga jeszcze tryb ustawień. Do jego obsługi potrzebny jest "przycisk trybu ustawień" BTN umieszczony obok gniazd przyłączeniowych. Przycisk ten zwiera do masy linię ADC1 odpowiedzialną za pomiar napięcia. Wykrycie przez program napięcia o wartości 0 załącza tryb ustawień. Wejście w ten tryb przy aktywnym ekranie zegara pozwala na ustawianie czasu – mruga część wyświetlająca godziny. Po krótkim naciśnięciu przycisku przy kierownicy następuje sekwencyjna zmiana godzin 1–12 i od nowa. Dłuższe przytrzymanie przycisku przełącza na ustawianie dziesiątek minut 0–9, następne przytrzymanie przełącza na ustawianie pojedynczych minut. Kolejne dłuższe przytrzymanie przycisku zatwierdza nowy, ustawiony właśnie czas – co zegarek sygnalizuje krótkim przygaśnięciem. Aby przerwać proces ustawiania, należy po prostu zaczekać kilka sekund, przez co tryb ustawiania zostanie przerwany, a zegarek powróci do poprzednio wskazywanego czasu. 

Fot.14 Termopara zamontowana do użebrowania cylindra silnika

 

Oprócz wyświetlania czasu urządzenie ma zaimplementowaną obsługę alarmów: zbyt niskiego napięcia akumulatora (brak ładowania!), niskiej temperatury otoczenia (ślisko!) oraz zbyt wysokiej temperatury silnika (przegrzanie!). Po przekroczeniu któregoś ze zdefiniowanych progów zegarek przełącza się w tryb wskazania, które wywołało alarm, a wyświetlacz mruga. Skasowanie alarmu następuje po naciśnięciu przycisku przy kierownicy. 

Fot.15 Urządzenie wyświetlające: temperaturę powietrza, silnika oraz napięcie akumulatora

Poziom, przy którym wyzwalany jest alarm, również można ustawiać. W tym celu należy nacisnąć przycisk trybu ustawień w chwili wyświetlania właściwego wskazania (napięcia czy temperatury). Ustawianie progów alarmu wygląda analogicznie jak czasu – krótkie naciśnięcie przycisku na kierownicy – zmiana, dłuższe – zatwierdzenie. Ustawione wartości są zapamiętywane w nieulotnej pamięci EEPROM procesora, zatem nie kasują się po wyłączeniu zasilania. 

Kilkumiesięczna eksploatacja zegarka pozwoliła na usunięcie wszystkich niedomagań oraz wykazała jego dużą użyteczność. Taki gadżet można polecić wszystkim skuterzystom i motocyklistom – LwG !

---

Powyższy artykuł ukazał się w czasopiśmie "Elektronika dla Wszystkich" w numerze 8/2020

Do pobrania z elportalu:

• Zegar motocyklowy (293 kB)

Wykaz elementów

US1 . . . . . . . . . . . . . . . MC34063 w obudowie SO-8
US2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ATmega32A TQFP44
US3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8563 SO-8
US4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM335 SO-8
US5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AD8066 SO-8
R1,R6,R8,R12,R13,R15,R16 . . . . . . . . . . .10k smd1206
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3k 1206 smd1206
R3,R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1k smd1206
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1R smd1206
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75k smd1206
R7,R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100R smd1206
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120k smd1206
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2k2 smd1206
R17,R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0R smd1206
R21-R47 . . . . . . .150R smd0603, dobrać do wyświetlacza
C1 . . . . . . . . . . . . . . .22uF/10V w obudowie smd-b
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .500pF smd0805
C3,C5,C6,C7,C8,C9,C12 100nF . . . . . . . . . . . smd0805
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . 22uF/50V smd 6,3×5,4
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200nF smd0805
C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10n smd0805
C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22p smd0805
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dławik 100uH 1A
L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .dławik osiowy 100uH
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N5819
D2,D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .SM4007
D3,D4 . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 5V1 smd
D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SOD123
Q . . . . . . . . . . . . . . . . kwarc zegarkowy 32768Hz
DIS1,DIS2 . . . . . . . . podwójny niezależny wyświetlacz
. . . . . . . . . . . . . . . . 7seg. 13mm wspólna anoda,
KANDA-ISP . . . . . . . . . . kątowe gniazdo IDC 2x5 pin,
DISP1 . . . . . . . . . . . kątowe złącze pinhead 20 pin,
DISP2 . . . . . . . . . . . .kątowe złącze pinhead 7 pin,
12V . . . . . . . . . . .3-pinowe kątowe złącze EDG 5.08,
TC . . . . . . . . . . . 2-pinowe kątowe złącze EDG 5.08,
BTN . . . . . . . . . . . . . . . . . kątowy tact switch,
BAT . . . . . . . . . . bateria litowa CR2032 "z wąsami",
Termopara typu K,
Przycisk na kierownicę z przewodem i wtykiem IDC,
Obudowa Z-23 z maskownicą.


Odtwarzacz płyt CD "Miron" do zestawu Retro Tower

Dopiero wieża składająca się przynajmniej z trzech segmentów prezentuje się odpowiednio :-). Czas więc zaprezentować kolejny element mojego zestawu wieżowego którym jest odtwarzacz płyt. Odtwarzacze CD jako elementy wież zaistniały tuż po wprowadzeniu tego nośnika tj. z początkiem lat 80-tych. W Polsce produkowano je dopiero 10 lat później w trzech fabrykach - łódzkiej Fonice, dzierżoniowskiej Diorze i gdyńskim Radmorze. Dla tej kategorii urządzeń wprowadzono polską nazwę - dyskofon, która się raczej nie przyjęła. Mi słowo "dyskofon" kojarzyło się raczej z grecką rzeźbą "Dyskobol", której twórcą był antyczny rzeźbiarz Myron. Stąd też nazwa mojego urządzenia.

W latach 80-tych odtwarzacze CD odbierano jako swoiste science-fiction. Były to pierwsze powszechnie używane źródła cyfrowe audio. Obecnie za sprawą innych rozwiązań systematycznie tracą na znaczeniu. Są jednak nadal używane przez konserwatywnych melomanów, do których się zaliczam. Stąd też w moim zestawie nie mogło zabraknąć odtwarzacza płyt CD.

Amatorska budowa odtwarzacza cd jest zagadnieniem złożonym. Zwykle przygotowuje się ją w oparciu o fabryczny napęd poprzestając na skonstruowaniu we własnym zakresie przetwornika cyfrowo/analogowego. Ja również nie wyważałem drzwi - wykorzystałem... komputerowy napęd CD-ROM. Tego typu napędy były też wykorzystywane w konstrukcjach odtwarzaczy firm Arcam, Cambridge Audio czy Fidelio.

Sterownik

Projekty wykorzystujące CD-ROM pojawiły się kilkanaście lat temu, ja też już dawno zakupiłem płytki zestawu AVT-2660, który teraz postanowiłem wykorzystać. Napęd sterowany jest poprzez interfejs IDE (PATA) za pomocą mikrokontrolera. Na płytce znajduje się też zasilacz dostarczający napięć 12V i 5V przy użyciu dwóch stabilizatorów liniowych serii 78*. Niestety przy tym rozwiązaniu stabilizator 7805 niemiłosiernie się grzał.

Przebudowałem zatem układ zasilania. Zamiast transformatora zastosowałem wtyczkowy zasilacz 12V/2,5A. Pozwoliło to na rezygnację z mostka prostowniczego oraz stabilizatora 7812. Zamiast stabilizatora 7805 zastosowałem małą płytkę przejściówkę z przetwornicą impulsową zbudowaną w oparciu o układ LM2596R-5.

Z innych zmian zrezygnowałem z układu resetowania DS1813 - zamiast niego wstawiłem rezystor 10k - w praktyce nie sprawiało to problemów. Najpoważniejszą zmianą było zastosowanie mikrokontrolera ATmega8515 w miejsce AT90S8515.

Oczywiście wymiana procesora wiązała się z wymianą oprogramowania na alternatywne opublikowane w wątku:

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1093415.html

Nowy program został napisany w C a nie w Bascomie jak uprzednio. Autorowi udało się w nim zawrzeć kilka nowych funkcjonalności jak obsługa CD-TEXTu oraz obsługa dwóch napędów (master - slave), co umożliwia zbudowanie zmieniarki. Ja z tej ostatniej opcji nie skorzystałem.

Do sterowania funkcjami odtwarzacza można używać pilota RC5, po uprzednim zaprogramowaniu jego kodów w sterowniku. Wykorzystałem ten sam pilot co we wzmacniaczu (model Daewoo R40B02), doklejając jedynie etykietki z opisami nowych funkcji. 

Sterować można też oczywiście za pomocą przycisków na panelu przednim. Oryginalna płytka z przyciskami nie pasowała do stylizacji zestawu Retro Tower, musiałem zrobić własną. Płytka ta jest jednocześnie maskownicą. Konstrukcja frontu jest podobna jak we wzmacniaczu i tunerze. W panelu frontowym (wykonanym z panela podłogowego) w podfrezowaniu od wewnątrz znajduje się szybka z dymionego pleksi. Szybka ta dociśnięta jest pomalowaną na czarno płytką z laminatu miedziowanego. Tym razem jednak laminat został wytrawiony tak, aby utworzyć na nim mozaikę ścieżek do wlutowania przycisków. 

Przyciski to duże - 12mm - przewlekane tact-switche, które zaaplikowałem trochę nietypowo. Wąsy wyprowadzeń zostały wygięte do góry i przylutowane powierzchniowo. Same przyciski (pomalowane złotym sprayem) wystają przez otwory w panelu przednim. Dzięki takiej konstrukcji panel przycisków ma zminimalizowaną grubość, a jest to istotne gdyż tuż za nim znajduje się napęd CD.

Do panela frontowego zamocowany jest również odbiornik IR oraz wyświetlacz. Moduł AVT-2660 wykorzystuje standardowy wyświetlacz tekstowy 2x16. Ja zastosowałem wyświetlacz typu blackline w kolorze czerwonym, który komponuje się z czerwonymi diodami LED wzmacniacza i tunera. 

CD-ROM

Napęd CD-ROM jest najważniejszym elementem konstrukcji odtwarzacza. Wykorzystany jest on zarówno jako transport (mechanizm napędu i odczytu płyty) jak i jako przetwornik cyfrowo analogowy. Niestety komputerowy napęd jest rozwiązaniem kompromisowym - odczyt ścieżek audio jest dla niego zwykle zadaniem ubocznym. 

Długo szukałem odpowiedniego napędu. Priorytetem był dobry dźwięk i cicha praca, ale zwracałem uwagę także na inne cechy:

• pewny odczyt płyt i szybka inicjalizacja napędu
• sprawna nawigacja po ścieżkach,
• odtwarzanie bez przerw pomiędzy utworami (gap-less),
• obsługa CD-TEXT,
• czarny kolor

W praktyce przetestowałem 10 napędów: 6 CD-ROMów, 2 DVD-ROMy oraz 2 DVD-RW. Wniosek jaki się nasunął z testów: nie ma idealnego napędu.

Napędy CD-ROMy działały szybko i sprawnie, odtwarzały bez przerw pomiędzy utworami. Poza jednym (LG GCR-8523B) nie odtwarzały CD-TEXT - chociaż to nie było dla mnie istotne. Niestety wszystkie CD-ROMy były głośne. Hałasowały także po wybraniu STOP. Aby ograniczyć przenoszenie wibracji na obudowę napęd mocowany jest do niej elastycznie - spoczywa na piankowym materacu dociśnięty gumkami.

Napędy DVD działają umiarkowanie sprawnie. Inicjalizacja jest dłuższa niż CD-ROMów, także przeskakiwanie pomiędzy utworami, nawet przy odtwarzaniu ciągłym,jest związane z chwilowym "rzęzieniem". Ostatecznie kompromisowo wybrałem jeden z DVD-RW, który względnie cicho odtwarzał i wyłączał się po wybraniu STOP.

Montaż

Obudowa została wykonana, podobnie jak w prezentowanych wcześniej segmentach, z drewna i blachy. Płytka sterownika została przykręcona do spodu obudowy. We wnętrzu obudowy ukryty też został wtyczkowy zasilacz impulsowy.

Na tylnej ściance znajdują się gniazdawyjściowe analogowe audio, gniazdo wyjściowe cyfrowego sygnału S/P DIF - razem 3x cinch oraz gniazdo bezpiecznika sieciowego. Wyprowadzony z napędu sygnał cyfrowy może być użyty z zewnętrznym układem DAC. Mi jednak wystarcza brzmienie pochodzące z przetwornika wbudowanego w napęd.

Na koniec tradycyjnie zdjęcie "rodzinne" zestawu Retro Tower: odtwarzacz "Miron", tuner "Faustyn", wzmacniacz "Eugeniusz" oraz kolumny "Mieczysław". Odtwarzacz CD to ostatni z planowanych segmentów wieży. Ale wzmacniacz dysponuje jeszcze wolnymi gniazdami, mam też wolny panel przedni (wykonany na zapas). O jakie jeszcze urządzenie by tu uzupełnić zestaw RetroTower? 

Dopisek - 2019-12-02:

W międzyczasie podczas eksploatacji pojawił się problem z wysuwaniem tacki napędu. Obawiałem sie że to wina zbyt miękkiego mocowania. Dorobiłem zatem "profesjonalne" mocowania z aluminiowych elementów. Niestety to nie "materacyk" i "gumkowe" mocowanie stanowiło problem. Niedomagał sam DVD-RW. Zresztą byłem już poirytowany jego rzężeniem przy zmianie ścieżek. Wymieniłem go zatem na CD-ROM, który pomimo iż hałasuje nieco więcej to działa szybko i sprawnie. Oczywiście osadzony jest już na nowych mocowaniach:

---

Na temat tej konstrukcji rozpocząłem wątek na forum DIY portalu elektroda.pl

Zobacz też:
Zestaw elektro-akustyczny Retro-Tower
Kolumny głośnikowe "Mieczysław" do zestawu Retro Tower
Wzmacniacz zintegrowany "Eugeniusz" do zestawu Retro Tower
Tuner radiowy "Faustyn" do zestawu Retro Tower
Odtwarzacz kaset magnetofonowych "Cezary" do zestawu Retro Tower

Tuner radiowy "Faustyn" do zestawu Retro Tower

Dwa miesiące temu zaprezentowałem kolumny, miesiąc temu wzmacniacz. Teraz czas na kolejny, trzeci segment zestawu elektro-akustycznego Retro Tower. Na początek - tradycyjnie - o genezie nazwy, która jest tym razem prosta. Podstawowym elementem mojego urządzenia jest bowiem płyta główna odzyskana z tunera radiowego "Faust".

Uszkodzony tuner Unitra Diora AS-206S Faust zakupiłem dawno temu z zamiarem wykorzystania jego obudowy do innego urządzenia. Tuner miał zdemolowany kondensator strojeniowy (i zerwaną linkę skali) - był sprzedawany jako niesprawny. Obudowę wykorzystałem tak jak pierwotnie planowałem do zabudowania w niej innego urządzenia, ale obejrzałem też płytkę tunera. Okazało się iż uszkodzona jest jedynie część AM. Wszystkie podzespoły wymontowane z obudowy tunera trafiły do pudła z zamiarem późniejszego ich wykorzystania - co właśnie nastąpiło.

Tuner Faust

Tuner radiowy Faust był produkowany na przełomie lat 70 tych i 80 tych, stanowiąc element wieży Diora ZM-1009 w skład której wchodziły jeszcze wzmacniacz WS-301S Trawiata, magnetofon kasetowy MDS-410S Etiuda oraz gramofon Fonica G-8010. W odróżnieniu od produkowanych wcześniej zestawów, obudowy i frontpanele tych urządzeń były już metalowe a nie drewniane jak bywało wcześniej (czy plastikowe później).

Z uwagi na uszkodzenie agregatu strojeniowego tor AM płytki tunera nie rokował szans naprawy. Postanowiłem wylutować wszystkie elementy tego toru a samą płytkę przyciąć, dzięki czemu łatwiej będzie ją zaadaptować do nowej obudowy. Ciekawostką tego tunera jest głowica FM, która jest oparta o kondensator strojeniowy a nie potencjometr i warikapy jak w nowszych konstrukcjach. Zatem odpada dołożenie syntezy częstotliwości - tuner musi pozostać klasyczny - analogowy.

Reszta toru FM jest już typowa. Zatem pośrednia na układzie TDA1200 (u mnie krajowy odpowiednik z CEMI - UL1200) oraz stereodekoder. Ale tutaj kolejna ciekawostka. Schemat ideowy informuje o zastosowaniu kości TCA4500. Pod taki układ została też przygotowana mozaika ścieżek, jednak tej części płytki nie obsadzono. Zamiast tego obok znajdowała się mała płytka z innym układem stereodekodera.

Można przypuszczać co było tego przyczyną. Wersje eksportowe były zapewne obsadzane importowanym układem TCA4500, natomiast ten na rynek wewnętrzny miały być zaopatrzone w krajowy odpowiednik - UL1621. Jednak produkcja tych układów w CEMI obarczona była jakimś problemem - do dziś ma on złe opinie. Zatem posiłkowano się importowanymi (ale z NRD - strefa RWPG) stereodekoderami A290D montowanymi na osobnej małej płytce. Co ciekawe w moim egzemplarzu siedzi MC1310 ("pierwowzór" A290D) - czyżby oryginał?

Płytka tunera

Tuner zasilany jest z oryginalnego transformatora TS 6/16. Na odciętej części płytki znajdował się jeszcze prosty zasilacz - mostek prostowniczy i filtr CRC. Musiałem odtworzyć ten układ - zdecydowałem się jednak na użycie stabilizatora liniowego 7812, który umieściłem na dodatkowej płytce. Na płytce tej umieściłem też obwód wskaźnika siły sygnału.

Tuner Faust AS-205S miał wskaźnik siły sygnału na układzie UAA180 i 5 diodach LED. Mój egzemplarz to model uproszczony - AS-206S - pozbawiony tego akcesorium. Postanowiłem dołożyć jednak wskaźnik siły sygnału, ale w wersji analogowej - wskazówkowy. Jako ustrój wskaźnika wykorzystałem... mały woltomierz 10V. Niezbędnego dopasowania dostarcza bufor i wzmacniacz stałoprądowy, który zbudowałem w oparciu o wzmacniacz operacyjny LM358.

Wskazówkowy miernik siły sygnału dostał nową skalę oraz został umieszczony w okrągłym okienku podświetlanym żaróweczką. Okrągły wskaźnik wysterowania to nie tylko element retro, ale również optyczne dopełnienie do gałki strojenia znajdującej się na drugim końcu skali.

Oryginalna płytka drukowana tunera była wykonana z laminatu fenolowo-papierowego (tworzywo znane też pod nazwą tekstolit). Jednak wbrew opiniom o kiepskiej jakości tych laminatów ten w tunerze okazał się być dobrej jakości - ścieżki nie miały najmniejszych skłonności do odrywania się po podgrzaniu lutownicą. A podgrzewałem je intensywnie - oprócz wymontowania zbędnych elementów toru AM, profilaktycznie wymieniłem też wszystkie kondensatory elektrolityczne w torze FM.

Płytkę stereodekodera oraz nową płytkę zasilacza przykręciłem do bazowej płytki tunera tworząc jeden zwarty moduł elektroniki, gotowy do zamontowania wewnątrz obudowy. Miejsce montażu nie było obojętne, gdyż musiało zapewniać możliwość poprawnego poprowadzenia linki skalowej.

Sama skala odbiornika wykonana jest podobnie jak frontpanel w opisywanym wcześniej wzmacniaczu. W panelu frontowym (wykonanym z panela podłogowego) w podfrezowaniu od wewnątrz znajduje się szybka z dymionego pleksi. Szybka ta dociśnięta jest pomalowaną na czarno płytką z laminatu miedziowanego. Laminat ten ma wycięcie z dolutowanymi prowadnicami. W prowadnicach tych porusza się suwak z diodą LED, pełniącą rolę wskazówki skali. Oczywiście skala napędzana jest klasycznie - linką. Wykorzystałem oryginalną oś z ciężkim kołem balansowym, które zwiększa wygodę wybierania stacji oraz rolki - prowadnice linki.

Płytka skali z prowadnicą ma od frontu naklejone opisy - wydruk w negatywie na żółtym papierze. Poniżej prowadnicy znajdują jeszcze dwa przyciski załączające isostaty na płytce tunera oraz dioda sygnalizująca odbiór stereo. Przyciski zostały wykonane z pomalowanych na złoto odcinków pręta aluminiowego fi 6, którymi przedłużyłem przełączniki isostat znajdujące się na płycie tunera.

Obudowa tunera została wykonana, podobnie jak w prezentowanym wcześniej wzmacniaczu, z drewna i blachy. Pod płytką tunera znajduje się ekranująca blacha. Na tylnej ściance znajdują się: gniazdo antenowe 75 ohm, wyjście audio - 2x cinch oraz gniazdo bezpiecznika sieciowego.

Tuner, pomimo swoich 40 lat, działa znakomicie. Bez problemu na kawałku drutu w piwnicy złapałem 6 stacji w stereo (mieszkam 30km od dużego miasta). Strojenie za pomocą gałki ma swój urok, a dzięki funkcji "MUTE" odbywa się to bez szumów i gwizdów. Po wyłączeniu "MUTE" złapałem jeszcze 4 inne stacje (w tym 2 stereo). Przeznaczony do złomowania i rozbiórki tuner dostał zatem nowe życie, a w tej odsłonie może cieszyć i ucho i oko.

Na koniec prezentuję zaktualizowane zdjęcie "rodzinne" zestawu Retro Tower: tuner "Faustyn", wzmacniacz "Eugeniusz" oraz kolumny "Mieczysław". Ale już przygotowuję kolejny element zestawu - czy tym razem ktoś spróbuje zgadnąć co to będzie?

---

Na temat tej konstrukcji rozpocząłem wątek na forum DIY portalu elektroda.pl

Zobacz też:
Zestaw elektro-akustyczny Retro-Tower
Kolumny głośnikowe "Mieczysław" do zestawu Retro Tower
Wzmacniacz zintegrowany "Eugeniusz" do zestawu Retro Tower
Odtwarzacz płyt CD "Miron" do zestawu Retro Tower
Odtwarzacz kaset magnetofonowych "Cezary" do zestawu Retro Tower

Wzmacniacz zintegrowany "Eugeniusz" do zestawu Retro Tower

1. Geneza

Budowę wzmacniacza audio planowałem już od pewnego czasu, stąd gromadziłem przydatne do jego budowy komponenty. Jednak nie mogłem się zdecydować na ostateczną koncepcję. Do działania zainspirował mnie kol. @tytka, który na forum elektroda.pl pokazał już cztery wersje swojego zestawu wieżowego.

(
https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=18681462#18681462
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2091599.html
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3531876.html
https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=18693694#18693694
)

Postanowiłem że mój wzmacniacz też będzie elementem wieży, z tym że moja stylizacja będzie bardziej w kierunku retro.

Zestawy wieżowe audio były bardzo popularne w latach 80. i 90. XX wieku, ale ich początek to lata 70. Właśnie wtedy zdekomponowano klasyczny odbiornik radiowy na osobne elementy: zestawy głośnikowe, tuner i wzmacniacz. Elektronikę nadal jednak umieszczano w drewnianych skrzynkach, chociaż płaskich i smukłych. Rodzimym przedstawicielem tej konwencji był zestaw stereofoniczny Meluzyna produkowany przez Unitra-Diora od 1972 roku ( https://www.oldradio.pl/karta.php?numer=87 ).

Zanim zacznę omawianie konstrukcji jeszcze trzy zdania o genezie nazwy. Zasadniczym elementem mojego wzmacniacza jest końcówka mocy oparta o kultowe układy scalone LM3886. Kultowe, ponieważ dużą popularność zdobyły w konstrukcji będącej kopią wzmacniacza Gaincard firmy 47 Laboratory. Projekty takie nazywano Gainclonami lub po spolszczeniu Gienkami. Mój wzmacniacz jest bardziej rozbudowany stąd poważniejsza nazwa Eugeniusz.

2. Konstrukcja

Użyłem elementów które posiadałem w zasobach, stąd takie a nie inne ich użycie. Starałem się wszystko zgrabnie połączyć ale czasem konieczne były kompromisy. Niemniej starałem się urządzenie wykonać z należytą starannością i dbałością m.in. poprzez użycie dobrych jakościowo komponentów. Większość użytych rezystorów to metalizowane o tolerancji 1% a kondensatorów - foliowe (MKT) oraz elektrolity o lepszych parametrach. Dodatkowo elementy te starałem się dobierać w pary (L-R) o jednakowych wartościach.

Jeśli chodzi o koszty to nie jestem w stanie nawet zgrubnie ich oszacować - ale zapewne nie więcej niż kilkaset złotych (oczywiście nie wliczając poświęconego czasu - pracowałem wieczorami przez prawie 4 miesiące). W trakcie prac zmieniała się też nieco koncepcja, ale o tym później. Na początek omówię pokrótce wszystkie moduły składające się na mój wzmacniacz zintegrowany. Poniżej przedstawiam schemat modułowy:

Na wzmacniacz składa się 11 płytek drukowanych z czego 6 zaprojektowałem i wykonałem samodzielnie (projekt w programie Eagle a wykonanie metodą "drukarkową"). Poniższy opis jest formą dokumentacji którą robiłem również dla siebie. Może wydawać się przydługi, ale starałem się go bogato ilustrować :-]

3. Transformator zasilający

Użyłem kupionego okazyjnie, używanego transformatora typu TS120/14, wyprodukowanego przez Unitra Zatra. Transformator ten był stosowany w amplitunerach produkowanych przez, już nieistniejące, Zakłady Radiowe Kasprzaka w Warszawie. Jednym z jego wyróżników jest miedziany ekran osłaniający uzwojenia (cecha transformatorów do urządzeń audio).

 

Parametry uzwojeń wtórnych transformatora:

• 2x22.4V - 2.2A - użyte do zasilania końcówki mocy,
• 2x12.0V - 0.6A - użyte do zasilania przedwzmacniaczy,
• 42.0V - 0.05A - oryginalnie tuner - u mnie bez zastosowania,
• 7.5V - 0.5A - oryginalnie oświetlenie - u mnie układ sterowania.

Przy ogólnej mocy 120W, transformator dla końcówki mocy  oferuje ok. 98W. Dla wzmacniacza użytku domowego powinno być to wystarczające. Sporym problemem tego transformatora (a może tylko mojego egzemplarza?) jest jego buczenie. Musi być zamontowany w obudowie elastycznie, inaczej brum jest słyszalny. U mnie spoczywa na płacie miękkiej gumy.

4. Zasilacz dla końcówki mocy 

Początkowo planowałem zastosować gotową płytkę zasilacza (kit). Niemniej po wstępnych przymiarkach okazało się zbyt ciasno w obudowie. Dlatego zaprojektowałem własny, zgrabny moduł zasilacza. Konstrukcja jest typowa - mostek Graetza plus dwa duże kondensatory elektrolityczne (10000uF/50V) i równolegle z nimi małe kondensatorki odsprzęgające 100nF. Z uwagi na brak w zasobach stosownego krzemowego mostka scalonego (i tylko dlatego) zbudowałem go z czterech szybkich diod 8A typu BYT08P. 

 

5. Końcówka mocy

Zastosowałem płytkę z kitu AVT-2180 (schemat poniżej). Moduł ten bazuje na legendarnej kostce LM3886, niemniej nie korzysta w pełni z jej potencjału.

 Dlatego dokonałem istotnych zmian wartości kilku elementów m.in:

• Pętla sprzężenia zwrotnego - R7-R3. Pozostawiłem zbliżone wzmocnienie (niespełna 30 dB) ale zmniejszyłem wartości rezystorów z 100k/3k3 do 20k/0k68. Mniejsze rezystory to większy prąd i mniejsze szumy.
• Impedancja wejściowa - określona rezystorem R1. Powinna być zbliżona dla obu wejść (odwracającego i nieodwracającego wzmacniacza (aby nie wzmacniać szumów wynikających z różnicy tych impedancji). Ponieważ w pętli zastosowałem 20k to tutaj też zastosowałem 20k.
• Dolnozaporowy filtr wejściowy - określony jest wartościami elementów (C1-R1). Odcina on najniższe częstotliwości w oryginale poniżej 3,3 Hz. Z uwagi na zmianę R1/R2 zwiększyłem też wartość C1/C2 z 470n na 1uF. Mój filtr ma niespełna 8Hz. BTW: Zarówno schemat jak i płytka zawierają błędy polegające na innym umieszczeniu elementów C1-R1-R11 - na płytce wystarczy zamiennie wlutować C1-R11 i już wszystko jest ok.
• Odcięcie składowej stałej w pętli sprzężenia zwrotnego. Kondensator wraz rezystorem C13-R3 stanowią filtr - oryginalnie 4,8Hz. Zaleca się aby częstotliwość togi filtru była ok. 3-krotnie niższa od filtru wejściowego. W związku z tym zwiększyłem wartość C13 do 100uF, dzięki czemu częstotliwość filtru wynosi teraz nieco ponad 2Hz (<< 8Hz).
• Dolnoprzepustowy filtr wejściowy. Ma on za zadanie ograniczać górne pasmo przenoszenia - zabezpiecza przed wzbudzaniem się wzmacniacza od strony wejścia. Jego rolę spełniają elementy R11-C3, a oryginalna częstotliwość odcięcia wynosiła dość dużo bo 723 kHz. Zmieniłem kondensator C3 na 1nF i włączyłem go nie pomiędzy wejścia (niebezpieczeństwo wzbudzania się od różnicy impedancji !) a pomiędzy wejście nieodwracające a masę (w tym celu wykorzystałem pad niestosowanego kondensatora C5). Mój filtr ma częstotliwość odcięcia 160kHz (nie odbiera PR1 - 226kHz :-])
• Obwód Boucherota. Zabezpiecza od wzbudzania się wzmacniacza od obciążeń indukcyjnych na wyjściu oraz pętli sprzężenia zwrotnego. Tworzą go elementy R9-C11. Oryginalnie filtr ten był policzony na 589 kHz (2R7 i 100nF). Zmieniłem wartości elementów na 4R7 i 220 nF co daje częstotliwość graniczną 154kHz (zbliżona do filtru wejściowego).
• Obwód Thiele. Zabezpiecza od wzbudzania się wzmacniacza od obciążeń pojemnościowych na wyjściu oraz odbieranych przez kable głośnikowe fal radiowych. Tworzy go element L1/l2 na schemacie. Nota katalogowa mówi o równoległym połączeniu rezystora 10ohm i cewki 0,7uH. W opisie kitu napisano że ma to być _cewka 0,7µH (7 zwojów drutu nawiniętych na rezystorze 10W/0,5W)_. Problem w tym że tak wykonana cewka ma indukcyjność... 0,1uH. Obliczyłem w kalkulatorze cewek powietrznych że 0,7uH będzie miało 17 zwojów wykonanych drutem 1mm nawiniętych ciasno na średnicy 6mm. Taką też cewkę wykonałem a do jej środka wstawiłem rezystor 10ohm 3W.
• Kondensatory w obwodzie zasilania (C15,C17). Tutaj zastosowałem nieco większe kondensatory elektrolityczne - 220uF zamiast typowanych 47uF.

Widać że elementy kitu AVT-2180 zostały dobrane dość chaotycznie. Za to sama płytka jest opracowana nie najgorzej i po tych drobnych zmianach, które opisałem powyżej, pracuje doskonale. Modyfikacji wartości elementów zastosowałem wg. wskazówek zawartych w poradniku: https://www.circuitbasics.com/design-hi-fi-audio-amplifier-lm3886/

6. Moduł zacisków głośnikowych

Zadaniem tego modułu jest odłączanie głośników (przekaźnikiem) w sytuacji kiedy podłączone są słuchawki. Zwykle moduł taki odpowiedzialny jest za zabezpieczenie głośników przed stanami nieustalonymi - ale układ LM3886 posiada stosowny obwód "mute". Zatem mój obwód tylko odłącza głośniki po podłączeniu słuchawek (poprzez rezystory R3-R4 - 2 x 56 ohm). Podłączenie słuchawek skutkuje przerwaniem obwodu R1-R2 - prąd przestaje płynąć do masy (poprzez styki gniazda) i otwiera sterujący przekaźnikiem obwód Darlingtona T1-T2. Kondensator C1 (47uF) ma za zadanie wprowadzić krótkie opóźnienie przełączenia (wtyk "jack" przy wkładaniu dwukrotnie otwiera i zamyka styki w gnieździe).

7. Zasilacz pomocniczy

Zadaniem tego zasilacza jest dostarczanie napięcia stabilizowanego 12V dla obwodów przedwzmacniaczy, selektora i modułu gniazd głośnikowych. Zastosowałem płytkę modułu AVT-1066, niemniej wprowadziłem w niej kilka zmian. Stabilizatorem pozostaje układ LM317 ale z uwagi na symetryczne uzwojenie transformatora zamiast mostka zastosowałem prostownik na dwóch diodach krzemowych D1,D2. Także potencjometr regulacyjny zastąpiłem wlutowanymi na stałe rezystorami R1/R2. Stosunek tych rezystorów (220R/2k) określa wyjściowe napięcie na poziomie 12V6.

 

8. Przedwzmacniacz barwy tonu

W projekcie wykorzystano regulator barwy tonu zbudowany na płytce kitu AVT-759. Dokonałem w nim jednak kilka drobnych zmian. Po pierwsze wymieniłem wzmacniacze operacyjne TL072 na mniej szumiące NE5532. Po drugie zmniejszyłem nieco wzmocnienie z oryginalnego 6,5 dB do 5 dB. Za wzmocnienie odpowiada stosunek rezystorów R3 do R1 - oryginalnie 100k / 47k - u mnie 100k / 56k. Moim założeniem było ustawienie wzmocnienia zbliżonego do 1, ale jest większe z uwagi na dołożony na wyjściu dzielnik - układ regulacji balansu. Zwykle stosuje się do tego celu potencjometr typu M+N, ja zastosowałem inne rozwiązanie - liniowy potencjometr P oraz rezystory RL i RR. W pozycji środkowej tłumienie tego układu wynosi ok 4,4 dB (50k/83k). Po skręceniu wzmocnienie w jednym kanale delikatnie rośnie za to w drugim opada logarytmicznie.

 

Potencjometry regulacyjne są przymocowane do specjalnego wspornika wraz z gniazdem słuchawkowym i przełącznikiem źródeł - o którym będzie nieco dalej.

9. Przedwzmacniacz gramofonowy (RIAA)

Ponieważ jest to wzmacniacz retro to nie mogło w nim zabraknąć przedwzmacniacza dla gramofonu z wkładką magnetyczną o charakterystyce RIAA. Użyłem płytki z kitu AVT-2680 montując go w wersji do zasilania niesymetrycznego.

10. DAC USB

Jest wejście gramofonowe to dla równowagi odrobinę nowoczesności - wejście USB do odtwarzania muzyki z komputera. Wykorzystany został układ PCM2706 w aplikacji z noty katalogowej. Projekt płytki dostępny w artykule USB Audio DAC czyli zewnętrzna karta muzyczna.

 

11. Selektor wejść i potencjometr głośności

Początkowo miał to być wzmacniacz retro - bez żadnych udogodnień, ale już po rozpoczęciu prac zmieniła mi się koncepcja. Postanowiłem zastosować zdalne sterowanie. Zamiast obrotowego przełącznika, jaki planowałem wstawić, zbudowałem selektor wejść na małych przekaźnikach. Na płytce selektora znajduje się również "zmotoryzowany" potencjometr. 

Sterowanie przekaźnikami (poprzez układ wykonawczy ULN2003) następuje sekwencyjnie - wykorzystany został scalony licznik typu 4017. Zmiana wejścia może następować z przycisku lub poprzez transoptor z układu zdalnego sterowania. Układ sterowania steruje też silnikiem potencjometru. Ponieważ potencjometr ten posiadał odczep loudness, dobudowałem ten filtr załączany przełącznikiem typu isostat. Drugi isostat załącza tryb direct - pominięcie przedwzmacniacza barwy tonu, który włączony jest pomiędzy selektor i potencjometr głośności.

Wybrane wyjście jest sygnalizowane diodami na przednim panelu. Świecąca dioda jest też jedynym wskaźnikiem włączonego wzmacniacza.

Ponieważ selektorem pierwotnie miał być przełącznik obrotowy to z uwagi na już wykananą obudowę wybór wejść musiał pozostać gałką. Przebudowałem zatem ten przełącznik na quasi-impulsator.

 

Płytka selektora jest zamontowana w połowie głębokości obudowy. Dzięki temu jest bliżej gniazd wejściowych i końcówki mocy (skrócone przewody sygnałowe), a przed nią jest miejsce na inne obwody - barwy tonu i sterowania. Oś potencjometru oraz przełączniki isostat zostały przedłużone kawałkami aluminiowego pręta fi 6 mm.

12. Układ zdalnego sterowania

Tak jak wspomniałem, już podczas prac postanowiłem uzupełnić wzmacniacz o układ zdalnego sterowania. Użyłem w tym celu płytki sterownika AVT-594, ale i na nim dokonałem kilku zmian. Przede wszystkim zrezygnowałem z przekaźnika zasilania umieszczonego bezpośrednio na tej płytce. Wizja ciągnięcia przewodów 230V przez całą obudowę była dla mnie nie po przyjęcia. Zamiast przekaźnika zamontowałem mostek prostowniczy i kondensator - tworząc w ten sposób zasilacz - wykorzystałem osobne uzwojenie 7V5 transformatora - w ten sposób układ sterowania jest całkowicie galwanicznie oddzielony od innych obwodów wzmacniacza.

Sterownik oryginalnie potrafił tylko sterować silnikiem potencjometru oraz załączaniem przekaźnika zasilania. Bez problemu można zastosować dostępne w sieci oprogramowanie bardzo zbliżonego sterownika AVT-3222. Ja jednak potrzebowałem jeszcze zmiany źródła sygnału. Użyłem do tego celu wyprowadzenia sterującego sygnalizacyjną diodą LED - zamiast niej zastosowałem wspomniany wcześniej transoptor (na płytce selektora). Zmieniłem także sposób działania przekaźnika zasilania aby załączała się natychmiast po uruchomieniu urządzenia.

Z uwagi na zmiany w logice sterownika musiałem napisać nowy program wykorzystując środowisko avr-gcc. Wykorzystałem przykładowy kod dekodera RC5 ze strony http://hobby.abxyz.bplaced.net/index.php?pid=3&aid=16 . Moje oprogramowanie obsługuje tylko kodowanie RC-5. Kłopotliwe było zakupienie odpowiedniego pilota bo niestety na ogół nie ma w opisie informacji o standardzie w jakim pracuje dany pilot. Ale udało mi się taki zakupić - gdyby ktoś szukał taniego, zgrabnego pilota RC-5 to polecam model Daewoo R40B02. Zrezygnowałem z opcji uczenia sterownika - odpowiednie kody zostały zapisane na stałe w programie. Kody przycisków (istotne jest tylko ostatnich 6 bitów) znalazłem na stronie http://lirc-remotes.sourceforge.net/remotes-table.html
- pasują kody od bliźniaczego pilota Daewoo R28B03.

Najistotniejsza zmiana w oprogramowaniu dotyczyła kwestii zasilania. Mój wzmacniacz nie ma trybu "standby" i osobnego zasilacza. Zatem aby go włączyć należy wcisnąć (i przytrzymać) przycisk na przednim panelu. Monostabilny przycisk jest podłączony równolegle do styków przekaźnika, a ten jest załączany przez sterownik natychmiast po jego obudzeniu się. Wyłączenie wzmacniacza jest już możliwe pilotem (sterownik wówczas rozłącza przekaźnik). Wyłączenie jest też możliwe monostabilnym przyciskiem na przednim panelu który podobnie jak przy włączeniu należy przytrzymać. Z uwagi na projekt graficzny oba przyciski włączania i wyłączania zostały zintegrowane w jednym przycisku 0/1, który pierwotnie był przełącznikiem klawiszowym.

13. Moduł przekaźników zasilania

Jak wcześniej pisałem usunąłem przekaźnik z płytki modułu sterowania - przeniosłem go w inne miejsce bliżej gniazda zasilania i zamontowałem na osobnej płytce. Na płytce tej znajduje się też drugi przekaźnik sterujący gniazdami wyjściowymi zasilania - które w zamierzeniu służą do podpięcia innych urządzeń zestawu współpracujących z wzmacniaczem. Ten drugi przekaźnik załącza się z drobnym, ok. półsekundowym, opóźnieniem za które odpowiada prosty obwód czasowy R1-R2-C1-T.

 

14. Obudowa

Obudowę zbudowałem samodzielnie wykorzystując posiadane elementy. Tak więc spód to panel podłogowy z MDF - od razu wyfrezowałem w nim otwory wentylacyjne pod planowaną lokalizacją radiatora. Do płyty spodniej przykręcone są deseczki stanowiące ścianki boczne - mają one wyfrezowane wpusty pod krawędzie płyty wierzchniej. Do spodu i boków jest przykręcona ścianka tylna - wykonana z blachy ze starej obudowy jakiegoś urządzenia, w której wykonałem wszystkie niezbędne otwory na gniazda. Płyta wierzchnia to także blacha - z nawierconymi otworami wentylacyjnymi.

Ważnym elementem obudowy jest panel przedni, który wykonałem z... panela podłogowego HDF. Został one odpowiednio wyfrezowany a widoczne krawędzie zostały zabejcowane na ciemny brąz. Z panelu podłogowego MDF wyciąłem otwornicą krążki, które po pomalowaniu złotym sprayem i podklejeniu gumą stały się nóżkami.

Duży otwór panelu przedniego ma od tyłu wykonane podfrezowanie w którym mieści się szybka z lekko dymionej pleksi. Za tą szybką znajduje się pomalowana na czarno płytka laminatu z przyklejonym nadrukiem (w negatywie) - opisem elementów sterujących. Użyłem ciekawie wyglądającej czcionki o nazwie "Bauhaus 93".

Płytka laminatu pełni też rolę mocowania dla płytki wskaźników i płytki układu sterowania. Pod częścią z układami audio znajduje się ekranujący arkusz blachy. Wszystkie elementy metalowe obudowy i radiator zostały ze sobą połączone w centralnym punkcie masy.

Wymiary pojedynczej obudowy to 340/100/300 mm (S/W/G), a masa pustej to aż 2kg (masa kompletnego wzmacniacza to prawie 5 kg). Prace nad samą obudową trwały ponad miesiąc, ale wykonałem ich od razu trzy sztuki - z myślą o kolejnych elementach zestawu wieżowego :-)

15. Montaż

Montaż modułów wewnątrz obudowy rozpocząłem od sekcji zasilania - transformatora, zasilacza końcówki mocy, modułu przekaźników oraz gniazd zasilania - wejściowego oraz wyjściowych. Gniazda sieciowe w założeniu mają służyć do zasilania innych elementów zestawu wieżowego, przy czym wzmacniacz pełni rolę niejako listwy zasilającej - jego wyłączenie (również z pilota) spowoduje wyłączenie wszystkich podłączonych elementów. Sekcja zasilania od układów audio oddzielona jest radiatorem końcówki mocy.

 

Po montażu wszystkich modułów w obudowie wzmacniacza zrobiło się dość ciasno. Starałem się wszystko rozmieścić tak, aby ewentualny demontaż poszczególnych elementów był w miarę bezkonfliktowy - bez potrzeby rozbiórki połowy wzmacniacza i bez potrzeby rozlutowywania czegokolwiek.

 

Tylna ścianka to klasycznie miejsce wszelkich gniazd przyłączeniowych. Wzmacniacz posiada 4 wejścia RCA, jedno weście gramofonowe RCA z zaciskiem uziemienia, wejście USB (DAC) oraz wyjście sygnału z selektora (tzw. pętla magnetofonowa). Opisy gniazd to wydruki w negatywie, które po przyklejeniu zostały pomalowane lakierem bezbarwnym. Zaciski głośnikowe nie są zbyt wysokich lotów ale moduł ten może być łatwo wymieniony na lepszy.

 

Przyszedł czas na wieńczące prace "zdjęcie rodzinne" zestawu Retro Tower. Póki co wzmacniacz "Eugeniusz" tylko w towarzystwie kolumn "Mieczysław":

Ale już pracuję nad kolejnymi segmentami. Na pewno będą jeszcze dwa - zgadnijcie jakie?

---

Na temat tej konstrukcji rozpocząłem wątek na forum DIY portalu elektroda.pl
Zobacz też:
Zestaw elektro-akustyczny Retro-Tower
Kolumny głośnikowe "Mieczysław" do zestawu Retro Tower
Tuner radiowy "Faustyn" do zestawu Retro Tower
Odtwarzacz płyt CD "Miron" do zestawu Retro Tower
Odtwarzacz kaset magnetofonowych "Cezary" do zestawu Retro Tower